Deadpixel und Hotpixel

Unter den Abermillionen Pixel eines Kamerasensors passiert es, dass nicht immer alle so funktionieren wie sie sollten. Wenn diese Pixel ihre Funktion versagen, dann können sie unterschiedlich auffallen, je nach dem, was ursächlich für den Fehler war.

Mit dem Fortschritt in der CMOS/CCD Entwicklung/Fertigung, sind diese Fehler immer weniger zu sehen, bleiben aber trotzdem nicht aus.

Wir unterscheiden grundsätzlich zwei Pixeldysfunktionen: 1. “Deadpixel/Stuckpixel” und 2. “Hotpixel”


Deadpixel

Oft wird nur gesagt sie seien schwarz, das ist aber inkorrekt. Tote Pixel erscheinen auf einer Aufnahme entweder als schwarze (Deadpixel) oder weiße Punkte (Stuckpixel). Sie sind vollkommen unabhängig von der jeweiligen Belichtungs- oder Kamerakonfigurationeinstellung gelegentlich zu sehen. Sie können bereits beim Kauf vorhanden sein oder selbstverständlich auch später auftreten.

Tote Pixel können durch vielfältige Einflüsse entstehen. Deadpixel z. B. durch Materialausfall einer Fotodiode, Bruch einer Konnektierung, Korrosion, Spannungsfehler. Stuckpixel z. B. durch unsaubere Konnektierung zu den Leiterbahnen, Leckströme, Spannungsfehler oder aber auch durch natürliche radioaktive Strahlung.

Die Reparatur, genannt “Pixelmapping”, solch defekter Pixel ist sehr schnell und zuverlässig durch eine autorisierte Werkstatt zu bewerkstelligen. Geschieht das noch während der Garantiezeit wird das üblicherweise kostenfrei für den Kunden sein.


Hotpixel

Sie hingegen sind meistens abhängig von den jeweiligen Aufnahmeeinstellungen. Sie offenbaren sich dergestalt, das sie zwar meistens rot leuchten, doch gibt es auch gelbes, grünes oder weißes Pixelleuchten. Sie können nicht “repariert” werden. Gleichwohl sind sie durch den Fotografen händelbar und können direkt nach einer Aufnahme von der Kamera identifiziert und rausgerechnet werden.

Wikipedia Beispsielfoto:

Hot pixels at 32 minutes ISO 400 Nikon D5100.JPG
By B137Own work, CC BY-SA 4.0, Link

Hotpixel entstehen grundsätzlich durch überspringende Elektronen von einem Pixel zum anderen. Zudem trägt eine längere Belichtung zur Erwärmung des Sensors bei, das wiederum erhöht die Dynamik des Überspringens von Elektronen und auch gleichzeitig die Erhöhung der Anzahl von Hotpixel. Das zeigt auf, das Hotpixel nicht unbedingt immer am gleichen Ort, bzw. das nicht unbedingt immer dieselben Pixel davon betroffen sind, im Gegensatz zu den Dead- und Stuckpixel.

Meistens sehen wir diese Fehler nicht. Sehen wir sie jedoch, können wir zwei Dinge tun. 1. Nachträglich mit Spezialsoftware diese automatisch oder manuell finden und rausrechnen zu lassen oder 2. in unserer Kamera die Funktionen “Rauschunterdrückung bei Langzeitaufnahmen” aktivieren (diese Benennung kann von Hersteller zu Hersteller variieren). Diese Funktion ist sehr effektiv und spart die evtl. aufwändige Nachbearbeitung. Sie ist aber erst dann in Funktion wenn die Belichtungszeit 1 Sek oder länger ist (bei Canon).

Um nun die störenden Pixel zu entfernen passiert folgendes. Die Aufnahme von z. B. 5 Sek. wird gemacht, auf dieser haben wir jetzt die Hotpixel. Nach dieser Aufnahme erfolgt eine zweite mit genau denselben Belichtungseinstellungen jedoch bleibt der Verschluss geschlossen, es wird das sogenannte Dunkelbild gemacht und der dabei entstandene Dunkelstrom wird mit der vorherigen “richtigen” Aufnahme in Abzug gebracht. Denn auf diesem schwarzen Bild kann die Kamera erkennen was falsch ist und dann aus dem normalen Bild mit dem Pixelbinning Verfahren ein Bild erzeugen das frei von Hotpixel ist. Pixelbinning meint, dass die umliegenden Pixel herangezogen werden um das “falsche” Pixel im späteren Bild korriegiert abzuspeichern. Et voilà fertig ist das saubere Foto. Nachteil der ganzen Sache, die Aufnahme bis das fertige Bild zu sehen ist, dauert doppelt so lange.