Wirkung von MP

[n.nescio]

Rauscht ein einzelner Pixel? Und woran erkennt man das?


Gruß, Matthias

* entweder: es werden mehr oder weniger photoelektronen im pixel generiert, als der korrekte, der belichtung entsprechende sollwert (thermisches rauschen).
* oder : es wird die korrekte anzahl an photoelektronen generiert entsprechend der einfallenden photonen. aber es treffen im verlgeich zur motivhelligkeit zu viele/zu wenig photonen auf das pixel (shot noise, oder aber auch bayerfilter produktionsunregelmäßigkeiten)
* oder: es kommt zwar die korrekte anzahl von photoelektronen aus der photodiode, aber die nachfolgenden verstärker wandeln das signal in ein zu hohes / zu geringes um (thermisches rauschen oder fixed pattern rauschen aufgrund von herstellungsbedingten materialschwankungen).
* oder es kommt das richtige signal beim adc an, wird aber vom adc in ein zu hohes oder zu niedriges digitalsignal umgewandelt (quantisierungsrauschen).

kann sein, daß es noch weitere rauschquellen gibt, aber diese hier sind mir bereits mannigfaltig genug.
und wie sieht man das im bild? das bildpixel ist heller oder dunkler als man im vergleich zu den nachbarbildpunkten annehmen würde.

 

[Gast_194966]

und wie sieht man das im bild? das bildpixel ist heller oder dunkler als man im vergleich zu den nachbarbildpunkten annehmen würde.

Darauf wollte ich hinaus: Ein einzelner Pixel mag zwar viele Quellen von Rauschen haben, aber Du siehst es ihm nicht an. Die von ihm gezeigte Helligkeit könnte ebensogut die "wahre" Helligkeit an der Bildstelle sein. Rauschen erkennst Du erst im Vergleich mit Nachbarpixeln, die eigentlich die gleiche Helligkeit haben sollten, aber doch vom Mittelwert abweichen.


Gruß, Matthias

 

[Spacemarine2009]

Rauscht ein einzelner Pixel? Und woran erkennt man das?

Ich mache einfach mehrmal das gleiche Bild. Dann weiß ich genau, wie sehr der eine Pixel rauscht

 

[Gast_194966]

Ich mache einfach mehrmal das gleiche Bild. Dann weiß ich genau, wie sehr der eine Pixel rauscht

Egal ob Du mit Nachbarpixeln vergleichst oder mit dem selben Pixel auf mehreren Bildern: Du musst erstmal den Mittelwert kennen, um die Abweichung vom Mittelwert zu bestimmen. Wenn Du nur einen einzigen Pixel einmal belichtet hast, kannst nichts über sein Rauschen sagen, denn das ist nichts anderes als ein Messfehler.


Gruß, Matthias

 

[Gast_169861]

Ein Pixel ist nicht gleich eine Diode. Das ist ein Sensel bzw. Sensor Element.
Ein Pixel ist bereits die interpolierte interpretation der Sensor Elemente.
Vor jeder Diode sitzt ein Farbfilter, da die Dioden nur Helligkeitsempfindlich sind, aber keine Informationen über die Farbe haben.
Das Rauschen kannst Du analog zur Audiotechnik (Musik) betrachten. Das Rauschen hörst Du nur bei leisen Musikpassagen, bei lauten Stellen wird das Rauschen übertönt.
So ist es auch beim Sensor. Jedes Sensorelement und die nachfolgende Elektronik rauscht. Je nach Motivhelligkeit sieht man das oder eben nicht.
Rauschen sieht man daher nur in den dunklen Bildteilen. Je weniger die Kamera rauscht, desto mehr Informationen kannst Du aus den dunklen Passagen noch herausholen, also desto größer ist der Dynamikumfang.
Rauschen in den dunklen Bildbereichen sieht man als rote bzw. grüne bzw. blaue Zufallspixel.
Gruss, Uwe.

 

[Spacemarine2009]

@Matthias:

Du hast mit allem recht was du sagst, dennoch kann man sagen "ein Pixel rauscht" und aus dieser Aussage auch korrekte Schlüsse ziehen. Wie man dieses Rauschen messtechnisch erfasst, ist natürlich eine andere Geschichte, darum geht es in diesem Thread aber nicht.

Ein Pixel ist bereits die interpolierte interpretation der Sensor Elemente.

Aber nur auf der Ebene der fertigen Bilddatei. Auf Sensorebene liefert ein Pixel genau einen Messwert. Ein Bildsensor mit 10 Mpix hat 10 Millionen Photodioden. (Plus eventuell ein paar wenige am Rand)
Deshalb kann man für eine laienhafte (aber trotzdem korrekte) Erklärung schon sagen, dass ein Pixel eine Photodiode ist.

Wie nachher ein Pixel auf dem Monitor zu seinen Werten kommt, ist dann wieder eine andere Geschichte. (Stickwort Bayer-Matrix)

 

[Gast_169861]

Deswegen habe ich den Begriff Sensel (=Sensor Element) benutzt. Ein Pixel (=Picture Element) ist eben das kleinste Element auf Bildebene.
Die gleiche Verwendung des Begriffs Pixel führt daher eher zur Verwirrung, wenn auch die Anzahl der Pixel mit der Anzahl der Sensel mehr oder weniger übereinstimmt, aber es ist nun mal nicht das Gleiche.
Ein Sensel rauscht und die nachgeschaltete Elektronik auch. Je größer das Sensel Element, desto mehr Licht kann es einfangen und desto besser ist das Signal/Rauschverhältnis.
Gruss, Uwe.

 

[Spacemarine2009]

Ok, wenn man das konsequent so verwendet, ist das sehr sinnvoll.

Allerdings dürfte man dann nicht mehr sagen: "Die Canon 7D hat einen Sensor mit 18 Megapixeln", sondern man müsste sagen "Sie hat einen Sensor mit 18 Megasenseln, deren nachgeschaltete Elektronik ein Bild mit 18 Megapixeln berechnet"

 

[Frosty]

Oh toll! Herzlich Willkommen beim heiteren Wörtererfinden.
Wer zuerst ein Wort erfindet, daß 9 von 10 zufällig befragten DSLR-Fotografen nicht richtig deuten können, gewinnt.

Applaus, Applaus, das war eine Blitzrunde, wir haben bereits den ersten Gewinner!

(Mega)Sensel, Picture Element, Sensor Element

 

[Gast_194966]

(Mega)Sensel, Picture Element, Sensor Element

Wieso? Die Begriffe sind völllig richtig und durchaus gebräuchlich. Wenn die Unterscheidung wichtig ist, sollte man sie auch so benutzen. Ob die Mehrheit sie auf Anhieb versteht oder nicht, ist kein Kriterium. Dann muss man eben die Definition dazuschreiben oder der Leser muss mal kurz googeln. Hier fand ich die Unterscheidung aber nicht so notwendig, aber ich war tatsächlich kurz davor, von Senseln zu schreiben.


Gruß, Matthias

 

[n.nescio]

Je größer das Sensel Element, desto mehr Licht kann es einfangen und desto besser ist das Signal/Rauschverhältnis.
Gruss, Uwe.

uwe, volle zustimmung für heutige sensoren. aber da würde ich gerne ein bisserl mehr verständnis wecken.

schaut man sich an, wovon die einzelnen rauschquellen abhängen, dann muß deine rausch-aussage betreffend pixelgröße nicht in stein gemeißelt sein.

1) photonenrauschen: ~ quadratwurzel aus photonenzahl ... je mehr photonen, desto mehr rauschen ... je kleiner das pixel, umso weniger rauschen im pixel ...

2) thermisches rauschen: abhängig vom material, temperatur, schlatungstechnik und vom volumen des elektronsich aktiven substrats in allen analogen bauteilen. abhängig von der pixelgröße.

3) fixed pattern rauschen: abhängig von der materialhomogenität und der präzision des fertigungsprozesses aller analogseitigen bauteile inklusive bayer filter und nicht abhängig von der pixelgröße.

4) quantisierungsrauschen: abhängig von der eingesetzten adc-technologie und nicht von der pixelgröße..

lg gusti

 

[burkhard2]

1) photonenrauschen: ~ quadratwurzel aus photonenzahl ... je mehr photonen, desto mehr rauschen ... je kleiner das pixel, umso weniger rauschen im pixel …

Völlig richtig, aber vielleicht missverständlich, denn das Signal-Rausch-Verhältnis nimmt dadurch bei kleineren Pixeln (und gleicher Technologie) zu.

3) fixed pattern rauschen: abhängig von der materialhomogenität und der präzision des fertigungsprozesses aller analogseitigen bauteile inklusive bayer filter und nicht abhängig von der pixelgröße.

Die Auswirkungen von Materialinhomogenität und Fertigungstoleranzen nehmen bei kleineren Pixeln zu.

Beide Effekte egalisieren sich wieder, wenn man auf gleiche Zielauflösung herunterskaliert.

L.G.

Burkhard.

 

[Gast_169861]

Ich denke, wir haben uns mittlerweile etwas von der ursprünglichen Fragestellung entfernt, da in die Fragestellung mehr Faktoren eingehen.

Es gibt natürlich eine Grenze (bzw. mehrere Grenzen), die aber nicht "magisch" ist, eher berechenbar und natürlich "sinnvoll".
Das menschliche Auge hat ein bestimmtes Auflösungsvermögen. Nimmt man das als Grundlage, kann man für jedes Ausgabemedium, Ausgabegröße und Betrachtungsabstand die MP Zahl berechnen, die noch Sinn macht. Bei "normalem" Betrachtungsabstand (ist definiert) reichen 6 MP immer aus.
Ein zweiter Faktor in der Kette ist natürlich auch das Objektiv. Was nützt es den Sensor weiter zu verkleinern und die MP Anzahl zu erhöhen, wenn das Objektiv nicht in der Lage ist, so genau zu fokussieren bzw. abzubilden, dass die Abbildung scharf erscheint. Also Objektivfehler gehen da viel stärker in die Betrachtung ein.
Rauschunterdrückungsalgorithmen spielen ebenso eine Rolle. Was ist besser, ein Bild, das etwas rauscht aber scharf erscheint, oder eins, das kein Rauschen zeigt, aber weniger scharf aussieht.
Also muss das System Kamera immer als Ganzes betrachtet werden.

Bei allen technischen Weiterentwicklungen in der Sensortechnik spielt die Sensorgröße aber auch eine größere Rolle bei der Bildgestaltung (Stichwort: Freistellung, Tiefenschärfe) als die rein technischen Belange.

Je größer der Sensor, desto mehr Potential für die Bildgestaltung ist vorhanden. Das ist unabhängig von der Senselgröße.

Gruss, Uwe.

 

[activelle]

Senselgröße

 

[n.nescio]

Völlig richtig, aber vielleicht missverständlich, denn das Signal-Rausch-Verhältnis nimmt dadurch bei kleineren Pixeln (und gleicher Technologie) zu.


Die Auswirkungen von Materialinhomogenität und Fertigungstoleranzen nehmen bei kleineren Pixeln zu.

Beide Effekte egalisieren sich wieder, wenn man auf gleiche Zielauflösung herunterskaliert.

L.G.

Burkhard.

photonenrauschen: ja, das mitdem S/N stimmt, da das rauschen mit der wurzel, die phtonenzahl aber linear steigt.

fixed pattern rauschen ist auch heute bereits sehr gering und z.b. das banding tritt erst bei hohen iso und geringem licht sichtbar auf.

lg gusti