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2026-03-27T08:01:37Z

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[[Datei:London eye 501588 fh000038.jpg|mini|Bild mit deutlich sichtbarem Randlichtabfall]]
Unter dem '''Randlichtabfall''' versteht man den Effekt, dass bei einer [[Optische Abbildung|optischen Abbildung]] die Helligkeit des Bildes im Verhältnis zur Objekthelligkeit zum Bildrand hin abnimmt. Dies bewirkt eine mehr oder weniger deutliche Abdunklung der Bildränder gegenüber der Bildmitte.

Die Helligkeit des Bildes wird dabei als [[Beleuchtungsstärke]] der Bildebene gemessen und die Helligkeit des Objekts als [[Leuchtdichte]] bei flächenhaftem Objekt und als [[Lichtstärke (Photometrie)|Lichtstärke]] bei punktförmigen Objekten wie z. B. [[Fixstern]]en.

Im Allgemeinen ist der Randlichtabfall ein ungewollter Effekt. Manchmal setzen Fotografen die Abdunklung zum Rand hin aber auch absichtlich ein, um die Mitte des Bildes zu betonen oder um die Stimmung der Aufnahme zu ändern. Der Effekt kann auch nachträglich bei der digitalen [[Bildbearbeitung]] hinzugefügt oder beseitigt werden.

== Ursachen ==

=== Natürlicher Randlichtabfall ===
[[Datei:Cos4CurvesV2.jpg|gerahmt|rechts|Natürlicher Randlichtabfall für verschiedene Brennweiten, bezogen auf das Kleinbildformat (43,2 mm Diagonale) <div style="clear:left;"></div>]]
{{Hauptartikel|Cos4-Gesetz}}

Der natürliche Randlichtabfall ist physikalisch bedingt und weder durch Abblenden noch durch konstruktive Maßnahmen vermeidbar. Er kann aber durch andere Effekte wie eine Pupillenaberration teilweise kompensiert werden. Er erzeugt einen Lichtabfall, der (im Fall eines flächenhaften Objekts) proportional zur vierten Potenz des [[Cosinus]] des Winkels zur optischen Achse ist, und er ist somit vor allem bei [[Weitwinkelobjektiv]]en von Bedeutung. Dieser Helligkeitsabfall erfolgt sehr gleichmäßig von der Mitte bis zum Rand und fällt daher meist nicht auf, wenn er nicht zu stark ist. Er wird am deutlichsten bemerkt bei der Abbildung von konturlosen Flächen gleichmäßiger Helligkeit (z. B. blauer Himmel).

=== Vignettierung ===
{{Hauptartikel|Vignettierung}}

Dies ist eine durch das Objektiv oder zusätzliche Bauteile am [[Objektiv (Optik)|Objektiv]] verursachte Abschattung. Dabei werden von einem Objektpunkt ausgehende Lichtbündel, die in einem Winkel zur Achse einfallen, nicht nur durch die [[Irisblende]], sondern auch durch andere Teile (etwa ins Objektiv eingebaute feste [[Blende (Optik)|Blenden]]) begrenzt und füllen somit nicht die ganze Öffnung der Irisblende aus.

''Vignettierung'' wird oft als [[Synonym]] für den Randlichtabfall gebraucht.

Für den natürlichen Randlichtabfall und die Vignettierung durch das Objektiv selbst oder durch zusätzliche Bauteile (wie etwa Filter) am Objektiv sind verschiedene Bezeichnungen gebräuchlich (etwa ''optische'', ''technische'', ''mechanische'', ''künstliche Vignettierung''), die nicht einheitlich verwendet werden. So wird der natürliche Randlichtabfall zuweilen fälschlich als ''natürliche'' oder ''physikalische Vignettierung'' bezeichnet, obwohl es sich nicht um eine Vignettierung handelt, denn die Ursache dafür ist keine Abschattung. Mitunter werden auch Randabdunkelungen durch eine mangelhafte Ausleuchtung z. B. durch einen [[Elektronenblitz]] fälschlicherweise als Vignettierung bezeichnet.

=== Pixelvignettierung ===

Diese wird durch die Eigenschaften des Aufnahmemediums bewirkt, siehe [[Vignettierung#Pixel-Vignettierung|Vignettierung]]. Typischerweise betrifft es den [[Bildsensor]] einer [[Digitalkamera]], der häufig für flach auftreffendes Licht aufgrund von Abschattungseffekten weniger empfindlich ist als für senkrecht auftreffendes. Dabei kommt es auch auf das Objektiv an. Je kleiner der Abstand der [[Pupille (Optik)|Austrittspupille]] von der Bildebene ist, umso flacher treffen die Strahlen am Bildrand auf den Sensor. Vor allem symmetrisch gebaute Weitwinkelobjektive (vom [[Biogon]]-Typ) haben eine nah an der Bildebene liegende Austrittspupille und sind deshalb an Digitalkameras oft problematisch. Es kann dabei auch zu Farbverschiebungen kommen, indem die für verschiedene Farben empfindlichen Pixel unterschiedlich auf den Winkel des Lichteinfalls reagieren.

=== Verzeichnung ===
{{Hauptartikel|Verzeichnung}}

Die Größe eines Bild-Flächenelements, auf das ein Flächenelement der Objektebene abgebildet wird, hängt bei Verzeichnung vom Einfallswinkel ab. Damit ändert sich auch entsprechend die Beleuchtungsstärke der Bildebene. Bei tonnenförmiger Verzeichnung nimmt diese zum Rand hin zu, da das Licht sich auf eine kleinere Fläche konzentriert, was den Randlichtabfall vermindert. Umgekehrt wird der Randlichtabfall durch eine kissenförmige Verzeichnung verstärkt. [[Fischaugenobjektiv]]e weisen eine stark tonnenförmige Verzeichnung auf, was erheblich zur Korrektur des Randlichtabfalls beiträgt.

=== Pupillenaberration ===

Diese liegt vor, wenn die Abbildung der Blende auf die [[Eintrittspupille]] mit [[Abbildungsfehler|Fehlern]] behaftet ist. Dann kann das Bild der Blende abhängig vom Einfallswinkel der Strahlenbündel verzerrt werden, was wiederum den Querschnitt der eintretenden Strahlenbündel und damit die Lichtmenge beeinflusst. Durch Pupillenaberration kann der Randlichtabfall verstärkt oder auch vermindert werden.

=== Transmissionsänderung ===

Die [[Transmission (Physik)|Transmission]] des Objektivs ist im Prinzip vom Einfallswinkel des Lichts abhängig, weil der Weg durch das [[Optisches Glas|Glas]] der [[Linse (Optik)|Linsen]] (worin es zu einem kleinen Teil absorbiert wird) und auch der Reflexionsgrad an den Linsenoberflächen (siehe [[Antireflexbeschichtung]]) vom Einfallswinkel abhängt. Dieser Effekt ist aber in der Regel zu vernachlässigen.

=== Ungleichmäßige Ausleuchtung ===

Entsteht typischerweise durch [[Blitzlicht|Blitzgeräte]] bei direktem Blitzen. Beispielsweise leuchtet ein an der Kamera angebrachtes Blitzgerät ein flaches Objekt ungleichmäßig aus. Dabei werden die Teile des Motivs, die am weitesten von der Lichtquelle entfernt sind, schwächer ausgeleuchtet als näher liegende Teile der Szene. Leuchtet das Blitzgerät einen kleineren Winkel aus, als vom Objektiv auf dem Aufnahmemedium abgebildet wird (siehe [[Bildwinkel]]), hat dies ebenfalls eine Randabdunkelung zur Folge.

== Gegenmaßnahmen ==

Bei vielen [[Weitwinkelobjektiv]]en wird gezielt eine Pupillenaberration erzeugt, um den Querschnitt von Strahlenbündeln, die von Punkten neben der Achse ausgehen, zu vergrößern. Das ist der Hauptgrund, weshalb der Helligkeitsabfall bei vielen Objektiven weniger stark ist als es dem cos<sup>4</sup>-Gesetz entspricht.

Die meisten Fotoobjektive vignettieren bei weit geöffneter Blende, aber in der Regel verschwindet die Vignettierung beim Abblenden um zwei bis vier Stufen. Der Helligkeitsabfall kann somit durch Abblenden reduziert werden.

Man kann eine ungleichmäßige Helligkeitsverteilung auch durch einen [[Verlaufsfilter]] vermindern oder beseitigen. Das ist ein [[Neutraldichtefilter|Graufilter]], der am Rand ungefärbt ist und zur Mitte hin dunkler wird. Dadurch wird allerdings die effektive Lichtstärke reduziert. Die Hersteller von extremen Weitwinkelobjektiven liefern manchmal einen passenden Verlaufsfilter mit, der den Helligkeitsabfall soweit korrigiert, dass er nicht mehr stört.

Bei bekanntem Verlauf des Randlichtabfalls können [[Bildprozessor]]en diesen Effekt vor dem Speichern der [[Bilddatei|Bilddaten]] in [[Echtzeit]] [[Kompensation (Technik)|kompensieren]]. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Effekt nicht nur von der eingestellten [[Apertur|Öffnungsweite]] (Blende), sondern auch von der [[Entfernungseinstellung|eingestellten Entfernung]] und bei [[Zoomobjektiv|Zoomobjektiven]] auch von der eingestellten [[Brennweite]] abhängt. Die Wechselobjektive von [[Digitales Kamerasystem|digitalen Kamerasystemen]] können die Parameter ihrer Abbildungseigenschaften im [[Permanentspeichermedium|dauerhaften Speicher]] vorhalten und sie elektronisch an das Kameragehäuse übertragen, damit die Kompensation dort vorgenommen werden kann.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.sony.com/electronics/support/articles/00018031 |titel=What is Lens Compensation and which lenses are compatible with this feature? |hrsg=Sony Support |datum=2019-07-24 |sprache=en |abruf=2024-10-18}}</ref><ref>{{Internetquelle |hrsg=Canon Europe |url=https://www.canon-europe.com/pro/infobank/in-camera-lens-corrections/ |titel=In-camera lens corrections |sprache=en |abruf=2024-10-18}}</ref>

Bei der [[Bildbearbeitung|digitalen Nachbearbeitung]] ist es einfach, den Helligkeitsabfall beliebig zu beeinflussen und auch ganz zu beseitigen. Dabei bleibt jedoch der Nachteil eines in den abgedunkelten Ecken verminderten [[Signal-Rausch-Verhältnis|Rauschabstands]] bestehen. Durch die Aufhellung dieser Bereiche tritt hier das Rauschen des Sensors stärker hervor. Beim [[Vergrößerungsgerät|Vergrößern]] einer analogen Aufnahme kann man die Ränder und Ecken [[abwedeln]] und dadurch aufhellen.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Vignetting|Vignettierung}}
* [http://www.klassik-cameras.de/vignettes_dt.html Informationen zu Vignettierungen und Randlichtabfall] bei klassik-cameras.de
* [https://www.lmscope.com/de/FAQ_52.html Vignettierung (Randabschattung) in der Mikroskopie und Makroskopie] bei lmscope.com
* [https://www.the-digital-picture.com/Canon-Lenses/Canon-Lens-Vignetting.aspx Canon Lens Vignetting] the-digital-picture.com (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Bildfehler]]
[[Kategorie:Fototechnik]]

Randlichtabfall - Versionsgeschichte

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