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Rauschen, Sensor, Theorie und Praxis (mal wieder)


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vor 4 Minuten schrieb Kleinkram:

Die Testbilder zeigen mir keinen Vorteil der Canon M gegenüber MFT bei hohen ISO.

Einerseits genügen sie mir, andrerseits stören sie meine Theorie (und Anderleuts Praxis).

Auch wenn Du das nicht für aussagefähig hältst, finde ich schon das man Unterschiede sehen kann. Die M6 II wird sicherlich den neuen besseren Sensor haben.

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Ich bin keiner, der Fotos mit der Lupe untersucht, messtechnisch vergleichen könnte, und für meine fotografischen Ambitionen im Makro-Bereich reichen mir meine beiden Lumix FZ1000 auch. Trotzdem bin ich technisch interessiert, und man nimmt ja wahr, was sich im Smartphone-Bereich mit den winzigen Sensoren getan hat. Von einem der es weiß, weiß ich, das bei einigen Spitzenmodellen dort eine aktive Kühlung in Form einer Heatpipe mit Flüssigkeitskreislauf (wobei die Kanäle unter 0,5 mm Durchmesser liegen) gibt. Wärme als einer der Rausch-Verursacher wird bei hochwertigen Okular-Astrokameras durch eine andere aktive Kühlung (Gebläse) abgeführt, und kann Werte von 30° unter der Umgebungstemperatur erreichen.

Beide Kamerasyteme sind kleiner als die üblichen Digitalkameras, denen solche Features m.W. völlig fehlen - aber warum ???

bearbeitet von Redunicorn
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vor 4 Minuten schrieb Redunicorn:

Beide Kamerasyteme sind kleiner als die üblichen Digitalkameras, denen solche Features m.W. völlig fehlen - aber warum ???

Als Laie - vielleicht eben weil die Systemkameras grösser sind und sich deswegen rein durch die Masse gut genug kühlen lässt. Ohne aktive Systeme?

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Der Vergleich der Kühlung bei SP (vermutlich 3 Grad unter Geräte- und 7 Grad über Umgebungstemperatur) und der aufwändigen Gebläsekühlung bei Astronomiegeräten (30 Grad unter Umgebungstemperatur) ist ernst gemeint?

wasabi hat sicher Recht. Die Kühlmöglichkeit der größeren Kameras sind effektiver als im kleinen Handy. Mein SP wird im "normalen" Gebrauch jedenfalls ordentlich wärmer als meine Kamera. Und in der Sonne schaltet es schon mal das Display dunkel, wenn es ihm zu warm wird. Das darf die Kamera nicht.  Eine zusätzliche passive Flüssigkeitskühlung wird in Kameras mit größerem Sensor aufwändiger sein und kaum etwas bringen.

Aber ich spekuliere.

bearbeitet von Kleinkram
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Eben, die aufgeführten Kühlmöglichkeiten wären bei größeren Digikams leichter zu realisieren. Klar wäre es etwas Tüftelei seitens der Kamerahersteller. Vielleicht wird es ja deswegen nicht umgesetzt, weil Langzeitbelichtungen in der Fotografie eine Nische sind (allerdings ist der Sensor beim Filmen und auch bei Fokusstacking-Serien ebenfalls im Dauerbetrieb).  Vielleicht kommts in der Zukunft. Bleibt abzuwarten, das Potential dafür ist jedenfalls da. 😊 Natürlich keine Dauerkühlung, sondern analog z.B. einer Grafikkarte im PC müßte die Lüftergeschwindigkeit entsprechend der entstandenen Wärme regelbar sein, oder bei einer Flüssigkühlung der Kreislauf.

bearbeitet von Redunicorn
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vor 5 Stunden schrieb Redunicorn:

Vielleicht wird es ja deswegen nicht umgesetzt, weil Langzeitbelichtungen in der Fotografie eine Nische sind (allerdings ist der Sensor beim Filmen und auch bei Fokusstacking-Serien ebenfalls im Dauerbetrieb).

Musst du mir erklären, Filmen und Langzeitbelichtungen sind bei „echten“ Kameras weniger use case als beim Handy? Vor allem letzteres?

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Wir reden ja von thermischer Belastung eines Sensors, der beim Filmen und bei Langzeitbelichtungen ganz geräteunabhängig sich erwärmt. Was bei größeren Bildserien im Fokusstacking ja auch der Fall ist. Einige Smartphone-Hersteller haben bei höherwertigen Geräten eine aktiven Kühlung eingebaut, wohl weil das Problem bei den ganz kleinen Sensoren erst recht auftritt. Aber auftreten tuts bei größeren Sensoren ja auch, und da sehe ich ein Potential.

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Bei Serienbildern musst du schon sehr lange Serien und Belichtungszeiten haben bis sich etwas erwärmt. Bei Langzeitbelichtung und Filmen ganz anders. Meine Vermutung...basierend auf einer groben Ueberlegung - wenn sich bei einer 1 Minuten Belichtung der Sensor um X Grad erwärmen sollte, wieviele Bilder in einer Serie musst du mit einer Belichtungszeit von 1/500 s machen?

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Langzeitbelichtungen erwärmen den Sensor? Warum soll das denn geschehen?

Wenn im Sensor während der Aufnahme Ruhe ist und so gut wie kein Strom fließt, dann kann keine Verlustleistung entstehen und deshalb auch keine Sensorerwärmung auftreten. Die größte Verlustleistung im Sensor tritt eigentlich beim Lifeview und großer Umgebungshelligkeit auf, weil dann die Auslesefrequenz den höchsten Wert annimmt.

Etwas anderes könnte der Antrieb der Stabilisierung sein. Nehme an, dass dann Tauchspulenantriebe aktiv sind, weiß es aber nicht.

bearbeitet von RoDo
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vor 9 Minuten schrieb RoDo:

Langzeitbelichtungen erwärmen den Sensor? Warum soll das denn geschehen?

Weil eben ncht Ruhe herrscht...sondern Daten ausgelesen werden mit sehr hoher Geschwindigkeit und Empfindlichkeit, vielleicht? Wenn dem nicht so wäre, dann wäre Rauschen bei Lanzeitbelichtungen oder Filmen kein grösseres Problem als bei normlen kurzen Aufnahmen.

Wie gesagt, bin kein Experte, google spuckt zuerst Mal solche Sachen aus.

https://www.lmscope.com/de/warming_camera_sensor.html

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vor 20 Minuten schrieb RoDo:

Wenn im Sensor während der Aufnahme Ruhe ist und so gut wie kein Strom fließt, dann kann keine Verlustleistung entstehen und deshalb auch keine Sensorerwärmung auftreten. Die größte Verlustleistung im Sensor tritt eigentlich beim Lifeview und großer Umgebungshelligkeit auf, weil dann die Auslesefrequenz den höchsten Wert annimmt.

Etwas anderes könnte der Antrieb der Stabilisierung sein. Nehme an, dass dann Tauchspulenantriebe aktiv sind, weiß es aber nicht.

Ich vermute, dass der Rechenchip die größte Wärmequelle in der Kamera ist. Er ist heizt vermutlich als einziger auch bei Serienaufnahmen.

Das Wärmebild der Kamera ist wohl kaum vergleichbar mit dem des SP. Ich habe noch nichts darüber gelesen, aber ich schätze, dass der Sensor weniger wegen seiner eigenen Wärmeentwicklung gekühlt wird, sondern um ihn vor der Wärme der übrigen Bauteile zu schützen. Das SP hat ja, im Gegensatz zur Kamera, kaum Flächen, die zur Wärmeableitung genutzt werden können.

bearbeitet von Kleinkram
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vor 9 Minuten schrieb wasabi65:

Weil eben ncht Ruhe herrscht...sondern Daten ausgelesen werden mit sehr hoher Geschwindigkeit und Empfindlichkeit, vielleicht? Wenn dem nicht so wäre, dann wäre Rauschen bei Lanzeitbelichtungen oder Filmen kein grösseres Problem als bei normlen kurzen Aufnahmen.

Wie gesagt, bin kein Experte, google spuckt zuerst Mal solche Sachen aus.

https://www.lmscope.com/de/warming_camera_sensor.html

Die Erwärmung des Sensors kommt nicht nur von ihm selbst, sondern hauptsächlich durch andere Bauteile.

Die von Dir verlinkte Seite geht leider nicht auf die Wärmequellen in der Kamera ein.

Ich glaube, wir spekulieren ein wenig über unbekannte Technik

 

bearbeitet von Kleinkram
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vor 12 Minuten schrieb wasabi65:

Weil eben ncht Ruhe herrscht...sondern Daten ausgelesen werden mit sehr hoher Geschwindigkeit und Empfindlichkeit, vielleicht? Wenn dem nicht so wäre, dann wäre Rauschen bei Lanzeitbelichtungen oder Filmen kein grösseres Problem als bei normlen kurzen Aufnahmen.

Wie gesagt, bin kein Experte, google spuckt zuerst Mal solche Sachen aus.

https://www.lmscope.com/de/warming_camera_sensor.html

Ja eben, der verlinkte Artikel verweist eindringlich auf Lifeview! (Wie auch ich).

Bei einer Langzeitbelichtung, z. B. 15" herrscht 15 s Ruhe im Sensor (von außen). Da werden kein Daten ausgelesen, die ADC(s) sind in Ruhe.

Etwas anderes sind die Einstellungen "Nachtaufnahme", in der in der Tat einige Bilder hintereinander aufgenommen werden und zu einer zusammengesetzt werden. Das Ergabnis gibts i. d. R. aber nur als OOC-JPG und nicht als RAW-File.

bearbeitet von RoDo
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vor 5 Minuten schrieb RoDo:

Ja eben, der verlinkte Artikel verweist eindringlich auf Lifeview! (Wie auch ich).

Bei einer Langzeitbelichtung, z. B. 15" herrscht 15 s Ruhe im Sensor (von außen). Da werden kein Daten ausgelesen, die ADC(s) sind in Ruhe.

Also bei Liveview läuft das Sucher display weil es eben die Bilder die aus dem Sensor ausgelesen werden anzeigt...und zumindest bei Oly ist das bei Langzeitbelichtungen auch so, der Sensor arbeitet dabei dauernd, bzw wird ausgelesen. Der Sucher wird dabei natürlich viel wärmer, ist aber recht weit weg vom Sensor. 

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  • 2 weeks later...

Gestern Abend war's, wie angesagt, leicht frostig, so bei -2 °C gegen 22:00 h. Wollte mal gucken, ob die Sensortemperatur sichtbaren Einfluss auf's Rauschen hat und habe die Kamera (G81) aus dem Zimmer geholt (ca. 20 °C) und habe drei Bilder mit 5 s, 8 s und 15 s in den Sternenhimmel gemacht. Dann habe ich das Objektiv abgenommen und die Kamera offen eine Stunde auf dem Balkon gelassen. Gehe davon aus, dass der Sensor danach auf -2 °C abgekühlt war. Jedenfalls war der vorher schon fast leere Akku jetzt wirklich leer, ich musste erstmal einen vollgeladenen einsetzen. Objektiv wieder aufgesetzt und die Bilder wiederholt.

Das Ergebnis als Ausschnitt aus einer 100 % Anzeige in RT, wobei nur der Kontrast für beide Bilder gleich angehoben wurde, um das Rauschen besser sehen zu können:

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In GIMP dann die Screenshots zusammengesetzt und die gezeichneten Bereiche ausgewählt. Dafür das Histogramm angeworfen: Die typische Gauß-Kurve ist ein Maß für das Rauschen. Links ist diese rot eingefärbt und die Kurve aus dem rechten Bild, gelb eingefärbt, darüber gelegt.

Fazit: Es ist ein ganz, ganz kleiner Einfluss der Temperatur sichtbar, das Rot lugt hinter dem Gelb etwas hervor. Aber das ist nur messtechnisch sichtbar, in den Bildern nicht. Der Einfluss der Temperatur auf das Sensorrauschen ist, zumindest hier, bei einer Differenz von 22 K praktisch nicht wahrnehmbar.

Und es ist nicht so einfach, das 1,7 / 25 er Panaobjektiv auf Unendlich scharf zu stellen. Astrofotografie wollte ich nicht betreiben.

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Am 14.12.2019 um 17:42 schrieb wasabi65:

Hast du eine Olympus? Da siehst du während der Langzeitaufnahme wie das Bild an Belichtung zunimmt. Vielleicht machen sie das mit vielen Einzelaufnahmen?

Einzelaufnahmen sicher nicht. Aber der Sensor kann ja mehrfach mit geringer Frequenz, z. B. einmal pro Sekunde, ausgelesen werden, ohne die einzelnen Pixel dabei zurück zu setzen.

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