Ausgelagert: Dynamikumfang der D3200

[Andreas H]

Welche? Es werden Elektronen gezählt. Das Ergebnis ist ganzzahlig. Wo ist der Fehler?

Analoge Spannungswerte werden in digitale Werte gewandelt. Elektronen werden da wohl kaum abgezählt.

Die sind quantisiert. Oder was meinst?

Genau das meine ich doch. Eine Zelle des Sensors liefert einen analogen Wert. Bei der A/D-Wandlung muss doch irgendeine Zuordnung zwischen analogen und digitalen Werten getroffen werden, die Quantisierung. Die linear auszulegen wäre nicht sinnhaft, weil wir in den Lichtern erheblich weniger differenzieren als in den Mitteltönen und Schatten.

Bei dieser Quantisierung kann man die gleiche Eingangsdynamik des Sensors in unterschiedlichen Bit-Tiefen abbilden.

Wie die Abbildung in der Raw-Datei erfolgt ist eine andere Frage. Wenn wir uns damit befassen, ob man 14 Blendenstufen in 12 Bit quetschen kann, dann ist das eine Frage der Quantisierung und nicht der Raw-Datei.

 

[Stempel]

Völlig fehlerfrei und ohne Rauschen? Donnerwetter

Natürlich nicht, aber das ist hier nicht das Thema.
Ein einzelnes Pixel ist aber rauschfrei. Es zählt nur Ladung und hinten kommt eine Zahl 'raus. Die wird ins RAW geschrieben, und ist nicht feststellbar fehlerbehaftet.

Fehler erkennbar als Rauschen gibt's erst ab 2 Pixeln aufwärts. Das fängt dann schon beim Photonenfluss an und hört beim Schreiben der Raw Zahl auf. Mit der Annahme, eine homogene Fläche fotografiert zu haben, lässt sich dann ab 2 Pixeln ein Rauschen messen.

Gruß, Wolfgang, bald albern hier...

 

[Gast_194966]

Die linear auszulegen wäre nicht sinnhaft, weil wir in den Lichtern erheblich weniger differenzieren als in den Mitteltönen und Schatten.

Und so wird das bei JPG auch gemacht, aber nicht bei RAW. Und deshalb kommt JPG auch mit 8bit aus.

Wie die Abbildung in der Raw-Datei erfolgt ist eine andere Frage. Wenn wir uns damit befassen, ob man 14 Blendenstufen in 12 Bit quetschen kann, dann ist das eine Frage der Quantisierung und nicht der Raw-Datei.

Wie bitte? Wo sonst, wenn nicht in der RAW-Datei, kann man die Dynamik denn feststellen? Und man kann 14EV Dynamik nicht in 12bit quetschen, wenn man linear codiert.



Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

bald albern hier...

Stimmt. Und das ausgelesene (gemessene!) Signal eines einzelnen Pixels ist exakt 1 und exakt 2 usw., aber nie 1,82, 17,35 oder 0,38?



Gruß, Matthias

 

[Stempel]

Wie bitte? Wo sonst, wenn nicht in der RAW-Datei, kann man die Dynamik denn feststellen? Und man kann 14EV Dynamik nicht in 12bit quetschen, wenn man linear codiert.

Doch, so:

Elektron 0-3 zählt mit 0
Elektron 4-7 zählt mit 1
...

 

[Gast_194966]

Doch, so:

Ich würde Dir empfehlen, einfach mal dem Link in Deiner eigenen Signatur zu folgen und Dich mal 1-3 Stunden darin zu vertiefen. Vielleicht kommt ja auch noch Uncle Pat und lüftet hier mal. Ich habe jetzt die Nase voll und gucke lieber Tatort.


Gruß, Matthias

 

[Stempel]

Stimmt. Und das ausgelesene (gemessene!) Signal eines einzelnen Pixels ist exakt 1 und exakt 2

Genau so steht's in der RAW Datei. Halbe Sachen gibt's da nicht. Und zwischen einfallenden Fotonen und aufgeschriebener RAW Zahl ist dabei zunächst eine Black Box. Solange man da nicht 'reinguckt, werden Fehler erst ab 2 Pixeln indirekt auswertbar. Aber das hat nichts mit Dynamik zu tun.

 

[Andreas H]

Und so wird das bei JPG auch gemacht, aber nicht bei RAW. Und deshalb kommt JPG auch mit 8bit aus.

Die A/D-Wandlung ist bei allen Dateiformaten gleich, und damit auch die Quantisierung.

 

[Gast_194966]

Die A/D-Wandlung ist bei allen Dateiformaten gleich, und damit auch die Quantisierung.

Schon mal vom Gamma-Wert gehört?

So, Feierabend, ich guck Tatort. Das ist ja nicht zu ertragen hier.



Gruß, Matthias

 

[Stempel]

Analoge Spannungswerte werden in digitale Werte gewandelt. Elektronen werden da wohl kaum abgezählt.

Vor den meinetwegen analogen Spannungswerten kommen Photonen in Quanten an. Diese lösen aus dem Sensor Elektronen, die es nur in ganzen Zahlen gibt.

Dann komt - jetzt und hier in diesem Thema - die eben so genannte Black Box. Hier mag es analoge Technik geben.

Diese schreibt eine ganze Zahl ins RAW.

Gruß, Wolfgang

 

[Andreas H]

Schon mal vom Gamma-Wert gehört?

Und was hat der mit der Eingangsdynamik des Sensors zu tun? Sei doch so nett und erklär das mal.

 

[Gast_194966]

Und was hat der mit der Eingangsdynamik des Sensors zu tun? Sei doch so nett und erklär das mal.

Eingangsdynamik? Du meinst doch hoffentlich die Dynamik des Ausgangssignals?


Gruß, Matthias

 

[Stempel]

Eingangsdynamik? Du meinst doch hoffentlich die Dynamik des Ausgangssignals?

Ai Mann, läuft grad heute show, viel besser als Tatort
Wolfgang

 

[Andreas H]

Eingangsdynamik? Du meinst doch hoffentlich die Dynamik des Ausgangssignals?

Wenn wir von der Dynamik einer DSLR reden und sie in EV angeben, dann meinen wir die Eingangsdynamik. Die ist die Differenz zwischen der Helligkeit, bei der eine Ladung in der Höhe des Rauschens erzeugt wird, und der Helligkeit, bei der eine Übersteuerung des Sensors eintritt.

Die Ausgangsdynamik ist dabei völlig belanglos. Die kann man auch mühelos mit dem Kontrastregler beinflussen.

 

[Gast_194966]

Die Eingangsdynamik des Sensors ist durch Dein Motiv bestimmt (und das Objektiv usw.), sonst nichts. Die Ausgangsdynamik kann natürlich nicht größer als die sein, ist aber auch technisch begrenzt. Und an der Ausgangsdynamik des Sensors kannst Du durch Belichtung und ISO (strenggenommen auch das nicht) was ändern, sonst gar nicht.


Gruß, Matthias

 

[Stempel]

Und an der Ausgangsdynamik des Sensors kannst Du durch Belichtung und ISO (strenggenommen auch das nicht) was ändern, sonst gar nicht.

Stimmt soweit. Damit hat der Sensor als aus dem Motiv eine Sammlung von Ladungsträgern gemacht, für jedes Pixel eine ganze Zahl Ladungträger. Die größte Zahl der möglichen Ladungsträger bestimmt (mit 0 als Untergrenze) die Sensordynamik. Dies sind hier 2^14.

Nach dem Sensor kommt 'ne Blackbox. Die zählt die zählt die Ladungsträger. Aber nur jedes 4. kriegt 'ne Nummer. Die kommt ins Raw und ist maximal 12Bit lang.

Ob in der Blackbox noch Fehler passieren, interessiert bei diesem Thema nur Kleingeister und Tatortgucker.

Gruß nach Hamburg aus der Pfalz, Wolfgang

 

[AndyE]

Genau das meine ich doch. Eine Zelle des Sensors liefert einen analogen Wert. Bei der A/D-Wandlung muss doch irgendeine Zuordnung zwischen analogen und digitalen Werten getroffen werden, die Quantisierung.

Es gibt nicht nur irgendeine Zuordnung, sondern in den Nikon DSLRs ist bis jetzt nur ein linearer Zusammenhang verwendet worden.

Die linear auszulegen wäre nicht sinnhaft, weil wir in den Lichtern erheblich weniger differenzieren als in den Mitteltönen und Schatten.

Mit Ausnahme von Spezialsensoren sind alle "Massen"Sensoren in diesem Bereich linear. Warum? Weil es mit der derzeitigen Prozesstechnologie Sinn macht. Das kann sich in Zukunft ändern, wenn A/D Wandler mit programmierbarer Referenzspannung kommen.

Bei dieser Quantisierung kann man die gleiche Eingangsdynamik des Sensors in unterschiedlichen Bit-Tiefen abbilden.

Ja und Nein.
Bei der Quantisierung von "linearen" Sensoren ist ein 1:1 Zusammenhang gegeben. Ob der Wertebereich komplett ausgenutzt wird, ist ein anderes Thema.
10EV Dynamikumfang können bei linearen Sensoren in 12bit abgebildet werden, 14EV in 12bit nicht. Im ersteren Fall werden einfach die höheren Werte nicht verwendet.

Ob dann danach noch auf irgendeinen Wert skaliert wird, beeinflusst die erste Phase nicht.

Wie die Abbildung in der Raw-Datei erfolgt ist eine andere Frage. Wenn wir uns damit befassen, ob man 14 Blendenstufen in 12 Bit quetschen kann, dann ist das eine Frage der Quantisierung und nicht der Raw-Datei.

Die RAW Datei ist nur der persistente Speicher nach der Quantisierung. Dem ist egal, ob skaliert wurde oder nicht. Da du davon ausgehst daß Kameras noch zusätzlich diese Daten aus der Quantisierung skalieren und diese (nach meinem Wissen) es nicht tun, kommt vermutlich daher die Meinungsverschiedenheiten in diesem Thread. (Hab nur den Anfang und die letzte Seite gelesen)


Daß DxOMark zum Beispiel bei Kameras mit 14bit Sensorarchitektur auf EV Werte über 14 kommt ist durch die Runterskalierung in diesem Messverfahren zu erklären. DxOMark skaliert für diesen Wert auf 8MP große Bilddateien. Hat allerdings nichts mit dieser Diskussion hier zu tun.


Liebe Grüße,
Andy

 

[MarcDa]

Ich glaube warum hier viele aneinander vorbei reden liegt eher in den Definitionen: Der "Weißpunkt" des Sensors, bzw. des jeweiligen Pixels, ist klar zu bestimmen: Dann wenn es voll ist (Full Well Capacity). Der wird dann entweder als 4096 oder als 16384 codiert.

Der Schwarzpunkt ist es leider nicht, denn "0" gibt es bei den Sensoren nicht, sondern immer ein gewisses Grundrauschen, das sich auch noch aus verschiedenen Komponenten zusammensetzt, z.B. Quanteneffekte (Shot Noise) und Verstärkungs- + Digitalisierungseffekte (Read Noise).

Deswegen wird der Dynamikumfang quasi in den Schatten entschieden.

Und die lineare Skala von 0-16384 existiert in der Praxis leider so nicht(im nicht 14-Bit Beispiel). Hat der eine Sensor ein "Grundrauschen" von im Mittel 64 (Full Well Capacity 16384), gehen die untersten 6 Bit von den 14 im Rauschen unter.

Hat der nächste Sensor ein "Grundrauschen" von im Mittel 16 sind es nur noch 4 Bit Rauschen und der Sensor hat 2 EV mehr nutzbaren Dynamikumfang nach den üblichen Definitionen.

Die Zahlen sind alle ausgedacht, nur zur Illustration.

Anbei mal ein RAW-Histogramm, das das IMO ganz gut zeigt. Es hat Information von +3 EV bis -11 EV (willkürliche Skala) in 14 Bit, aber sind die unteren 2-3 EV noch nutzbare Informationen? Das ist halt Definitionsfrage, ob 2-3 Bit (4 oder 16 Graustufen) noch qualitativ zur Codierung einer EV reichen. Wenn ich die unteren 2 Bit jetzt weg schmeiße (12 statt 14 Bit), werden z.B. im Roten Kanal die 4 Werte bei -11, -10, -10.5 und -9.25 alle auf 0 (im Diagramm -12) „gerundet“. In den Lichtern ist das weniger ein Thema, da habe ich eh 4096 oder 8192 Stufen.

Was heißt das in der Praxis? Tja…

VG,
Marc

 

[Andreas H]

Bei der Quantisierung von "linearen" Sensoren ist ein 1:1 Zusammenhang gegeben. Ob der Wertebereich komplett ausgenutzt wird, ist ein anderes Thema.
10EV Dynamikumfang können bei linearen Sensoren in 12bit abgebildet werden, 14EV in 12bit nicht. Im ersteren Fall werden einfach die höheren Werte nicht verwendet.

Wo kann man das mal detailliert nachlesen?

 

[Gorgonzola]

Analogon 2: Musik: Hör' mal eine 64kbit/s mp3-Datei und eine flac in CD-Auflösung: Fehlen bei der MP3 oben oder unten Töne? Nein. Die Auflösung ist einfach schlechter.

Das mit MP3 hinkt in Sofern, dass auch die Klangqualität bei 256 Bit immer noch deutlich schlechter ist, als beim Original von CD. Das hört man nicht mit einem Gettoblaster, aber an einer mittleren HighEnd-Anlage ist das bereits mehr als deutlich zu hören. Und genau hier geht es um Dynamik, die ist nämlich bei MP3 immer sehr begrenzt. Und Analog zu hören ist so oder so das einzig wahre. Das gilt auch für die Fotografie: Gute Filme erreichen einen sehr hohen Dynamikumfang, die Kontraste die z.B. ein Fuji Superia noch darstellen kann, erreicht man digital bislang noch nicht. Das ist ein Fakt!