Lowlight

[Dr. Schnucker]

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@Dr.Schnucker

 

Nehmen wir doch mal Dein Beispiel.....

 

KB mit Objektiv 28mm, Blende 2,8, und mft 14mm f=2,8... Jetzt stellen wir uns mal eine Punktförmige Lichtquelle in 5m Entfernung vor, die in alle Richtungen gleichmässig abstrahlt.....

 

Bei KB hast Du eine Eintrittspupille, die eben ihrer Fläche der Eintrittspupille gemäß das Licht sammelt und in einen Punkt auf den Sensor lenkt..... Und das gleiche passiert bei mft, nur mit einer kleineren Eintrittspupille. Sammelt die jetzt mehr, weniger oder gleich viel Licht?

 

Du hast völlig Recht gaggel. (Und deswegen habe ich Dir Danke gesagt.) Logischerweise sammelt ein für KB gerechnetes Objektiv durch die größere Eintrittspupille absolut betrachtet mehr Licht als eines für einen kleineren Sensor. Ich habe den Fehler gemacht, mit der Blendenzahl zu denken und nicht mit der echten Öffnungsweite. Die ist ja auch in unserem Rechenbeispiel bei MFT kleiner als bei KB (5 mm / 10 mm).

 

Wie jedoch die Rechnung zeigt, verteilt sich dieses Licht bei KB auch wieder auf eine größere Diagonale (Fläche) und pro Flächeneinheit kommt die gleiche Lichtmenge auf dem Sensor an. Das muss ja auch so sein, denn sonst müssten beide System in derselben Situation ja anders belichten (siehe nightstalkers Argumentation).

 

Die Vorteile eines großen Sensors beim "Lichtsammeln" liegen daher m.E. in der größeren Nettofläche, die auf ihm zur Verfügung steht. Ein 16 MP KB-Sensor hat eine wesentlich größere Nettofläche an Photodioden als ein 16 MP MFT-Sensor. Und das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit verlorener Lichtstrahlen bei einem KB-Sensor mit vergleichbarer Pixelanzahl erheblich kleiner ist als bei einem MFT-Sensor. Das heißt, ein KB-Sensor kann aus der gleichen Lichtmenge technisch mehr machen als ein kleiner Sensor, weil letzterer konstruktiv bedingt mehr Licht "verliert".

[Gast gaggel]

Die Vorteile eines großen Sensors beim "Lichtsammeln" liegen daher m.E. in der größeren Nettofläche, die auf ihm zur Verfügung steht.

 

.... mit all seinen physikalischen Vor- und Nachteilen....

[Dr. Schnucker]

Jetzt raucht mir die Birne und ich bedanke mich bei allen, die Geduld mit mir hatten! Ich habe das für mich persönlich erstmals so durchgängig betrachtet. Ich bitte um Nachsicht, wenn ich hier etwas durchgekaut habe, was woanders schon abgehakt war.

[wolfgang_r]

(...)

Die Vorteile eines großen Sensors beim "Lichtsammeln" liegen daher m.E. in der größeren Nettofläche, die auf ihm zur Verfügung steht. Ein 16 MP KB-Sensor hat eine wesentlich größere Nettofläche an Photodioden als ein 16 MP MFT-Sensor. Und das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit verlorener Lichtstrahlen bei einem KB-Sensor mit vergleichbarer Pixelanzahl erheblich kleiner ist als bei einem MFT-Sensor. Das heißt, ein KB-Sensor kann aus der gleichen Lichtmenge technisch mehr machen als ein kleiner Sensor, weil letzterer konstruktiv bedingt mehr Licht "verliert".

 

Damit bin ich aus Kenntnis von Halbleiterfertigung und dem was damit zu tun hat nicht ganz einverstanden. Das müssten wir noch genauer aufdröseln. Grob überschlagen haben Kompaktknipsensensoren auf die Flächeneinheit bezogen ca. 1 Stufe Vorteil gegenüber KB- und Mittelformatsensoren. Das ist eine Technologiefrage.

[Dr. Schnucker]

Da ich dazu nun wirklich nichts konkretes beitragen kann, bin ich still und warte sehr gespannt auf Deine Ausführungen! Oder ist das hier auch schon durch?

[Gast gaggel]

Damit bin ich aus Kenntnis von Halbleiterfertigung und dem was damit zu tun hat nicht ganz einverstanden. Das müssten wir noch genauer aufdröseln. Grob überschlagen haben Kompaktknipsensensoren auf die Flächeneinheit bezogen ca. 1 Stufe Vorteil gegenüber KB- und Mittelformatsensoren. Das ist eine Technologiefrage.

 

Wir könnten es aber auch bei der vorgenannten Näherungsformel belassen, oder...

[wolfgang_r]

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Da ich dazu nun wirklich nichts konkretes beitragen kann, bin ich still und warte sehr gespannt auf Deine Ausführungen! Oder ist das hier auch schon durch?

Noch nicht so richtig ausführlich. Bringt aber auch nichts. Der nächste Technologiesprung ist schon in der Pipeline.

Vielleicht hilft es ja sich vorzustellen was passiert, wenn man im Geiste aus einem MF-Sensor mit 60? MP einen Schnipsel von 1/2,3" Format (6,16 x 4,62 mm²) herausschneidet und das dann sowohl 1:1 als auch auf gleiche Größe geprintet im Vergleich mit einer 12 MP Kompaktknipse betrachtet.

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Ich würde dir das Adobe Creative Cloud Foto-Abo mit Photoshop und Lightroom empfehlen

[Räuber]

Ich stelle mir das Folgendermaßen vor:

 

So ein Fotosensor ist ja nix anderes als eine plane Fläche auf der für jedes Bildpixel jeweils ein winziger Sensor für rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht aufgebracht ist. Je größer der Bildsensor, desto größer die einzelnen Farbsensoren (bei gleicher Megapixelanzahl).

Mache ich nun ein Foto mit einer KB Kamera, und verwende ein KB Objektiv so gelangt relativ viel Licht auf jeden Farbsensor, da das Objektiv eine große Eingangspupille besitzt.

Beim selben Bild mit einer mFT Kamera und einem äquivalenten Objektiv (d.h. z.B. 25mm mFT (50mm KB äquivalent)) dann wird durch die kleinere Pupille des Objektivs auch weniger Licht (Photonen) eingefangen und auf die Farbsensoren geleitet. Es ist genug Licht, dass das Bild normal belichtet wird und die Farbe ermittelt werden kann.

Letztendlich werden aber bei dem kleineren Sensor, weniger Photonen und damit Farbinformationen für einen Farbwert verarbeitet. Nun ist es aber so, dass weniger Informationen für jedes Pixel herangezogen werden und damit die Ungenauigkeit, im Gegensatz zu großen Farbsensoren, steigt. Um das auszugleichen könnte man länger belichten oder müsste ein größeres Objektiv vor den kleinen Sensor hängen, welches das Licht entsprechend bündelt (also nicht croppt).

Man kann sich das gerade in dunklen Lichtsituationen veranschaulichen. Will ich in Dunkelheit ein Foto machen, ist eh schon sehr wenig Licht vorhanden. Bei einer KB Kamera nutze ich ein großes Objektiv um in solchen Situationen 4mal mehr Licht einzusammeln als mit einer mFT Kamera und einem vergleichbaren Objektiv. Jeder Farbsensor erhält damit 4mal mehr Informationen als ein mFT Sensor. Je mehr Informationen aber ein Sensor erhält umso genauer ist der berechnete Farbwert. Rauschen ist ja nix anderes als ein fehlerhafter Wert. Fängt ein mFT Sensor z.B. 2 Photonen ein und meldet damit 1 als Farbwert, so fängt der KB Sensor aufgrund der größeren Lichtmenge vielleicht 6 Phtonen ein und meldet 3 als Farbwert, was einfach in solchen dunklen Situationen ein genaueres Messergebnis darstellt und auch ein genaueres (weniger rauschendes) Bild liefert.

 

Hinzu kommt, dass diese Sensoren auch nur elektronische Bauteile sind. Und Wärme und Interferenz das Messergebnis noch einmal stören. D.h. je wärmer so ein Sensor wird, umso mehr rauscht er, da er Wärme statt Licht "misst". Und gerade diese kleinen Bildsensoren werden sehr dicht gepackt, wodurch die Wärme und Interferenzprobleme ansteigen.

 

Bin kein Ingenieur, aber so hab ich mir das aus den ganzen Diskussionen und technischen Artikel zusammengereimt. ;-)

bearbeitet 7. Februar 2014 von Räuber

[wolfgang_r]

Nee.

Und dazu hast Du bei deinen Betrachtungen die wichtigste Größe ausgeblendet, die man dabei nie unterschlagen darf.

Lies mal die 4 Links da: https://www.systemkamera-forum.de/513422-post43.html

[Dr. Schnucker]

Mache ich nun ein Foto mit einer KB Kamera, und verwende ein KB Objektiv so gelangt relativ viel Licht auf jeden Farbsensor, da das Objektiv eine große Eingangspupille besitzt.

 

Das ist nicht richtig, wie meine Rechnung ein paar Seiten weiter vorn zeigt und das darf auch niemals so sein, weil dann ein KB-Objektiv an einer APS C Kamera zu anderen Belichtungswerten führen würde wie an einer KB-Kamera. Das ist aber nachweislich nicht der Fall. (;-) @ nightstalker und gaggel) Pro Flächeneinheit eines Sensors kommt bei gleichem Bildausschnitt und gleicher Blende immer die genau gleiche Menge an Licht an. Ein KB-Objektiv sammelt zwar durch die größere Eintrittspupille (Blendenöffnung hat den doppelten Durchmesser) bei gleicher Blendenzahl viermal mehr Licht als ein MFT-Objektiv, streut dieses aber auch wieder auf einen viermal größeren Bildkreis als das MFT-Objektiv.

 

Jede einzelne Photodiode eines Sensors mit der gleichen Pixelanzahl (grobe Vereinfachung) wie ein Sensor mit halb so großer Diagonale sammelt aber für sich genommen die vierfache Menge an Licht ein, denn ihre eigene Fläche ist viermal so groß wie die einer Fotodiode auf dem kleineren Sensor. Daraus ergibt sich ein größerer Signal-Rausch-Abstand und mithin ein geringeres Bildrauschen.

 

Stark vereinfacht (technologische Aspekte völlig außer acht gelassen): Hätte ein KB-Sensor 64 MP statt wie derzeit 22 MP im Vgl. zu einem momentan üblichen 16 MP MFT Sensor, dürfte das Rauschverhalten beider Sensoren etwa vergleichbar sein.

bearbeitet 7. Februar 2014 von Dr. Schnucker

[Kleinkram]

Ich stelle mir das Folgendermaßen vor...

 

Gibt es hier keinen Physiker, der die optischen und technischen Hintergründe professionell und doch verständlich darstellen kann? Oder hat Jemand einen Link? Ich könnte es nur mit Mathematik, vielleicht geht es auch ohne.

 

Wenn Kameras und Sensoren lesen könnten, würden sie ihren Betrieb einstellen.

[wolfgang_r]

(...)

Stark vereinfacht (technologische Aspekte völlig außer acht gelassen): Hätte ein KB-Sensor 64 MP statt wie derzeit 22 MP im Vgl. zu einem momentan üblichen 16 MP MFT Sensor, dürfte das Rauschverhalten beider Sensoren etwa vergleichbar sein.

Ja, aber auch nur bei 1:1 Pixelbetrachtung (100%-Crop). Auf die gleiche Ausgabegröße gebracht kommt in diesem Fall die höhere Auflösung von KB über die Fläche zum tragen. Unter Ausgabe verstehe ich dabei eine gute Ausbelichtung oder Druck auf Papier. Der Monitor hat eine begrenzte Auflösung und ab einer bestimmten Ausgabegröße (oder -kleine) ist abhängig vom Betrachtungsabstand der Monitor das bestimmende Objekt und nicht die ursprüngliche Aufnahme. (Zukünftige "bezahlbare" Bildschirme mal ausgenommen.)

Das ist es, was ich oben mit wichtiger Größe meinte. Alle diese Betrachtungen muss man unter Berücksichtigung von Ausgabegröße und -art und Betrachtungsabstand nachen. DAS ist es ja am Ende, was wir sehen.

[Dr. Schnucker]

@ gaggel:

 

Um zu einer Näherungsformel zu kommen, die die tatsächliche Lowlight-Performance der echten Sensoren anstelle mathematischer Größen berücksichtigt, könnte man sich doch an den Messwerten von DxOMark orientieren? Mal als Beispiel:

 

Lowlight Score der Canon EOS 5D Mark III: 2293 ISO

Lowlight Score der Canon EOS 60D: 813 ISO

Lowlight Score der Olympus OM-D E-M1: 757 ISO

 

Also könnte man doch für eine Daumenformel wie folgt vereinfachen:

APS-C und MFT liegen bei rund 800 ISO

KB bei rund 2300 ISO

 

Folglich lägen dazwischen rund 1,5 Blendenstufen Lowlightperformance, falls ich da nicht völlig falsch liege.

[nightstalker]

Du solltest hier nicht die Sensormarken mischen (hattest Du weiter oben eh schon betrachtet) weil zB aktuell Canonsensoren nicht besonders gut sind.

 

Am besten durchgehend Sony nehmen (haben eh fast alle Kameras drin)

 

 

Wichtig ist auch, dass man die ISO Werte genauer betrachtet .. je höher, desto unwichtiger die kleinen Unterschiede, da eine Verdopplung ja gerade mal eine Blende Unterschied darstellt.

 

APS Sensoren von Sony (also zB NEX 5N oder Pentax K5) haben als DXO ISO Grenze 1079 bzw 1182 (gleicher Sensor, aber andere Umgebung und Verarbeitung)

 

mFT Sensoren haben ISO 718 (Panasonic GX7) oder ISO 889 (Olympus EPL5)

 

KB Sensoren landen bei ISO 2746 (Sony A7r) oder ISO 2853 (Nikon D800)

 

(hieran kann man auch gut sehen, dass die Pixelzahl sich nicht negativ auswirkt, bei gleicher Ausgabegrösse ... eine Sony A7 zB hat nur ISO 2248 ... die Nikon D600 2980 ISO)

 

Folglich lägen dazwischen rund 1,5 Blendenstufen Lowlightperformance, falls ich da nicht völlig falsch liege.

 

so in etwa kommt das durchaus hin, je nach Kamera. Ich würde sagen, die vom Cropfaktor vorgegebenen Zahlen passen nicht schlecht ...

 

 

 

 

 

von DXO zur Messart:

Sports & action photography: Low-Light ISO

 

Unlike the two previous scenarios in which light is either generous (studio) or stability is assured (landscape), photojournalists and action photographers often struggle with low available light and high motion. Achieving usable image quality is often difficult when pushing ISO.

When shooting a moving scene such as a sports event, action photographers’ primary objective is to freeze the motion, giving priority to short exposure time. To compensate for the lack of exposure, they have to increase the ISO setting, which means the SNR will decrease. How far can they go while keeping decent quality? Our low-light ISO metric will tell them.

The SNR indicates how much noise is present in an image compared to the actual information (signal). The higher the SNR value, the better the image looks, because details aren't drowned by noise. SNR strength is given in dB, which is a logarithmic scale: an increase of 6 dB corresponds to doubling the SNR, which equates to half the noise for the same signal.

An SNR value of 30dB means excellent image quality. Thus low-light ISO is the highest ISO setting for a camera that allows it to achieve an SNR of 30dB while keeping a good dynamic range of 9 EVs and a color depth of 18bits.

A difference in low-light ISO of 25% represents 1/3 EV and is only slightly noticeable.

As cameras improve, low-light ISO will continuously increase, making this scale open.

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Guck dir auch mal das Sony 12-24 G Master an

[wolfgang_r]

(...)

 

(hieran kann man auch gut sehen, dass die Pixelzahl sich nicht negativ auswirkt, bei gleicher Ausgabegrösse ... eine Sony A7 zB hat nur ISO 2248 ... die Nikon D600 2980 ISO)

 

 

 

so in etwa kommt das durchaus hin, je nach Kamera. Ich würde sagen, die vom Cropfaktor vorgegebenen Zahlen passen nicht schlecht ...

 

(...)

 

 

Ja, passt in etwa. Das kann sich je nach technologischer Entwicklung in die eine oder andere Richtung ändern. Am Ende ist wichtig, wie über die ganze Kette von der Frontlinse bis zur JPG-Ausgabe gearbeitet wird. Inzwischen sind alle so weit, dass der Sensor nicht mehr die absolute Hauptrolle spielt.

[Räuber]

Es ist schon Wahnsinn, wo die "Kleinen" heute stehen. Die EPM2 schlägt mit ihrer ISO 932 nicht nur alle mFT Konkurenten, sondern auch Dutzende APSC Kameras, wie z.B. die EOS M2, EOS 70D, NEX 5R usw.

Andererseits denke ich mir auch manchmal, was wohl dabei herauskäme, wenn DXO nochmal nachmessen würde. So frage ich mich warum die Panasonic GX7 und GM1 nicht nur abgeschlagen sind, sondern auch noch so unterschiedlich abschneiden. Immerhin werkelt doch der selbe Sensor in Beiden, oder? Generell wundert mich, dass "gleiche" Sensoren ständig unterschiedlich abschneiden.

[nightstalker]

Du darfst nicht vergessen, dass der Unterschied zwischen ISO 700 und ISO 900 minimal ist .... mit anderen Exemplaren wären vermutlich wieder andere Werte rausgekommen.

 

Was man aber sieht ist, dass mFT zu APS aufgeschlossen hat.

[Dr. Schnucker]

Andererseits denke ich mir auch manchmal, was wohl dabei herauskäme, wenn DXO nochmal nachmessen würde. So frage ich mich warum die Panasonic GX7 und GM1 nicht nur abgeschlagen sind, sondern auch noch so unterschiedlich abschneiden. Immerhin werkelt doch der selbe Sensor in Beiden, oder? Generell wundert mich, dass "gleiche" Sensoren ständig unterschiedlich abschneiden.

 

Eine alte Laborweisheit, die ich aus eigener Erfahrung durchaus bestätigen kann: Wer misst, misst Mist!

 

Deswegen sollte man diese Messwerte als tauglich zur Einschätzung einer Größenordnung sehen aber niemals als unumstößliche Zahlen.

[Räuber]

Die Fuji X-A1 als Lowlight King?

 

Da ich sie mir zugelegt habe, weiß ich es: Nö! Der Grund sind die von mir auf Seite 1 für Fuji aufgezählte Mankos. Das Größte ist die Autofokus Geschwindigkeit (zu langsam bei schwierigen Lichtverhältnissen).

[Räuber]

Mal eine Fotofrage: Lieber Abblenden, Aufhellen oder ISO runter?

Zur Erklärung, z.B. ihr seid bei Offenblende F1.4 und ISO3200. Nehmen? Auf ISO6400 runtergehen und dafür entsprechend auf +1 EV aufhellen oder auf F2.0 abblenden?

 

 

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[boxer-harry]

Mal eine Fotofrage: Lieber Abblenden, Aufhellen oder ISO runter?

Zur Erklärung, z.B. ihr seid bei Offenblende F1.4 und ISO3200. Nehmen? Auf ISO6400 runtergehen und dafür entsprechend auf +1 EV aufhellen oder auf F2.0 abblenden?

 

 

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Ich ziehe lieber in der EBV hoch, als in der Kamera.

Die Frage nach Auf oder Abblenden, ist ja eine völlig andere Geschichte.

 

Weiterhin ist es interessant festzustellen, dass wieder mal vergessen wird, bei den ISO Vergleichen der unterschiedlichen Sensorgrößen, die Cropfaktoren zu berücksichtigen.

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Viele User im Forum fanden auch die Lumix GH5 interessant

[Räuber]

Meine Frage ist nicht so unsinnig wie sie vlt. klingt und gerade bei Lowlight relevant.

Gerade Available Light erfordert ja den Einsatz von Offenblende. Nachteil, offen sind selbst gute Festbrennweiten nicht so scharf. Da würde schon ein wenig abblenden helfen. Auch bei hohen Isos ist ein scharfes Bild besser als ein unscharfes. Die Rauschfilter können scharfe Details besser herausarbeiten als unscharfe. Andererseits hilft auch eine größere Helligkeit das Rauschen zu verbessern und Details herauszuarbeiten.

 

Deshalb die Frage, was ist wichtiger? Geringe Iso, Helligkeit oder Schärfe?

 

 

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[LeopoldWüstenberger]

Abblenden würde ich bei kritischen Lichtbedingungen nicht. (Es sei denn, ich brauche unbedingt eine größere Tiefenschärfe). Der minimale, theoretisch mögliche Schärfegewinn durch Abblenden ist i. allg. viel kleiner als die Bewegungs-/Verwacklungsunschärfe, die bei available-light-Bedingungen entsteht.

[Kleinkram]

Die Antwort ist vom Objektiv abhängig. Viele Objektive zeichnen auch bei offener Blende scharf.

 

Am Einfachsten ist es, wenn Du mit Deiner Ausrüstung Probefotos machst. Dann weißt Du, auch bei welchen Zeiten Du die Kamera noch unverwackelt halten kannst.

 

Erkenntnisse aus eigenen Probefotos sind ja der Riesenvorteil der Digitalfotografie!

[nightstalker]

vor allem ist die überstrahlte und kontrastarme Offenblende, bei Abend oder Nachtlicht, auf einmal nicht mehr sichtbar .... meine Vermutung: es liegt auch daran, dass ein geringerer Blauanteil im Licht ist.