Überlegungen und Fragen zur D800

[marfil]

... und die Anzahl der Pixel. Und von Pixeln gleicher Qualitaet und gleicher Groesse passen - oh Wunder - mehr auf einen groesseren Sensor.

Die Dynamik eines Sensors definiert sich über die Möglichkeiten des Einzelpixels.

Dass zum Ausschöpfen der gesamten Dynamik logischerweise mehr als ein Pixel erforderlich ist, ist klar, sobald sich im Bild mehr als ein Helligkeitswert findet (also bei realen Bildern praktisch immer).

P.S.:

Darfst mir auch glauben- ich hab das lernen dürfen....;-)

 

[Gast_194966]

Die Größe des Sensors hat mit der Dynamik ...richtig... genau nix zu tun.

Dann erklär mir bitte den Unterschied in den Messwerten "print" bei DxOMark zwischen D7000 und D800. Ich kann ihn Dir erklären, und die Erklärung heißt Sensorgröße.



Gruß, Matthias

 

[marfil]

@Masi

Man sollte prinzipiell zwischen Theorie und Praxis unterscheiden. Theoretisch (und prinzipiell) hat die Sensorgröße nichts mit der Dynamik zu tun. Praktisch ist es heute so, dass technisch weitgehend identische Pixel auf unterschiedlich großen Sensoren zu finden sind- wodurch der große Sensor sozusagen "gewinnt" (da mehr gleichwertige Pixel vorhanden sind).

Wenn ein kleiner Sensor aber technisch bessere Pixel -zudem in der gleichen Anzahl wie der große Sensor zur Verfügung hat- ist es mit dem "Größenvorteil" wieder schlagartig vorbei.

Natürlich kommen dann noch ganz andere Faktoren (optischer wie elektronischer) ins Spiel....aber die Erklärung...Großer Sensor ist gleich größere Dynamik ist einfach technisch falsch.

P.S.:

Da ich in 30 Minuten ein Meeting habe, kann ich jetzt keine Grundsatzdiskussion führen....

P.P.S.:

ein praktisches Beispiel wäre D700 vs D7000 (die Dynamik der D700 ist trotz großer Sensorfläche geringer, als die der D7000)

 

[Char]

Die Dynamik eines Sensors definiert sich über die Möglichkeiten des Einzelpixels.

Nicht nur. Sondern ueber die Moeglichkeiten des Einzelpixels und die Anzahl der Einzelpixel. Du kannst mir das glauben, ich arbeite mit so was . Das ganze fuehrt hier aber etwas weit offtopic, deswegen hier ein Artikel, in dem es erklaert ist:

http://www.dxomark.com/index.php/Pu...d-computation-of-DxOMark-Sensor-normalization

 

[Gast_194966]

....aber die Erklärung...Großer Sensor ist gleich größere Dynamik ist einfach technisch falsch.

Nein, das ist sie nicht. Aber selbstverständlich musst Du Sensoren aus ähnlichen Generationen vergleichen.

ein praktisches Beispiel wäre D700 vs D7000 (die Dynamik der D700 ist trotz großer Sensorfläche geringer, als die der D7000)

Wie gesagt: Vergleich Sensoren aus gleichen Generationen! Also D700 <> D300s/D90 oder D7000 <> D800/D4. Mit vergleichbarer Quanteneffizienz, Elektronenkapazität (ich sage absichtlich nicht "pro Pixel", sondern pro mm²) und Ausleserauschen (wieder pro mm²) gewinnt immer der größere Sensor. Beim Vergleich "klein aber neu" gegen "groß aber alt" kann auch schon mal der technische Fortschritt den physikalischen Nachteil (teilweise) egalisieren.


Gruß, Matthias

 

[hv€rh€y€n]

mir scheint dabei nicht bedacht/argumentiert, dass ein Objekt mit, sagen wir 20% der Bildfläche des fertigen Bildes beim DX-Format einfach deutlich weniger Pixel belichtet, als beim FX- Format mit gleichen Pixelgrößen. Damit verteilt sich die Gesamtenergie des Lichtes schlicht auf mehr Pixel und fahren den Einzelnen damit nicht so schnell in die Sättigung.

Ist das so richtig gedacht?

 

[photonenflo]

Dann erklär mir bitte den Unterschied in den Messwerten "print" bei DxOMark zwischen D7000 und D800. Ich kann ihn Dir erklären, und die Erklärung heißt Sensorgröße.



Gruß, Matthias

Soweit ich das verstanden habe geht es doch bei (Print/Screen) erstmal um die Ausgabegröße und nicht die Sensorgröße. Indirekt hat das natürlich alles miteinander zu tun.
Der einzelne Pixel auf einem DX-Chip hat aber prinzipiell die gleiche Dynamik wie auf einem FX-Chip. Und im gegensatz zum Rauschverhalten kann man benachbarte Pixel nicht so einfach verrechnen um mehr dyanmik herauszuholen...

Diese Tabelle hier ist extrem hilfreich, finde ich:
http://www.sensorgen.info/
Die Dynamik wir in etwa durch den Quotienten von Max Saturation capacity und Min Read Noise (e-) bestimmt.

 

[photonenflo]

Nein, das ist sie nicht. Aber selbstverständlich musst Du Sensoren aus ähnlichen Generationen vergleichen.

Dann ist die Aussage also nicht unbedingt falsch gewesen, aber halt einfach nicht sinnvoll bzw. vollständig!

 

[Gast_194966]

Soweit ich das verstanden habe geht es doch bei (Print/Screen) erstmal um die Ausgabegröße und nicht die Sensorgröße. Indirekt hat das natürlich alles miteinander zu tun.

Es hat sehr direkt miteinander zu tun, nämlich über die nötige Bildvergrößerung.

Der einzelne Pixel auf einem DX-Chip hat aber prinzipiell die gleiche Dynamik wie auf einem FX-Chip. Und im gegensatz zum Rauschverhalten kann man benachbarte Pixel nicht so einfach verrechnen um mehr dyanmik herauszuholen...

Der "einzelne Pixel" ist doch völlig wurscht, denk einfach nicht drüber nach. Aber selbstverständlich kann man die "verrechnen".

Diese Tabelle hier ist extrem hilfreich, finde ich:
http://www.sensorgen.info/
Die Dynamik wir in etwa durch den Quotienten von Max Saturation capacity und Min Read Noise (e-) bestimmt.

Vergiss die Skalierung auf gleiche Bildgröße (bei DxOMark 8MP) nicht.


Gruß, Matthias

 

[photonenflo]

Es macht meiner Meinung nach einfach keinen Sinn, nicht über Pixel nachzudenken, weil jeder Pixel einzeln verstärkt wird und einzeln ein Ausleserauschen hat. Daher habe ich bei 4 Pixeln statt einem Pixel vierfachen "Read-Out-Noise" - bei wahrscheinlich gleich großer gesamter Full-Well-Capacity...

Abgesehen davon: In besonders dunklen Bildpartien dominiert sowieso das Schrottrauschen - und die relative Stärke des Schrotrauschens skaliert invers mit der Wurzel der gemessenen Photonen - und die Zahl der Photonen ist bei 4 statt einem Pixel einfach kleiner...

 

[Gast_194966]

Es macht meiner Meinung nach einfach keinen Sinn, nicht über Pixel nachzudenken, weil jeder Pixel einzeln verstärkt wird und einzeln ein Ausleserauschen hat. Daher habe ich bei 4 Pixeln statt einem Pixel vierfachen "Read-Out-Noise" - bei wahrscheinlich gleich großer gesamter Full-Well-Capacity...

Das Ausleserauschen ist bei der D800 praktisch irrelevant (leider noch nicht so ganz und gar, aber fast).

Abgesehen davon: In besonders dunklen Bildpartien dominiert sowieso das Schrottrauschen - und die relative Stärke des Schrotrauschens skaliert invers mit der Wurzel der gemessenen Photonen - und die Zahl der Photonen ist bei 4 statt einem Pixel einfach kleiner...

Warum? Ob ich 100 Regentropfen nun in einem Eimer auffange oder je ca. 25 (+/- Photonenrauschen) in 4 kleineren, ist völlig egal, wenn ich sie hinterher sowieso zusammenschütte.


Gruß, Matthias

 

[photonenflo]

Warum? Ob ich 100 Regentropfen nun in einem Eimer auffange oder je ca. 25 (+/- Photonenrauschen) in 4, ist völlig egal, wenn ich sie hinterher sowieso zusammenschütte.

Du schüttest sie aber nicht sofort zusammen - genau da liegt das Problem! Die Pixel werden erst einzeln digitalisiert und zwar mit einem rauschbehafteten, nicht perfekten, Verstärker. Bei CMOS-Sensoren ist der auch noch für jeden Pixel leicht unterschiedlich...

 

[Gast_194966]

Du schüttest sie aber nicht sofort zusammen - genau da liegt das Problem! Die Pixel werden erst einzeln digitalisiert und zwar mit einem rauschbehafteten, nicht perfekten, Verstärker. Bei CMOS-Sensoren ist der auch noch für jeden Pixel leicht unterschiedlich...

Du hast gerade schon festgestellt, dass das Photonenrauschen überwiegt.


Gruß, Matthias

 

[photonenflo]

Das Ausleserauschen ist bei der D800 praktisch irrelevant (leider noch nicht so ganz und gar, aber fast).

Bei der D4 ist das vielleicht schon etwas eher so, aber 2.6/44000 ist sicherlich noch nicht 0. Und es kommt ja nicht auf die hellen Stellen im Bild an, wo wirklich 44000 Photo-Elektronen im Sensor gesammelt werden. Bei low-light sind es vielleicht nur 100 oder so... und da ist 2.6 sicherlich nicht vernachlässigbar. Und grundsätzlich gilt: kleinere Pixel, weniger Photonen - bei gleichen Read-out-Noise ergibt das einfach einen Nachteil bei wenig Licht...
Beispiel:
Ein guter Sensor mit kleinen Pixeln
QE 50%, n_r=2: 400 photonen pro pixel -> 200 elektronen, signal-to-noise = 200/2 = 100 = 2^6.6
Ein guter Sensor mt 4x so großen Pixeln:
QE 50%, n_r=2: 1600 photonen pro pixel -> 800 elektronen, signal-to-noise = 800/2 = 400 = 2^8.6
logischerweise das vierfache.
Wenn ich jetzt aber die 4 Pixel verrechne, bekomme ich nicht das 4fache signal-to-noise, oder sondern wie mir heute erklärt wurde nur das doppelte!?!

 

[photonenflo]

Warum? Ob ich 100 Regentropfen nun in einem Eimer auffange oder je ca. 25 (+/- Photonenrauschen) in 4 kleineren, ist völlig egal, wenn ich sie hinterher sowieso zusammenschütte.

100 +/- 10 = 90...110

ist nicht gleich

4 * 25 +/- 5 = 80...120

Photonen sind keine Wassertropfen!

 

[photonenflo]

Im Lichte dieser Diskussion würde ich dir recht geben und sagen:

Bei hellen Bildern kann man die Zahl der Pixel ignorieren und die Größe des Sensors (bei gleicher Quantum Efficiency und Full-Well-Capactity) ist entscheidend.

Bei wenig Licht ist das aber sicherlich nicht so.

 

[Char]

Diese Tabelle hier ist extrem hilfreich, finde ich:
http://www.sensorgen.info/
Die Dynamik wir in etwa durch den Quotienten von Max Saturation capacity und Min Read Noise (e-) bestimmt.

Ich nicht. Die Dynamik haengt von der ISO ab. Das Ausleserauschen auch. So siehst Du z.B., dass die D4 der D800 ueberlegen ist (geringeres Ausleserauschen pro Pixel, weniger Pixel, hoehere full-well-capacity). Jetzt kannst Du natuerlich den Dynamikumfang "pro pixel" ausrechnen. Dann kannst Du einrechnen, dass er durch das Runterrechnen auf D4-Groesse bei der D800 noch um 1/2 Blende (SNR wird um sqrt(2) besser, da die D800 doppelt so viele Pixel hat) besser wird. Dann merkst Du, dass es bei der D4 immer noch besser ist. Wenn Du auf DxOMark schaust:

http://www.dxomark.com/index.php/Ca...brand)/Nikon/(appareil2)/767|0/(brand2)/Nikon

Stellst Du fest: Ja, die D4 ist besser. Bei hohen ISO.

Bei low-ISO ist die D800 besser, denn, was Du nicht siehst (und daher halte ich nicht viel von der Tabelle), die D4 hat leider bei low-ISO ein hoeheres Ausleserauschen. Die D700 hat uebrigens das gleiche Problem. Die D3/D3s auch. Die D7000 und die D600 nicht. Deshalb sind die D600, D7000 und D800 besonders genial bei low-ISO. Und, noch ein Vorteil: Es macht keinen Unterschied, ob ich mit ISO 400 fotografiere und dann drei Stufen pushe oder ob ich gleich mit ISO 3200 fotografiere - denn das Ausleserauschen ist gleich. Bei der D4 macht es einen Unterschied. Bei der D700 auch.

Es macht meiner Meinung nach einfach keinen Sinn, nicht über Pixel nachzudenken, weil jeder Pixel einzeln verstärkt wird und einzeln ein Ausleserauschen hat. Daher habe ich bei 4 Pixeln statt einem Pixel vierfachen "Read-Out-Noise" - bei wahrscheinlich gleich großer gesamter Full-Well-Capacity...

Ja, aber die anderen Unterschiede zwischen den Sensoren sind groesser / ueberdecken das. Es macht meiner Meinung nach keinen Sinn, theoretisch ueber Pixel nachzudenken (und ich bin ein grosser Theoretiker, aber das hier geht mir langsam zu weit, ich mache lieber Fotos), ohne die Kameras zu betrachten. Und der Fakt ist: Wenn nur die D600 und die D800 zur Auswahl stehen, sind sie bis auf die Aufloesung verdammt gleich. Im Rauschen, im Kontrastumfang, in der tonal Range. In allem. Die Sensoren sind verdammt gut, vor allem bei low-ISO. Bei high-ISO ist die D4 etwas besser, aber nicht viel.

Praktisch interessieren Dich doch Fotos und nicht Pixel, oder?

 

[Gast_194966]

100 +/- 10 = 90...110

ist nicht gleich

4 * 25 +/- 5 = 80...120

Soll es auch nicht, denn richtig gerechnet stünde da:

100 ± 10 = 4*25 ± √(4*5²)

Photonen sind keine Wassertropfen!

Im Rahmen dieses Denkmodells kommen sie der Sache ausreichend nahe.



Gruß, Matthias

 

[Char]

100 +/- 10 = 90...110

ist nicht gleich

4 * 25 +/- 5 = 80...120

Photonen sind keine Wassertropfen!

Photonen verhalten sich aber sehr aehnlich wie Wassertropfen. Und Du solltest mal Deine Fehlerrechnung anpassen .

100 +/- 10 = 100 +/- 10. Das ist logisch.

4* (25 +/- 5) = 100 +/- 20 ist aber falsch.

Richtig ist:

4* (25 +/- 5) = 100 +/- sqrt(4*5^2) = 100 +/- 10.

(angenommen: Gausssche Fehlerverteilung, was hier eine naeherungsweise korrekte Annahme ist)

Rauschen addiert sich nicht linear.

 

[Gast_194966]

Ein guter Sensor mit kleinen Pixeln
QE 50%, n_r=2: 400 photonen pro pixel -> 200 elektronen, signal-to-noise = 200/2 = 100 = 2^6.6
Ein guter Sensor mt 4x so großen Pixeln:
QE 50%, n_r=2: 1600 photonen pro pixel -> 800 elektronen, signal-to-noise = 800/2 = 400 = 2^8.6
logischerweise das vierfache.

Hier wären die "richtigen" Zahlen:

Kleine Pixel: Signal=200, Rauschen=√(200+2²)=14,3, SNR=200/14,3=14,0
Große Pixel: Signal=800, Rauschen=√(800+2²)=28,4, SNR=800/28,4=28,2

Wenn ich jetzt aber die 4 Pixel verrechne, bekomme ich nicht das 4fache signal-to-noise, oder sondern wie mir heute erklärt wurde nur das doppelte!?!

Genau, und damit ist der Vorteil der großen Pixel etwa 0,06dB, also nahezu irrelevant. Wenn ich die gegen doppelte Auflösung eintauschen sollte, wüsste ich schon....


Gruß, Matthias