Wieso haben Canon Sensoren so viel Ausleserauschen?

[Nova00]

Ich bin seit gut 2 Jahren in der APS-C Fotografie unterwegs und obige Frage geht mir bei all den Reviews die ich lese oft durch den Kopf. Ich hab durchaus fundierte Kenntnisse im Bereich Bildsensoren (hab mich vorher viel mit Raumfahrt, Astronomie-Technik und Atomphysik beschäftigt, hilft sehr beim Verständnis), aber ich kann mir einfach nicht erklären, wieso die Canon-Sensoren bei ISO 100 um ein vielfaches mehr Ausleserauschen (aka Read Noise) haben als Nikon- oder Sony-Sensoren.

So hat die D7100 z.B. durchschnittlich 3,2 Elektronen Read Noise, die 5D Mark III hingegen mit 33,1 Elektronen, also fast das zehnfache! (Quelle: http://www.sensorgen.info/, im wesentlichen auch durch DxoMark bestätigt) Man siehts auch wirklich, wenn man sich RAWs von der 5D besorgt und die Tiefen anhebt, zumal zu allem Überfluss auch noch ein Rauschmuster zu erkennen ist, was ich als besonders störend empfinde und bei modernen Sensoren in meiner Wahrnehmung eigentlich bei niedrigen ISO kein Thema mehr ist (üblicherweise dominiert das Photonenrauschen). Darüber hinaus sind die Photodioden bei der 5D 60% größer, die Verkablung ist also weniger eng als bei der Nikon, was eigentlich helfen soll (Achtung: größere Dioden wirken sich wie allgemein bekannt zwar positiv und linear auf die SNR aus, das Ausleserauschen wird nur indirekt über die geringere Dichte der Verkablung (verringerte Induktion/Quantentunneleffekt) verbessert und läuft nicht wirklich linear mit). Last but not least ist die Canon auch noch fast dreimal so teuer, man darf also annehmen das schon tüchtig Geld in den Sensor investiert wurde.

Aufgrund dieser Umstände will mir einfach nicht klar werden, wieso die low-ISO- und Dynamik-Performance von so teuren Sensoren von einem renommierten Hersteller gegenüber der Konkurrenz seit einigen Jahren so deutlich hinterherläuft ist. Bei ISOs jenseits von 800 läufts dann ja wieder ganz gut und man ist halbwegs auf Augenhöhe mit Nikon und Sony. Vielleicht kann mich jemand mit einem tieferen technischen Verständnis aufklären oder mir einen Denkanstoß geben....

 

[Maximus]

Canon ist, was die Sensoren angeht, eine (verhältnismäßig) kleine Firma, die seit mehreren Jahren ihre Halbleiterverfahren nur marginal modernisiert hat. Dem gegenüber steht mit Sony zum Beispiel ein Hersteller, der 2/3 aller Sensoren produziert.

Sony stellt seine aktuellen Sensoren (zB D800, Alpha 99) mit 180nm Verfahren her, Canon noch mit 500nm.

http://www.chipworks.com/en/technic...ll-frame-dslr-cameras-canon-stays-the-course/

 

[Gast_194966]

(Quelle: http://www.sensorgen.info/, im wesentlichen auch durch DxoMark bestätigt)

Was sensorgen.info da angibt, sind die Parameter von Ausgleichskurven, die möglichst gut den Messergebnisse von DxOMark angepasst sind (und "greifbare" Bedeutungen wie read nose, q.e. und full well capacity haben). insofern ist es kein Wunder, wenn DxOMark die Ergebnisse von sensorgen.info "bestätigt".


Gruß, Matthias

 

[Nova00]

500 nm vs 180 nm ist schon ein Ding, davon wusste ich nix, danke für die Info. Das erklärt wohl auch, wieso Nikon (der kleinste der großen drei) mit Sony zusammenarbeitet, die können wahrscheinlich erst recht nicht eine eigene moderne Chip-Fertigung unterhalten. Die Daten von Sensorgen sind übrigens tatsächlich aus DxoMark extrahiert, aber die Phänomene bei den RAWs entsprechen qualitativ gesehen sehr gut den angegebenen Daten. Es gab ja zum Release der 5D III auch einige Blogbeiträge von empfindlichen Fotografen zu dem Problem.

Allgemein bleibt noch die Frage, wieso der 500 nm-Prozess so sehr bei niedrigen ISOs zuschlägt, aber vielleicht bekomme ich das auch selbst raus. Ist ja auch allgemein so, dass das geringste Ausleserauschen meist bei ISO 400 oder 800 zu finden ist, was mir auch noch nicht ganz klar ist.

 

[Gast_194966]

Ist ja auch allgemein so, dass das geringste Ausleserauschen meist bei ISO 400 oder 800 zu finden ist, was mir auch noch nicht ganz klar ist.

Guck Dir mal die "full SNR"-Kurven an, aus denen werden die Parameter bei sensorgen.info abgeleitet. Der Parameter "Ausleserauschen" sorgt ja nur dafür, dass die Abweichung vom Photonenrauschen-Verlauf mit -3dB/Belichtungshalbierung am linken Rand der Kurven nachgebildet wird. Ich vermute, dass die Kurven bei geringen ISO sich sehr ähnlich wären, bloß gegeneinander entlang der SNR-Achse verschoben. Bei ganz geringen ISO ist der "Knick" dann oberhalb von 0dB und wird sichtbar (und durch "read noise" modelliert), bei etwas höheren ISO verschwindet er unter der 0dB-Linie und erst bei noch höheren ISO steigt das Ausleserauschen wieder an und der Knick passiert oberhalb 0dB. Und außerdem kann ich mir vorstellen, dass mit einer anderen Kurvenanpassung auch deutlich andere Werte gerade fürs Ausleserauschen rauskommen können.



Gruß, Matthias

 

[BDLefty]

Canon ist eine (verhältnismäßig) kleine Firma, die seit mehreren Jahren ihre Halbleiterverfahren nur marginal modernisiert hat. Dem gegenüber steht mit Sony zum Beispiel ein Hersteller, der 2/3 aller Sensoren produziert.


http://www.chipworks.com/en/technic...ll-frame-dslr-cameras-canon-stays-the-course/

Danke für den Link zu dem sehr interessanten Artikel. Das lässt mich auch die Gerüchte über eine EOS MF Kamera in einem neuen Licht betrachten.

 

[-rabu-]

Kann es auch sein, dass Canon halt möglichst viel aus Ihrer Investion heraus holt? Die haben sicher schon etwas in Petto und bringen, sobald die Umsatz-/Gewinnkurve es erfordert.

 

[whr_]

Sony stellt seine aktuellen Sensoren (zB D800, Alpha 99) mit 180nm Verfahren her, Canon noch mit 500nm.

Wobei der Zusammenhang zum Read Noise bei niedriger ISO doch eher an den Konzepten der A/D-Wandlung liegen dürfte - bei Canon extern und deshalb mit wenigen Kanälen, die dann sehr schnell wandeln müssen, um das ganze Bild schnell genug auszulesen - bei dem moderneren Konzept sensorintegriert vielkanalig (ein Wandler pro Zeile) mit mehr Wandlungszeit. Oder?

 

[dwuen]

Kann es auch sein, dass Canon halt möglichst viel aus Ihrer Investion heraus holt? Die haben sicher schon etwas in Petto und bringen, sobald die Umsatz-/Gewinnkurve es erfordert.

Das glaube ich nicht. Dazu ist der Wettbewerb zu hart. Ansonstet riskiert Canon, dass das, was es angeblich in der Schublade hat, später schon vom Markt überholt und damit umsatzunwirksam wird.

Nur ein absoluter Monopolist kann sich so etwas leisten. Mittlerweile sind die Konkurrenz-Bildsensoren auch bei der Dynamik wesentlich besser. Canon droht den technischen Anschluss und damit die Marktposition zu verlieren, wenn es nicht endlich bei den Sensoren nachlegt.
Allerdings war Canon sehr stark beim Beben und Tsunami betroffen und dadurch einige Jahre zurück geworfen worden.

 

[rodinal]

Canon ist eine (verhältnismäßig) kleine Firma, die seit mehreren Jahren ihre Halbleiterverfahren nur marginal modernisiert hat. Dem gegenüber steht mit Sony zum Beispiel ein Hersteller, der 2/3 aller Sensoren produziert.

Canon hat etwa den doppelten Börsenwert von Sony - sie sind also nicht wirklich klein und könnten sicher problemlos eine aktuelle Produktionslinie finanzieren oder einen Fremdhersteller dauerhaft an sich binden. Es hat vermutlich kaufmännische Gründe, warum sie dies nicht tun. Halbleiterfertigung in Japan ist auf dem Weltmarkt wegen hoher Kosten kaum konkurrenzfähig, und hohe Investitionen können daher leicht zum Verlustgeschäft werden. Auch die Sony-Entwicklung stagniert ja, und die Hits der letzten Jahre kamen von kleineren Mitbewerbungen wie Aptina, Fuji oder Toshiba. Panasonic hat erst wieder konkurrenzfähige Sensoren, seitdem der Konzern die Halbleiterfertigung aufgegeben hat - das dürfte auch Canon zu denken geben. Wenn die von einigen Großaktionären angestrebte Zerschlagung von Sony gelingt, könnten sich natürlich auch ganz neue Konstellationen ergeben - bis dahin wird m.E. die Sensorfertigung mindestens so sehr von wirtschaftlichem Kalkül wie von technologischen Möglichkeiten bestimmt.

 

[DSLR-Canonier]

Canon ist eine (verhältnismäßig) kleine Firma

wirklich?

Mitarbeiter Canon: 197.386
Mitarbeiter Nikon: 24.409
Mitarbeiter Sony: 162.700

OK - Canon ist also eine - verhältnismäßig - kleine Firma

 

[n.nescio]

wirklich?

Mitarbeiter Canon: 197.386
Mitarbeiter Nikon: 24.409
Mitarbeiter Sony: 162.700

OK - Canon ist also eine - verhältnismäßig - kleine Firma

welchen einfluß hat dies auf das ausleserauschen?
und wer von denen ist schuld?

 

[Maximus]

Ich meine damit dir hier relevante Sensor-Abteilung, nicht den Gesamtkonzern.

 

[DSLR-Canonier]

welchen einfluß hat dies auf das ausleserauschen?
und wer von denen ist schuld?

keine Ahnung, das musst du den Maximus fragen

 

[rodinal]

wirklich?

Mitarbeiter Canon: 197.386
Mitarbeiter Nikon: 24.409
Mitarbeiter Sony: 162.700

OK - Canon ist also eine - verhältnismäßig - kleine Firma

Solche Vergleiche sind nur zulässig, wenn die Unternehmen in einem vergleichbaren Geschäftsfeld tätig sind. Das ist aber hier nicht der Fall. Während man Canon noch halbwegs als Technologiekonzern bezeichnen kann, trifft das bei Sony längst nicht mehr zu. Eigentlich ist Sony eine Lebensversicherung, die mit ihren Gewinnen die Herstellung von Playstations subventioniert.

Die Zahlen des ersten Quartals des WJ 13/14 sprechen Bände:

Der Bereich Finanzdienstleistungen erzielt einen Gewinn von 464 Mill. US$ - eine Steigerung gegenüber dem entsprechenden Vorjahresquartal um 67%.

Der Bereich Imaging - hier sind die Kameras enthalten - erzielt einen Gewinn von 84 Mill. US$ - 36% weniger als im Vorjahresquartal.

Bei den Devices - hier werden u.a. die Sensoren hergestellt - werden 110 Mill. US$ Gewinn erzielt, 32% weniger als im Vorjahr.

Dafür wurden bei den Games 149 Mio. US$ versenkt.

Seriöse Zahlen über Umsätze und Beschäftigte im Bereich der Sensorproduktion kenne ich leider nicht; da ich mir zu recht niedrigen Kursen einige Sony-Aktien zugelegt habe, wäre ich über valide Informationen dankbar. Fakt ist aber: US-Investoren-hierzulande gern als Heuschrecken bezeichnet- haben sich bei Sony eingekauft und würden die im Niedergang befindlichen Unternehmensbereiche gerne abstossen. Ob es ihnen gelingt, ist derzeit aber noch ungewiss.

 

[n.nescio]

ich habe die dinge nicht so nah verfolgt.

aber ist es nicht vielleicht so, daß die bedeutung der 500nm technologie versus der 125nm technologie darin liegt, daß es sony gelingt, die digtalsignale direkt in jedem einzelnen pixel zu erzeugen - verstärker und adc bereits im pixel, wohingegen canon das analogsignal aus den pixeln über störungsanfällige leitungen zu peripheren sammel-adcs bringen muß.
folge: zusätzliches rauschen im analogsignaltransport und viel weniger zeit für eine genaue adc-wandlung, also primitivere adcs?

lg gusti

 

[Gast_175389]

Man siehts auch wirklich, wenn man sich RAWs von der 5D besorgt und die Tiefen anhebt, zumal zu allem Überfluss auch noch ein Rauschmuster zu erkennen ist, was ich als besonders störend empfinde [...]

Riiichtiiig.... Wie lange redet man eigentlich schon über das Banding bei Canon?

Für mich fallen sie immer stärker ab. Das kann die einmal den Kopf kosten. Vertrettbar ist das 2013 nämlich nur noch mit viel Wohlwollen. Jenes verbraucht sich aber mit der Zeit...

 

[Berlin]

aber ist es nicht vielleicht so, daß die bedeutung der 500nm technologie versus der 125nm technologie darin liegt, daß es sony gelingt, die digtalsignale direkt in jedem einzelnen pixel zu erzeugen - verstärker und adc bereits im pixel,

 

[michaelbrandtner]

500 nm vs 180 nm ist schon ein Ding, davon wusste ich nix, danke für die Info. Das erklärt wohl auch, wieso Nikon (der kleinste der großen drei) mit Sony zusammenarbeitet, die können wahrscheinlich erst recht nicht eine eigene moderne Chip-Fertigung unterhalten.

Aus meiner Sicht ist Canons Sensorfertigung eher historisch bedingt, im Videobereich haben sie damit ja schon lange vor dem kommerziellen Durchbruch der DSLRs begonnen.

Man sieht hier aber auch schön die Probleme die sich daraus ergeben. Es geht hier nicht darum ob sich Canon Forschung, Entwicklung und Aufbau neuer Fabs "leisten" kann, sondern ob es einen positiven Businesscase für die Foto/Videosparte dafür gibt. Da sieht's wohl eher mau aus.

Die Zukunft ist aus meiner Sicht eher das was Nikon oder Sony machen. Entweder "fabless" die Sensoren beim Auftragsfertiger bauen lassen (Nikon) oder um die enormen Investitionskosten wieder rein zu holen auch als Auftragsfertiger arbeiten (Sony).

Und wenn dann Fertiger XY seine Prozesse nicht auf die Reihe bekommt, dann wechselt man eben den Auftragsfertiger.

 

[Maximus]

Könntest du näher erläutern, warum du das für so witzig hälst?