Ausgelagert: Dynamikumfang der D3200

[Stempel]

Nein, es ist kein Offset. Durch einen Offset ist das Raw nicht mehr (streng) linear, dazu muss der Offst erst wieder abgezogen werden.

Na gut, in einem Raw gehöt die 0 dazu (alle Bits aus). Dann sind wir wieder beim Anfang.

Ich gebe aber zu, in manchen Fällen will man auch bei physikalischen Größen Verhältnisse in bel ausdrücken, die ziemlich konstruiert aussehen. So'n db macht sich halt gut. Der von 0 verschiedene untere Wert wirkt dann ziemlich konstruiert.

Das Ausleserauschen hier nehme ich jatzt mal nicht als Beispiel...
Wolfgang

 

[Andreas H]

Die 2 EV, die man im Schatten verliert, fallen bei 12 EV und mehr Dynamikumfang vermutlich auch nicht so schnell auf.
Unsere Monitore können nur ungefähr 10 EV darstellen, wenn ich mich nicht irre.

Dass man bei der Betrachtung am Monitor den Unterschied nicht sehen kann dürfte von vornherein klar gewesen sein.

Ich meinte aber extreme Tonwertmanipulationen, beispielweise starkes Aufhellen von Schattenpartien. Selbst dann fällt es schwer, einen Unterschied zwischen NEF mit 12 und 14 Bit zu sehen.

 

[Gast_194966]

Es hat doch aber hoffentlich jeder verstanden, dass man durch eine beliebige Erhöhung der Bittiefe des A/D-Wandlers oder der Raw-Daten (deutlich) über die Dynamik des Sensors hinaus, kein bisschen Dynamik gewinnt? Man macht aber auch nichts dadurch kaputt, es ist nur einfach unnütz. Wenn man die Bittiefe aber unter die Dynamik des Sensors absenkt (und das Motiv überhaupt die Dynamik ausreizt), dann verliert man Dynamik.


Gruß, Matthias

 

[Andreas H]

Das wird durch ständige Wiederholung nicht richtiger.

 

[Gast_194966]

Das wird durch ständige Wiederholung nicht richtiger.

Nein, noch richtiger kann es nicht mehr werden, stimmt.


Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

Das wird durch ständige Wiederholung nicht richtiger.

Und was um alles in der Welt war daran nun falsch oder falsch zu verstehen?

Wenn mein Sensor z.B. 11EV Dynamik kann, dann kann ich sein Signal in 12bit linear digitalisieren, ohne im Ergebnis Dynamik zu verlieren. 14bit oder noch mehr bringen keinen Vorteil, aber auch keinen Nachteil (außer größeren Dateien und 'nem teureren, aber sinnlosen A/D-Wandler). Wenn ich aber in 8bit linear digitalisiere, dann verliere ich etwa 3EV Dynamik. Im Bild hat das gar keine Auswirkung, wenn der größte Motivkontrast kleiner als 8EV ist und ich "gut" belichte. Wenn mein Motivkontrastumfang aber größer ist als die am Ende erfassbare Dynamik, dann verliere ich davon (vom Motivkontrastumfang) in der Raw-Datei die "überschüssigen" EV. Und da hängt es dann von der Belichtung ab, ob ich die in den Lichtern, in den Schatten oder in beidem verliere.


Gruß, Matthias

 

[blauesgehirn]

@Masi1157

Ich glaube, die Theorie ist soweit nachvollziehbar.
Verstehen ist immer etwas anderes.
Was macht der A/D Wandler denn in der Praxis?
Arbeitet der wirklich linear?
Hier müßte ein Hersteller mal eine technische Beschreibung oder ein Datenblatt angeben.
Das wäre mal interessant.

LG Jö

 

[bocka]

Was macht der A/D Wandler denn in der Praxis?
Arbeitet der wirklich linear?
Hier müßte ein Hersteller mal eine technische Beschreibung oder ein Datenblatt angeben.

Auch das ist in den entsprechenden Datenblättern mit INL und DNL alles angegeben und negiert die schon mehrfach beschriebenen Zusammenhänge nicht. Die Hintergründe sind hier alle bereits beschrieben worden. Während in anderen Threads schnell und gerne mal der Hinweis auf http://www.fotolehrgang.de folgt, hielte ich nach 55 Seiten kontroverser Diskussion einen Hinweis auf so etwas wie www.signaltheorie.de angebracht. Leider gibt es das in der Form nicht im Netz, jedenfalls nicht unter der genannten URL.

 

[blauesgehirn]

@bocka

Ich habe nicht verstanden, wie z. B. bei der Fuji S5 bei DxOMark eine Dynamic Range von 13,5 EV angegeben wurde obwohl nur eine 12 bit Auflösung vorhanden ist.
Egal ob Screen oder Print.

LG Jö

 

[Mike`]

Ich habe nicht verstanden, wie z. B. bei der Fuji S5 bei DxOMark eine Dynamic Range von 13,5 EV angegeben wurde obwohl nur eine 12 bit Auflösung vorhanden ist.

Ich kenne das Raw der Fuji nicht, aber mal eine Vermutung: Die Fuji hat doch "große/helle" und "kleine/dunkle" Pixel, nicht wahr? Dann musst du deren Helligkeiten natürlich getrennt betrachten, du hast dann 2 mal einen Dynamikumfang von maximal ~12 EV, die aber gegeneinander verschoben sind.
Wenn du die Daten der großen und kleinen Pixel jetzt zusammenrechnest, bekommst du einen insgesamt größeren Umfang.

 

[Andreas H]

Wenn du die Daten der großen und kleinen Pixel jetzt zusammenrechnest, bekommst du einen insgesamt größeren Umfang.

Und trotzdem wird am Ende in 12 Bit ein größerer Dynamikumfang abgebildet als 12 EV, was nach den hier so wortreich vertretenen Theorien ja überhaupt nicht möglich ist.

 

[blauesgehirn]

Dpreview schreibt von einem 14 bit A/D Wandler.
DxO von 12 bit per Pixel.
???

LG Jö

 

[Mike`]

Und trotzdem wird am Ende in 12 Bit ein größerer Dynamikumfang abgebildet als 12 EV, was nach den hier so wortreich vertretenen Theorien ja überhaupt nicht möglich ist.

Warum? Nach meiner Vermutung eben nicht, du hast für die großen und kleinen Pixel getrennte 12 Bit Werte in der Raw-Datei. Das ist vergleichbar mit einem HDR einer normalen Kamera, welches durch zwei Aufnahmen entsteht. Einmal wird hell, einmal dunkler belichtet. Dann bekommt man zwei Bilder mit jeweils maximal ~12 EV, aber die sind natürlich durch die unterschiedliche Belichtung gegeneinaner verschoben, wie gesagt. Die Bilder vereinigt man dann in einem HDR Format, mit gewöhnlich höherer Bittiefe als 12 Bit, meist 16 oder gar 32 Bit.

Edit: Ich habe mal kurz geschaut, die beiden Bilder, die die Fuji mit einer Auslösung macht, sind wohl laut dieser Quelle ca. 3,6-4 EV auseinander. Das würde dann auf einen (theoretisch) maximalen Dynamikumfang von ca 12 + 3,6/4 = 15,6/16 EV hindeuten.

 

[bocka]

Ich habe nicht verstanden, wie z. B. bei der Fuji S5 bei DxOMark eine Dynamic Range von 13,5 EV angegeben wurde obwohl nur eine 12 bit Auflösung vorhanden ist.

Das hat Frank Klemm doch schon hergeleitet:

Die genaue Mathematik.

RMS = Wurzel aus dem Integral des Fehlerquadrats
RMS = Wurzel aus dem Integral von -0,5*x bis +0,5*x von x²
Stammfunktion ist x³/3. Grenzen sind -0,5 und +0,5, was (1/8)/3 - (-1/8)/3 ergibt, was 1/12, fehlt noch die Wurzel darüber, was dann zu sqrt(1/12) führt.
Maximalwert ist Peak-to-Peak, das heißt 2^n. Führt zu einer Dynamik von sqrt(12)*2^n.

Hintergrund ist, dass als Dynamikbereich hier das Signal/Rauschverhältnis bzw. der True-RMS Wert des Quantisierungsfehlers angenommen wird. Dieser ist +/- 0,5 LSB, pk,pk = 1/sqrt(12) LSB RMS. log,Basis2 von 1/sqrt(12) = -1,79, daher ist auf Grundlage des SNR die Dynamik 1,79 EV höher.

Wenn man mit absoluten Fehlern rechnet, bleibt eben N EV anstatt N + 1,79 EV übrig.

Übrigens lässt sich auch mit 12-bit ein deutlich größerer Wertebereich als 0 .. 2^N - 1 (N = 12) abbilden, nur muss man dann von der binären Codierung auf eine Gleitkommadarstellung in der Form Mantisse * 2^Exponent übergehen. Nimmt man z.B. 4 bit für den Exponenten und 8 bit für die Mantisse, wobei die Mantisse den Wertebereich von 0 bis 255 (= 8 EV) und der Exponent 0 bis 15 abbildet, wäre eine Dynamikbereich von 23 EV darstellbar, allerdings auf Kosten eines vergrößerten Quantisierungs-/Auflöungsfehlers, der aber in diesem Fall irrelevant sein dürfte.

 

[Gast_194966]

Das hat Frank Klemm doch schon hergeleitet:

Soweit es die Fuji S5 betrifft, dürfte der Grund aber etwas anderes sein. Die benutzt nun mal 2 verschiedene Typen von Pixeln, die beide je ≤12EV Dynamik haben, deren Daten also in 12bit codiert werden können. Deren Dynamikbereiche liegen aber um knapp 4EV auseinander. Es gibt dann in der Raw-Datei 12bit-Worte von Pixeltyp A und andere 12bit-Worte von Pixeltyp B. Damit ließe sich eine Dynamik von bis zu 16EV abbilden. Da aber wohl Rauschen dem entgegensteht, sind es dann doch nur 13,5EV.

Übrigens lässt sich auch mit 12-bit ein deutlich größerer Wertebereich als 0 .. 2^N - 1 (N = 12) abbilden

Klar, das ist ja auch eine nicht-lineare Codierung. Man könnte das Spielchen sogar noch viel weiter treiben, wenn man logarithmisch codiert. Wenn ich bspw. eine Auflösung von 10% des Messwerts akzeptiere (nächster unterscheidbarer Wert jeweils 10% größer als der vorherige), könnte ich in 8bit eine Dynamik von knapp 35EV darstellen. Streng nicht-linear, natürlich.



Gruß, Matthias

 

[Nasan]

Kann es sein das du stetig und linear verwechselst?

 

[Gast_194966]

Kann es sein das du stetig und linear verwechselst?

Nein.

Edit: Von "stetig" wollen wir doch bei diskreten Werten ohnehin nicht sprechen, oder? Allenfalls würde ich "streng monoton" gelten lassen, aber auch damit verwechsle ich's nicht. Und was bedeutet die lineare diskrete Codierung von Abszisse und Exponent? Für die Abszisse ist sie linear, die lineare Codierung des Exponenten bedeutet aber eine logarithmische Skalierung. Also ist sie quasi logarithmisch und stückweise (innerhalb einer 10er-Potenz) linear.



Gruß, Matthias

 

[dannysspieler85]

Nasan, das problem ist (noch immer), dass ihr mit den gleichen fachausdrücken unterschiedliche dinge meint.
(diese aussage ist jetzt nicht unbedingt auf deine frage bezüglich linear/stetig bezogen. aber ich denke nach wie vor, dass die meiste verwirrung durch o. g. feststellung entstanden ist)

wenn masi von dynamik spricht, bezieht er sich auf die wikipedia-definition, also dem quotienten von höchster zu kleinster signalstärke (die gemessen bzw. von rauschen unterschieden werden kann).
günstiger fände ich persönlich hier die ausdrücke "motivkontrast" bzw. "konstrastumfang", aber das tut jetzt erst mal nicht so viel zur sache.

seine argumentation ist richtig (unter der einschränkung, welche er auch schon oft betont hat, einer linearen abbildung der dynamik).

einfach gesagt könnte man es auch so formulieren: nehme ich weniger bits zur darstellung eines signals, wird die quantisierungsstufe größer. da die quantisierungsstufe bei linearer quantisierung gleichzeitig die "kleinste signalstärke" darstellt und sich diese bei der o. g. definition der dynamik im nenner befindet, wird der gesamtausdruck kleiner - die dynamik sinkt.

masi, wenn du die sachlage ein- für allemal klarstellen willst, müsstest du wohl eine grafik zusammen mit dem mathematischen ausdrück für dynamik (in diesem zusammenhang) etc. machen und dann die begriffe quantisierungsstufe, quantisierungsfehler, dynamik, kontrastumfang und motivkontrast sowie auflösung erklären.
ob du dir die arbeit machen willst... keine ahnung

 

[Gast_194966]

wenn masi von dynamik spricht, bezieht er sich auf die wikipedia-definition, also dem quotienten von höchster zu kleinster signalstärke (die gemessen bzw. von rauschen unterschieden werden kann).

Wenn Du jetzt noch einbaust, dass das kleinste und größte nutzbare Signal gemeint ist, ist's prima. Was "nutzbar" ist, muss jeder bei seiner Definition von Dynamik selber wissen. Beim größten Signal ist das noch einfach (knapp unter Sättigung), beim kleinsten wird's haarig. Und so benutzt Bill Claff eben als unteren Wert "25x so groß wie das Rauschen", während DxOMark (und Wikipedia) "genauso groß wie das Rauschen" ansetzt. Entscheidend ist aber nutzbar. Und bei diskreter Codierung ist nun mal kein Wert <1 darstellbar, also auch nicht nutzbar.

günstiger fände ich persönlich hier die ausdrücke "motivkontrast" bzw. "konstrastumfang", aber das tut jetzt erst mal nicht so viel zur sache.

Kontrastumfang benutzt ja auch Wikipedia synonym. Ein Kontrast ist aber nach meinem Verständnis kein Bereich, sondern einfach das Verhältnis (der Unterschied) zwischen 2 Bildbereichen/punkten. Noch ein doofes Beispiel: Eine Lampe mit Schalter kann nur einen einzigen Kontrast zwischen an und aus erzeugen. Mit Dimmer wird es ein Kontrastumfang. Und nur der Endpunkt ist identisch mit dem maximalen Kontrast zwischen an und aus.



Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

die sachlage ein- für allemal klarstellen

Zwecklos. Zu viele gewollte und provozierte Missverständnisse.


Gruß, Matthias