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RoDo

Schon mal etwas von ImageJ gehört? Sensorvergleich LUMIX G1 / G81

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Bin durch einen Artikel in einem technischen Magazin auf ImageJ gestoßen. Schwerpunkt ist wohl wissenschaftliche Bildanalyse mit interessanten Funktionen.

Eine davon erlaubte mir mal die grafische Auswertung von Aufnahmen eines Spektrums, die ich mit beiden Kameras ohne Optik vor über zwei Jahren angefertigt habe. Das Spektrum wurde über ein Linienelement, erstellt aus einem DVD-Rohling, direkt auf den Sensor aufprojeziert. Die Bilder sahen erst mal schön aus, das war's aber auch. In RT konnte man sich einige Informationen über das Rauschvarhalten der Sensoren sehen. Die Aufnahmen entstanden einheitlich bei ISO 200 und WB auf Sonne eingestellt.

ImagaJ hat eine Option,, die sich RGB-Plot nennt, und die zeichnet Kurven, die etwas aussagen.

Hier die Zusammenfassung für die G81:

Die aus dem RAW geholten Bildchen sind wie folgt entstanden: RAW-File ohne jedes Profil in RT geladen, leicht in die waagrechte Lage gedreht, Ausschnitt bestimmt und dann als TIF, PNG und JPG in 1:1 Auflösung exportiert, also noch ziemlich roh. Oben sieht man die vier Basisbilder des Spektrums für die Auswertung, das OOC-JPG ganz unten.

Aufder X-Achse steht indirekt die Wellenlänge und auf der Y-Achse die Intensität. Was sagen die Kurven: Es gibt keinen Unterschied zwischen TIF, PNG und JPG. Man sieht, dass Rot und Blau kräftiger rauschen als Grün, kein Wunder, denn das ist schon der Mittelwert zwischen 2 Pixels, für Grün also ein eingebautes Pixelbinning. Der Schnittpunkt Rot-Grün = Gelb liegt tiefer als der von Grün - Blau = Cyan, deshalb ist im Spektrum Cyan heller als Gelb. Es gibt "negative Nebendichten" für Blau im langwelligen Rotbereich und Grün im Blaubereich. Das OOC-JPG hat eine merkliche Rauschreduzierung (die Kurven sind im Detail glatter) aber auch zackiger, was sicher der kamerinternen Engine mit Integer-Rechenoperationen anzulasten ist. Während Grün fast auf Blau-Höhe angehoben wird, ist das für Rot geringer.

Das gleiche Prozedere für eine Aufnahme mit der G1:

Man sieht sofort das deutlich höhere Rauschen insbesondere in den Schatten im Rot-Bereich, wo Blau eigentlich gar nicht auftauchen sollte. Die Farbfilter auf den CFA lassen deutlich in Nebenbereichen "negative Dichten" durchtreten. Im OOC-JPG sieht die Blaukurve eigentlich "schöner" aus, dafür bleiben hier Grün und Rot zurück. Es gibt eine eigenartigen Rotanteil im Blau, was zu violetten Schatten führen sollte (ist mir bisher nicht aufgefallen). Und die Rauschreduzierung ist viel kräftiger. Und ISO 200 ist bei der G1 ganz was anderes als der G81, die ist viel heller!

Versuch macht kluch!

Edited by RoDo

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Posted (edited)
1 hour ago, RoDo said:

Schwerpunkt ist wohl wissenschaftliche Bildanalyse mit interessanten Funktionen.

Ja, vor allem aufgrund der Möglichkeit üblicherweise gratis auf unzählige bereits existierende Plugins mit allerlei teils sehr speziellen Funktionalitäten zugreifen bzw. selbst welche dafür schreiben zu können, ist es recht beliebt (Unis oder sonstige außerhalb der Industrie gelegene Forschungseinrichtungen und Bezahl-Software jenseits von € 5,– Lizenzgebühren sind immer so eine Sache …). Allerdings braucht man auch ein gewißes Faible für derlei selbstgebastelte Software bzw. die notwendigen Programmierkenntnisse um sie auszureizen.


Interessante Spektralkurven hast du ermittelt. Die Panasonic-Sensoren scheinen sich diesbezüglich etwas abweichend von jenen einiger anderer Hersteller zu verhalten. Vor allem ein dabei typischer kleiner Peak der „roten“ Kurve ca. beim Maximum von „Grün“ fehlt.
Siehe bspw. spektrale Sensitivitäten bei Sony: https://3.img-dpreview.com/files/p/E~forums/61990852/41bf29025c7745459a8bc4257fcd4a19
bzw.: https://3.img-dpreview.com/files/p/TS1120x1120~forums/61982384/d3afe2e69d5347368938e2c68e77b8a3
oder weiteren Herstellern wie Canon: https://nae-lab.org/~rei/research/cs/zhao/database.html

Übrigens hat PhaseOne bei seinem trichromatischen Sensor u.a. diesen roten Hubbel (und weitere Unregelmässigkeiten) zu vermeiden versucht: https://www.strollswithmydog.com/phase-one-iq3-100mp-trichromatic-linear-color-i/

Als Abschluss dürfen natürlich die immer interessanten Eigenheiten eines Foveon (hier Quattro) nicht fehlen – weiter runter scrollen für die Spektralkurven: https://www.imaging-resource.com/news/2014/04/08/sigma-qa-part-ii-does-foveons-quattro-sensor-really-outresolve-conventional
Das nenne ich mal ausladende Kurven … ;)

Edited by flyingrooster

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Und Alter forscht weiter:

Diesmal, je ein Test mit G1 und G81 unter folgendem Set-Up: Manuelle Einstellung von Belichtung bei ISO 200 und WB mit Kodak-Graukarte, Beleuchtung sehr schräg mit einer 60 W Reflektorlampe. Dann einen Kodak-Stufengraukeil aufgenommen.

Oben Ausschnitte aus den vier Basisbildern für die darunterliegenden Kurven. Die erste Kurve zeigt den Graukeil im OOC-JPG. Immerhin: Alle 21 Stufen werden getrennt gefunden, ich kann an meinem Monitor aber die letzten drei bis vier dunklen Felder nicht mehr differenzieren, was ich auch an Monitortestbildern sehe. Mit den Einstellungen für Kontrast, Helligkeit und Gamma bin ich da am Ende, werde mir aber nichts anderes zulegen. Auch wenn ich den Graukeil mal ausnahmsweise in die Sonne halte, kann ich die letzten beiden Stufen nicht differenzieren. Bei - 7 EVs ist wohl das Auge am Ende, auch wenn ich den Graukeil auf einem Schwarzen Hintergrund betrachte. Man sieht die S-Kurve, leicht ausgeprägt und in den Mitteltönen einen Cyan-Stich, den ich am Monitor nicht wahrnehme. Die Rauschreduzierung ist auch sichtbar.

Rechts davon das RAW-Basis-Bild aus RT, also ohne Profil erzeugt. Man sieht schön den exponentiellen Verlauf der Luminanz an den konstant steigenden Stufenhöhen, auch hier nimmt mit der Helligkeit ein Farbstich zu. Links unten wurde dann die Auto-Tonwert-Kurve angeworfen, und, siehe da, die Kurve sieht der OOC-JPG-Kurve schon sehr ähnlich, auch der Farbstich in den Lichtern ist verschwunden. Rechts unten wurde über die Pipette der Weißabgleich auf einen hellen Mittelton gesetzt, was in den Lichtern schon wieder kontraproduktiv war. Und die Rauschreduzierung angeworfen.

Eigentlich kann nur das zweite Bild zu Beurteilung des Sensors herangezogen werden, in allen anderen Bildern schlägt schon die Mathematik der Auswertunsgprogramme zu. Bei keinem Bild wurde ein Schärfungsalgorithmus aktiviert.

Die gleichen Kurven für die G1:

Deutlich sichtbar: Das stärkere Rauschen und die etwas schlechtere Differenzierung in den Schatten. Und die Farbwerte liegen etwas weiter auseinander. Aber der Weißabgleich klappt besser.

Wirft man noch mehr Mathematik an, kann die Differenzierung noch weiter gesteigert werden:

Auf den linken Bildern wurde die Lichterkompression aktiviert, die Luminanzkurve in den L*a*b Einstellung angefasst, was zusammen eine Korrektur der Belichtung in Richtung Plus erlaubte. Es zeigt sich bei der G81 in den Schatten ein eigenartiger Sprung. Die Kurve ist schon sehr linear. Rechts das Verhalten nach Hochdrehen des Kontrasts über das Wavelet-Menu in RT. In den Schatten werden jetzt negative Rampen eingerechnet, die dadurch die Stufenhöhe zwischen den Feldern künstlich erhöhen. In den Lichtern sieht man an den Stufenkanten eingerechnete Überschwingungen, die dem Kanteneffekt bei SW-Filmen entsprechen und eine erhöhte (virtuelle) Schärfe erzeugen.

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vor 12 Stunden schrieb flyingrooster:

Die Panasonic-Sensoren scheinen sich diesbezüglich etwas abweichend von jenen einiger anderer Hersteller zu verhalten. Vor allem ein dabei typischer kleiner Peak der „roten“ Kurve ca. beim Maximum von „Grün“ fehlt.

Bei meiner Versuchsanordnung und Auswertung. Ich hüte mich davor, Vergleiche mit anderen Messungen vorzunehmen.

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Posted (edited)
1 hour ago, RoDo said:

Bei meiner Versuchsanordnung und Auswertung. Ich hüte mich davor, Vergleiche mit anderen Messungen vorzunehmen.

Dann bleibt dir konsequenterweise infolge nichts anderes übrig als deine Testreihe selbst mit Sensoren anderer Hersteller fortzusetzen, um erwähnten Unterschied zu bestätigen, zu widerlegen oder deine Methodik als dafür nicht geeignet anzusehen. Man wird dir hier im Forum aber sicher gerne bei der Wahl der nun zu kaufenden Kameras von Canon, Sony, Sigma, Phase One, … behilflich sein. ;)

Edited by flyingrooster

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Posted (edited)

Na ja, aber vielleicht gibt's ja noch andere, die mal forschen wollen.

Die Idee für das Spektrometer gibt's an vielen Stellen im Web, u. a. hier:

https://maker-faire.de/wp-content/uploads/2020/03/DVD-Spektrometer.pdf  oder

https://cdn.instructables.com/ORIG/FI4/X7VN/IMW98OLU/FI4X7VNIMW98OLU.pdf

Ich gehe aber nicht durchs Objektiv, sondern projiziere direkt auf den Sensor. Als Auflage dient ein Zwischenring: Das weiße Quadrat ist das "Zielfernrohr" zum Ausrichtan auf die Sonne nach der Maßgabe "Kein Schattenwurf"

Und kameraseitig begrenzt eine weitere Blende die Projektion und vermindert vor allem das Streulicht:

Die Blende ist hier aufgeklappt. Das Linienelement aus gespaltener DVD ist zum Einrichten drehbar gelagert. Wie man an den Bildern des Spektrums sieht, ist es für den Sensor etwas zu breit, der rote Bereich ist beschnitten. Vielleicht wiederhole ich die Aufnahmen noch mal und setze dabei die Vorrichtung direkt auf die Kamera.

Edited by RoDo

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