D40x Upgrade: D7000 oder D300S?

[Mike`]

Quanteneffizienz? Habe leider noch nicht davon gehört. Könntest du mir bitte erklären was das ist und wie sowas ermittelt wird.

Die Quanteneffizienz stellt die Prozentzahl der Photonen dar, die vom Sensor aufgenommen und in Elektronen umgewandelt werden, dh. letzendlich, wie effektiv ein Sensor das einfallende Licht nutzen kann.

Ermittelt wird dies aus der SNR und der ISO Messung von DxO.
Aus ersterer lässt sich die Elektronenkapazität eines Pixels ermitteln, aus letzterer die Anzahl der Photonen, die insgesamt auf ein Pixel fallen, bis dieser überläuft.
Teilt man nun die Kapazität durch die Gesamtzahl der Photonen, erhält man die besagte Quanteneffizienz.
Besagte Zahlen wurden übrigens für den Grünkanal ermittelt.

Ausführlicher und mit genauen Formeln kann man dies hier: http://sensorgen.info/Calculations.html und auf den verlinkten Seiten nachvollziehen.

 

[Frithjof.B]

Quanteneffizienz? Habe leider noch nicht davon gehört. Könntest du mir bitte erklären was das ist und wie sowas ermittelt wird.

Licht wird in kleinen Energieportionen, den Photonen oder Lichtquanten emmitiert und auch absorbiert. Dieses erfolgt rein statistisch, aber mit einer deterministischen Verteilungsfunktion. Aufgabe eines Pixels ist es, möglichst viele der bei der Belichtung einfallenden Lichtquanten zu sammeln und zu zählen. Je keiner die Pixel, desto weniger Quanten werden/pro Pixel gezählt, desto größer das Rauschen bei schwachem Licht -- weil ja wenige Quanten eingefangen werden: das damit verbundene Photonenrauschen kann kein Hersteller umgehen.

Das einzige, was ein Hersteller machen kann, ist die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass ein einfallende Lichtquant auch dedektiert wird. Dieses nennt man auch Quanteneffizienz, d.h wieviele der einfallenden Lichtquanten werden auch vom Pixel registiert. Je mehr, desto besser die Statistik, desto geringer das Rauschen. Das hat aber ein natürliche Grenze: mehr als 100% kann man nicht dedektieren und daher skaliert das Rauschen immer invers mit der Pixelgröße, ganz egal welche Quanteneffizienz der Sensor hat.

F.

 

[Manuel_F4]

Aber was soll die Zahl "Quanteneffizienz" sagen? Die Canon Powershots liegen ja alle jenseits von 55%... daher wie aussagekräftig ist die QE?
Was hat das für Auswirkungen auf das Ergebnis (Bild)? Somstige Auswirkung? Energieeffizienter?

 

[Mike`]

...

Ist natürlich alles richtig, bezogen auf die 100% Ansicht, aber man muss dabei bedenken, dass das mehr an Photonenrauschen der kleineren Pixel sich nur bedingt auf die Gesamtbildqualität auswirkt, da man eben auch mehr Pixel hat. Wenn man die Informationen zwei kleiner Pixel aufaddiert, erhält man die Ergebnisse, als wenn sie ein großer Pixel gemessen hätte, bezüglich auf das Photonenrauschen.
Das einzige Problem, was man hier hat, ist, dass das Leserauschen beim Lesen von 2 Pixeln höher ist, dies ist aber dann zu vernachlässigen, wenn das Leserauschen im Vergleich zum Photoonenrauschen untergeht, also in den Mitten und Höhen.

Richtig helfen gegen Photonenrauschen tut also eigtl. nur ein größerer Sensor bzw eine größere Belichtung.

 

[Mike`]

Aber was soll die Zahl "Quanteneffizienz" sagen? Die Canon Powershots liegen ja alle jenseits von 55%... daher wie aussagekräftig ist die QE?
Was hat das für Auswirkungen auf das Ergebnis (Bild)? Somstige Auswirkung? Energieeffizienter?

Endkunden/Photographen brauch ja theoretisch eigtl nur das interessieren, was am Ende rauskommt, aber es gibt ja einige, die sich auch etwas mehr für technische Details interessieren. Auswirkung auf das Bild ist, dass man durch höhere Quanteneffizienz ein größeres Nutzsignal und somit ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis bekommt.
Die Powershots sind da ziemlich gut, ja. Die Gesamtbildqualität ist trotzdem, in Bezug auf Rauschen, nicht so toll, da der Sensor so winzig ist.
Die QE ist eben nur ein Aspekt eines Sensors, Gesamtgröße eines Sensors ist ein anderer, genauso wie das Leserauschen.

 

[Frithjof.B]

Ist natürlich alles richtig, bezogen auf die 100% Ansicht, aber man muss dabei bedenken, dass das mehr an Photonenrauschen der kleineren Pixel sich nur bedingt auf die Gesamtbildqualität auswirkt, da man eben auch mehr Pixel hat. ..

Daher sollte der TO auch für sich erst einmal die Frage beantworte: wie groß sind seine typischen Ausbelichtungen. Für eine Bildschirm brauch man 2MP und da sieht man keine Rauschen, für 20x30cm Bilder reichen 6MP, da das Augem mit 10Pixel/mm durchaus zufrieden ist... 16MP .. hm...

ich habe hier 60x90cm Poster im Büro hängen, aus einer D200.. geht, aber der Unterschied zwischen 10 und 16MP ist marginal.. Da müssen schon mindestens 40 MP oder mehr her, um die doppelte Auflösung hinzubekommen .. das ist alle jenseits von KB DSLR.

 

[hart-os]

Die Quanteneffizienz stellt die Prozentzahl der Photonen dar, die vom Sensor aufgenommen und in Elektronen umgewandelt werden

Licht wird in kleinen Energieportionen, den Photonen oder Lichtquanten emmitiert und auch absorbiert.

Danke für die Erläuterungen, sind beide sehr anschaulich geschrieben.

Pro Flächeneinheit verarbeitet der Sensor der D7000 also etwa 1,25 mal mehr Lichtquanten wie der D700 Sensor. Das scheint ja ein Fortschritt zu sein.

Aber wie ist das mit dem Photonenrauschen? Würde die D7000 mit jedem Pixel immer genau 48% der einfallenden Elektronen verarbeiten, gäbe es kein Photonenrauschen. Ist das richtig?

 

[Mike`]

Würde die D7000 mit jedem Pixel immer genau 48% der einfallenden Elektronen verarbeiten, gäbe es kein Photonenrauschen. Ist das richtig?

Nein. Das Photonenrauschen ist ein physikalisches Phänomen des Lichtes.
Das heisst, das Licht, was uns umgibt, rauscht von Natur aus. Wir Menschen sehen das nur nicht, ein Kamerasensor mit hoher Auflösung und kurzer Verschlusszeit "sieht" es aber eben doch. Das bedeutet im Umkehrschluss wohl leider auch, das die Kameras in Bezug auf ihr Rauchverhalten im fertigen Bild nicht unbegrenzt besser werden können... wir sollten uns also langfrisitg auf kleinere Fortschritte einstellen, fürchte ich.

Ein extremes Beispiel: Nehmen wir an, ein kleines, dunkles, gleichförmig weißes Objekt soll fotografiert werden. Die Abbildungsgröße auf dem Sensor beträgt 3 Pixel.
Nun ist die Beleuchtung so dunkel, dass durchschnittlich nur 200 Photonen pro Sekunde auf jedes unserer Kamerapixel fallen. Würden wir mit 1 Sekunde Belichtungszeit arbeiten, würden die Pixel also zB. 197, 203 und 204 Photonen registieren. Man sieht, auch hier rauscht es schon etwas, aber vernachlässigbar.

Verkürzen wir die Belichtungszeit auf 1/100 Sekunde, dann könnte dieser Vorfall eintreten: Ein Pixel registriert 3 Photonen, eins 2 und das letzte 1 Photon.
Das bedeutet, dass ein Pixel auf unserem Bild dreimal so hell wie der dunkelste dargestellt wird, obwohl unser Objekt gleichförmig weiß ist.
Es rauscht also extrem.

Hier hilft alles, was zu mehr eingefangenen Photonen führt, eine längere Belichtungszeit, eine größere Linsenöffnung oder ein größerer Sensor [mit längerer Brennweite für den gleichen Bildwinkel].

Die Quanteneffizienz auch, dh. je höher die Quanteneffizienz bei gleicher Pixelgröße, desto weniger wirkt sich Photonenrauschen auf Pixelebene aus.
Aber die Quanteneffizienz ist eben auf 100% begrenzt, lässt sich also nicht beliebig steigern.
Mittlerweile werden ja "Back-lit" Sensoren entwickelt/produziert, die die Quanteneffizienz nochmal steigern sollen, mal sehen ob's die auch bald in DSLRs gibt und wie sie sich schlagen.

 

[Char]

Einfacheres Beispiel.

Nimm ein paar gleich grosse Tassen und stell sie auf ein Tablett. Dann gehst Du damit in den Regen.

Stellst Du Dich fuer eine Sekunde in leichten Regen, hast Du in einer Tasse drei Regentropfen, in einer fuenf und in einer dritten gar keinen. Du siehst also Unterschiede, obwohl es ueberall auf Deinem Tablett gleich stark regnet.

Stellst Du Dich fuer eine halbe Stunde in starken Regen, hast Du in allen Tassen Zehntausende Tropfen, und Du siehst keinen Unterschied mehr.

Jetzt ersetzt Du die Tassen im Kopf durch die Sensorpixel und die Regentropfen durch Photonen.

 

[martian_23]

Ich trage mich selber mit dem Gedanken, meine altbewährte D300 gegen eine D7000 einzutauschen. Grund: das Rauschen. Klar ist es bei niedrigen ISOs im Normalfall nicht störend, aber selbst bei ISO 200 und aktiviertem DLighting rauscht es für meinen Geschmack oft zu stark. Entrauschen per CNX ist meist keine wirkliche Lösung, weil auch bei sorgfältiger Dosierung zu viele Details verschwinden. Die D7000-Beispielbilder, die ich gesehen habe, vermitteln den Eindruck eines weit geringeren Rauschens bei niedrigen wie hohen ISOs (und ich rede jetzt nicht von glattgebügelten JPEGs). Der vermutlich etwas schlechtere AF fällt für meine Fotografiervorlieben kaum ins Gewicht, ebenso wenig das nicht ganz so robuste Gehäuse.
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[Mike`]

aber selbst bei ISO 200 und aktiviertem DLighting

In der Theorie sollte hier die D7000, wenn du damit auch ISO100 benutzen kannst, deutlich besser sein. Jetzt wäre vll. noch ein Beispiel aus der Praxis von jemandem, der beide Kameras hat, schön.

 

[Char]

Die D7000 sollte auch deshalb besser sein, weil sie ein geringeres Ausleserauschen bei niedrigen ISO hat.

Im dpreview-Forum hat jemand ein ISO-6400-Bild mit einem ISO-100-Bild mit gleichem Bildausschnitt. gleicher Blende und gleicher Belichtungszeit verglichen. Das ISO-100-Bild war natuerlich vollkommen unterbelichtet, weswegen er es um 6 (!) Blenden gepusht hat. Das Ergebnis sah gleich aus wie das ISO-6400-Bild.