Charakter des Foveonrauschens

[Gast_51960]

Mir ist kein Sensor bekannt, der die Frequenz von elektromagnetischer Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts messen kann. Das wäre allzu schön. Ein Sensor kann letzlich nur sagen, dass er zu einem bestimmten Grad gereizt worden ist, ob das nun durch seine Primärwellenlänge, Langzeitbelichtung mit einer anderen Wellenlänge oder einen Gamma Ray Burst geschehen ist, kann nicht gesagt werden. Ist in den meisten Fällen auch egal, weil es das Auge auch nicht kann. ...

...man kann ja nicht alles kennen...
https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=4053067&postcount=65

 

[sola.de.st]

...man kann ja nicht alles kennen...
https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=4053067&postcount=65

Kommt wohl auf die genaue Bedeutung des Wortes "Wavelength" an. Mit welcher Genauigkeit kann man die Wellenlängen trennen? 1nm?

 

[Gast_51960]

Kommt wohl auf die genaue Bedeutung des Wortes "Wavelength" an. Mit welcher Genauigkeit kann man die Wellenlängen trennen? 1nm?

...wie genau kann man elektromagnetische Wellen überhaupt nach Wellenlänge trennen ? Ist wohl eine Frage der Bandbreite des Filters. Die Berechnungsgrundlagen findest Du hier und auf den weiterführenden Links.

Gruss,

Browny.

 

[sola.de.st]

...wie genau kann man elektromagnetische Wellen überhaupt nach Wellenlänge trennen ? Ist wohl eine Frage der Bandbreite des Filters. Die Berechnungsgrundlagen findest Du hier und auf den weiterführenden Links.

Naja, mit Filtern der Frequenzverteilung annähern ist was anderes als Frequenzen messen. Bei Frequenz messen stelle ich mir vor, dass ich mit der Stoppuhr neben Wasserwellen stehe und mitzähle. Was bei Licht definitiv nicht mehr geht.

 

[lumischa]

zitat von browny

Deine Auffassung ist falsch. Beim Foveon wird nicht die Menge der Photonen gemessen, sondern die Wellenlänge der Frequenz mit der sie schwingen.

da bist du,wie ich denke,ein klein wenig auf dem holzweg.
irre leiten lässt du dich immer von der aussage,dass die erkennung der wellenlänge unabhängig von der intensität des lichtes gegeben ist.
das stimmt auch,nur mußt du weiterdenken und den umstand berücksichtigen,dass sehr wohl die leitfähigkeit(über den minimalistischen veränderungspunkt hinaus) sich proportional zur lichtenergie(also anzahl der photonen) verhält.
ansonsten hättest du bestimmt eine arge erklärungslücke,wie denn die luminanzberechnung aussieht.
grüße

 

[lumischa]

Naja, mit Filtern der Frequenzverteilung annähern ist was anderes als Frequenzen messen. Bei Frequenz messen stelle ich mir vor, dass ich mit der Stoppuhr neben Wasserwellen stehe und mitzähle. Was bei Licht definitiv nicht mehr geht.

erst mal beruht die erkennung der farben beim foveon nicht auf filtern(im gegensatz zum bayer-mosaik),sondern theoretisch gesehen,ob das in der praxis 100% hinhaut ist eine andere sache,auf der messung spektraler anteile,die innerhalb einer fotodiode zustande kommt.
du kannst die im foveon angewendete technik nicht mit einer normalen fotodiode vergleichen,die alles ankommende licht in strom umwandelt.

die anwendung im foveon ist erweitet und basiert auf dem von browny schon mehrfach angesprochenen patent(von 1975) der double layer diode oder wavelength sensitive photodiode,quasi die geburtsstunde der farbe erkennenden diode.


diese art wird heute industriell vermarktet,soweit ich gesehen habe aber eher für die messung bestimmter weiter gefasster spektralbereiche.
theoretisch ist diese messmethode wahrscheinlich sehr präzise ausführbar,da sie auf physikalischen gesetzmäßigkeiten beruht.ich kann mir vorstellen,dass durchaus messwerte im 1nm bereich realisierbar sind.

dazu die kernaussage des patents,die mich zu dieser einschätzung veranlassen(zitat ist eine präzise übersetzung von browny)

Daher stellt sich - weil die Differenz in der Leitfähigkeit der beiden Dioden eine Funktion der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes ist - eine Änderung der Wellenlänge, also die Differenz in der Änderung der Leitfähigkeit der beiden Dioden, geteilt durch die Summe der Änderungen der Wellenlänge, als einwertige Funktion der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes dar, die unabhängig von der Intensität des auftreffenden Lichtes ist.

Eine Messanordnung die mit der Double-Layer Diode verbunden wird liefert einen direkten Wert für die Wellenlänge.

grüße

 

[Trayloader]

Ich lerne tonnenweise.
Beim dritten mal lesen aller Postings ;-)

Irgenwann revanchiere ich mich dann mal mit einem kreativen Thread aus der Praxis.

So hier nochmals was angewandtes, wieder möglicherweise zu rudimentär für Euch, ich glaube allerdings der Kerl hat recht und mit der Auflösung hakt´s etwas:

http://forums.dpreview.com/forums/readflat.asp?forum=1027&thread=30184380

 

[lumischa]

Ich lerne tonnenweise.
Beim dritten mal lesen aller Postings ;-)

Irgenwann revanchiere ich mich dann mal mit einem kreativen Thread aus der Praxis.

So hier nochmals was angewandtes, wieder möglicherweise zu rudimentär für Euch, ich glaube allerdings der Kerl hat recht und mit der Auflösung hakt´s etwas:

http://forums.dpreview.com/forums/readflat.asp?forum=1027&thread=30184380

man sagt,dass die auflösung einer sd14 in etwa der einer 8-10 mp bayer kamera entspricht.
meiner meinung nach ist ein vergleich motivabhängig.
der wunsch nach höherer auflösung wird manchmal geäußert.
einen korrekteren eindruck als auf der dpreview seite würdest du bekommen,wenn du selber vergleichsaufnahmen machst.
am besten bei viel licht/studio stativ und guter linse,z.b.105macro.
wenn du dann auch noch ein gegenstand wählst mit feinsten farbstrukturen und iso 50 ,dann könnte dies exempel geeignet sein,die ansicht,mit der auflösung hakt es,zu revidieren oder möglicherweise zu der meinung führen,dass diese auflösung für alle anwendungen ausreicht.
die sd14/dp1 files haben enormes auflösungspotential,unabhängig von den feststehenden 4,7mp,ist die auflösung situations/lichtbedingt.

grüße

 

[Gast_51960]

...irre leiten lässt du dich immer von der aussage,dass die erkennung der wellenlänge unabhängig von der intensität des lichtes gegeben ist.

...hier lasse ich mich nicht irreleiten, es ist eine physikalisch unumstößliche Tatsache die nur dann funktioniert, wenn die Anregung der Elektronen-Lochpaare durch die Schwingung (Wellenlänge) der Photonen nicht durch eine Belastung des Ausgangs (Dämpfung) gebremst wird. Nur bei einer relativ geringen Last am Ausgang ist die Messung der Wellenlänge möglich. Die Last muss also zwangsläufig hochohmig sein und damit eine möglichst geringe Dämpfung darstellen.

das stimmt auch,nur mußt du weiterdenken und den umstand berücksichtigen,dass sehr wohl die leitfähigkeit(über den minimalistischen veränderungspunkt hinaus) sich proportional zur lichtenergie(also anzahl der photonen) verhält.

...die Messung der Lichtmenge erfordert eine "starke Last" am Ausgang der Diode die ein Sammeln der von den auftreffenden Photonen generierten Elektronen-Lochpaare ermöglicht und die Aufladung einer Kapazität parallel zu der Diode sicherstellt. Dies bringt eine so starke Dämpfung mit sich, dass die P/N-Übergänge nicht mehr auf die kurzwelligen Schwingungen des Lichtspektrums reagieren können wodurch eine Messung der Wellenlänge (Farbe) unmöglich wird.

ansonsten hättest du bestimmt eine arge erklärungslücke,wie denn die luminanzberechnung aussieht.
grüße

...die habe ich auch ; denn über die Gewinnung des Luminanzsignals findet man nirgends in der Foveon Literatur auch nur eine Andeutung.

Denkbar wäre eine vergleichende Messung aus einer herkömmlichen "Photonenzählung" in der unteren (unter der Roten) Sensorsschicht mit dem Wert des Belichtungsmessers als Referenzwert, unter Einbeziehung der gewonnenen Farbwerte in die Berechnung.

Das würde zumindest den Umstand erklären, dass Lichter nicht so schnell ausbrennen und mit der Fill-Light Funktion rekostruierbar sind. Ausserdem wäre es eine Erklärung für die relativ hohen Rauschwerte bei geringen Lichtmengen. Man muss das Luminanzsignal mehr verstärken, damit es mit den Farbwerten zusammen ein "Bild" ergibt.

Aber wie gesagt - das sind momentan Spekulationen, denen ich aus Zeitmangel und Faulheit (weil sich die Sigma-Entwickler ohnehin mit dem Thema auseinander setzen müssen) noch nicht nachgegangen bin.

Gruss,

Browny.

 

[Skater]

...

...die Messung der Lichtmenge erfordert eine "starke Last" am Ausgang der Diode die ein Sammeln der von den auftreffenden Photonen generierten Elektronen-Lochpaare ermöglicht und die Aufladung einer Kapazität parallel zu der Diode sicherstellt. Dies bringt eine so starke Dämpfung mit sich, dass die P/N-Übergänge nicht mehr auf die kurzwelligen Schwingungen des Lichtspektrums reagieren können wodurch eine Messung der Wellenlänge (Farbe) unmöglich wird.
...

Hmm, und jetzt überlege doch mal, dass Du die Lichtfarbe gar nicht mehr ermitteln brauchst,
weil die ja bereits durch die Tiefe der Diode im Silizium definiert ist.

Das ergibt dann am Ende doch auch die Farbe, die Du immer direkt messen möchtest.


Schönen Gruß
Pitt

 

[Gast_51960]

Hmm, und jetzt überlege doch mal, dass Du die Lichtfarbe gar nicht mehr ermitteln brauchst,
weil die ja bereits durch die Tiefe der Siliziumeinbettung der Diode definiert ist.

Das ergibt dann am Ende doch auch die Farbe, die Du immer direkt messen möchtest. ...

...eben nicht - das gibt das bisher an anderer Stelle viel zitierte Gemisch undefinierter, oder zumindest ungenügend definierter Spannungswerte (je nach Eindringtiefe), die dann aber wieder eine Interpolation innerhalb des Spektrums erforderlich macht. Somit ist dann der Sensor auch kein "direct color image sensor (Full RGB-imager)" (Fig. 18B) mehr, denn die Farbe wird nur indirekt - über die Berechnung - ermittelt.

Gruss,

Browny.

 

[Skater]

...eben nicht - das gibt das bisher an anderer Stelle viel zitierte Gemisch undefinierter, oder zumindest ungenügend definierter Spannungswerte (je nach Eindringtiefe), die dann aber wieder eine Interpolation innerhalb des Spektrums erforderlich macht. Somit ist dann der Sensor auch kein "direct color image sensor" mehr, denn die Farbe wird nur indirekt - über die Berechnung - ermittelt.

Gruss,

Browny.

Mag sein, aber so ist die Funktionalität wenigstens vollständig erklärbar.

Du sagst ja selber, dass Deinem Modell die Luminanz fehlt.

Außerdem ist "Direkt" zwar ein Teil des Marktnamens,
aber Foveon gibt in seinen Erläuterungen doch immer die Eindringtiefe als Farbseparierungsgrundlage an.

Foveon X3® direct image sensor
Finally, Foveon has combined the best of what both film and digital have to offer. This is accomplished by the innovative design of the three layer Foveon X3 direct image sensor. Similar to the layers of chemical emulsion used in color film, Foveon X3 image sensors have three layers of pixels. The layers of pixels are embedded in silicon to take advantage of the fact that red, green, and blue light penetrate silicon to different depths – forming the first and only image sensor that captures full color at every point in the captured image.

Und wenn ich den Link richtig verstanden habe,
dann korreliert die Eindringtiefe doch mit der Wellenlänge.

Schönen Gruß
Pitt

 

[sola.de.st]

...eben nicht - das gibt das bisher an anderer Stelle viel zitierte Gemisch undefinierter, oder zumindest ungenügend definierter Spannungswerte (je nach Eindringtiefe), die dann aber wieder eine Interpolation innerhalb des Spektrums erforderlich macht. Somit ist dann der Sensor auch kein "direct color image sensor (Full RGB-imager)" (Fig. 18B) mehr, denn die Farbe wird nur indirekt - über die Berechnung - ermittelt.

Farbe kann immer nur indirekt über Berechnung ermittelt werden, weil ein Sensor an sich definitionsgemäss keine Farbe sehen kann. Selbst wenn man angenommen den idealen Sensor hätte, mit dem man an einem Pixel 330 Photonenanzahlmesswerte (also von 380-710) ermitteln könnte, müsste man diese Messwerte in Farben umrechnen, es sei denn, man hat auf der anderen Seite einen idealen Photonengenerator, der exakt das ausgeben kann, was der Sensor ermittelt hat.

Luminanz hat man, sobald man was hat, was das Auftreffen von Photonen auf einer Fläche registrieren kann.

 

[lumischa]

...hier lasse ich mich nicht irreleiten, es ist eine physikalisch unumstößliche Tatsache die nur dann funktioniert, wenn die Anregung der Elektronen-Lochpaare durch die Schwingung (Wellenlänge) der Photonen nicht durch eine Belastung des Ausgangs (Dämpfung) gebremst wird. Nur bei einer relativ geringen Last am Ausgang ist die Messung der Wellenlänge möglich. Die Last muss also zwangsläufig hochohmig sein und damit eine möglichst geringe Dämpfung darstellen.

...die Messung der Lichtmenge erfordert eine "starke Last" am Ausgang der Diode die ein Sammeln der von den auftreffenden Photonen generierten Elektronen-Lochpaare ermöglicht und die Aufladung einer Kapazität parallel zu der Diode sicherstellt. Dies bringt eine so starke Dämpfung mit sich, dass die P/N-Übergänge nicht mehr auf die kurzwelligen Schwingungen des Lichtspektrums reagieren können wodurch eine Messung der Wellenlänge (Farbe) unmöglich wird.

Gruss,

Browny.

hört sich plausibel an,auch wenn ich das jetzt fachlich(mangels wissen) nicht gleich als richtig abhaken kann.
andererseits ist klar im duallayer-patent beschrieben,dass sich die leitfähigkeit proportional zur lichtenergie verhält.wenn nun deiner meinung nach nur die wellenlänge gemessen wird,wäre dieser satz falsch oder ein druckfehler,da sonst eine wellenlängenmessung nicht möglich wäre.

Denkbar wäre eine vergleichende Messung aus einer herkömmlichen "Photonenzählung" in der unteren (unter der Roten) Sensorsschicht mit dem Wert des Belichtungsmessers als Referenzwert, unter Einbeziehung der gewonnenen Farbwerte in die Berechnung.

ich bräuchte für eine parallele luminanzmessung bestimmt keinen referenzwert,wozu?
farbsignal und luminanzsignal würden halt im bildprozessor einfach zusammen kommen.
und warum gerade unter dem roten sensorbereich messen,wo ja eigentlich garnichts mehr ankommt?
wenn,dann doch eher noch vor dem blauen,also ganz obendrauf.
grüße

ps
geht auch nicht,weil ja keine gewichtung der rgb anteile stattfände

 

[lumischa]

Farbe kann immer nur indirekt über Berechnung ermittelt werden, weil ein Sensor an sich definitionsgemäss keine Farbe sehen kann. Selbst wenn man angenommen den idealen Sensor hätte, mit dem man an einem Pixel 330 Photonenanzahlmesswerte (also von 380-710) ermitteln könnte, müsste man diese Messwerte in Farben umrechnen, es sei denn, man hat auf der anderen Seite einen idealen Photonengenerator, der exakt das ausgeben kann, was der Sensor ermittelt hat.
...

rot
so einen idealen sensor kannst du für verschiedene bandbreiten seit langem kaufen,kostet ca.1,75-€

grün

davon geht man hier aus.man sagt halt so,dass die sensoren farbe sehen können,im unterschied zu der bislang vorherrschenden ansicht,dass nur allein das siliziumsubstrat der trägermasse zur farbseparation fähig sei.
grüße

 

[sola.de.st]

so einen idealen sensor kannst du für verschiedene bandbreiten seit langem kaufen,kostet ca.1,75-€

Für verschiedene Bandbreiten, genau.

davon geht man hier aus.man sagt halt so,dass die sensoren farbe sehen können,im unterschied zu der bislang vorherrschenden ansicht,dass nur allein das siliziumsubstrat der trägermasse zur farbseparation fähig sei.
grüße

Ein Sensor kann keine Farbe sehen, nicht einmal das Auge kann Farbe sehen, weil Farbe keine physikalische Grösse ist. Da draussen gibt es nur Spektralverteilungen. Folglich kann ein Sensor nur Spektralverteilungen erfassen. Farbe ist etwas, was in unserem Hirn entsteht.

 

[lumischa]

Hmm, und jetzt überlege doch mal, dass Du die Lichtfarbe gar nicht mehr ermitteln brauchst,
weil die ja bereits durch die Tiefe der Diode im Silizium definiert ist.

Das ergibt dann am Ende doch auch die Farbe, die Du immer direkt messen möchtest.


Schönen Gruß
Pitt

ich vermute,dass wir uns langsam an den gedanken gewöhnen müssen,alte zöpfe abzuschneiden,auch wenns wehtut

das alte system fand ich irgendwie auch symphatischer,allerdings schmeckte mir der gedanke von sich gegenseitig abschattende sensoren nicht besonders.
also mußte ne durchlässigkeit her.da war für mich immer die frage,wie denn nun ein sensor es schaffen soll,einzelne wellenlängen(vielleicht auch kleinere bandbreiten) zu registrieren.
und die prinzipielle antwort gibt uns das patent der dualdiode.
außerdem mußt du auch den vorteil in die waagschale legen,dass nun keine verrechnung der sensorsignale mehr erforderlich ist.
eben alles viel "directer"
grüße

 

[lumischa]

Ein Sensor kann keine Farbe sehen,...

ich sach doch,dass man das nur so sagt

hauptsache ist doch,dass es trotzdem verstanden wird.

übrigens eine von skaters lieblingsformeln

grüße

 

[Gast_51960]

...neee ich will nicht mehr.

Warum ist denn der Blau-Sensor der Dünnste und der Rot-Sensor der Dickste (Fig. 9A) ?

Bei der ATR-Spektroskopie ermittelt man die Lichtmenge (Intensität) nach vorausgehender Filterung und nicht die Wellenlänge (Frequenz).

Aus der Patentschrift zu dem "Doppeldiodensensor" :
"The thickness of the first diode is chosen so that, in the spectrum of light wavelengths being measured, the energy of the shortest wavelength is entirely absorbed therein. ...

1. A semiconductor wavelength detector for determining the wavelength of incident monochromatic electromagnetic radiation whose wavelength is variable within a specified range comprising:
a first semiconductor photodiode having an active region with a thickness and absorption coefficient such that it absorbs substantially all the photon energy of the shortest wavelength in said range, but which transmits an increasing amount of photon energy as the wavelength increases until substantially all of the longest wavelength in said range is transmitted;

a second semiconductor photodiode monolithically formed with said first diode and having an active region which is thicker than that of said first photodiode and which absorbs substantially all of the photon energy transmitted by said first diode, the proportion of photon energy absorbed by said first and second diodes varying in accordance with the wavelength of the incident radiation throughout said specified range; said incident radiation being directed only onto said first diode, and said diodes being formed in the same semiconductor material; and

means for continuously measuring the wavelength of the incident radiation throughout said specified range by comparing the changes in photoconductivity of both said photodiodes as the wavelength varies."

hier ist die Schwingungs-"ernergie" (schnell / langsam, grosse / kleine Amplitude) gemeint die man in der Diode mit entsprechender Dicke absorbieren kann, nicht die Anzahl der Photonen.

Auch das Patent zu dem "color sensor detection circuit" zur Messung der Farbtemperatur spricht von "wavelength sensitivity" Wellenlängenempfindlichkeit.

"In a semiconductor color sensor circuit with two photodiodes having mutually different wavelength sensitivity characteristics,..."

Diese erreicht man mit Hilfe zweier Parameter :

1.) der unterschiedlichen Eindringtiefe von Spektralbereichen in das Silizium.
2.) durch eine der Wellenlänge angepasste Dicke des Sensorelements für die zu messende Farbe (Farbe = Wellenlänge).

Die Intensität der absorbierten Photonenmenge steht bei dieser Methode nicht zur Verfügung, weil sie in der Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit für die entsprechende Wellenlänge nicht gemessen werden kann. Würde man sie messen wollen könnte man alle Sensoren gleich dick machen und sie nur verschieden tief im Silizium plazieren. Damit reicht aber die Trennung der einzelnen Wellenlängen, allein über die Eindringtiefe, nicht aus, weil man aufgrund der langen Photonensammelzeiten und der hierfür benötigten Beschaltung der Dioden keine Farbtrennung mehr erreichen kann. Die Sensoren würden zu "breitbandig".

 

[Gast_51960]

...Ein Sensor kann keine Farbe sehen, nicht einmal das Auge kann Farbe sehen, weil Farbe keine physikalische Grösse ist. ...

...das gilt nur bei philosophischer Betrachtungsweise.

Physikalisch ist Farbe sehr wohl eine "physikalische Größe", nämlich die Frequenz der elektromagnetischen Schwingung innerhalb des sichtbaren Lichtspektrums.

Dieses Spektrum wird z.B. im Regenbogen aufgefächert, da die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes von den Wassertröpfchen in der Luft unterschiedlich stark abgelenkt werden und so siehst Du eben einen Regenbogen. Wäre das nicht der Fall, gäbe es keinen Regenbogen.

Das sehen einer Farbe ist immer die Reaktion eines, von einer bestimmten Wellenlänge angeregten Sensors und dem durch den nachfolgenden Prozessor interpretierten / zugeordneten Wert. Dabei ist es egal ob der Sensor ein verarbeiteter Siliziumzapfen oder das Menschliche Auge ist.

Da es sich Umgangssprachlich recht kompliziert darstellt, wenn man sagt, "das Auto reflektiert nach der Messung meiner Sehzellen elektromagnetische Wellen mit einer Länge von 580nm bis 590nm", sagt man der Einfachheit halber das Auto ist rot.

Aber Du kannst es natürlich handhaben wie Du willst. Wir sind ein freies Land und hier kann jeder nach seiner Fasson selig werden.

Es ändert allerdings nichts an der Tatsache, dass Wellenlängen ganz exakte physikalische Werte sind und da die Farbwahrnehmung auf dem Prinzip des Empfangs elektromagnetischer Wellen besteht haben die "von unseren Augen nicht wahrnehmbaren Erscheinungen" namens Farben auch ganz konkrete physikalische Grössen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Farbsehen