Druckfehler bei sensorgen

[burkhard2]

Beim Versuch, die Berechnungen bei Sensorgen nachzuvollziehen (das habe ich für die Q.E. vorher nie versucht), bekomme ich aber den Eindruck, dass dort einfach mit dem Strahlungsäquivalent K= 683lm/W gerechnet wird.

Ja.

Nicht eben ist aber die V(λ)-Kurve abseits von 555nm. Und das bedeutet, dass man für die gleiche Belichtung (in photometrischen lx.s) bei 500nm oder 600nm mehr Photonen braucht als bei 555nm. Und das bedeutet, dass die einfache Rechnung mit 683lm/W die tatsächliche Photonenzahl unterschätzt und die Quanteneffizienz also überschätzt.

Wenn man QE rein physikalisch sieht (Anteil der eingefangenen Photonen im Vergleich zu den einfallenden Photonen), hast du völlig recht.

Andererseits will man ja, dass die Kamera eine Spektralempfindlichkeit hat, die der des menschlichen Auges nahe kommt. Insofern kann man davon ausgehen, dass vor dem Sensor ein Filter sitzt, der das einfallende Licht entsprechend der V(λ)-Kurve filtert – bei der Photodiode selbst würde dann bei einem idealen SW-Sensor wellenlängenunabhängig bei gleicher Belichtung die gleiche Photonenanzahl ankommen. Wenn man also die QE von Sensorgen als QE der Photodioden interpretiert, kommt's m.E. ganz gut hin.

In der Praxis misst DxO, wenn ich mich richtig erinnere, den Grünkanal, es werden also vom Bayer-Filter vermutlich weniger Photonen durchgelassen als es der V(λ)-Kurve entspricht. Damit läge die QE der Photodioden sogar noch etwas höher als der Wert bei sensorgen.

Aber wie groß ist der Fehler, den man damit macht? Irgendwo hatte ich gelesen, dass bei weißem Tageslicht die "Lichtausbeute" nur etwa 30% sein soll, dann wäre der Fehler ein Faktor 3!?

Die QE des gesamten Sensors mit Bayer-Filter ist natürlich deutlich geringer – dass nur 30% des einfallenden Lichts überhaupt zu den Photodioden gelangt, erscheint mir durchaus realistisch – auch ein Farbfilter mit V(λ)-Absorptionskurve wird vermutlich nur 30% (Vorsicht: grobe Schätzung!) aller Photonen im sichtbaren Bereich durchlassen. Wenn man einen solchen V(λ)-Filter als Vergleich nimmt, hätte man eine Art "photometrische QE", die dann wieder in der Nähe des Wertes von sensorgen liegen dürfte.

L.G.

Burkhard.

 

[Waartfarken]

...Die bekannte Beziehung

Ausleserauschen * 2^DynamicRange = Pixelsaettigung

ist auch da ganz gut erfuellt ...

Klar, aber damit benutzst Du wieder eine Eingangsgröße, die von Sensorgen, und dann möglicherweise mit Übermittlungsfehlern zwischen DxOMark und Sensorgen, bestimmt wurde. Meine Formel weiter oben benutzt deshalb nur den direkt von DxOMark gemessenen SNR 18% ("screen").

In der Praxis misst DxO, wenn ich mich richtig erinnere, den Grünkanal, es werden also vom Bayer-Filter vermutlich weniger Photonen durchgelassen als es der V(λ)-Kurve entspricht. Damit läge die QE der Photodioden sogar noch etwas höher als der Wert bei sensorgen.

Ok, dann müsste man wohl die V(λ)-Kurve und die spektrale Empfindlichkeit des grünen Raw-Kanals jedes Kameramodells gegeneinanderstellen. Jedenfalls sind dann aber 100% Quanteneffizienz nach Lesart von Sensorgen keine unüberschreitbare Grenze und die Quanteneffizienz ist auch nicht zwischen verschiedenen Kameramodellen direkt zu vergleichen. Ein "unverbindlicher Anhaltswert", mehr nicht.

 

[Frank Klemm]

Die QE des gesamten Sensors mit Bayer-Filter ist natürlich deutlich geringer – dass nur 30% des einfallenden Lichts überhaupt zu den Photodioden gelangt, erscheint mir durchaus realistisch – auch ein Farbfilter mit V(λ)-Absorptionskurve wird vermutlich nur 30% (Vorsicht: grobe Schätzung!) aller Photonen im sichtbaren Bereich durchlassen. Wenn man einen solchen V(λ)-Filter als Vergleich nimmt, hätte man eine Art "photometrische QE", die dann wieder in der Nähe des Wertes von sensorgen liegen dürfte.

Für die Angabe der QE muss man den 100%-Referenzwert definieren.
Ohne diesen ist die QE als Relativwert zwischen Kameras, aber für nichts anderes zu gebrauchen.

Für Bayersensoren hat man:

• S_r(λ): Rotempfindlichkeit bezogen auf die 25% Flächenanteil.
• S_g(λ): Grünempfindlichkeit bezogen auf die 50% Flächenanteil.
• S_b(λ): Blauempfindlichkeit bezogen auf die 25% Flächenanteil.

Dann die Maximalwerte dieser 3 Funktionen:

• S_r,max und λ_r,max: max. Rotempfindlichkeit und dazugehörige Wellenlänge
• S_g,max und λ_g,max: max. Grünempfindlichkeit und dazugehörige Wellenlänge
• S_b,max und λ_b,max: max. Blauempfindlichkeit und dazugehörige Wellenlänge

Dann das Summensignal:

• S(λ) = 0.25 S_r(λ) + 0.5 S_g(λ) + 0.25 S_b(λ)

Dann das Maximum des Summensignals:

• S_max und λ_max

Die Quanteneffizienz als der Mittelwert von S_max im Bereich zwischen λ_min=400 nm und λ_max=700 nm
dürfte bei aktuellen Kameras im Bereich 10% bis 11% liegen.
Dieser Wert hängt im wesentlichen von den willkürlichen Grenzen λ_min und λ_max ab.
Man könnte hier genauso 380 nm und 780 nm nehmen und erhält grob um ein Viertel kleinere Werte von 7,5% bis 8,5%.

Diese Willkürlichkeit kann man erheblich reduzieren, indem man als Referenz ideale Detektoren nimmt,
die das Licht genauso wie das menschliche Auge sehen. Dann werden die Integrationsgrenzen λ_min und λ_max relativ unwichtig.

Leider gibt es auch hier viele Möglichkeiten:

• RGB-Bayer-Sensor
• YCM-Bayer-Sensor
• Dreichip-Sensor
• Vierchip-Sensor
• Vielchip-Sensor

D.h., selbst wenn ich mir meine Messnorm definieren dürfte, hätte ich viele Möglichkeiten.
Noch schwieriger ist es allerdings, herauszufinden, was andere mit ihrer QE meinen.

Im dümmsten Fall wissen sie es selbst nicht mal genau.