Vollformat = mehr Lichtstärke?

[Dr. Scholz]

meine "meinung" ist, dass ein KB Sensor eine 2,5x so große Sensorfläche hat und um diesen Faktor lichtempfindlicher ist.

Wie kommste denn auf sowas?

Wenn dein Belichtungsmesser z.B. sagt: Blende 8 bei 1/250stel Sek. und 100ASA, dann gelten diese Einstellungen völlig losgelöst von Sensorgrößen oder Kameraformaten.

Und wenn du dann halt nur einen 200ASA Film hast, dann nimmste entweder Blende 11 oder 1/500stel, aber das Ganze hat überhaupt nicht mit den Größen der Filmflächen oder Sensoren zu tun.

 

[randfee]

Was man hier so alles zu lesen bekommen und wie einige Leute sich die Welt erklären anstatt mal zu lesen oder sich ein Blatt Papier zu nehmen, faszinierend Ich halte mich als Physiker da jetzt extra mal raus um mir dies noch eine Weile genüsslich an zu schauen... herrlich! Weiter so!

 

[2dhifi]

Wie kommste denn auf sowas?

Wenn dein Belichtungsmesser z.B. sagt: Blende 8 bei 1/250stel Sek. und 100ASA, dann gelten diese Einstellungen völlig losgelöst von Sensorgrößen oder Kameraformaten.

Und wenn du dann halt nur einen 200ASA Film hast, dann nimmste entweder Blende 11 oder 1/500stel, aber das Ganze hat überhaupt nicht mit den Größen der Filmflächen oder Sensoren zu tun.

KB: 36 x 24
APS-C bei canon: 22 × 15

macht 864mm² : 330mm³
ergo 2,6 fache Fläche Kleinbild zu APS-C.

und auf dieser Fläche treffen vermutlich auch 2,6x so viele Photonen auf.

@randfee: stimmt was nicht bei der Rechnung?

 

[jar]

und auf dieser Fläche treffen vermutlich auch 2,6x so viele Photonen auf.
@randfee: stimmt was nicht bei der Rechnung?

und ? ändert das was an Photonen / mm² ?

ich denke ich weiss was du meinst, die rauscharme 5D (alt) überrascht mich auch immer, aber ist nicht die Sensortechnologie eher entscheidend ?

neuere Chips sind halt weiter nutzbar, mit nur Fläche lässt sich das nicht erklären.

 

[2dhifi]

und ? ändert das was an Photonen / mm² ?

ich denke ich weiss was du meinst, die rauscharme 5D (alt) überrascht mich auch immer, aber ist nicht die Sensortechnologie eher entscheidend ?

neuere Chips sind halt weiter nutzbar, mit nur Fläche lässt sich das nicht erklären.

an Photonen / mm² ändert sich nichts solange man nicht Brennweite oder Motivabstand anpasst - den cropfaktor ausgleicht.

Mit der Technologie hast du natürlich Recht.

 

[rbtt]

Ich denke das zum Teil der Blick zu sehr auf Photonen je Pixel oder Photonen je Sensorfläche liegt.

Ausschlaggebend ist doch, dass die Photonen je Motivpunkt um den Faktor zunehmen um den der Sensor größer ist.

Bei gleichem Motiv-Ausschnitt wird ja jeder einzelne Punkt des Motivs größer abgebildet. Damit wird die Messbasis nicht lichtempfindlicher, sondern zuverlässiger interpretierbar.

 

[randfee]

Na gut, dann schreib ich jetzt doch was

Die Multiplikation stimmt natürlich und ja, es treffen also auch 2,6 mal mehr Photonen auf den Sensor, er ist ja auch größer

Wichtig, für ungeduldige zu Beginn:
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Wie "hell" ein Bild (bei konstanten Lichtbedingungen) bei einer gewissen Brennweite wird hängt, wie ich jetzt hier auch schon oft richtig las, NUR von der Öffnung des Objektivs ab, NUR DAVON! Brennweitenunabhängig hängt dies NUR reziprok von der Blendenzahl ab. Blende 1.8 wird immer gleich hell, IMMER!
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Der erste Fehler bei der ganzen Diskussion, es wird alles durcheinander geworfen. Optik, Elektronik und einfache Größenverhältnisse. Zum einfachen Verständnis die Einzelkomponenten betrachten bzw. sich eine simple Kamera vorstellen: 1x Sammellinse. Dahinter in einer schwarzen Kiste sitzt ihr drin und schaut euch das Bild auf dem weißen Schirm an.
Definiere "Helligkeit": x=Photonen/Fläche

• Je größer die Linse, desto heller das Bild! (die Linse ist in dem Fall selber Blende, also immer Offenblende!)
• Je größer die Linse, desto unschärfer das Bild, bzw. desto geringer die Schärfentiefe
• Ob ihr den Schirm größer oder kleiner macht spielt garkeine Rolle für die Helligkeit, 0,0!

Wunderbar, halten wir also fest: Primäre Helligkeit ("Lichtdichte") bei fester Brennweite hängt NUR von der Öffnung ab, von sonst garnix!

Weiter:
Crop-Kamera heißt NICHT, dass die Brennweite größer wird, sondern NUR, dass ihr einen kleineren Sensor/Schirm habt für das Bild. Denken wir uns ein Haus, 10m hoch. Das Haus soll jetzt ins Bild. Bei der FF Kamera passt das mit Brennweite irgendwas im Abstand von 10m. Aus der gleichen Entfernung wird das Bild mit gleichem Objektiv aber einer Crop Kamera gleich hell (Blende gleich!), aber es fehlt natürlich oben und unten ein Stück vom Haus! Also geht ihr zurück auf 16m Abstand. Foto passt wieder, Perspektive ist aber eine andere! DIES IST NICHT DAS GLEICHE FOTO(!!), auch wenn einige dies immer meinen. Egal, vergleichen wir's trotzdem. Das Haus passt jetzt auf den kleineren Sensor/Schirm, da das Bild insgesamt kleiner wird durch den größeren Abstand.

Jetzt aufpassen: Die Hauswand reflektiert eine bestimmte Anzahl Photonen. Da Streulicht kein Laser ist wird es in alle Richtungen annähernd gleich gestreut. Jetzt interessiert uns wieviel Licht in das Objektiv fällt. Da Licht keine Kurven fliegt (Einstein mal außen vor) folgt die Lichtintensität dem Strahlensatz. Ist man doppelt so weit weg ist es nur noch ein Viertel so hell. --> Lichtintensität nimmt quadratisch mit der Entfernung ab.
Wir sind mit der Crop Kamera 1.6 mal weiter weg gewesen, ergo fällt auch 1,6^2mal weniger Licht ins Objektiv, das sind 2.56 mal weniger. Da das Bild aber wieder genau auf den Sensor passt, der aber 1.6 mal kleiner ist (in x und y Richtung) ist das Bild auch 1.6 mal kleiner. Die Fläche des Bildes ist also auch 1.6^2 = 2.56 mal kleiner als beim FF.

--> Das Bild wird also beim FF erzeugt durch Lichtmenge x. Beim Crop ist das Bild in ca. 1.6-fachem Abstand auch 1.6 fach kleiner, die Fläche des Hausbildes 2.56 mal kleiner. Da aber auch 2.56 mal weniger Licht in die Kamera fällt ist es GENAUSO hell wie zuvor!


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Ganz kurz was zur Elektronik. Jeh größer ein Instrument ist, desto weniger anfällig ist es für kleine Störungen. Elektronisches Rauschen sind kleine Störungen, daher sind größere Pixel auch weniger anfällig (relativ gesehen) gegenüber was auch immer jetzt der genaue Grund fürs Rauschen ist! Stellt euch vor das sind Gefäße für Wasser. Weiß wäre Gefäß voll, 50% Grau wäre Gefäß halb voll. Je größer das Gefäß desto besser lassen sich die 50% messen. Wenn jetzt einer mit einer Wasserpistole rum läuft und trifft ein Gefäß der Größe eines Fingerhuts macht das prozentual natürlich viel aus, bei einem Eimer weit weniger.
Dies ist der EINZIGE Grund, weswegen größere Sensoren einen Rauschvorteil haben, geht man davon aus, dass gleiches Know-How für die Herstellung der Sensoren verwendet wird.


so.... ich beantworte gerne Fragen, wenn ihr vorher google benutzt habt

 

[rmh]

Vergleicht man die 5DII mit der 50D, so stellt man fest, dass bei der 5DII ein einzelnes Pixel etwa 1,8-mal größer ist, als es bei der 50D der Fall ist. Die Lichtstärke kann sich per Definition jedoch nicht ändern. Die ursprüngliche Frage lässt jedoch zu viel Interpretationsspielraum und kann daher meiner Meinung nach nicht eineindeutig beantwortet werden.

 

[jar]

Rauschvorteil haben, geht man davon aus, dass gleiches Know-How für die Herstellung der Sensoren verwendet wird.

eben und da die Cams von Generation zu Generation Fortschritte machen ist ein Vergleich von nur Sensorgößen kaum sinnvoll ohen das Erscheinungsja(h)r mitzuschauen

ich hadere gerade, die moderne 5D Mk2 oder 1D(s) Mk3 ?
aber die ISO Empfindlichkeit ist schon deutlich schwächer

 

[2dhifi]

@randfee danke für die ausführungen

 

[Gast_43819]

Na gut, dann schreib ich jetzt doch was

HURRA, endlich jemand, der es uns ganz genau und verstaendlich naehergebracht hat!

(Genau das hab ich mit meinem Post natuerlich auch gemeint, konnte es aber nicht so gut ausdruecken... Spaessle gemacht!)

 

[xfiles]

[...]
Jetzt aufpassen: Die Hauswand reflektiert eine bestimmte Anzahl Photonen. Da Streulicht kein Laser ist wird es in alle Richtungen annähernd gleich gestreut. Jetzt interessiert uns wieviel Licht in das Objektiv fällt. Da Licht keine Kurven fliegt (Einstein mal außen vor) folgt die Lichtintensität dem Strahlensatz. Ist man doppelt so weit weg ist es nur noch ein Viertel so hell. --> Lichtintensität nimmt quadratisch mit der Entfernung ab.
Wir sind mit der Crop Kamera 1.6 mal weiter weg gewesen, ergo fällt auch 1,6^2mal weniger Licht ins Objektiv, das sind 2.56 mal weniger. Da das Bild aber wieder genau auf den Sensor passt, der aber 1.6 mal kleiner ist (in x und y Richtung) ist das Bild auch 1.6 mal kleiner. Die Fläche des Bildes ist also auch 1.6^2 = 2.56 mal kleiner als beim FF.

--> Das Bild wird also beim FF erzeugt durch Lichtmenge x. Beim Crop ist das Bild in ca. 1.6-fachem Abstand auch 1.6 fach kleiner, die Fläche des Hausbildes 2.56 mal kleiner. Da aber auch 2.56 mal weniger Licht in die Kamera fällt ist es GENAUSO hell wie zuvor!
[...]

Hallo randfee,

das ist schonmal eine schöne Erklärung, dank dir.

Und wie verhält es sich im Vergleich zu dieser Ausführung, wenn der Fotograf nicht 1.6 mal soweit weg geht, sondern um Bildwinkel und Perspektive beizubehalten ( Er will also das gleiche Bild machen mit der Cropkamera, dof mal aussen vor.) an der Cropkamera die Brennweite ums 1.6fache verkürzt?

Hat er dann am FF mehr Licht zur Verfügung, oder weniger, oder gleich viel?

Gruß, Matthias

 

[bionet]

Erstaunlich, wie lange über sowas diskutiert werden kann..

Dabei ist es doch simpel. FF fängt eine 4/3 Blende mehr Licht auf. Ein Druck in gleicher Größe ist entsprechend geringer verrauscht, ob nun durch größere Pixel oder durch geringere Vergrößerung.

f/4 entspricht vom Rauschen her also f/2.5.

 

[randfee]

....
Und wie verhält es sich im Vergleich zu dieser Ausführung, wenn der Fotograf nicht 1.6 mal soweit weg geht, sondern um Bildwinkel und Perspektive beizubehalten ( Er will also das gleiche Bild machen mit der Cropkamera, dof mal aussen vor.) an der Cropkamera die Brennweite ums 1.6fache verkürzt?

Hat er dann am FF mehr Licht zur Verfügung, oder weniger, oder gleich viel?
...

ah ja, stimmt, die Frage wollte ich eben auch direkt mit beantworten, habs aber vergessen.


Richtig. Wer die gleiche Perspektive mit der Crop Kamera will nimmt in gleichem Abstand natürlich eine kürzere Brennweite --> weitwinkliger --> es passt wieder alles drauf!

Was passiert dann?
Hat man am FF ein 16mm mit F=4.0 braucht man für die gleiche Perspektive am Crop ebenfalls ein 10mm F4 (ungefähr passt das!). Nun, man könnte ja jetzt denken, da das weitwinkligere Objektiv ein kleineres Bild auf dem Sensor erzeugt werden all die Photonen, die im FF Falle auf der Flache X landen nun auf die Fläche x/2.56 gebündelt, womit das Bild heller würde. NEIN, das ist natürlich nicht so

Merke: Blendenzahl ist eine Größe die abhängt von der Brennweite!
Die Blendenzahl ist definiert als Brennweite/Objektivdurchmesser. Ein 16 4.0 hat also einen Blendendurchmesser von circa 16mm/4=4mm. Ein 10 4.0 hat einen Blendendurchmesser von 10mm/4=2.5mm. Die Lichtmenge, die hinein kann ist gleich der Fläche der Blendenöffnung.
Fläche beim 16 4.0 = Pi*r^2 = Pi*16mm^2
Flache beim 10 4.0 = Pi*r^2 = Pi*6.25mm^2
In das 16er kommt also bei gleicher Blende 2.56 mal mehr Licht hinein als in das 10er. Klingelts?!
---> Die Bildfläche beim Crop ist 2.56 mal kleiner als beim FF, aber bei gleicher Blendenzahl, egal welche, kommt bei 10mm Brennweite auch 2.56 mal weniger Licht ins Objektiv als bei 16mm.


Deshalb merken:
===========
Eine Blende ist keine konstante Größe, sie hängt immer von der Brennweite ab! Man lese hier: Blendenzahl.
Zusammen mit dem was ich auf der Seite zuvor geschrieben hab sollte jetzt wohl klar sein, warum die "Helligkeit" eines Bildes immer NUR von der Blende und Verschlusszeit abhängt... und natürlich davon wie hell es draußen ist!
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@ bionet,
was? FF fängt zwar mehr Licht mit dem Sensor, aber der Ausschnitt ist größer, das Licht hilft nicht der Bildhelligkeit sondern liefert einfach noch Bild rechts/links/oben/unten vom Crop Bild. Das hat mit dem Rauschen nichts zu tun, garnichts. Bei gleicher Pixelgröße auf dem Chip und gleicher Chiptechnologie rauscht ein Crop-Bild genauso viel oder wenig wie das passende FF Bild.

 

[bionet]

Das ist ja alles schön und gut, trotzdem entspricht f/2.5 an Crop f/4 an Vollformat, da die Lichtmenge pro Pixel sich entsprechend ändert bzw. beim größeren Sensor mehr Pixel mit der gleichen Lichtstärke belichtet werden können.

Man kann es drehen und wenden und erklären wie man will, aber es kommt in der Praxis eine 4/3 Blende geringeres Rauschen auf dem Druck in einer festen Zielgröße (z.b. 20x30) heraus.


p.s. natürlich hat die Vergrößerung mit dem Rauschen zu tun, oder verschwindet etwa kein Rauschen, wenn ich ein Bild auf 640x480 herunterskaliere..

 

[randfee]

nein nein nein nein... nööö...

Den Unterschied den du da beschreibst gibts nur, weil es nicht der gleiche Chip ist! Der ganze Thread handelte doch erstmal von der Helligkeit des Bildes. Egal wie groß der Chip, es hängt IMMER nur von den Objektivparametern ab, wieviel Licht ankommt!
Du sagst was wie "beim größeren Sensor können mehr Pixel mit der gleichen Lichtstärke belichtet werden". Natürlich, aber das macht das Bild doch nicht heller, das macht das Bild größer, bzw. erweitert dieses nach rechts/links/oben/unten.

2. Rauschen. Dass ein größerer Chip weniger Rauscht hängt nicht an seiner Größe sondern der Größe der Pixel. Wenn ich eine Crop Kamera mit 50µm Pixelgröße baue, die dann natürlich eine geringere Auflösung hat, ist das Rauschen sicher weit besser als bei jeder Hasselblad, es rauscht nämlich fast garnicht mehr!.... Nur Pixelgröße zählt, Sensorgröße ist totaler Käse!

3. Rauschen hat auch mit Vergrößerung nix zu tun, das verschwindet doch deswegen nicht. Subjektiv vielleicht ja, das Rauschen wird feinkörniger, das ist aber eine ganz andere Aussage.

Ich bleib dabei, das Thema ging doch um Helligkeit!

 

[Jens Zerl]

Ich denke der Schlüssel zum Verständnis ist die Erkenntnis, dass die Lichtstärke nichts mit dem Rauschen zu tun hat.

Man kann Rauschverhalten, Sensortechnologie, Sensorformat und Pixeldichte nicht genügend differenziert betrachten um einen Parameter in eindeutige Abhängigkeit von irgendetwas zu bringen.

Es wäre ja beispielsweise problemlos möglich eine Cropkamera zu bauen, der man auf RAW-Ebene eine extreme Rauschunterdrückung implementiert, die das Rauschen auf Kosten sämtlicher Details nahezu komplett entfernt. Wäre solch eine Kamera dann plötzlich "lichtstärker"? Wohl kaum, zumal die Lichtstärke eine Eigenschaft des Objektivs ist.

Fazit: die Lichtstärke hat nichts mit der Bildqualität zu tun. Jegliche Versuche beides zusammen zu "verwursten" führen zu nichts.

Aus der gleichen Entfernung wird das Bild mit gleichem Objektiv aber einer Crop Kamera gleich hell (Blende gleich!), aber es fehlt natürlich oben und unten ein Stück vom Haus! Also geht ihr zurück auf 16m Abstand. Foto passt wieder, Perspektive ist aber eine andere! DIES IST NICHT DAS GLEICHE FOTO(!!), auch wenn einige dies immer meinen.

Das ist genau der Grund, warum ich den Begriff "Fußzoom" immer für sehr fragwürdig halte...

bei Brennweite/1.6 ist es aber die selbe Perspektive - es gibt auch hier einige die meinen das wäre nicht so.

 

[kyomu]

doch doch doch... doooch...

Ich denke hier gilt es genau zu unterscheiden zwischen dem Bildrauschen bei der Betrachtung auf gleicher Ausgabegroesse, welches fuer mich als Fotograf erstmal praktisch wichtig ist.
Und dem Signalrauschen oder Signalrauschverhaeltnis des Sensors bzw. der einzelnen Pixel.

Das Bildrauschen wird massgeblich vom Format beeinflusst und eben nicht nur von der Groesse der einzelnen Pixel. Ob jetzt die groessere Flaeche genutzt wird um die selbe Zahl an Pixel mit mehr lichtempfindlicher Flaeche zu versorgen oder entsprechend mehr Pixel zu verbauen spielt dabei eine untergeordnete Rolle, das Bildrauschen wird bei gleicher Ausgabegroesse auf jeden Fall geringer ausfallen solange man gewisse Grenzen nicht ueberschreitet.

Das Signalrauschverhaeltnis ist nur von Effizienz und Flaeche des einzelnen Pixels und der Signalverarbeitung abhaengig und ist voellig unabhaengig vom Format. Dies hat zwar auch Einfluss auf das Bildrauschen aber mehr noch auf die Dynamik.

Wichtig! Damit jetzt keiner kommt und mir vorwirft ich wuerde behaupten es waere voellig egal wie gross die einzelnen Pixel sind und man koenne ja so viele draufquetschen wie eben grad geht...
Es gilt dabei zu beachten das
a) kleinere Pixel immer eine verringerte Dynamik mit sich bringen.
b) wenn man bei gleicher Sensorflaeche(Format) doppelt so viele Pixel verbaut halbiert sich die Flaeche der einzelnen Pixel aber die lineare Aufloesung steigt dabei nur um knapp 50%!
Hoehere Aufloesung kann den negativen Effekt der verringerten Pixelflaeche also nie ausgleichen sondern nur abmildern.

Mit Lichtstaerke hat das alles nichts zu tun denn wie wir ja festgestellt haben endet das Thema schon hinter der Blende des Objektivs...
Wollte nur mal klarstellen das das Rauschen immer auch vom Format abhaengt sonst waeren ja alle die ein Vermoegen fuer MF/GF ausgeben ziemlich bloede.

 

[Graumagier]

Dabei ist es doch simpel. FF fängt eine 4/3 Blende mehr Licht auf. Ein Druck in gleicher Größe ist entsprechend geringer verrauscht, ob nun durch größere Pixel oder durch geringere Vergrößerung.

Das mag bei den aktuell verfügbaren KB-Sensoren ungefähr hinkommen, ist allgemein aber Blödsinn.

solange man gewisse Grenzen nicht ueberschreitet.

Eben, und damit ist das Argument eigentlich für die Katz'.

 

[kyomu]

Eben, und damit ist das Argument eigentlich für die Katz'.

Nein, das Argument ist eben nicht fuer die Katz! Denn dann bestuende der ideale Sensor aus genau einem einzigen Pixel mit 36*24mm! Der hat dann quasi 0 Rauschen und eine Dynamik von 128Blenden, nur die Bilder die man damit aufnimmt sind... aehhh... irgendwie langweilig?