Wenig Pixel, viel ISO?

[Rontrus]

Nikon kündigt die D7100 an. Inzwischen gilt 24 MP beim DX-Format als fast schon Standard. Ich stelle mir immer folgende Frage: Wenn man es bei den 12 MP einer D300(s) beließe und mit der fortgeschrittenen Sensortechnik und verbesserten Algorithmen kombinierte, welche Leistung bei wenig Licht brächte eine solche Kamera? Ich vermute immer: eine superbe, und zwar eine, die ich viel interessanter fände als 24 MP, aber vielleicht täusche ich mich da, und der Gewinn im Rauschverhalten durch Beschränkung der Megapixel fiele gar nicht so toll aus?

Wer kennt sich in Sensortechnik und Bild-Algorithmen so gut aus, dass er mich da schlauer machen kann?

Grüße, Rontrus

 

[Kry27]

Ja, du täuschst dich. Das ist überholt. Die Pixelgrösse ist in erster Linie (!) mal irrelevant für die Rauscheigenschaften einer Kamera.

Die Ausleseverfahren sind heute so gut, dass der obige Effekt Tatsache geworden ist. Deshalb ist - innerhalb einer technischen Generation, Entwicklungsstufe - "nur" noch das Sensorformat (FLÄCHE!) für das im fertigen Bild sichtbare Rauschen entscheidend.

Vereinfacht:
Mit ganz wenigen grossen Pixeln rauscht es nicht. Mit ganz vielen kleinen Pixeln auch nicht. Sofern ich beide Bilder gleich gross nebeneinanderlege.

Die Kamera mit den kleinen Pixeln gibt mir die Möglichkeit, näher ran zu gehen - das Bild stärker zu vergrössern - bevor es aufgrund der Pixelzahl sinnlos wird, noch näher ran zu gehen. Sie kann mehr Details auflösen.
Jedoch darf man nicht das Rauschen daran beurteilen, wie es auf dieser - stärkeren (!) - Vergrösserungsstufe ausschaut. Der Vergleich ist nicht sinnvoll.

 

[Rontrus]

Vielen Dank für die Antwort. Noch eine Frage dazu: Heißt es nicht immer, kleinere Pixel hätten eine kleinere Lichtausbeute und deshalb einen kleineren Signal-Rauschabstand? Wie ist man diesem Problem beigekommen?

Gruß, Rontrus

 

[Kry27]

Stand der Technik: Ich kann genauer auslesen (Ausleserauschen irrelevant), als dass das Licht ohnehin rauscht (Photonenrauschen, Natur des Lichts).

Und letzteres fliesst eben aufnahme-flächenabhängig (Sensor) ins Bild ein.

 

[Maximus]

Lichtausbeute und deshalb einen kleineren Signal-Rauschabstand? Wie ist man diesem Problem beigekommen?

Wichtig ist es, die richtige Vergleichsbasis zu wählen! Bist du an der Bildqualität eines beliebigen Endprodukts interessiert, zum Beispiel eine Ausbelichtung oder die Bildschirmbetrachtung des ganzen! Bildes, dann darfst du Kameras unterschiedlicher Pixelzahl nicht in der 100% Ansicht vergleichen. Die richtige Vergleichsgrundlage hier ist der Vergleich bei gleicher Ausgabegröße.

Rauschen als Abweichung von einem Mittel bzw. Sollwert ist ein statistisches Phänomen und nimmt deswegen pro Pixel bei Mittelung über mehrere Pixel ab. Der einzelne Pixel rauscht bei einer Kamera mit mehr Pixel mehr, bei gleicher Ausgabegröße mittelst du aber auch über mehr Pixel, diese beiden Effekte gleichen sich aus.

Sehr gut nachzuvollziehen ist dies bei den beiden Kameras Nex-5n und Nex-7. Ungefähr zur gleichen Zeit vorgestellt nutzt die eine einen 16MP Sensor und die andere einen 24MP Sensor. Hier kannst du sehr gut sehen,
http://www.dxomark.com/index.php//i.../(brand)/Sony/(appareil2)/737|0/(brand2)/Sony
dass beim Vergleich der 100% Ansichten die Nex-7 mehr Rauscht (Measurements->SNR18%->screen) beim Vegrleich bei gleicher Ausgabegröße (->print) beide Kaemras aber auf Augenhöhe liegen.

 

[mrHiggins]

Vorteil viele Pixel: Das rauschen ist geringer.

Das beste Entrauschverfahren ist das verkleinern!!!! Wenn du ein Bild auf 1/4 verkleinerst, werden aus 4 Pixeln ein Pixel. Das rauschen wird dadurch rausgemittelt.


Und je mehr MP du hast, desto mehr musst du verkleinern wenn du das Bild z.B. ganz auf einem Monitor anzeigst.

 

[Kry27]

Vorteil viele Pixel: Das rauschen ist geringer.

Das beste Entrauschverfahren ist das verkleinern!!!! Wenn du ein Bild auf 1/4 verkleinerst, werden aus 4 Pixeln ein Pixel. Das rauschen wird dadurch rausgemittelt.

Und wo ist der face palm smiley, wenn man ihn braucht?

 

[Nasus]

Und wo ist der face palm smiley, wenn man ihn braucht?

Hätte er statt "Verkleinern" vielleicht "Binning" als Begriff nutzen sollen?
Um zur selben Ausgabegröße (und nur da lässt sich 'Rauschen' 'SNR' etc. verglichen) gibts schließlich verschiedene Wege. Und wenn man einen Rauschvergleich einer 24MP Kamera mit einer hochgelobten 6MP Kamera ('Niemand braucht mehr als 6 Megapixel' etc...), dann bietet sich 2x2 Binning nunmal an.

 

[Gast_194966]

dann bietet sich 2x2 Binning nunmal an.

Dafür brauchst Du kein "Binning". Es reicht vollkommen, das Bild kleinerzurechnen oder, noch verwegener, einfach aus größerer Entfernung zu betrachten.


Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

Vorteil viele Pixel: Das rauschen ist geringer.

Das beste Entrauschverfahren ist das verkleinern!!!! Wenn du ein Bild auf 1/4 verkleinerst, werden aus 4 Pixeln ein Pixel. Das rauschen wird dadurch rausgemittelt.


Und je mehr MP du hast, desto mehr musst du verkleinern wenn du das Bild z.B. ganz auf einem Monitor anzeigst.

Willst Du damit andeuten, ein auf bspw. 2MP runtergerechnetes Foto rausche weniger, wenn es aus möglichst vielen kleinen Pixeln auf gleich großen Sensoren runtergerechnet wurde?


Gruß, Matthias

 

[carlgustav_1]

oder mal anders ausgedrückt: die 12mp kamera ist in der 24mp schon mit eingebaut. einfach bilder hinterher entsprechend runterskalieren, voila. besser könnte es die fiktive "moderne 12mp kamera" auch nicht.

cheers, martin

 

[Ger_Codiac]

Mehrere Optik Experten drehen sich gerade im Grab um.
Nicht alles aber vieles ist Haarsträubend.

@Kry27 Welche Kamera kann Photonenrauschen detektieren? Das wüsste ich gerne dann bräuchten einige Firmen keine 4 stelligen Beträge für Sensoren ausgeben um mit einzelnen Dioden zum Detektionsmaximum zu kommen. Wenn man für den Betrag 60 Sensoren auf einem Chip erhält wäre das genial.

 

[Gast_194966]

Welche Kamera kann Photonenrauschen detektieren?

Alle.


Gruß, Matthias

 

[mrHiggins]

Willst Du damit andeuten, ein auf bspw. 2MP runtergerechnetes Foto rausche weniger, wenn es aus möglichst vielen kleinen Pixeln auf gleich großen Sensoren runtergerechnet wurde?


Gruß, Matthias

nun, wenn du den Mittelwert aus allen Pixeln bildest, hast du nur noch einen und das Rauschen ist seeeehr gut entfernt. natürlich sieht man nichts mehr. Das geht also logischerweise nicht beliebig weit. Aber es erklärt warum ein 24MP sensor nicht wirklich mehr rauscht als ein 16mp Sensor, wenn man beide in gleicher Endgröße, z.B. auf dem PC Monitor, anzeigt. Irgendwann ist das Rauschen nunmal kleiner als das was dargestellt wird. Dass ab einer gewissen MP Anzahl des Sensors das nicht mehr gilt ist auch logisch. Es sind nunmal keine linearen Abhängigkeiten zwischen Rauschen und MP. Im normalen Bereich, den man bei DSLRs findet, ist es linear. und zieht man von der linearität das ab, was durch verkleinern eliminiert wird, ist man so etwa bei 0.


Das mit dem Mitteln und "aus 4 pixeln einen machen" war vereinfacht gesprochen. Dass das beim Bilder verkleinern nicht wirklich einfach gemittelt wird ist auch klar. Aber für den Entrauscheffekt kommts aufs selbe raus.

 

[Gast_194966]

[...]

Das verstehe ich alles nicht. Hat Deiner Meinung nach ein DX-Sensor mit 24MP einfach aufgrund der Pixelzahl (nicht, weil er neuer ist) gegenüber einem DX-Sensor mit 12MP einen Rausch-/Dynamik-Vorteil, wenn man beide Bilder auf bspw. 2MP runterrechnet?


Gruß, Matthias

 

[kknie]

Es sind nunmal keine linearen Abhängigkeiten zwischen Rauschen und MP. Im normalen Bereich, den man bei DSLRs findet, ist es linear. und zieht man von der linearität das ab, was durch verkleinern eliminiert wird, ist man so etwa bei 0.

Kannst Du das bitte mal bitte näher erläutern?

EDIT: Ah, ich bin nicht der einzige, der daraus nicht schlau wird.

 

[mrHiggins]

- Je mehr Pixel desto mehr entrauscht man beim verkleinern auf ein bestimmte Größe.

- Je mehr Pixel pro Fläche, desto mehr rauscht jeder einzelne Pixel. Diese Abhängigkeit ist aber nicht linear, sondern steigt schneller als linear an.


Dadurch gilt bis zu nem gewissen Grad, dass mehr Megapixel/Fläche das Rauschen (wenn das Bild auf ein gleiches Format verkleinert wird) nicht verstärken, aber irgendwann steigt das Rauschen mehr an als das verkleinern wegbügelt.

Mit APS-C und Kleinbild hat das nichts zu tun. Es kommt auf die Pixeldichte an wie stark eine inziger Pixel rauscht. Aber eben nicht wie stark das Bild auf die gleiche Größe verkleinert rauscht.

 

[Gast_338619]

Das beste Entrauschverfahren ist das verkleinern!!!!

Nö, gibt deutlich bessere. Median z.B..

Und wo ist der face palm smiley, wenn man ihn braucht?

Bitte.

Alle.

 

[kknie]

- Je mehr Pixel pro Fläche, desto mehr rauscht jeder einzelne Pixel. Diese Abhängigkeit ist aber nicht linear, sondern steigt schneller als linear an.

Warum? Die Amplitude des Photonenrauschen steigt z.B. nur mit der Wurzel der Pixelzahl an.

 

[ArndM]

Hier wird nur über das Rauschverhalten gesprochen. Ist das heutzutage wirklich das einzige Qualitätsmerkmal eines Sensors? Wie sieht das z.B. mit Dynamikumfang aus?
Wäre es denkbar, das man dynamischere Sensoren bekäme, wenn die Entwicklungsziele eine Erhöhung der Pixelzahl nicht mehr mit einschließen würde?