Rauschen kleinere Sensoren wirklich mehr?

[anathbush]

Es ist eine Binsenweisheit, dass Kameras mit kleineren Sensoren ein stärkeres Bildrauschen produzieren als welche mit größeren Sensoren. Aber wenn man sich das ganze genauer ansieht, erkennt man dass das nur die halbe Wahrheit ist.

Wenn man mit zwei Kameras mit unterschiedlich großen Sensoren möglichst ähnliche Bilder fabrizieren möchte, muss man neben der Brennweite auch die Blende anpassen um den gleichen Schärfeverlauf (und damit auch Schärfentiefe) zu bekommen. Genau das ist der Knackpunkt. Rauschen ist bei DSLRs nur dann ein Problem, wenn wenig Licht da ist. Das heißt ich muss den ISO-Wert hoch drehen, wenn ich die Blende zu mache und das Rauschen wird größer.

Ein Beispiel: Four-thirds-Kamera und KB-Kamera. Bei wenig Licht (bei viel ist das Rauschen eh kein Thema) muss ich bei der KB-Kamera den ISO-Wert 2 volle Blendstufen hoch drehen, wenn ich auf die selben Belichtungszeiten kommen will. Das dürfte aber +- auch der "Rauschvorteil" der KB-Kamera gegenüber der Four-thirds-Kamera sein.

Meine Vermutung ist, dass bei schlechten Lichtverhältnissen die gewünschte (bzw. aufgezwungene) Schärfentiefe mehr über das Rauschen bestimmt als das Sensorformat. Leider habe ich keine 2 Kameras mit ähnlicher Auflösung und unterschiedlichen Sensorgrößen um das aus zu probieren. Interessant wäre auch, wie weit das für Kompaktknipsen gilt (ISO 100 an einer Kompakten gegen ISO 2500 an einer KB-Format DSLR...).

Das trotzdem weiter Kameras mit großen Sensoren weniger verrauschte Bilder produzieren werden, liegt einfach daran dass man bei größeren Formaten die geringere Schärfentiefe akzeptiert und dass eine Vergrößerung der Offenblende bei Objektiven mit kleineren Bildkreisen offensichtlich nicht so viel einfacher/billiger ist, wie das der Größenunterschied suggeriert.

Es gibt für das Four-thirds-Format keine f/1.4er Zooms, keine f/0.7 Festbrennweiten, für Kompakte keine Zooms die mit f/0.56 usw. (liegt vermutlich daran, dass man sich in diesen Bereichen eh schon nahe bzw. über den Grenzen der Machbarkeit bewegt).

P.S. hier bitte keinen Streit über Crop oder nicht Crop anzetteln, darum geht es nicht und ich habe auch nichts gegen das Four-thirds-Format.

 

[Gast_57713]

Zum Rauschen gilt das hier immer noch:
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=252283
Inzwischen haben sich die Sensortechnologien und die Datenverarbeitung danach
soweit angeglichen, dass nur noch der reine Flächenvorteil bleibt und dem was
man bei der Konvertierung zum JPG daraus macht.
Ein KB-DSLR-Bild muß man eben nur 3,8 x weniger in der Fläche vergrößern als ein FT-DSLR-Bild. DAS ist das ganze Geheimnis. Nicht anders als zu Analog-Film-Zeiten. Die gleiche Emulsion bei einem KB-Film und einem Minox-Film http://de.wikipedia.org/wiki/Kleinstbildfilm auf das gleiche Papieformat vergrößert zeigt es deutlichst. So ist die Physik und da läßt sie sich auch nicht reinpfuschen.
Die Technologien bei den Digitalsensoren und die Nachbearbeitung der Daten ist aber nun so weit, dass unter den Strich die Bilder wesentlich weniger "körnig" sind als noch beim alten Film. Vielen reicht das aber nicht ...

 

[Berschi]

Völlig falscher Ansatz, da dürfte das Hauptproblem der Betrachtungsweise leigen.
Im praktischen Einsatz ist es eher so, dass man in schlechten Lichtsituationen eine bestimmte Mindestbelichtungszeit braucht, um Bewegungen noch einfrieren zu können. Da gibt es dann nur diesen Weg:

Blende voll auf, ISO so hoch wie möglich (ohne dass das Rauschen zu störend wird) und dann mit kürzest möglicher Belichtungszeit abdrücken.
Daher ist ein Sensor mit größeren lichtsammelnden "Pixeln" beim Thema Rauschen im Vorteil. Das hat auch nicht unbedingt was mit FT oder Sensorgröße zu tun, sondern eher mit der Größe der lichtsammelnden Photoelemente auf dem Sensor. Eine Canon 7D könnte also rein theoretisch das gleiche Rauschen aufweisen, wie eine E-30. Wenn das nicht so sein sollte, liegts wohl am Mikrolinsendesign, oder der Signalverarbeitung in der Firmware

Gruß
Peter

 

[Gast_57713]

Welcher Ansatz falsch oder richtig ist, ergibt sich ausschließlich aus dem Verwendungszweck. An der Physik ändert sich deshalb rein gar nichts., da kannst Purzelbäume schlagen.

 

[oaktree]

...Eine Canon 7D könnte also rein theoretisch das gleiche Rauschen aufweisen, wie eine E-30. Wenn das nicht so sein sollte, liegts wohl am Mikrolinsendesign, oder der Signalverarbeitung in der Firmware

Gruß
Peter

Aber nur in der 100%-Ansicht. Wenn du dein Bild auf das flächenmäßig in der Regel vorgegebene Ausgabemedium (Papier, Monitor) überträgts, ist eher das Verhältnis der Sensorflächen relevant, nicht die Größe der einzelen Sensorelemente (vulgo Pixel).

 

[Gast_23863]

...Das trotzdem weiter Kameras mit großen Sensoren weniger verrauschte Bilder produzieren werden, liegt einfach daran dass man bei größeren Formaten die geringere Schärfentiefe akzeptiert und dass eine Vergrößerung der Offenblende bei Objektiven mit kleineren Bildkreisen offensichtlich nicht so viel einfacher/billiger ist, wie das der Größenunterschied suggeriert...

Mal abgesehen davon das die geringere Schärfentiefe von nicht wenigen nicht nur akzeptiert sonder gewünscht wird.

In mancher Situation, zum Beispiel Makro für Schärfentiefe entsprechend abgeblendet, summieren sich aber wirklich so manche Unterschiede auf Null. Eine FT Aufnahme mit f8 / ISO100 dürfte rechnerisch sich nicht viel von einer KB f16 / ISO400 unterscheiden. Der oft beschworene Vorteil der Schärfentiefe kleiner Formate als auch der Rauschvorteil des grossen Formats heben sich auf.
Die Realität folgt der Theorie aber nur näherungsweise, das dürfte dabei schon klar sein.

Bei Aufnahmen wo man sich weit geöffnete Blenden leisten kann oder die auch gewünscht sind, kann KB aber klar gegenüber FT punkten. Nur will man das wirklich so oft? Ist ne Frage die man mit sich selbst ausmachen muss.

 

[noreflex]

@to

Für mich nachvollziehbar.

Ich lese einen Diskussionspunkt heraus, der bei der Debatte meist nicht näher besprochen wird und der für Unfrieden sorgt.

Die Benutzer von FT und die Benutzer von KB unterstellen (scheinbar) jeweils eine Prämisse, die das jeweilige System als sinnvollere Lösung darstellt. Ist auch logisch, sonst hätte man ja das andere System favorisiert.

These KB: Freistellen ist der eigentliche "Kracher" beim Bildermachen und daher müßte jeder alle Bilder um jeden Preis "freistellen".

Folge: Alle, die da nicht mit machen wollen, werden als Außenseiter behandelt und bisweilen belächelt!

(Ja, sehr überspitzt. Aber so liest es sich für die FT-Fans, weswegen die dann säuerlich werden! Es gibt auch KB-Nutzer, die einfach tolle Fotos machen und sich über diese Diskussionen nur wundern. Die wollen einfach ne Kamera und fertig. Die sind auch nicht interessiert, den verbalen Sieg über das andere "Lager" zu erringen!)

These FT: Durch den kleineren Sensor haben wir kleinere Cams, leichtere und bessere (was pauschal nicht stimmt) Objektive und durch den Sensor-Crop haben wir eine höhere Tiefenschärfe und einen anderen Bildwinkel, also praktisch einen Tele-Faktor von 2,0!

Folge: Alle, die keine kleinen Cams toll finden, die nicht jedes Bild mit gehöriger Tiefenschärfe aufnehmen und die nicht unterschreiben, dass alle Oly-Optiken outstanding sind und zudem viel besser als alle Linsen bei den anderen Herstellern, gehören bemitleidet. Sie geben in ihrer Ahnungslosigkeit viel Geld für schwere Cams und teure schwere Optiken aus und haben eine so lächerliche Tiefenschärfe, dass sie permanent abblenden müssen, um Bilder zu erzielen, wie an FT! Dadurch verlieren sie eh ihren Rauschvorteil!

(auch heftig überspitzt, erklärt aber, warum die KB-Leute aufbegehren und erklären, dass man nicht abblenden muss, sondern kann! Außerdem werden die Optiken verteidigt und auch die Größe der Bodies... Wir sind doch nicht dumm, wenn wir sowas kaufen! Manch Olyaner macht einfach tolle Fotos und hat wenig Zeit, solche Männerspiele zu begleiten.)

Anathbush hat es versucht, gleichnamig zu machen, in dem er "das Bild mit identischer Bildwirkung" heranzieht. Ich würde sagen: legitim. Hilft beim Verstehen. In der Praxis werden sich die KBler am Freistell-Potential ergötzen und die FTler erfreuen sich, dass bei F2 dennoch beide Augen scharf werden!

Ich mag die Vorteile beider (aller) Systeme und weiß, dass ich beim Kauf des einen Systems auch die Nachteile mit kaufe. So ist das eben im Leben. Wie immer!

 

[Thunderclap]

Es gibt für das Four-thirds-Format keine f/1.4er Zooms, keine f/0.7 Festbrennweiten, für Kompakte keine Zooms die mit f/0.56 usw. (liegt vermutlich daran, dass man sich in die

Und shcon hast du den Vorteil der grossen Sensoren:
Bilder bei wenig Licht! Ob dann auch die Schärfetiefe gering isthängt nicht zuletzt auch vom Motiv (-Abstand) ab...
Aber ein ordentlich brauchbares Bild einer 5D bei ISO 1600; f/1,4 und 1/50 sec aus der Hand haut eben mit FT nicht hin...

Und ganz so einfach ist deine Argumentation nicht, wie du es dir machst, nach dem Motto "grosse Sensoren muss man sowieso abblenden":
Fotografiert man z.B. Architektur oder Landschaft bei wenig Licht, greift deine Argumentation nicht mehr:
Bei f/1,4 und 20m Motivabstand hast du an KB schon 15m Schärfetiefe... bei 30m Motivabstand sind es schon 40m, bei 50m Abstand schon fast 300m Schärfetiefe!!

Deine Betrachtung bezieht sich also ausschliesslich auf den Nahbereich, nicht auf die Fotografie allgemein!

 

[zinken]

Frage: Wer behauptet das Vollformat generell weniger rauscht?

Definition von Rauschen ist Störsignal dividiert durch Nutzsignal.

Eine allgemein bekannte physikalische Ursache ist die terminische Erwärmung. Hier könnte ein größerer Sensor von Vorteil sein. Ist es aber nicht, wenn die Pixeldichte gleich bleibt.

Aber auch die Abbildungsfehler des Objektiv sind Störsignale und fallen folglich unter meine Definition des Rauschen. Hier hat Vollformat eindeutig ein Nachteil.

 

[WDZaphod]

Kleinere SensorPIXEL (als Sensorgröße geteilt durch Pixelzahl) liefern ein schwächeres Signal, da weniger Licht auf das einzelne Pixel fällt. Dieses Signal hebt sich naturgemäß weniger vom elektrischen Hintergrundrauschen ab, als ein starkes Signal. Dazu muß es von (rauschenden) Verstärken höher verstärkt werden.
Ergo: Bei gleicher Auflösung rauschen kleinere Sensoren mehr.
Und darum bin ich froh, mickrige 12MP auf Vollformat verteilt zu haben

 

[Thunderclap]

Eine allgemein bekannte physikalische Ursache ist die terminische Erwärmung.

... die bei normaler Fotografie praktisch keinen Einfluss hat...
Der Sensor erwärmt sich bei normalen Belichtungszeiten nicht spürbar!

(btw.: terminische Erwärmung? )

 

[zinken]

"naturgemäß" ist da gar nichts!

Es gibt in der Elektronik eine eindeutigen Trend zur Verkleinerung. Der riesige Vorteil sind die kurzen elektrischen Wege. So ein Photon, dass zu messe ist, ist verdammt klein. Ich halte Vollformat für eine Fehlentwicklung.

 

[zinken]

... die bei normaler Fotografie praktisch keinen Einfluss hat...
Der Sensor erwärmt sich bei normalen Belichtungszeiten nicht spürbar!

(btw.: terminische Erwärmung? )

Was soll das? Bei normaler Belichtungszeiten und normalen Belichtungsverhältnissen spielt Rauschen auch keine Rolle.

 

[anathbush]

Oje, das musste ja kommen. Kaum einer liest das erste Posting oder versucht es zu verstehen und dann prügelt alles aufeinander ein.

P.S. hier bitte keinen Streit über Crop oder nicht Crop anzetteln, darum geht es nicht ....

Und ich habe auch keinen falschen Ansatz (wovon überhaupt??), ich will weder mehr noch weniger Schärfentiefe, noch interessiert es mich ob Crop nun besser ist als Vollformat.

Nochmal für die die das lesen langer Texte anstrengend finden:

Das Rauschen in einem Bild hängt bei Freihandaufnahmen und bei wenig Licht mehr von der Schärfentiefe (ob nun gewollt oder gezwungen, da das Objektiv am Anschlag ist ist unerheblich) als von der Sensorgröße ab.

Wer etwas anderes diskutieren möchte, möge bitte seinen eigenen Thread aufmachen.

 

[EchoRomeo]

Ich finde es absolut bezeichnend - man könnte sogar sagen entlarvend - dass solche Rauschdiskussionen
in der Regel von den Besitzern/Verfechtern kleiner Sensortypen angezettelt werden.
Um dann durch ziemlich windige Gegenrechnungen und verbalen Taschenspielereien die Lanze für ihr Kaliber zu brechen.

Aber warum dann überhaupt noch ne Diskussion darüber führen? Das Bessere ist früh oder später eh der Tod des Guten.
Die Betreiber der kleineren Typen müssten sich doch eher insgeheim ins Fäustchen lachen und ihren Spaß mit dem gewählten Equipement voll auskosten. Sie sind doch - nach ihrer Definition - auf der sicheren, guten Seite und die Gewinner!?

@rest Da jedes Material diesseits 0 K rauscht, jeder Verstärker dieses Rauschen verstärkt und eigenes beisteuert, ist jedes Signal mit Störsignal beaufschlagt. Und ob man das Nutzsignal herausfiltern/-rechnen kann, das ist vor allem eine Frage des Signalabstands soweie der Art und Ursache des Störanteils.
Und der aber ist zwar auch Material- und Technologieabhängig aber nicht nur. Theoretisch wird jede (physikalische) Komponente ihren Beitrag dazu leisten.

 

[zinken]

Entschuldige, aber ich finde das Rauschen überhaupt nicht von der Sensorgröße abhängt. Deswegen habe ich mal die Definition an die Wand geschrieben.

 

[Thunderclap]

Entschuldige, aber ich finde das Rauschen überhaupt nicht von der Sensorgröße abhängt. Deswegen habe ich mal die Definition an die Wand geschrieben.

Was du "findest" verbiegt aber nicht die Physik

Kleinere Sensoren haben in der Regel kleinere Sensorzellen ("Pixel")...
--> Kleinere Pixel sammeln weniger Licht
--> weniger Licht = weniger Ladung
--> weniger ladung = höhere Signalverstärkung notwendig
--> höhere verstärkung = schlechtere SNR

(btw: deine thermische Geschichte kommt erst bei Belichtungszeiten von mehreren Minuten oder Stunden zum tragen und ist daher im fotografischen Alltag irrelevant... die einige die davon etwas mitbekommen sind Astrofotografen)

 

[EchoRomeo]

Entschuldige, aber ich finde das Rauschen überhaupt nicht von der Sensorgröße abhängt. Deswegen habe ich mal die Definition an die Wand geschrieben.

Entschuldigung, aber es ist der Physik ziemlich egal was Du findest oder was Du glaubst und dank Meinungsfreiheit darfst Du trotzdem alles an die Wand schreiben, das ist der Physik aber auch ziemlich egal, denn die funktioniert auch ohne Dein Placet.

Du magst ein Beispiel:

Stelle Dir mal zwei Pixel vor.

Den einen aus einem grossen Sensor als Kölschglas 0,4, den zweiten als Kölschglas 0,2 aus einem kleinen Sensor.
Innenhöhe bei beiden identisch.
Bevor Du jetzt beide mit Info - sprich einer Flüssigkeit füllst - gibts Du um einen Störanteil zu simulieren in jedes ein Körnchen Farbstoff.

Ein Körnchen das dem kleinstmöglichen natürlichen Störanteil darstellt, wir nennen es mal "ein Rausch".

Und dann füllen wir die Gläser unter Rühren mit Wasser.

Zuerst mal nur um 10 %, dann auf 20, dann auf.... bis beide voll sind und beobachten gleichzeitig und ständig die Farbe, sprich den "Rauschanteil" in der Brühe. = Ab- und Auslesen optisch.

Und nun.... wo ist die Farbe = der Rausch intensiver, spricht der Rauschanteil in der Brühe (Konzentration) höher?

 

[Gast_23863]

Ich verstehe vor allem diese Prinzipienreiterei nicht!

Es gibt mit sicherheit bei uns allen haufenweise Situationen bei denen es in Sachen Bildqualität schlichtweg restlos egal ist ob man mit grossem oder kleinem Sensor fotografiert. Das kann an den unproblematischen Bedingungen liegen oder auch einfach daran für was das Bild eingesetzt werden soll.

Tatsächlich kommt es bei jedem auf die Neigung an in bestimmten Ausnahmesituationen zu fotografieren. Insgesamt braucht man dem grossen Sensor in Sachen Freistellung als auch bei LowLight den Vorteil nicht absprechen den er hat, sofern man eben die Freiheit hat die Blende auch entsprechend auf zu machen.

Der TO hat einen Spezialfall beschrieben, einen der für nen Makrofotografen nicht so selten vor kommt (aber nicht nur hier). Muss man eine gewisse Schärfentiefe erzielen gelingt das halt nur indem man die Blende schliesst. Bei einer vorgegebenen Maximalzeit ergibt das eben das beschriebene Nullsummenspiel.

Die kleinen Pixel sind eine Geschichte die man je nach Anwendungsfall eh noch mal genauer betrachten muss. Als Totschlagargument gegen kleine Sensoren eignen sie sich nur bei rein oberflächlicher Betrachtung.

 

[Thunderclap]

Die kleinen Pixel sind eine Geschichte die man je nach Anwendungsfall eh noch mal genauer betrachten muss. Als Totschlagargument gegen kleine Sensoren eignen sie sich nur bei rein oberflächlicher Betrachtung.

Umgekehrt aber genau so... Das habe ich oben versucht zu verdeutlichen.
Kleine Sensoren können ihren Vorteil im Nahbereich haben - und NUR dort, da hier das Argument der Schärfetiefe greift. Mit zunehmendem Motivabstand relativiert sich dieser "Vorteil"