High-Iso: Mehr oder weniger Pixel gut?

[Dealjagd]

Hi

mal eine tehoretisch-technische Frage:

Ich habe eine Lumix DMC-GH2 (und bleibe auch bei dieser).

Nun ist es ja so, dass bei mehr Pixeln (auf der gleichen Fläche, dh bei kleineren Pixeln) die Qualität abnimmt.

Dh kleinere Pixel haben
-ein schlechteres Rauschverhalten
-weniger Dynamik-Umfang
-sind somit bei High-ISO (zB 12'800 was für Video relevant sein kann) schlechter
etc

Nun gibt es ja das neue Nokia Lumia Dingens (weiss die genaue Bezeichnuzng nicht mehr), wo rund 40 MP auf einem sehr kleinen Chip drauf sind, und darauf gute 5 MP-Pixel errechnet werden (wobei man das offenbar umstellen kann von 40 auf 5 MP).

Jetzt kommt die komplizierte Frage:

Ich setze mal voraus, dass doppelte Fläche pro Pixel auch doppelte Lichtempfindlichkeit bedeutet.

Hypothese 1:
Also ein Sensor mit 20 MP hat bei ISO 3200 ein bestimmes Rauschen.
Hätte man den selben Sensor aber in einer Variante mit 10 MP, würde er erst bei ISO 6400 dasselbe RAuschen haben (ungefähr).

Ich gehe natürlich davon aus, dass es ansonsten exakt die gleiche Sensor-Technologie auf dem gleichen Stand ist und auch die Software-Nachbearbeitung gleich ist, etc
Also bitte keine Argumentation wie "Aber neuere Sensoren können optimiert sein"...



Gut, Hypothese 1 ist soweit mal eine Meinung.

Jetzt macht aber Nokia ja das genaue Gegenteil.

Frage 1: Trifft Hypothese 1 zu?

Frage 2:

Wir hätten 2 Sensoren, von der selben Firma, auf dem gleichen Stand, alles exakt gleich, aber einer hat 20 MP, der andere 10 MP:

Würde man nun von beiden Sensoren ein RAW-Bild machen und mit der gleichen Software umwandeln, etc (bzw beide hätten dieselbe jPEG-Enginge)...
und man würde aus dem 20MP-Chip ein 10 MP runterrechnen, und das mit dem 10 MP-Chip vergleichen, welcher wäre im Vorteil bezüglich Rauschen bei gleichem ISO-Wert?
(Der eine hat ja mehr Licht pro Pixel, der andere kann dafür mehrere Pixel verrechnen zu einem)...

Denn entweder ist Nokia durchgeknallt, oder sie haben schlicht geniale Ideen.
Dann sollten alle m4/3-Cams künftig 24 MP haben, APS-C 30 MP und Kleinformat 48 MP. Und für bessere QUalität würde man einfach runter rechnen.

Unter der Annahme,
dass beide Chips auf gleichem technologischen Stand sind, von der selben Firma stammen,
dass der beste verfügbare Skalierungsalgorhythmus verwendet wurde, dass keine anderen wesentlichen äusseren Faktoren erheblich abweichen,
dass das gleiche Motiv in der selben Minute, zumindest jedoch unter möglichst ähnlichen, wenn nicht gar denselben Lichtbedinungen aufgenommen wurde,
sei die Diskussion hiermit eröffnet.

 

[Maximus]

Nun ist es ja so, dass bei mehr Pixeln (auf der gleichen Fläche, dh bei kleineren Pixeln) die Qualität abnimmt.

Diese Grundvorrausetzung ist schon falsch.
Auf das Gesamtrauschen des Sensors hat die Pixelzahl bei gleicher Pixelgröße und gleichem Technologiestand keinen EInfluss. Der einzelne Pixel rauscht zwar mehr, aufs Gesamtbild bezogen besteht kein Unterschied. Vergleicht man bei gleicher Ausgabegröße (Ausruck, Ausbelichtung, ganzes Foto am Bildschirm) ist das Rauschverhalten unter den oben gennanten beidngungen identisch.

Der Sensor mit mehr Megapixeln ist also immer im Vorteil, weil er mehr Details liefert (vorallem bei niedrigen ISOs) und bei der Rauschreduzierung im RAW mehr Freiheiten bei der Abstimmung zwischen Ruaschminderung u nd Detailerhalt lässt.
http://www.dxomark.com/index.php/Ca.../(brand)/Sony/(appareil2)/737|0/(brand2)/Sony

Hier bei DxOMakr sieht man das sehr gut wenn man Nex-5n und Nex-7 vergleicht. ( klick auf measuremnts -> SNR18%)

Beide nutzen Sensoren gleicher Größe und Generation, die 5n hat 16MP, die 7 24MP. Pro Pixel (klick auf "screen") rauscht die 7 natürlich entsprechend mehr als die Nex-5n, aber bei gleicher Ausgabegröße ist das Verhalten identisch (klick auf "print").


Dementsprechend hätte ein 41MP Sensor auf 5MP herunterskaliert bei gleicher Technologie auch ein nahezu identisches Rauschverhalten wie ein Sensor mit nativen 5MP. (Die genutzte lichtempfindliche Fläche ist real etwas kleiner, da die Pixel nicht nahtlos aneinander anschließen, das ist aber beim aktuellen Technologiestand schon fast zu vernachlässigen).

 

[Dealjagd]

Danke für die rasche und interessante Antwort.



Das ist ja dann insbesondere für Video interessant, weil da das Gesamt-Bild immer auf 2 MP (Full-HD) runter gerechnet wird.

Mit mehr Pixeln hätte man also mehr Reserven im Crop-Modus (Extended Tele Zoom), UND für Videos sonst keinerlei Nachteile?

Bzw bei Fotos kann ich dann tatsächlich wählen zwischen zB 36 MP und 12 MP (also viele Details oder gute QUalität)...

Dh eine Kompaktkamera mit zB 16 MP könnte man einfach auf 8 MP einstellen bzw per EBV runterrechnen, und hätte dann auch gute Bilder mit weniger Rauschen...


Gibt es denn, abgesehen von Kosten und dem Jello-Effekt sowie dem Speicherverbrauch, sonstige Gründe, dass zB Kleinbild nicht immer 50 MP hat?
Oder micro-FT immer 24 MP oä?

Also dann hoffe ich doch, dass die GH3 wieder mehr Pixel hat ^^

 

[Maximus]

Es ist aufwendig und verlangt hohe Prozessorleistung, der Sony-Sensor in der D800 zeigt aber wo es hingehen wird.
Bilder von vornherein auf Grund des Rauschens zu minimieren oder die Auflösung runter zu stellen macht wenig sinn.

Am Besten ist in RAW fotografieren und je nach Verwendungszweck in der entsprechenden Größe auswerfen.
Wenn es JPG sein soll, Rauschreduzierung in der Kamera so weit wie möglich runterfahren und auch nach Verwendungszweck skalieren, nicht generell.

Das 8MP Bild ist ja nicht besser, sondern identisch vom Rauschen (es sei den dass Anzeigeprogram baut beim runtersklaieren für die Ansicht Mist)

 

[crizmess]

...Das ist ja dann insbesondere für Video interessant, weil da das Gesamt-Bild immer auf 2 MP (Full-HD) runter gerechnet wird.
...

Vorsicht. Meines Wissens nach, man verbessere mich wenn ich falsch liege, wird bei aktuellen Kameras (mal das Nokia ausgenommen) bei Videoaufnahmen nicht runtergerechnet sondern weggeschmissen.

criz.

 

[mrHiggins]

Hohes rauschen und vor allem die rauschunterdrückung reduzieren die auflösung dahingehend das details als rauschen interpretiert werden und glatt gebügelt werden - zb poren bei der haut. Die kamera oder die EBV kann nich wissen was pore und was rauschen ist.

Ein Rauschen ist IMMER 1 Pixel groß!

nehmen wir an du hast 2 fotos, einmal mit 6mp und einmal mit 25. Bei 6mp ist eine Hautpore 2Pixel groß, bei 25 - sagen wir einfach mal 10 pixel. Nun kann es sein dass die pore bei 2 Pixeln als rauschen entfernt wird, bei 10 pixel ist sie aber noch da.

 

[messenger]

Auch Abseits des Rauschens ist die Bildqualität einer von z.B. 36Mpix auf 12Mpix skalierten Datei tendenziell besser als die einer originalen aus 12Mpix-Sensor:

Die Farbinterpolation der Bayer-Matrix ist genauer und die Auswirkungen des AA-Filters praktisch weg.

Aber wir haben uns vor 2-3 Jahren fast alle geirrt, als der Weg zu immer mehr Pixeln als das Böse schlechthin gesehen wurde....

Gruß messi

 

[mrHiggins]

Ich denke das war früher so. DA hat sich das höhere Rauschen bei mehr Megapixeln mehr bemerkbar gemacht. Heute is die Technik so weit, dass das feinere Rauschen von mehr Megapixeln eher von Vorteil ist.

Aber eben nur solange man nicht auf 1 zu 1 reinzoomt. Wenn du ein Bild gleich groß ausdruckst oder anzeigst, haben mehr MP heute Vorteile denk ich.

 

[Dealjagd]

Also hiesse das, es ist okay , wenn Kompaktkameras irgendwann 18 oder 20 MP haben?
(Sofern die Bildverarbeitung etc nachkommt, also schneller PRozessor usw)?

Hm, die Mehrheit dürfte aber anderer Meinung sein...

Aber der Dynamik-Umfang wird doch geringer, wennd ie Pixel kleiner werden (eben bei ansonsten exakt gleicher Technologie)...

 

[Spacemarine2009]

Hm, die Mehrheit dürfte aber anderer Meinung sein...

Ja, weil die Mehrheit von Seiten wie 6mpixel.org irregeleitet wird.

Aber der Dynamik-Umfang wird doch geringer, wennd ie Pixel kleiner werden (eben bei ansonsten exakt gleicher Technologie)...

Der Dynamikumfang ist das Verhältnis von hellstem zu dunkelstem aufnehmbaren Helligkeitwert. Der dunkelste Helligkeitwert ist dabei derjenige, der sich gerade noch vom Rauschen unterscheidet. Wenn man das Bild herunterrechnet, verringert sich das Rauschen und damit steigt der Dynamikumfang. Hochauflösende Sensoren sind also auch vom Dynamikumfang her nicht schlechter.

Ich habe vor kurzem mal dazu aufgerufen, Beispiele zu sammeln, dass höhere Pixeldichten zu schlechteren Bildern führen. Niemand hat es geschafft, es plausibles Beispiel vorzuzeigen:
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=939111

 

[ArtooDetoo]

Im Endeffekt sollte es doch nur auf die "lichtempfindliche Fläche" ankommen. Ist die denn bei mehr und kleineren Pixeln gleich oder steckt da noch Elektronik zwischen, die nicht zur Lichtausbeute genutzt wird? Dann hätte der Sensor mit der höheren Pixeldichte ja praktisch ein schlechteres SNR.

 

[Frank Klemm]

Im Endeffekt sollte es doch nur auf die "lichtempfindliche Fläche" ankommen. Ist die denn bei mehr und kleineren Pixeln gleich oder steckt da noch Elektronik zwischen, die nicht zur Lichtausbeute genutzt wird?

Um den Effekt zu reduzieren, setzt man ca. 10 Jahren Mikrolinsen-Arrays ein.

Dann hätte der Sensor mit der höheren Pixeldichte ja praktisch ein schlechteres SNR.

Zur Zeit sind die Sensoren mit den höchsten Pixeldichten -- umgerechnet auf die Sensorfläche -- die besten Sensoren.
Die mit Abstand schlechtesten Sensoren -- umgerechnet auf die Sensorfläche -- findet man im Mittelformat-Bereich.

Das Problem "Kleine Pixel" hat man mittlerweile extrem gut im Griff. Das Problem, "Hohe Qualität auch bei größeren Sensorflächen" dagegen nicht.
Den 1/2,3"-Sensor mit 12 MPixeln, hochskaliert auf Kleinbild (mit dann 360 MPixel) oder gar auf Mittelformat (mit dann 910 MPixel) gibt es leider noch nicht.

 

[Gast_343698]

Zur Zeit sind die Sensoren mit den höchsten Pixeldichten -- umgerechnet auf die Sensorfläche -- die besten Sensoren.

Was aber nichts daran ändert,daß sie die schlechtesten Bilder liefern,sonst würden ja alle Pressefotografen mit Kompaktkameras durch die Gegend rennen.

 

[Gast_338619]

Aber wir haben uns vor 2-3 Jahren fast alle geirrt, als der Weg zu immer mehr Pixeln als das Böse schlechthin gesehen wurde....

Umso schöner, dass dieser Irrglaube nun endlich (hoffentlich) langsam ausstirbt. Es gab ja schon genug Threads zu dem Thema, wo das teilweise sogar bis auf die besseren Möglichkeiten der Rauscherkennung bei mehr Megapixel heruntergebrochen wurde.

 

[Spacemarine2009]

Was aber nichts daran ändert,daß sie die schlechtesten Bilder liefern,sonst würden ja alle Pressefotografen mit Kompaktkameras durch die Gegend rennen.

Nicht die hohe Pixeldichte liefert die schlechte Qualität, sondern die kleinen Sensoren. Das ist ein extrem bedeutender Unterschied!

 

[-Photo]

Hallo,

Das Problem "Kleine Pixel" hat man mittlerweile extrem gut im Griff. Das Problem, "Hohe Qualität auch bei größeren Sensorflächen" dagegen nicht.
Den 1/2,3"-Sensor mit 12 MPixeln, hochskaliert auf Kleinbild (mit dann 360 MPixel) oder gar auf Mittelformat (mit dann 910 MPixel) gibt es leider noch nicht.

Was ist es denn eigentlich, was die Realisierung hoher Pixeldichten bei größeren Sensoren so schwierig macht?

Gruß
Achim

 

[Maximus]

Ich würde erstmal behaupten der Käufer

Da hat noch kein Umdenken stattgefunden, die D800 ist ja auch erst zerrissen worden. Ich denke die derzeitige Steigerung ist eher das, was der Masse noch zu verkaufen ist, denn am technischen Limit.

 

[Frank Klemm]

Was aber nichts daran ändert,daß sie die schlechtesten Bilder liefern,sonst würden ja alle Pressefotografen mit Kompaktkameras durch die Gegend rennen.

Gedankenfehler 1 Deinerseits:
Wer als Pressefotograf mit Equipment unter 1 kg kommt, dem nützt auch sein Presseausweis nichts. Im wird nicht erlaubt, zu fotografieren. Schon mit einer Leica M9 kannst Du Probleme bekommen. Es interesiert weder Qualität noch Preis, sondern allein die Luftverdrängung. Mit einer Megazoom-Bridge mit 1/2,5"-Sensor kommst Du weiter als mit einer Canon G1X.

Gedankenfehler 2 Deinerseits:
Pressefotografen setzen von der technischen Seite DSLRs vor allem wegen deren Schnelligkeit und der guten Sucherkontrolle ein.

Gedankenfehler 3 Deinerseits:
Technische Qualität spielt in der Pressefotografie so gut wie keine Rolle. 98% der Fotos kannst Du mit einer Kompaktkamera mit Winzigsensor machen. Für 90% reicht ein Fotohandy, wenn die Brennweite passt.

Gedankenfehler 4 Deinerseits:
Es ging hier nicht um die Qualität von kleinen Sensoren, sondern um die flächenspezifische Qualität von Sensoren. Diese steigt bei kleinen Sensoren an, d.h. diese Sensoren sind besser als entsprechende Crops größerer Sensoren. Und das, obwohl die Pixel sehr viel kleiner sind. Wenn Du 6 mm x 4 mm aus einem Sensor rauscropst, liefern z.Z. die Winzigsensoren die beste Qualität (sowohl von SNR wie von der Auflösung), die schlechteste Qualität liefern Mittelformatsensoren (Rauschen wie blöde und haben wenig Auflösung).

Gedankenfehler 5 Deinerseits:
Was hat Pressefotografie mit Qualität zu tun?

Wenn ich die High-ISO-Fähigkeit eines Sensor wissen will, benötige ich:

• Sensorfläche [Einheit: mm²] (High-ISO-Fähigkeit steigt proportional zur Sensorfläche an, allerdings werden die maximalen Blendeöffnungen bei sehr großen Sensoren wieder kleiner)
• Quanteneffizienz [einheitenlos] (maximal 100% für farbenblinde Sensoren erreichbar)
• Ausleserauschen pro Fläche [Einheit: Elektronen/mm²] (je kleiner, um so besser durchzeichnete Schatten)

 

[MaikEF]

Das Smartphone, welches der TE meint, ist das Nokia 808 PureView mit 41 Megapixel Auflösung.

Und so, wie ich seinen Eingangspost verstanden habe, legt er da wohl mehr Wert auf Videografie als auf Fotografie - und zwar bei schlechten Lichtbedingungen (deswegen High-ISO).

 

[Gast_343698]

Es ging hier nicht um die Qualität von kleinen Sensoren

stimmt