Zusammenhang von Sensorgröße, Dynamik und Lichtempfindlichkeit

[nightstalker]

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diese ganzen Vergleichssätze und -Rechnungen gelten natürlich nur bei gleicher Technik und Sensorgeneration ...

[3D-Kraft]

Wenn das mit dem grossen Sensor gecropt wirklich mehr Dynamik ergeben würde, als bei einem kleinen Sensor, dann würde ich den Firmen vorschlagen, einfach den mittleren Teil des A7RII Sensors nachzubauen, den Rand wegzulassen und das in APS Gehäusen zu verkaufen ... Dynamikrekorde sind damit sichergestellt.

 

Das geht für mich aus den bisherigen Ausführungen nicht hervor.

[fotographer]

Bei Testreihen von Chip.de ergaben sich folgende Signalrauschabstände:

a) bis ISO400:

-A7: 45dB

-A7R: 40dB

bis ISO800:

-A7: 45dB

-A7R: 35dB

c) bis ISO1600:

-A7: 40dB

-A7R: 35dB

 

[pizzastein]

2 je höher die ISO, desto geringer die Dynamik

   Ja - unabhängig von der Sensorgrösse

 

Das gilt für Canon aber nicht unbedingt - im Bereich ISO 100-400 vermasselt ein hohes Grundrauschen eine bessere Dynamik. Erst bei höheren ISO-Werten passt's wieder.

[Markus B.]

Das gilt für Canon aber nicht unbedingt - im Bereich ISO 100-400 vermasselt ein hohes Grundrauschen eine bessere Dynamik. Erst bei höheren ISO-Werten passt's wieder.

 

Ich bin vom optimalen Basis-ISO-Wert ausgegangen - darüber nimmt die Dynamik mehr oder weniger graduell und dann plötzlich auch mal abrupter ab.

 

Aber richtig: Auch unter diesem optimalen Basiswert nimmt die Dynamik ab, so dass z.B. nicht alle Hersteller auch ISO 65 oder 50 ermöglichen.

 

Bei meiner GH4 ist die Dynamik bei ISO 200 am höchsten, ich kann aber auch noch ISO 100 anwählen und verliere dann ein bisschen Dynamik, gewinne dafür aber an Auflösung.

Das hängt wohl mit dem kleinen Durchmesser der Fotodioden von mFT-Sensoren zusammen: Sie sind schneller lichtquantengesättigt, so dass sie bildlich gesprochen überlaufen, wenn man die ISO weiter reduziert.

[freaksound]

Etwas zu loben, ohne es zu verstehen? Welch eine Erkenntnis!

 

ich hab wenigstens eine   

[pizzastein]

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http://workupload.com/file/nZLDRc0Q

 

Der Link ist 30 Tage ab heute 23.10.15 gültig.

 

Dem entnehme ich mal, dass es in der Lichtempfindlichkeit ein hartes Limit gibt, auch wenn Sensor und die nachgeschaltete Elektronik ideal wären (rauschfrei), nämlich das Photonenrauschen.

 

Sind Angaben erhältlich, welche der "Rauschbeiträge" in neueren Kameras limitieren, auch in Bezug auf den Unterschied Sony/Canon, bzw. an welcher Stelle bei Canon das hohe Grundrauschen bei niedrigen ISO-Werten reinkommt?

 

Das Streulicht ist auf jeden Fall erwähnenswert, aber ein Spezialfall für sehr extremes Gegenlicht wie die Sonne. Da habe ich beim Aufhellen der Tiefen schon einige lensflare-artige Gebilde gefunden, nicht nur gleichmäßig verteiltes Streulicht. In den meisten Fällen sehe ich darin keine Einschränkung.

[kr@utg]

Hallo,

Bill Claff hat zu diesem Thema Messungen durchgeführt.

Dort kann man leicht auch mal DX (Sony A7 II reduziert auf APSC) vs. FX (Sony A7II) vergleichen. Bei den hohen ISO Zahlen ergibt sich ein Unterschied von etwas weniger als 1 Blende (z.B. 7,39 vs 6,46 Blenden bei ISO 1600).

 

http://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Sony%20ILCE-7M2,Sony%20ILCE-7M2(APS-C)

 

 

Es gibt noch zusätzlich eine Überlegung von Bill zu diesem Thema, die lesenswert ist:

http://www.photonstophotos.net/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sensor_Analysis_Primer/DX_Crop_Mode_Photographic_Dynamic_Range.htm

 

Bill Claff hat für die 4/3, DX, FX Formate bez. seiner Dynamikdefinition die ISO abhängigen, idealen Kurven gezeigt.

 

http://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Ideal%204/3,Ideal%20DX,Ideal%20FX

 

Typischerweise sind die Abstände der idealen Kurven 4/3 zu DX ca. 2/3 Blenden, 4/3 zu FX etwas kleiner als 2 Blenden, DX zu FX ca. 1 1/3 Blenden. Die idealen Kurven gelten eigentlich nur für große ISO Zahlen.

Bei kleinen ISO Zahlen spielt auch das Ausleserauschen u.a. neben dem Photonenrauschen eine Rolle, dessen Abhängigkeit vom Format mir unbekannt ist, und das in den idealen Kurven nicht berücksichtigt ist.

 

 

Falls jemand seine Definition nachvollziehen will:

My definition of Photographic Dynamic Range is a low endpoint with an SNR of 20 when adjusted for the appropriate Circle Of Confusion (COC) for the sensor.

 

Seine Dynamikdefinition berücksichtigt den Zerstreuungskreis (Formatabhängig).

http://www.photonstophotos.net/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sensor_Analysis_Primer/Engineering_and_Photographic_Dynamic_Range.htm

 

Zur genauen Korrekturberechnung bez. des Formats/Zerstreuungskreises siehe auch http://www.dpreview.com/forums/post/52132639

 

 

Zum Schluss:

Man kann auch Modelle konstruieren, die die Dynamik (hier per Pixel) berechnen und mit Messwerten vergleichen:

Siehe auch Figure 5b: http://www.clarkvision.com/articles/digital.sensor.performance.summary/#dynamic_range

 

 

Viele Grüße

Michael

 

 

 

bearbeitet 24. Oktober 2015 von kr@utg

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

[kr@utg]

 

 

Sind Angaben erhältlich, welche der "Rauschbeiträge" in neueren Kameras limitieren, auch in Bezug auf den Unterschied Sony/Canon, bzw. an welcher Stelle bei Canon das hohe Grundrauschen bei niedrigen ISO-Werten reinkommt?

 

 

 

Bei Canon sitzt der A/D Wandler nicht auf dem Sensor. D.h. das analoge Signal wird erst außerhalb digitalisiert. Deshalb ist das Ausleserauschen etwas größer als bei den Sonysensoren und dominiert die Dynamik bei ISO min. Bei höheren ISOs (ab ca. 800) sollten dann die Unterschied bei der Dynamik nicht mehr groß sein, was man auch bei den DXO Werten sieht. Ich kenne das praktische Problem bei meiner Canon 5D.

bearbeitet 24. Oktober 2015 von kr@utg

[nightstalker]

Hallo,

Bill Claff hat zu diesem Thema Messungen durchgeführt.

Dort kann man leicht auch mal DX (Sony A7 II reduziert auf APSC) vs. FX (Sony A7II) vergleichen. Bei den hohen ISO Zahlen ergibt sich ein Unterschied von etwas weniger als 1 Blende (z.B. 7,39 vs 6,46 Blenden bei ISO 1600).

 

http://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Sony%20ILCE-7M2,Sony%20ILCE-7M2(APS-C)

 

 

 

Danke für die Links, wenn man in dem obigen Link auf der rechten Seite die Alpha 6000 auswählt, ergibt sich ein interessantes Bild, das die Theorie von Crop-Dynamik = Dynamik eines entsprechend grossen Sensor, ziemlich deutlich untermauert.

 

 

Wenn man nun noch rechts die Olympus EM5 dazu wählt, zeigt sich ein Bild, das man so mit Sicherheit nicht erwartet hat (und auch nicht erwarten konnte ... )

[pizzastein]

Wenn man nun noch rechts die Olympus EM5 dazu wählt, zeigt sich ein Bild, das man so mit Sicherheit nicht erwartet hat (und auch nicht erwarten konnte ... )

 

Interessante Werte jenseits von Basis-ISO. dxomark kommt zu einem etwas anderen Ergebnis:

 

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Klar ist aber, sobald man Basis-ISO verlassen muss (z.B. wegen begrenzter Lichtmenge und erwünschter größerer Schärfentiefe), können sich die Verhältnisse deutlich ändern.

[nightstalker]

Interessante Werte jenseits von Basis-ISO. dxomark kommt zu einem etwas anderen Ergebnis:

 

deshalb schreibe ich ja, "das man so nicht erwarten konnte" .... insbesondere, da in der OMD die gleiche Sensorgeneration werkelt, wie bei den anderen Sonyskunden.

bearbeitet 27. Oktober 2015 von nightstalker

[kr@utg]

deshalb schreibe ich ja, "das man so nicht erwarten konnte" .... insbesondere, da in der OMD die gleiche Sensorgeneration werkelt, wie bei den anderen Sonyskunden.

Evtl. liegt das an dem measured ISO versus Manufacturer ISO (Bei der OMD um den Faktor 2 in der DXO Logik auseinander). Bill gibt die Manufacturer ISO an (vermute ich).

[nightstalker]

Evtl. liegt das an dem measured ISO versus Manufacturer ISO (Bei der OMD um den Faktor 2 in der DXO Logik auseinander). Bill gibt die Manufacturer ISO an (vermute ich).

was ja auch richtig ist, weil Olympus mit diesem Wert arbeitet, wenn es um die Belichtung geht.

 

 

Es sollte sich dabei trotzdem nicht eine grössere Dynamik ergeben als bei der Alpha 6000, die einen Sensor gleicher Generation mit einer etwas grösseren Fläche verbindet. ... der rätselhafte Anstieg beginnt ja auch erst bei > ISO 400

 

Davor läuft der Graph nahezu gleichauf mit dem der APS Sony ... was sich tatsächlich mit einem "angepassten" ISO Wert erklären liese ...

 

 

Diesen seltsamen Anstieg bei diesem Wert hat übrigens auch die NEX 5N, deren Sensortechnik der des OMD Sensors womöglich noch mehr gleicht (wenn man die Erscheinungsjahre zugrundelegt)

[kr@utg]

 

Es sollte sich dabei trotzdem nicht eine grössere Dynamik ergeben als bei der Alpha 6000, die einen Sensor gleicher Generation mit einer etwas grösseren Fläche verbindet. ... der rätselhafte Anstieg beginnt ja auch erst bei > ISO 400

 

Davor läuft der Graph nahezu gleichauf mit dem der APS Sony ... was sich tatsächlich mit einem "angepassten" ISO Wert erklären liese ...

 

 

Diesen seltsamen Anstieg bei diesem Wert hat übrigens auch die NEX 5N, deren Sensortechnik der des OMD Sensors womöglich noch mehr gleicht (wenn man die Erscheinungsjahre zugrundelegt)

 

Hallo Nightstalker,

es gibt zumindest bei den Sony A7S und A7RII Sensoren diesen Effekt bei:

A7RII: bei ca. 640 ASA

A7S: bei ca. 2000 ASA

 

Siehe

http://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Olympus%20OM-D%20E-M5,Sony%20ILCE-7M2,Sony%20ILCE-7M2(APS-C),Sony%20ILCE-7RII,Sony%20ILCE-7S

Bill hat ganze Arbeit geleistet und sogar ein kleines Modell zur Erklärung des Effekts aufgestellt:

1.)http://www.photonstophotos.net/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sony_A7S_DR-Pix_Read_Noise.htm

2.)http://www.photonstophotos.net/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sony_A7RM2_DR-Pix_Read_Noise.htm

 

mit den Erklärungen bez. 'concept of dual conversion gains in the pixel rather than just one'. Siehe Aptina Paper:

Leveraging Dynamic Response Pixel Technology to Optimize Inter-scene Dynamic Range

This article outlines a read noise model that incorporates dual (or multiple) conversion gain values in the pixel

http://www.photonstophotos.net/Aptina/DR-Pix_WhitePaper.pdf

 

Dort kann man den Trick nachlesen (Zusatz Transistor und Kapazität).

Ob dies auch bei der OMD-5 so ist (bei ca. 400 ASA) ist natürlich eine Spekulation (der Sensor ist aber von SONY).

 

Viele Grüße

Michael

 

bearbeitet 28. Oktober 2015 von kr@utg

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

[pizzastein]

Hier nun das Dynamik-Testbild einer A7 mit dem FE55mm (aufgrund einer Diskussion in einem anderen Thread). Experimentelles Setup: spärlich beleuchtetes Zimmer (gelb-oranger Farbton), eine Lampe, die auf die Kamera gerichtet ist (Glühbirne 40W) und ein Buch neben der Lampe. Das Ausgangsbild, in LR geladen mit Standardeinstellungen:

 

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Ein Crop des Glühfadens mit -4EV, man sieht die ausgebrannte weiße Fläche:

 

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Dann das gesamte Bild, größtenteils um 5EV aufgehellt, ein Teil des Buches mit dem Pinsel zusätzlich um +1 (+6 auf einen Schlag geht nicht in LR):

 

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Und noch ein 1:1-Crop des um +6EV aufgehellten Bereichs:

 

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Ein Link zur raw-Datei:

http://www.file-upload.net/download-11092421/DSC03674.ARW.html

 

Noch zu beachten:

- die Rauschunterdrückung in LR war grundsätzlich auf Standard (Luminanzrauschen nicht reduziert, Farbrauschen mit 25)

- in den dunkelsten Bereiches des Buchs (die auch in echt sehr dunkel sind) scheint sich die Struktur zu verlieren. Kommt das vom Streulicht? Ist die Kamera bei +6EV am Ende (Struktur geht im Rauschen unter)? Wäre es besser mit nicht komprimierten raws? Wäre es sinnvoll, das Setup eine Stufe heller zu fotografieren (Ausschluss von thermischen Rauschen des Sensors)?

 

Mein Fazit: bei Aufhellung um 6EV ist das System am Ende, ich wollte meine Hand aber nicht ins Feuer legen, welcher Faktor limitiert.

[pizzastein]

Ein kurzer Gedanke noch: um die extreme Dynamik zu nutzen, muss man ein starkes Rauschen in Kauf nehmen, im Beispiel mit +6EV landet man beim Rauschen von ISO 6400. Da gäbe es noch viel Verbesserungspotential, unabhängig davon, ob in dem Bereich das Objektiv anfängt zu limitieren oder nicht.

[wolfgang_r]

Hier nun das Dynamik-Testbild einer A7 mit dem FE55mm (aufgrund einer Diskussion in einem anderen Thread). Experimentelles Setup: spärlich beleuchtetes Zimmer (gelb-oranger Farbton), eine Lampe, die auf die Kamera gerichtet ist (Glühbirne 40W) und ein Buch neben der Lampe. Das Ausgangsbild, in LR geladen mit Standardeinstellungen:

 

DSC03674_LR_Std_klein.jpg

 

 

Ein Crop des Glühfadens mit -4EV, man sieht die ausgebrannte weiße Fläche:

 

DSC03674_LR_-4EV.jpg

 

 

Dann das gesamte Bild, größtenteils um 5EV aufgehellt, ein Teil des Buches mit dem Pinsel zusätzlich um +1 (+6 auf einen Schlag geht nicht in LR):

 

DSC03674_LR_+5_+6EV.jpg

 

 

Und noch ein 1:1-Crop des um +6EV aufgehellten Bereichs:

 

DSC03674_LR_+6EV.jpg

 

 

Ein Link zur raw-Datei:

http://www.file-upload.net/download-11092421/DSC03674.ARW.html

 

Noch zu beachten:

- die Rauschunterdrückung in LR war grundsätzlich auf Standard (Luminanzrauschen nicht reduziert, Farbrauschen mit 25)

- in den dunkelsten Bereiches des Buchs (die auch in echt sehr dunkel sind) scheint sich die Struktur zu verlieren. Kommt das vom Streulicht? Ist die Kamera bei +6EV am Ende (Struktur geht im Rauschen unter)? Wäre es besser mit nicht komprimierten raws? Wäre es sinnvoll, das Setup eine Stufe heller zu fotografieren (Ausschluss von thermischen Rauschen des Sensors)?

 

Mein Fazit: bei Aufhellung um 6EV ist das System am Ende, ich wollte meine Hand aber nicht ins Feuer legen, welcher Faktor limitiert.

 

Es müsste mit anderen Mitteln gemessen werden, wie weit die dunklen Strukturen wirklich unter der Sättigung des Sensors liegen. Z. B. Spotbelichtungsmesser auf die Stellen, wo der Sensor noch Zeichnung in den Lichtern hat, und auf die dunkelsten Stellen. Das kann nämlich viel mehr Unterschied als sein als 6 EV herausholen könnten. So einfach ist das eben nicht.

Bei 1/90 wie hier ist das thermische Rauschen noch lange nicht zu sehen. Das kommt erst bei >1 Sekunden ins Spiel.

 

"um die extreme Dynamik zu nutzen, muss man ein starkes Rauschen in Kauf nehmen, im Beispiel mit +6EV landet man beim Rauschen von ISO 6400"

Wenn man ein starkes Rauschen in Kauf nehmen muss, dann ist die Dynamik schon am Ende! Dann können Details und Rauschen nicht mehr eindeutig unterschieden werden.

 

Abgesehen davon zeigt die Aufnahme, dass da doch eine ganze Menge Helligkeitsumfang in der Aufnahme ist. Das Ergebnis ist unter diesen Umständen beachtlich.

[pizzastein]

Abgesehen davon zeigt die Aufnahme, dass da doch eine ganze Menge Helligkeitsumfang in der Aufnahme ist. Das Ergebnis ist unter diesen Umständen beachtlich.

 

Das kann ich nur unterstreichen. Nicht ohne Grund hatte ich für den Test das FE 55mm gewählt, sicherlich ein sehr kontrastarkes Objektiv. Ich gehe davon aus, mit Altglas oder auch weniger gut vergüteten Zoomobjektiven mit mehr Linsen drin hätte Streulicht mehr gestört.

 

[wolfgang_r]

Jou, da kannst mit viellinsigen Zooms (auch neueste Entwicklungen) heftige Überraschungen erleben.

 

Und wie sich eine Streulichtblende bei wesentlich zahmeren Verhältnissen ohne Lichtquelle im Bildfeld auswirkt, siehe hier:

https://www.systemkamera-forum.de/topic/111085-bei-welchen-objektiven-sind-geli-%C3%BCberhaupt-n%C3%B6tig/?do=findComment&comment=1155406

 

bearbeitet 3. Dezember 2015 von wolfgang_r

[nightstalker]

 

 

Mein Fazit: bei Aufhellung um 6EV ist das System am Ende, ich wollte meine Hand aber nicht ins Feuer legen, welcher Faktor limitiert.

 

 

Jetzt noch n Weisabgleich und dann sieht man, was wirklich noch brauchbar ist .... ich würde sagen 4 Blenden kann man in der Praxis wohl tatsächlich rausholen, ohne dass es unbrauchbar wird.

[pizzastein]

.... ich würde sagen 4 Blenden kann man in der Praxis wohl tatsächlich rausholen, ohne dass es unbrauchbar wird.

 

Aus der Praxis würde ich auch sagen, 4 Blenden sind eigentlich immer gut drin. Alles darüber hinaus kann schnell hakelig werden. Die etwas helleren Bereiche des +6EV aufgehellten Bereichs sollten nach optimierter Rauschunterdrückung gut nutzbar sein, die weiterhin dunklen Bereiche fallen völlig ab. Ein insgesamt helleres Buchcover hätte das ganze besser aussehen lassen, da ist die Nutzbarkeit der Aufhellung sehr motivabhängig.

 

Und natürlich muss das Objektiv mitspielen, da hat wolfgang_r schon recht. Von der Klarheit der Darstellung des Inneren der Glühbirne, ohne das masives Streulicht stört, bin ich schon beeindruckt.

 

[pizzastein]

doppelt...

bearbeitet 4. Dezember 2015 von pizzastein