Bildrauschen, woher kommt es? Die analogen Signale aller drei Sensorentypen werden verstärkt, bevor sie zum A/D-Wandler geführt werden. Den Verstärkungsfaktor kannst Du durch die Wahl der ISO-Empfindlichkeit beeinflussen; je höher die Empfindlichkeit, desto mehr werden die Signale verstärkt.

Auch die Baugröße der Sensoren ist ein weiterer wichtiger Aspekt in Bezug auf das Rauschverhalten. Je größer die Sensorfläche eines Chip bei einer bestimmten Auflösung ist, desto größer sind auch die einzelnen Sensorpixel. Flächenmäßig größere Pixel können mehr Licht aufnehmen, die Lichtempfindlichkeit steigt, ebenso der Dynamikumfang. Ein Umstand der irgendwie an den guten alten Film erinnert!
Ist dagegen die Fläche eines Pixel sehr klein, muss ihr Signal elektronisch verstärkt werden.
Wie unter Sensoren beschrieben ist beim CMOS-Sensor die lichtempfindliche Fläche eines Sensorpixels kleiner als beim CCD, da hier Speicherbausteine und der A/D-Wandler eingebaut sind. Das Nutzsignal ist bei diesen Sensoren deshalb kleiner, sie müssen verstärkt werden.
In den Signalen des Sensoren sind jedoch immer Störungen enthalten, diese werden ebenfalls verstärkt und zwar mit dem gleichen Faktor wie das eigentliche Nutzsignal. Hast Du ein starkes Signal mit schwachen Störungen und verstärkst beide, so bleibt das Nutzsignal deutlich stärker und überdeckt die schwache Störung. Verstärkst Du aber das schwache Signal zusammen mit schwachen Störungen, so werden im Vergleich zum Nutzsignal die Störungen ebenfalls stärker und gelangen in Bereiche, in denen sie wahrnehmbar werden.

Der Grund dafür ist recht einfach und an einem Beispiel leicht erklärt.
Du hörst eine CD, diese hat laute und leise Titel. Wenn Du einen lauten Titels abspielst, übertönt die laute Musik (Nutzsignal), die immer vorhandenen Störgeräusche (Störsignal), da sie wesentlich lauter ist. Ob Du diesen Titels laut oder leise hörst, ist egal, der Unterschied zwischen Nutz- und Störsignal ist so weit auseinander, dass die Musik die vorhandenen Störungen immer übertönt.
Dann kommt ein leiser Titel! Hier ist der Anteil und die Stärke der vorhandenen Störsignale gleich groß wie beim vorherigen lauten Titel. Allerdings ist das Nutzsignal kleiner, der Unterschied in der Signalstärke ist bei weitem nicht so groß wie vorher.
Wenn Du den leisen Titel bei der gleichen Lautstärke wie den lauten Titel hören willst, musst Du, weil sein Nutzsignal niedriger ist, Deine Musikanlage lauter aufdrehen. Dadurch wird zwar die Musik lauter, gleichzeitig aber auch das Störsignal stärker verstärkt als vorher.
Das stark verstärkte, schwache Signal der Musik, kann die ebenfalls stark verstärkte, schwache Störung nicht übertönen, die Störungen sind deutlich hörbar.

Vergleichbares haben wir bei den Sensoren. Die Information, die ein flächenmäßig größerer Sensorpunkt sammeln kann, ist im Vergleich zu den Störungen wesentlich größer, als das Nutzsignal, welches ein flächenmäßig kleinerer Sensor sammeln kann. Dessen Signal muss, um nutzbar zu sein, mehr verstärkt werden, welches gleichzeitig auch die Störungen verstärkt.
Während Du mit einer DSLR aufgrund Ihrer meist recht „großen“ Sensoren problemlos mit ISO 800 und noch darüber fotografieren kann, ist bei Kompaktkameras bei ISO 400 oft schon kein brauchbares Foto mehr zu machen.

Aktuelle Sensoren haben Größen zwischen 5,7mm*4,2mm und 36*24mm, letztere werden oft als Vollformat-Sensoren bezeichnet, da ihre Größe der eines KB-Filmes entspricht. Man findet diese bisher nur in den teuren Spiegelreflexkameras. Viele DSLRs verwenden Chips im APS-C Format (23,7mm*15,6mm; EOS 400D 22.2 x 14.8mm CMOS). Olympus DSLRs verwenden Sensoren mit dem eigenen Four-Thirds-Standard (18mm*13,5mm); Kompaktkameras verwenden wesentlich kleinere Sensoren, siehe dazu auch Sensorformate.
Auch wenn die Hersteller die Rauschunterdrückung mittlerweile recht gut im Griff haben, ist meist eine Kamera mit größerem Sensor und etwas kleinerer Auflösung einem Megapixel Monster mit Mini-Chip vorzuziehen.

Aus diesem Grund fällt bei digitalen Bildern das Rauschen hauptsächlich bei Aufnahmen mit hohen Empfindlichkeiten auf (so wie die Körnung bei schnellen Filmen bei starker Vergrößerung!)

Rauschen kann aber auch entstehen, wenn aus einem vorher guten 3Mpixel-, plötzlich eine 5Mpixel-Chip gemacht wird, indem einfach die Sensoren enger aneinander gebaut werden. In einem solchen Fall neigen die Sensoren dazu, ihre Ladungen auch an (unbeteiligte) benachbarte Sensoren abzugeben, das Rauschen wird stärker.

Wie sieht Bildrauschen aus?

Ich habe hier einfach mal ein paar Dinge auf dem Schreibtisch fotografiert. Dabei habe ich jeweils die ASA-Empfindlichkeit erhöht. Links siehst Du jeweils das Bild in der Übersicht, rechts der jeweils gleiche Ausschnitt davon.

Einstellung: ASA 100

Einstellung: ASA 200

Einstellung ASA 400

Einstellung ASA 800

Einstellung ASA 1600 (alle Bilder aufgenommen mit Panasonic FZ50) 

Bei neueren, besseren, teureren Kameras wird das ggf. nicht so stark auffallen, es geht hier jedoch nicht um einen Kameravergleich, sondern um das Prinzip.

Wie Du an den dargestellten Bildbeispielen unschwer erkennen wirst, kannst Du Bildrauschen recht wirkungsvoll verhindern, indem Du bei unbewegten Motiven eine niedrigere Empfindlichkeit wählst und entsprechend länger belichtest (Stativ).
Natürlich kannst Du auch nachträglich versuchen Rauschen zu entfernen; viele Kameras haben einen Rauschfilter oder Du kannst versuchen, dass Bildrauschen am Rechner zu vermindern.

Es stellst sich für mich allerdings die Frage, ob sich im Vergleich zu der recht einfachen Maßnahme „Benutze ein Stativ und niedrige Empfindlichkeit“ derartige, doch recht zeitintensive Nachbearbeitungen überhaupt lohnen.

Zum Kapitel Bildfehler fehlt jetzt noch der Beitrag zum Thema "Bokeh",  bevor es von dort dann zum Kapitel Sechs weitergeht, welches sich mit dem fotografischen Zubehör beschäftigen soll.

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