Low-Light-Fotografie mit dem EOS R System

Es gibt unendlich viele Situationen, in denen du bei wenig Licht fotografieren musst. So etwa bei der Nachthimmel- und Astrofotografie, wenn du Tiere bei Nacht fotografierst und wenn du eine Langzeitbelichtung nutzt, um Lichtspuren oder kreative Lichtmalereien festzuhalten. Vielleicht fotografierst du ja eine Stadtlandschaft bei Nacht, einen Sonnenuntergang oder sogar hinunter in die Tiefen eines Kohlebergwerks. In solchen Situationen geht es darum, die Umgebungsbedingungen festzuhalten. Den Blitz einzusetzen, wäre ungeeignet. Viele Fotografen fotografieren gerne während der sogenannten „goldenen Stunde“, kurz vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang, dann wird nämlich alles in warme Farben und weiches, diffuses Licht getaucht. Es ist jedoch nicht ganz so viel Licht vorhanden wie tagsüber.

Nacht- und Low-Light-Fotografie können zwar sehr tiefe Gefühle auslösen, Fotografen werden jedoch mit erheblichen Herausforderungen konfrontiert. Die Fotografie beschäftigt sich definitionsgemäss mit dem Erfassen von Licht. Je weniger Licht vorhanden ist, desto schwieriger wird es, Details und eine Vielfalt an Farbtönen zu erkennen. Wenn man nicht klar sehen kann, gestaltet sich das Fokussieren sehr schwierig. Auch der Autofokus hilft nicht, wenn die Kamera nichts klar erkennen kann. Wenn du eine längere Verschlusszeit nutzt, bedeutet das ein höheres Risiko, dass das Bild unscharf wird. Erhöhst du den ISO-Wert der Kamera, führt dies normalerweise zu unerwünschtem Bildrauschen.

Hier sprechen wir darüber, wie Fortschritte in Sachen Kameratechnologie und Designinnovationen Abhilfe für diese Hauptprobleme der Low-Light- und Nachtfotografie schaffen können. So können EOS R System Kameras von Canon deutlich bessere Low-Light-Eigenschaften bieten.

Wenn Fotografen Belichtungsmesser zum Messen der Helligkeit einer Szene nutzen und ihre Kameraeinstellungen entsprechend anpassen, wird das in Lichtwerten oder LW gemessen. Eine höhere Zahl (wie +10 LW) bedeutet, dass du ein helleres Motiv belichtest. Ein niedriger Lichtwert bedeutet hingegen, dass du eine dunklere Szene belichtest. In der Praxis entsprechen die LW in etwa den folgenden Szenarien: 

• Tageslicht (volles Sonnenlicht, deutliche Schatten) = 15 LW
• Trübes Sonnenlicht, weiche Schatten = 14 LW
• Bewölkt, diffuses Licht (keine Schatten) = 12–13 LW
• Landschaft kurz nach Sonnenuntergang = 11 LW
• Mit Flutlicht beleuchtetes Sportstadion bei Nacht = 9 LW
• Helle Strasse mit Licht bei Nacht = 8 LW
• Typische Innenräume = 7 LW
• Weihnachtsbaumlichter = 4–5 LW
• Entfernter Blick auf beleuchtete Gebäude = 2 LW
• Vom Vollmond beleuchtete Nachtlandschaft = -4 LW
• Vom Halbmond beleuchtete Nachtlandschaft = -5 LW

Du wirst feststellen, dass mehrere verschiedene Kombinationen aus Blende und Verschlusszeit denselben LW liefern. Ein ISO-Wert von 100, eine Verschlusszeit von 1/500 Sek. und eine Blende von 1:1,4 entsprechen beispielsweise einem LW von 10. Dabei handelt es sich um die typische Helligkeit einer Aussenszene während der goldenen Stunde. Eine Verschlusszeit von 1 Sek. und eine Blende von 1:32 haben denselben LW. Wenn auch der ISO-Wert berücksichtigt wird und statt ISO 100 nun ISO 400 verwendet wird, erhältst du auch mit einer Verschlusszeit von 1/60 Sek. und einer Blende von 1:16 einen LW von 10. Es gibt also nicht die eine richtige Einstellung, mit der du das perfekt belichtete Bild einer Szene erhältst. (Dabei handelt es sich um dasselbe Prinzip, das deine Kamera nutzt, wenn du statt des komplett manuellen Modus beispielsweise den Modus Zeitautomatik nutzt: Wenn du die Blende änderst, passt die Kamera die Verschlusszeit automatisch an, damit das Bild weiterhin richtig belichtet bleibt.)

Das ist äusserst praktisch, da sich das Anpassen von einer der Belichtungseinstellungen nicht nur auf die Belichtung auswirkt, sondern auch darauf, wie das Bild aussieht. Ein Anpassen der Blende wirkt sich etwa auch auf die Schärfentiefe aus – du kannst also nicht immer eine grössere Lichtstärke (kleinere Blendenzahl) nutzen, um mehr Licht in die Kamera zu lassen. Durch eine kleinere Blendenzahl wird nämlich auch die Schärfentiefe geringer, was für Landschaftsaufnahmen nicht so gut geeignet ist, die über das ganze Bild hinweg scharf sein sollen.

In so einem Fall ist es dir vielleicht lieber, bei wenig Licht eine längere Verschlusszeit zu nutzen. Bei Langzeitbelichtungen besteht jedoch das Risiko, dass die Bilder aufgrund von Verwacklungen oder Bewegungen des Motivs unscharf werden. Zum Glück ist dies einer der Hauptbereiche, in denen dir die fortschrittlichen Technologien in EOS R System Kameras helfen können.

Selbst wenn du deine Kamera am standfestesten Stativ anbringst, verursacht das Betätigen des Auslösers eine Bewegung, die das Bild unscharf machen kann. Besonders anfällig hierfür sind Langzeitbelichtungen. Aus diesem Grund ist es eine Überlegung wert, den Auslöser aus der Ferne zu betätigen entweder mithilfe einer Fernbedienung oder mithilfe der Canon Camera Connect App auf dem Smartphone oder dem Tablet. Bei einer Spiegelreflexkamera besteht das Risiko (kleiner, aber spürbarer) Vibrationen durch das Klappen des Spiegels, wenn der Schwingspiegel nach oben klappt, um den Sensor freizulegen. Bei Systemkameras wie den Kameras des EOS R System Sortiments wird dieses Risiko komplett vermieden. Allgemeiner ausgedrückt umfassen die neusten Kameras und Objektive von Canon eine Reihe von Bildstabilisierungstechnologien, die alle Arten von Verwacklungen kompensieren und minimieren sollen.

• Der optische Bildstabilisator in Objektiven mit IS nutzt Gyrosensoren im Objektiv, um Bewegungen zu erfassen, und eine Reihe an „schwebenden“ Elementen im Objektiv, die sich bewegen können, um diese Bewegungen auszugleichen. Diese Elemente sorgen ausserdem dafür, dass das Bild auf dem Kamerasensor ruhig bleibt.
• Die bahnbrechende EOS R nutzt ein um noch einen Tick besseres System. Dabei erkennt der Bildsensor der Kamera auch etwaige Bildverschiebungen und sendet Bewegungsvektordaten zurück an den Objektivprozessor. Dieser optimiert die Stabilisierung anschliessend in Echtzeit. So kann dieses System niederfrequente (langsame) Verwacklungen präzise erkennen und kompensieren, was mit Gyrosensoren allein nur schwer möglich war. Diese Art von Verwacklungen erwiesen sich besonders bei der Langzeitbelichtung als problematisch. Möglich ist diese Dual Sensing IS Technologie dank der zunehmend höheren Geschwindigkeit und Bandbreite der Kommunikation zwischen Kamera und Objektiv, die das innovative RF Objektivbajonett von Canon ermöglicht.
• In Kameras mit kamerainterner Bildstabilisierung (IBIS), die erstmals 2020 in der EOS R5 und der EOS R6 zum Einsatz kam, ist es der Sensor selbst, der magnetisch „schwebt“ und sich bewegen kann, um etwaige Kamerabewegungen auszugleichen.

Dennoch solltest du die Bildstabilisierung bei Langzeitbelichtungen bei Nacht oder bei Aufnahmen mit einem Stativ deaktivieren. Die Bildstabilisierung ist ohnehin keine Hilfe, wenn du vorher schon nicht klar genug siehst, um richtig zu fokussieren. Zum Glück bieten die EOS R System Kameras auch ein hochmodernes Autofokussystem, das auch bei niedrigen Lichtwerten effektiv ist.

Dual Pixel CMOS-AF ist eine von Canon entwickelte Technologie, die 2013 eingeführt wurde. Die Neuauflage dieser Funktion findet sich heutzutage in den neuesten Kameramodellen. Jedes Pixel auf dem Dual Pixel CMOS-Sensor verfügt über zwei unabhängige Photodioden (die Teile des Sensors, die Lichtintensität oder Helligkeit aufzeichnen). Der Kameraprozessor vergleicht die Signale der beiden Photodioden. Stimmen sie übereinstimmen, gilt dieser Punkt des Bildes als fokussiert. Stimmen sie nicht überein, werden die Photodioden-Paare einer Gruppe von Pixeln erfasst. Das System kann dann berechnen, in welche Richtung das Objektiv angepasst werden muss, um einen scharfen Fokus zu erzielen. Zudem berechnet es, wie stark die Anpassung genau sein muss. Das funktioniert sogar bei extrem wenig Licht. Entscheidend ist nämlich die entsprechende Signalstärke zwischen den Photodioden-Paaren und nicht die Gesamtsignalstärke.

Ausserdem nutzt der Dual Pixel CMOS-AF jedes Pixel auf dem Bildsensor – im Gegensatz zu anderen AF-Systemen, die nur eine begrenzte Anzahl bestimmter, einzelner Pixel für den Phasenerkennungs-AF einsetzen. Das bedeutet, dass der aktive AF-Bereich effektiv den gesamten Bildrahmen abdeckt. Das verleiht der Kamera auch einen grossen Vorteil bei der Nachführung eines Motivs innerhalb des Bildrahmens, denn zwischen den AF-Messfeldern gibt es keine Lücken. Das System funktioniert für Videos genauso wie für Fotos. Es hat sich als bahnbrechend für Filmemacher erwiesen, die eine zuverlässige Fokussierung und Motivverfolgung benötigen.

„Die Dual Pixel CMOS-AF-Technologie hat in Sachen AF bei wenig Licht ganz neue Möglichkeiten eröffnet. Der Autofokus funktioniert nun auch bei Lichtwerten von -6 LW und niedriger“, verrät Burnhill. „Die Gesichtsnachführung sowie die Augenerkennung funktionieren bei Werten von circa -1 LW. Die Technologie ermöglicht sogar ein automatisches Fokussieren mit kleinen Blendenwerten.“

Canon EOS R System Kameras bieten eine beeindruckende Autofokusleistung bis zu noch nie dagewesenen Lichtstufen:¹

• Canon EOS R10: -4 LW
• Canon EOS R7: -5 LW
• Canon EOS RP: -5 LW
• Canon EOS R: -6 LW
• Canon EOS R6: -6 LW
• Canon EOS R5: -6 LW
• Canon EOS R6 Mark II: -6.5 LW
• Canon EOS R3: -7.5 LW

Burnhill erklärt jedoch: „Alle AF-Systeme benötigen ein gewisses Mass an Kontrast, welches das System ermitteln und fokussieren kann.“ Der Autofokus kann nicht funktionieren, wenn die Lichtstufe so niedrig ist, dass kein Kontrast erkannt werden kann oder wenn die Szene nur einen geringen Kontrast aufweist, der nicht erkannt werden kann. Bei Aufnahmen bei wenig Licht musst du den ISO-Wert manchmal erhöhen.

Was ist ISO? Bei ISO handelt es sich um eine Standardskala, mit der die Lichtempfindlichkeit eines Films oder eines digitalen Kamerasensors gemessen wird. Der Name geht auf die internationale Organisation für Normung zurück. Diese führte in den 1970er-Jahren die Standards für Filme der American Standards Association und des deutschen Instituts für Normung zu einem einzigen Standard zusammen. Filme mit höherer ISO-Empfindlichkeit umfassten Silberhalogenid – meist in Form von grösseren Körnern –, die empfindlicher auf Licht reagierten. Aus diesem Grund wiesen Bilder dieser Filme mehr Körner auf. In der digitalen Fotografie wird durch das Erhöhen des ISO-Werts die Signalverstärkung oder die Verstärkung des elektronischen Signals erhöht, das durch Photonen entsteht, die auf den Sensor treffen.

Oft hört man, dass dies der Grund für erhöhtes Bildrauschen – das digitale Äquivalent für Filmkörnung – ist, was jedoch so nicht stimmt. Bei der Low-Light-Fotografie hat man von Natur aus ein schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis, da Bildinformationen vom Licht abhängen. Durch die Signalverstärkung werden sowohl die Bildinformationen als auch das bereits im Bild vorhandene Rauschen verstärkt. Das Rauschen fällt so also mehr auf.

Entgegengewirkt wird diesem Phänomen mit den ständig besser werdenden Rauschunterdrückungstechnologien in modernen Canon Kameras. „Funktionen zur Rauschreduzierung in den aktuellen Canon EOS und Cinema EOS Kameras sind fortschrittlicher als je zuvor“, verrät Burnhill. Diese Funktionen umfassen integrierte, automatische High ISO Rauschreduzierungsalgorithmen. (Diese können auf alle ISO-Einstellungen angewendet werden, die Effekte sind jedoch bei höheren ISO-Werten besser erkennbar.)

„Jede Kamera verfügt über Farb- und Helligkeitsmuster, die im System abgebildet sind“, erklärt Burnhill. Im Grunde genommen teilen diese Voreinstellungen, die auf den Sensor- und ISO-Einstellungen basieren, der Kamera bei der Aufnahme eines JPEG mit einer bestimmten ISO-Empfindlichkeit mit, dass ein bestimmter Wert für die Rauschreduzierung angewendet werden muss.“

Andere integrierte Technologien umfassen die Multi-Shot-Rauschreduzierung, die willkürliches Rauschen entfernt, indem mehrere Bilder, die von derselben Position aus aufgenommen wurden, verglichen werden. Auch die Rauschreduzierung bei Langzeitbelichtung zählt zu den Funktionen. Dabei wird eine moderne Version der Darkframe-Subtraktion genutzt, um das bei einer Langzeitbelichtung entstehende Rauschen zu korrigieren.

Canon entwickelt nicht nur die genannten Technologien, das Unternehmen entwickelt auch weiterhin Sensoren mit hoher Verstärkung, die eine bessere Auflösung und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis haben, und noch fortschrittlichere DIGIC-Bildprozessoren. Die Stacked-Architektur des Sensors mit rückwärtiger Belichtung in der EOS R3 bietet beispielsweise zwei zusammengesetzte Schaltkreise auf der Rückseite des Chips. So kann der Sensor mehr Licht erfassen und das Rauschen wird stark reduziert. Ausserdem kann ein grösserer Teil der Prozessorschaltung in den Sensor selbst verlegt werden. „Die Möglichkeit, den A/D-Wandler näher an das Signal zu bringen, bedeutet, dass es unwahrscheinlicher ist, dass durch Störungen Rauschen erzeugt wird. Das heisst, du erhältst schärfere Bilder“, verrät Burnhill.

Durch die Stacked-Architektur des Sensors wird ausserdem die Geschwindigkeit erhöht, mit der der Sensor Bilddaten an den DIGIC X Prozessor der Kamera übertragt. Dieser kann bei extrem wenig Licht High ISO Rauschreduzierung unterstützen.

Die CMOS-Sensoren, die in den EOS R System Kameras verwendet werden, bieten im Vergleich zu alten CCD-Chips deutliche Vorteile. Zunächst einmal sind sie beim Erfassen von Licht effizienter und bieten somit eine bessere Leistung bei hohen ISO-Werten mit weniger Rauschen. Ausserdem haben die Fotorezeptoren ein grösseres Sättigungsvermögen. Sie können also einen deutlich grösseren Dynamikumfang festhalten.

Filmemacher wiederum profitieren auch von der bahnbrechenden Dual Gain Output (DGO) Sensortechnologie von Canon in den EOS C300 Mark III und EOS C70 Pro Camcordern. Im DGO-Sensor wird jedes Pixel mit zwei verschiedenen Verstärkungsstufen in Echtzeit erfasst. Das höhere Verstärkungssignal erfasst Details in den Schatten mit weniger Bildrauschen, während das niedrigere Verstärkungssignal Details in den hellen Bildbereichen aufnimmt. Beide Werte werden anschliessend zu einem zusammengefasst, wodurch ein besonders scharfes Bild mit einem riesigen Dynamikumfang von mehr als 16 Belichtungsstufen entsteht. Die DGO-Technologie hat keinen höheren Stromverbrauch als herkömmliche Sensoren. Dennoch ermöglicht sie selbst bei wenig Licht das Filmen klarer HDR-Aufnahmen.

Noch eine Anmerkung zu Sensoren. „Die Versuchung ist gross, anzunehmen, dass mehr Megapixel gleichzeitig bessere Bilder bedeuten. Bei der Low-Light-Fotografie ist es jedoch etwas komplizierter“, so Burnhill. Wenn zwei Kameras dieselbe Pixelzahl haben, eine davon jedoch über einen grösseren Sensor als die andere verfügt, erhältst du mit der Kamera mit dem grösseren Sensor hochwertigere Low-Light-Bilder. Grund dafür ist, dass die einzelnen Pixel – oder genauer gesagt Fotodioden – auf dem grösseren Sensor grösser sind als auf dem kleineren Sensor. Du kannst dies mit einem breiten und einem schmalen Eimer vergleichen. Im breiten Eimer hat mehr Regenwasser Platz als im schmalen Eimer. Grössere Fotodioden können mehr Licht erfassen, was für die Low-Light-Fotografie entscheidend ist.

Umgekehrt gilt: Wenn zwei Kameras gleichgrosse Sensoren haben und auch alle anderen Aspekte identisch sind, bietet die Kamera mit der geringeren Megapixelzahl die besseren Low-Light-Eigenschaften. Wenn die Kamera weniger Pixel im selben Bereich aufweist, bedeutet das, dass die Fotodioden grösser sind. Diese erfassen also mehr Licht, wodurch ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis geboten wird.

Burnhill rät, diese Informationen im Hinterkopf zu behalten, wenn man sich die technischen Daten von Kameras ansieht. „Die EOS R6 Mark II sollte sich für Aufnahmen bei so vielen Bedingungen wie möglich eignen. Aus diesem Grund bietet sie ein optimales Gleichgewicht zwischen verbesserter Auflösung und denselben hervorragenden Low-Light-Eigenschaften.“

Die EOS R System Kameras bieten weitere Vorteile für das Fotografieren bei wenig Licht. Da es sich um Systemkameras handelt, nutzen sie einen elektronischen Verschluss. Damit können die minimalen Erschütterungen vermieden werden, die durch sich bewegende Elemente in einem mechanischen Verschluss entstehen.

Die hochwertigen elektronischen Sucher (EVFs) in den EOS R System Kameras erweisen sich bei der Low-Light-Fotografie als sehr vorteilhaft. Da ein elektronischer Sucher beleuchtet wird, kann er bei schlechten Lichtverhältnissen als Ausgleich dienen. So kannst du schwach beleuchtete Szenen besser erkennen. Im Vergleich zu optischen Suchern (OVF), mit denen du im Dunkeln nur schwer etwas erkennen kannst, ist es mit elektronischen Suchern ganz einfach, dein Motiv auszumachen. Wenn du Aufnahmen bei Nacht machst, wie Astrofotos, bietet dir ein elektronischer Sucher eine deutlich bessere Klarheit als ein optischer Sucher. Wenn du einen elektronischen Sucher verwendest, kannst du auch Funktionen wie Fokus Peaking und die Zoomfokushilfe nutzen. Für optische Sucher gibt es diese Funktionen nicht.

Ein weiterer grosser Pluspunkt eines elektronischen Suchers ist, dass du dir damit eine Live-Vorschau des Bildes ansehen kannst, dass du gerade aufnimmst. Diese Vorschau weist bereits den ausgewählten Bildstil und andere Einstellungen auf. In der Live-Vorschau kannst du sofort erkennen, ob du die Belichtung anpassen musst, bevor du abdrückst.

Die RF Objektive bieten dir noch mehr Vorteile. Einige RF Objektive haben eine neue SWC-Vergütung (Subwavelength Structure Coating) und ASC-Vergütung (Air Sphere Coating). Diese verhindern Linsenreflexionen und Streulicht. Beide Phänomene treten häufig bei Bildern mit starkem Gegenlicht auf, die während des Sonnenauf- oder -untergangs aufgenommen werden.

Alle EOS R System Kameras nutzen Objektivkorrektur- und weitere Daten, die in den jeweiligen Objektiven gespeichert werden. Damit kann die Kamera die optischen Fehler und Mankos der jeweiligen Objektive korrigieren. Nimmst du die Bilder als JPEGs auf, erfolgt diese Korrektur während der Aufnahme, nimmst du sie im RAW-Format auf, erfolgt die Korrektur kameraintern während der RAW-Verarbeitung. Die DLO-Technologie (Digital Lens Optimizer; digitale Objektivoptimierung) von Canon kann zahlreiche Objektiv-Aberrationen kameraintern korrigieren, darunter die Auswirkungen der Beugung, die bei Langzeitbelichtungen mit kleinen Blendenöffnungen entstehen.

„Canon hat alle Objektive bei verschiedenen Brennweiten, Blendenöffnungen und Zoompositionen erfasst, um die auftretenden Aberrationsarten zu ermitteln“, erklärt Burnhill. „Auf diese Weise kann DLO die nötigen Korrekturen für diese Aberrationen anwenden, um Bilder mit höherer Auflösung zu schaffen, als es auf normale Weise möglich wäre. Verwendest du eine EOS R System Kamera funktioniert dies sowohl mit RF als auch mit EF Objektiven.“

Von den bahnbrechenden Bildstabilisierungs- und Autofokusfunktionen bis hin zu den erweiterten Rauschunterdrückungs-, Sensor- und Prozessortechnologien: Die Canon EOS R System Kameras und RF Objektive meistern weiterhin die grössten Probleme der Low-Light-Fotografie und bieten Low-Light-Eigenschaften, die in der Vergangenheit beinahe unvorstellbar waren.

¹ Autofokusleistung bei Fotos mit Blende 1:1,2, zentralem AF-Messfeld, One-Shot AF, 23 °C und ISO 100. Ausgenommen RF Objektive mit DS-Beschichtung (Defocus Smoothing).