22-Bit-A/D Wandler -Pentax K10D

[nac]

wenn Monitore, Printer erst mal 12 bit könnten , dann kann man überlegen ob Sensoren mehr brauchen

Wie ging das mit der Abtastrate / Wandlung bei CD Playern schon wieder? Immer mehr bit (24), bis dann einer auf ein Bit mit Oversampling gesetzt hat? Naja ist ja schon alter Kaffee
Aber vielleicht gilt hier ähnliches und ich könnte mir vorstellen, dass man durch das präzisere Abtasten der Werte und Störelemente und dann nachträgliche, digitale Filterung bessere (präzisere) zu bekommen versucht. Wäre mal so ne Idee. Denn so für gar nix wirds kaum eingebaut und beworben.

 

[Mi67]

Aber vielleicht gilt hier ähnliches und ich könnte mir vorstellen, dass man durch das präzisere Abtasten der Werte und Störelemente und dann nachträgliche, digitale Filterung bessere (präzisere) zu bekommen versucht. Wäre mal so ne Idee. Denn so für gar nix wirds kaum eingebaut und beworben.

Rauschende Signale werden durch feinere Digitalisierung nur dann weniger rauschend, wenn das Digitalisierungsrauschen selbst (ja, das gibt es in der Tat) noch einen relevanten Anteil am Gesamtrauschen ausmacht. Tut es das nicht, so wurde bereits fein genug abgetastet. Man kann da mal über 2 Bits hin oder her diskutieren, aber plötzlich von 12 Bit auf 22 Bit Abtastung zu springen, macht einfach mal keinen wirklichen Sinn. Wenn dadurch Farbtonabrisse verhindert werden sollen, so sind selbst dann die 10 "Überschuss-Bits" weit überdimensioniert, zumal ja selbst bei der 12 Bit-Digitalisierung eines DSLR-Sensors in den untersten 1-2 Bits nur noch Zufallszahlen stehen dürften. Dies wird sich auch in Zukunft kaum ändern, da jeder Fortschritt in der Rauschvermeidung raschestmöglich wieder in eine Erhöhung der Pixelzahl re-"investiert" wird.

 

[jar]

Wie ging das mit der Abtastrate / Wandlung bei CD Playern schon wieder? Immer mehr bit (24), bis dann einer auf ein Bit mit Oversampling gesetzt hat? Naja ist ja schon alter Kaffee

ist doch schon glaub ich, was ich gelesen habe ist die 12 Bit vom Sensor werden zu 10 umgesetzt, also schon eine Art oversampling

die 12 Bit hat auch noch niemand gesehen

 

[Zonker!]

Ich kann mir zu den 22Bit nur eines denken und das ist, dass bei der digitalisierung eines Signals rauschen entsteht (verfälschung des Signales) also dass der Rauschabstand größer wird (nicht das Bildrauschen!!!) gibt ja so eine nett Formel in der digitaltechnik (SNR=6*b-1,24dB).
12Bit: SNR= 70,8dB Rauschabstand...
22Bit: SNR= 130,76dB (!!!!) da kommen schon fast keine fehlerhaften Signale mehr zur Bildverarbeitung.
Man tastet also das selbe Signal (das vom Sensor) mit einer "höheren Auflösung" ab und erhält so ein "sauberes" Signal vom Sensor... So kann ich mir nur die 22Bit erklären...

mfg Matthias

 

[DigiDau]

Ich kann mir zu den 22Bit nur eines denken und das ist, dass bei der digitalisierung eines Signals rauschen entsteht (verfälschung des Signales) also dass der Rauschabstand größer wird (nicht das Bildrauschen!!!) gibt ja so eine nett Formel in der digitaltechnik (SNR=6*b-1,24dB).
12Bit: SNR= 70,8dB Rauschabstand...
22Bit: SNR= 130,76dB (!!!!) da kommen schon fast keine fehlerhaften Signale mehr zur Bildverarbeitung.
Man tastet also das selbe Signal (das vom Sensor) mit einer "höheren Auflösung" ab und erhält so ein "sauberes" Signal vom Sensor... So kann ich mir nur die 22Bit erklären...

mfg Matthias

Hallo,

das wäre dann aber mehr als eine kleine Verbesserung.

für die Zahlen hinter dem Gleichheitszeichen der von dir dargestellten Formel benutzen die Marketing-Leute gemeinhin Begriffe wie: Sensationell, revolutionär usw.

mfg

DigiDau

 

[Zonker!]

wie gesagt, so kann ICH es mir vorstellen... ob es wirklich so ist... kA
aja die dB-Werte sind als Dämpfung zu sehen... SNR heißt: Signal to noise ratio (Störabstand)

mfg Matthias

 

[rwittich_de]

Hallo Kollegen,

bin zwar ein Neuling hier und lese meistens nur mit, aber jetzt muss ich doch mal was klarstellen. Die üblichen 12 Bit sind deutlich zu wenig. Ich bin in der Astrofotografie von einer Canon 10D umgestiegen auf eine gekühlte 16 Bit Kamera. Der Qualitätssprung ist gewaltig. 12 Bit reichen einfach nicht aus, um die Helligkeitsunterschiede des Nachthimmels sauber abzubilden, 16 Bit schaffen das durchaus. Bei der Tageslichtfotografie hat man prinzipilell das gleiche Problem, ausgebrannter Himmel, zu dunkle Schatten. Wenn 12 Bit reichen würden, bräuchte niemand über DRI nachdenken. Was ich mir wirklich von meiner nächsten Kamera wünsche, sind nicht xx Megapixel sondern 16Bit Farbtiefe.

Gruß

Reinhold

 

[Mi67]

12Bit: SNR= 70,8dB Rauschabstand...
22Bit: SNR= 130,76dB (!!!!)

Das sind die rein von der Bittiefe abgeleiteten theoretischen Höchstwerte bei einem absolut Rausch-freiem Eingangssignal. Dir ist schon klar, dass diese aus vielfachen Gründen weit verfehlt werden?

 

[Mi67]

bin zwar ein Neuling hier und lese meistens nur mit, aber jetzt muss ich doch mal was klarstellen. Die üblichen 12 Bit sind deutlich zu wenig. Ich bin in der Astrofotografie von einer Canon 10D umgestiegen auf eine gekühlte 16 Bit Kamera. Der Qualitätssprung ist gewaltig. 12 Bit reichen einfach nicht aus, um die Helligkeitsunterschiede des Nachthimmels sauber abzubilden, 16 Bit schaffen das durchaus. Bei der Tageslichtfotografie hat man prinzipilell das gleiche Problem, ausgebrannter Himmel, zu dunkle Schatten. Wenn 12 Bit reichen würden, bräuchte niemand über DRI nachdenken. Was ich mir wirklich von meiner nächsten Kamera wünsche, sind nicht xx Megapixel sondern 16Bit Farbtiefe.

Welche Pixelgröße hat Deine gekühlte 16-Bit Kamera? Welches Ausleserauschen und welche full well capacity hat sie?

 

[kassandro]

Ich sehe das mit 22 Bit D/A-Wandler so, daß letztlich die digitale Information für alle möglichen ISO-Stufen gleichzeitig erzeugt wird. Das aufhellen von Schatten und abdunkeln von Lichtern sollte deshalb viel besser funktionieren und in den Schatten sollte es viel weniger Rauschen geben. Unter- und Überbelichtung sollte also kaum mehr schaden. Es muß natürlich erst die richtige Software geben, um so ein 22 Bit Raw-Format auch wirklich nützen zu können.

 

[DigiDau]

Das sind die rein von der Bittiefe abgeleiteten theoretischen Höchstwerte bei einem absolut Rausch-freiem Eingangssignal. Dir ist schon klar, dass diese aus vielfachen Gründen weit verfehlt werden?

Hallo

sehe ich auch eher so.

Wozu sollten die bei Pentax dann auch überhaupt noch Iso-Werte angeben, weil wenn das stimmen würde, bräuchten sie einfach nur zu schreiben: Die Kamera rauscht nicht. Fertig!

mfg

DigiDau

 

[Frank Klemm]

Ich sehe das mit 22 Bit D/A-Wandler

Was willst Du D/A-Wandlern in einer Kamera? Das ist kein MP3-Spieler!

22 Bit

AD-Wandler, die mit 22 bit-Genauigkeit arbeiten, arbeiten mit wenigen Kilohertz Wandlerfrequenz. Als Hinweis zu möglichen Geschwindigkeiten:

• 8 bit: bis 3000 MHz
• 10 bit: bis 250 MHz
• 12 bit: bis 400 MHz
• 14 bit: bis 155 MHz
• 16 bit: bis 130 MHz
• 18 bit: bis 2 MHz
• 20 bit: bis 4 kHz
• 22 bit: bis 2,2 kHz
• 24 bit: bis 1,365 kHz

so, daß letztlich die digitale Information für alle möglichen ISO-Stufen gleichzeitig erzeugt wird. Das aufhellen von Schatten und abdunkeln von Lichtern sollte deshalb viel besser funktionieren und in den Schatten sollte es viel weniger Rauschen geben.

Das Rauschen in aktuellen Kameras entsteht durch den Sensor bzw. ist eine Eigenschaft des Lichtes (Licht rauscht von Natur aus).

Unter- und Überbelichtung sollte also kaum mehr schaden.

Warum nicht gleich 32 bit oder 128 bit verwenden?

Es muß natürlich erst die richtige Software geben, um so ein 22 Bit Raw-Format auch wirklich nützen zu können.

Software ist nicht das Problem. Die uns umgebende physikalische Realität. Rechnen kannst Du mit 128 bit genauen Zahlen und das auf einigen Rechnern sogar ziemlich fix.

 

[Mi67]

AD-Wandler, die mit 22 bit-Genauigkeit arbeiten, arbeiten mit wenigen Kilohertz Wandlerfrequenz. Als Hinweis zu möglichen Geschwindigkeiten:

• 8 bit: bis 3000 MHz
• 10 bit: bis 250 MHz
• 12 bit: bis 400 MHz
• 14 bit: bis 155 MHz
• 16 bit: bis 130 MHz
• 18 bit: bis 2 MHz
• 20 bit: bis 4 kHz
• 22 bit: bis 2,2 kHz
• 24 bit: bis 1,365 kHz

Nur mal so aus Interesse: woher rühren die stark unterschiedlichen Sprünge (mal nur 1,2 fach langsamer, mal 500-fach) zwischen den Wandlerfrequenzen bei um 2 Bit zunehmender Bittiefe?

 

[DigiDau]

Das Rauschen in aktuellen Kameras entsteht durch den Sensor bzw. ist eine Eigenschaft des Lichtes (Licht rauscht von Natur aus).

Hallo,

dann ist das Rauschen also eine System-immanente Zwangsläufigkeit.

auch mit 22-Bit A/D-Wandler , ISO >= 64000, Natriumkühlung:etc.

mfg

DigiDau

 

[Matthis]

Hallo

sehe ich auch eher so.

Wozu sollten die bei Pentax dann auch überhaupt noch Iso-Werte angeben, weil wenn das stimmen würde, bräuchten sie einfach nur zu schreiben: Die Kamera rauscht nicht. Fertig!

mfg

DigiDau

Alles klar, ISO ist die Masseinheit fürs Rauschen

Audioaufnahmen werden schon lange mit 20 Bit oder noch mehr aufgenommen, obwohl nur 16 Bit auf die CD kommen. Das ist kein Gag, sondern ermöglicht eine verlustarme digitale Signalverarbeitung.

Wer den Glauben nicht verlieren will, dass RAW-Daten direkt vom Sensor kommen, soll halt keine Pentax kaufen.

 

[Frank Klemm]

Alles klar, ISO ist die Masseinheit fürs Rauschen

Audioaufnahmen werden schon lange mit 20 Bit oder noch mehr aufgenommen, obwohl nur 16 Bit auf die CD kommen. Das ist kein Gag, sondern ermöglicht eine verlustarme digitale Signalverarbeitung.

Die meisten Audio-AD-Wandler haben einen seriellen Ausgang, der 24 bit pro gewandeltem Wert liefert. Nehmen wir mal den exzellenten AD1871 von Analog Devices. Dieser liefert ein SNR von 105 dB. Das entspricht dem theoretischen SNR eines 17,2 bit-Wandlers.

Durch Verwenden mehrerer Wandler pro Kanal kann man den Wert noch etwas erhöhen. Zum Beispiel kann man 16 Stück parallel betreiben und erhält dann etwa 19,2 bit.

Gute Studiotechnik kommt mit allen Tricks und Kniffen auf etwa 21 bit. Wenn man das erreicht hat, sind die Mikrofone die dominierenden Rauschquellen.

 

[Frank Klemm]

Nur mal so aus Interesse: woher rühren die stark unterschiedlichen Sprünge (mal nur 1,2 fach langsamer, mal 500-fach) zwischen den Wandlerfrequenzen bei um 2 Bit zunehmender Bittiefe?

Die Grundprinzipien der Wandler wechseln.

Genaueres kann ich nur zur Situation um 1995 sagen:

* 4...8 bit: mehrere versetzt arbeitenden Flash-Wandler (bis 2 GHz)
* 8...12 bit: Flash Wandler (bis 125 MHz)
* 14...16 bit: Dual-Flash-Wandler (bis 20 MHz)
* 14...18 bit: Sukzessive Approximation (bis 2 MHz)
* bis 24 bit: Slope-Wandler (bis 20 Hz)
* 16 bis 24 bit: Delta-Sigma-Wandler (bis 400 kHz)

Bei der maximalen Arbeitsfrequenz fmax gehen so üblicherweise 3 bit von der Genauigkeit flöten, bei 0.2*fmax so 2 bit und bei niedrigen Frequenzen nur 1 bit.

Die heutige Situation

* 8 bit: bis 3000 MHz
Eindeutig mehrere versetzt arbeitenden Flash-Wandler (z.B. 8 Wandler mit 375 MHz).
* 10 bit: bis 250 MHz
Flash-Wandler mit 250 MHz
* 12 bit: bis 400 MHz
Flash-Wandler mit 400 MHz oder 2 versetzt arbeitende Flashwandler mit 200 MHz.
* 14 bit: bis 155 MHz
Dual-Flash-Wandler mit 155 MHz
* 16 bit: bis 130 MHz
Dual-Flash-Wandler mit 130 MHz.
* 18 bit: bis 2 MHz
Sukzessive Approximation
* 20 bit: bis 4 kHz
Delta-Sigma-Wandler
* 22 bit: bis 2,2 kHz
Delta-Sigma-Wandler
* 24 bit: bis 1,365 kHz
Delta-Sigma-Wandler

 

[DigiDau]

Alles klar, ISO ist die Masseinheit fürs Rauschen

Audioaufnahmen werden schon lange mit 20 Bit oder noch mehr aufgenommen, obwohl nur 16 Bit auf die CD kommen. Das ist kein Gag, sondern ermöglicht eine verlustarme digitale Signalverarbeitung.

Wer den Glauben nicht verlieren will, dass RAW-Daten direkt vom Sensor kommen, soll halt keine Pentax kaufen.

Analog: Körnung

Für Maßeinheiten bin ich nicht zuständig.

Ihr sollt mich beraten (Technik-Dau) siehe Ausgangs- Thread

Wenn ich mich ab und zu auch mal zu Wort melde, einfach als latentes Danke für eure Postings sehen. Und mein technisches Kauderwelsch bitte nicht so ernst nehmen @Matthis

mfg

eben DigiDau

 

[Matthis]

@digidau: Der 22-Bit-Wandler hat allem Anschein nach 2 Vorteile:
1. Empfindlichkeiten über der Grund-Empfindlichkeit des Sensors (ISO 100) können durch "digitale Verstärkung" erreicht werden. Eine analoge Verstärkung fällt weg.
2. Gewisse Korrekturen, z. B. Weissabgleich, können bereits in die RAW-Daten eingerechnet werden, ohne dass Tonwertabrisse entstehen.
Die "Körnung" (alias Sensorrauschen) ist aber trotzdem noch vorhanden.
Die 22 Bit sind vermutlich deutlich mehr als nötig. Vermutlich ähnlich wie ein CD-Player mit 24-Bit-Wandler: vielleicht nützt es nichts, jedenfalls schadet es nichts denn die Technik ist nicht mehr teuer. Ausserdem hat der Nucore-Prozessor nun mal 22 Bit.
Gerüchteweise soll ein Firmwareupdate später einmal RAW-Daten mit 16 Bit ermöglichen. Darauf würde ich mich aber nicht verlassen.

 

[kassandro]

Was willst Du D/A-Wandlern in einer Kamera? Das ist kein MP3-Spieler!

Du hast natürlich vollkommen recht! Das war einfach die Macht der Gewohnheit. D/A-Wandler sind einfach häufiger als A/D-Wandler.

Das Rauschen in aktuellen Kameras entsteht durch den Sensor bzw. ist eine Eigenschaft des Lichtes (Licht rauscht von Natur aus).

Natürlich gibt es das Sensorrauschen, daß durch die Verstärkung des Signals durch den A/D-Wandler natürlich ebenfalls verstärkt wird. Deswegen rauschen eben Aufnahmen mit ISO 800 stärker als solche mit ISO 200. Da kann auch kein 22 Bit nichts verbessern. Dennoch ist es vom Rauschen her gesehen besser, wenn man das analoge Signal verstärkt und nicht erst später das digitale. Ein Beispiel. Nehmen wir ich hab eine Aufnahme bei ISO 200 massiv mit 3 Blendenstufen unterbelichtet. Wenn ich diese Fehlbelichtung im Raw-Konverter korrigiere nimmt das Rauschen wesentlich stärker zu, als wenn ich schon vorher das Bild mit ISO 800 aufgenommen hätte. Genau diesen Effekt - so hoffe ich wenigstens - kann man durch ein "breiteres" Raw-Format erreichen, in dem die Information von einer ISO 50, 100, 200, 400, 800 usw. Wandlung gleichzeitig enthalten ist.

Warten wir mal ab, wie sich die Sache entwickelt. Andere Hersteller werden dann sicher nachziehen. Es wird auch einige Zeit dauern, bis man geeignete Software hat, die die neuen Möglichkeiten auch ausschöpfen kann.