Många (flera) pixlar inte alltid bara onödigt

[macrobild]

joand skrev:
Så länge det inte är något annat som pågår bakom kulisserna så fungerar inte pixelbinning. Vad detta "något annat" skulle kunna vara vet jag inte. Det kanske finns tekniska skäl till att det är bra att koppla ihop flera pixlar på chippet, vad vet jag, men rent signalteorimässigt så vinner man inget på det. Du kan lika gärna göra "blur" på bilden i Photoshop i efterhand. Det blir samma sak. Suddigare och mindre brus.

Binning can be a very useful tool. It can be used to effectively increase the pixel size while also increasing sensitivity.

Binning also has an impact on well depth. While each pixel on a Kodak KAF-0400 has a maximum well depth of 85,000 electrons, the output node which collects binned charges has a capacity of greater than 140,000 electrons. This allows greater charge to be collected for each super pixel than was possible with unbinned pixels.

Vad jag förstår av ovan är det alltid bättre med en större pixel än en mindre om de exponeras likvärdigt.Och om sensorn i övrigt är densamma. Är det inte detta vi diskuterar? Dvs hur många elektroner som kan genereras ur en pixel under en viss exponeringstid.
Är det fel?

 

[joand]

macrobild skrev:
Binning can be a very useful tool. It can be used to effectively increase the pixel size while also increasing sensitivity.

Binning also has an impact on well depth. While each pixel on a Kodak KAF-0400 has a maximum well depth of 85,000 electrons, the output node which collects binned charges has a capacity of greater than 140,000 electrons. This allows greater charge to be collected for each super pixel than was possible with unbinned pixels.

Vad jag förstår av ovan är det alltid bättre med en större pixel än en mindre om de exponeras likvärdigt.Och om sensorn i övrigt är densamma. Är det inte detta vi diskuterar? Dvs hur många elektroner som kan genereras ur en pixel under en viss exponeringstid.
Är det fel?

Om det finns någon fördel med binning så måste det vara av något tekniskt skäl som jag inte inser. Sant är förstås att man kan göra utläsningen snabbare. Alternativt om man gör utläsningen lika snabbt så skulle man kanske kunna få ner läsbruset, men det är bara spekulationer.

I övrigt så spelar pixelstorleken ingen som helst roll för exponeringen, om allt annat är lika. Dynamiken för små pixlar är sämre, men detta är som sagt en följd av förändrad betraktningsskala. Det har ingen effekt på bilden som helhet.

Pedagogiskt exempel angående dynamik och betraktningsskala: Betrakta en bild på ett visst avstånd. Klipp den i fyra delar, förstora upp en av dessa och betrakta den igen på samma avstånd. Denna delbild har nu, även visuellt, sämre dynamik. Bruset syns nämligen bättre.

 

[macrobild]

http://isl.stanford.edu/~abbas/group/papers_and_pub/pixelsize.pdf

jag förstår fortfarande inte vad du menar.
Figure 2(a) plots DR as a function of pixel size. It also shows SNR at 20% of the well capacity versus pixel
size. The curves are drawn assuming the parameters6 for a typical 0.35μ CMOS process, and integration
time tint = 30ms. As expected, both DR and SNR increase with pixel size. DR increases roughly as the
square root of pixel size, since both C and reset noise (kTC) increase approximately linearly with pixel
size. SNR also increases roughly as the square root of pixel size since the RMS shot noise increases as
the square root of the signal. These curves demonstrate the advantages of choosing a large pixel.

Varför välja en stor pixel?

1-0 spanien

 

[macrobild]

joand skrev:
Om det finns någon fördel med binning så måste det vara av något tekniskt skäl som jag inte inser. Sant är förstås att man kan göra utläsningen snabbare. Alternativt om man gör utläsningen lika snabbt så skulle man kanske kunna få ner läsbruset, men det är bara spekulationer.

I övrigt så spelar pixelstorleken ingen som helst roll för exponeringen, om allt annat är lika. Dynamiken för små pixlar är sämre, men detta är som sagt en följd av förändrad betraktningsskala. Det har ingen effekt på bilden som helhet.

Pedagogiskt exempel angående dynamik och betraktningsskala: Betrakta en bild på ett visst avstånd. Klipp den i fyra delar, förstora upp en av dessa och betrakta den igen på samma avstånd. Denna delbild har nu, även visuellt, sämre dynamik. Bruset syns nämligen bättre.

kan det tekniska skälen vara det som kallas iso dvs en viss exponeringstid/bländare och utläsning av ett antal elektroner?.
en 12 miljoner G9 genererar mindre antal elektroner under samma tid som en 5d med 12 miljoner pixlar pga den enskilda pixelytan är mindre .

Låt oss säga att jag exponerar G9 4 gånger längre än 5d då G9 har 1,9 mikrometer stor enskild yta jämfört med 5d som har 8.
Då fyrdubblar jag signalnivån men ökar bruset endst med hälften.Om nu G9 hade samma förmåga att hålla ett antal pixlar innan utläsning

 

[joand]

macrobild skrev:
http://isl.stanford.edu/~abbas/group/papers_and_pub/pixelsize.pdf

jag förstår fortfarande inte vad du menar.
Figure 2(a) plots DR as a function of pixel size. It also shows SNR at 20% of the well capacity versus pixel
size. The curves are drawn assuming the parameters6 for a typical 0.35μ CMOS process, and integration
time tint = 30ms. As expected, both DR and SNR increase with pixel size. DR increases roughly as the
square root of pixel size, since both C and reset noise (kTC) increase approximately linearly with pixel
size. SNR also increases roughly as the square root of pixel size since the RMS shot noise increases as
the square root of the signal. These curves demonstrate the advantages of choosing a large pixel.

Varför välja en stor pixel?

1-0 spanien

Utan att lusläsa det där dokumentet så ser det ut som om dom pratar om dynamik per pixel. De säger att dynamiken ökar ungefärligen med kvadratroten ur ytan, vilket den ska göra, enligt den matematiska modellen jag tog upp om dynamik och betraktningsskalor. För att den stora pixeln ska vara bättre än en liten så måste dynamiken öka *mer* än kvadratroten ur ytan. Det kan man tänka sig, om man t.ex. lyckas få bättre fill-factor.

 

[joand]

macrobild skrev:
kan det tekniska skälen vara det som kallas iso dvs en viss exponeringstid/bländare och utläsning av ett antal elektroner?.
en 12 miljoner G9 genererar mindre antal elektroner under samma tid som en 5d med 12 miljoner pixlar pga den enskilda pixelytan är mindre .

Låt oss säga att jag exponerar G9 4 gånger längre än 5d då G9 har 1,9 mikrometer stor enskild yta jämfört med 5d som har 8.
Då fyrdubblar jag signalnivån men ökar bruset endst med hälften.Om nu G9 hade samma förmåga att hålla ett antal pixlar innan utläsning

Det finns ingen anledning till att G9 skulle generera färre elektroner per kvadratmillimeter sensoryta än 5D bara på grund av sin pixelstorlek. Enskilda pixlar genererar förstås färre elektroner, men det som spelar roll för bilden är hur många elektroner som genereras räknat per ytenhet.

 

[macrobild]

Dynamik per pixel betyder väl att en pixel kan ha har ett större dynamiskt omfång än en annan. dvs förutsättningar att återge flera steg från det ljusaste ner till det svarta pga av fler utlästa elektroner från varje enskilda pixel. hur kan en liten pixel med enskild sämre signalnivå än en större återge dessa nyanser även om de är flera?

 

[macrobild]

joand skrev:
Det finns ingen anledning till att G9 skulle generera färre elektroner per kvadratmillimeter sensoryta än 5D bara på grund av sin pixelstorlek. Enskilda pixlar genererar förstås färre elektroner, men det som spelar roll för bilden är hur effektiv sensorn är att samla in fotoner räknat per ytenhet.

vad bra då är vi överens, 5d har större enskilda pixlar, vi antar att 5d genererar samma antal elektroner / ytenhet som G9, de enskilda pixlarna generera fler elektroner hos 5d på grund av att enskilda pixelytan är större hos 5d vilket också kan ses i bildresultatet jämfört med G9

 

[joand]

macrobild skrev:
vad bra då är vi överens, 5d har större enskilda pixlar, de enskilda pixlarna generera fler elektroner på grund av att ytan är just större vilket också kan ses i bildresultatet jämfört med G9

Jag vet inte hur du kom till den slutsatsen. Jag sade ju att det som spelar roll är hur många elektroner som genereras *per ytenhet* av sensorn, inte hur många som genereras per pixel.

 

[macrobild]

jag kom till den slutsatsen att om de per ytenhet generar samma antal elektroner så generar den större pixeln fler pga att den har större ljusmottagande yta.med ytenhet menar jag exv per mikrometer

 

[joand]

macrobild skrev:
Dynamik per pixel betyder väl att en pixel kan ha har ett större dynamiskt omfång än en annan. dvs förutsättningar att återge flera steg från det ljusaste ner till det svarta pga av fler utlästa elektroner från varje enskilda pixel. hur kan en liten pixel med enskild sämre signalnivå än en större återge dessa nyanser även om de är flera?

Av samma orsak som du kan mäta regnmängden mycket exakt om du har många små regnmätare. Du kan ha så små regnmätare att det bara faller någon enstaka droppe regn i varje mätare. Tillsammans ger dessa många små regnmätare mer information än vad de kan göra var för sig.

 

[macrobild]

joand skrev:
Av samma orsak som du kan mäta regnmängden mycket exakt om du har många små regnmätare. Du kan ha så små regnmätare att det bara faller någon enstaka droppe regn i varje mätare. Tillsammans ger dessa många små regnmätare mer information än vad de kan göra var för sig.

Tillsammans? hur översätter du detta till signalnivå från varje enskild liten regnmätare?

 

[joand]

macrobild skrev:
Tillsammans? hur översätter du detta till signalnivå från varje enskild liten regnmätare?

Jag förstår nog inte frågan. Dessutom är det läggdags.

 

[ErlandH]

joand skrev:
Av samma orsak som du kan mäta regnmängden mycket exakt om du har många små regnmätare. Du kan ha så små regnmätare att det bara faller någon enstaka droppe regn i varje mätare. Tillsammans ger dessa många små regnmätare mer information än vad de kan göra var för sig.

Bra liknelse (tror jag) men fel slutsats.

Ju mindre varje enskild regnmätare är, desto sämre exakthet i mätningen av nederbörden. Faller det bara en droppe i varje mätare vet man ju inte om men exakta mängden skulle vara 0,8 eller 0,9 eller kanske 1,1 regndroppar. Har man däremot en större regnmätare, där det faller ett hundratal droppar, blir mätningen exaktare -- då går det att avgöra om regnmängden är 97, 98, 99, 100 eller kanske 101 droppar.

 

[macrobild]

Nej ärligt så förstår jag inte heller vad du menar John, Stanfordokumentetet jag hänvisar till kan ha fel vad det gäller pixel size? Varför då publicera detta dokument i fotosammanhang? Även tillverkare som Hasselblad , Canon och Nikon menar att större enskilda pixlar är att föredra än mindre av någon anledning och som gång på gång är beskriven i tråden. .
Jag är också frågande till varför flera sensortillverkare tar upp fördelar med pixel binning och signalnivå. Du påstår att fördelar inte existerar om jag har förstått dig rätt.
Jag är också frågande till vad du menar med ytenhet.
Ytenhet för mig är en given yta, hur definierar du denna yta?


Frågorna är många.Vi kan ta det i morgon

 

[macrobild]

Re: Stå på dig John

Thomas Nyström skrev:
Stå på dig John. Maken till dryghet som dina två kombattanter uppvisar får man leta efter. Dessutom blandar de samman teori och praktik och frångår ämnet där det passar dem för att försöka förvilla och försvara sina tveksamma resonemang. Name dropping till höger och vänster, som inte tillför ett smack, ägnar de sig också åt.

/Thomas

Det är möjligt att jag är dryg men inte konflikträdd.(kommer kanske med drygheten)

Jag har ur digitalfotosynpunkt hänvisat till dokumentation som exv Stanforddokumentet där de beskriver vad de anser vara optimal pixelyta,signalnivå, upplösning mm för en APS stor sensor. jag har också länkat till bla Canons förklaringsmodell angående betydelsen av en enskild pixelyta och filfactor och DR.

Jag fattar uppenbarligen inte vad John menar, kan du möjligen förklara?
Dessutom vill jag gärna veta om Stanford dokumentet saknar värde.

http://isl.stanford.edu/~abbas/group/papers_and_pub/pixelsize.pdf

 

[macrobild]

Clark beskriver elektroner per ytenhet så här:

For current technology of CCD and CMOS sensors, the full well capacities run about 800 to 1600 electrons per square micron. These values haven't changed much on over twenty years of sensor development. The setting of ISO implies that cameras with different size pixel collect the same amount of light per unit time for a given f/ratio. That is incorrect (see the section on f/ratio myth below). The ISO definition relates to the fraction of light relative to the full well capacity, not the total light collected. For a given f/ratio and exposure time, a camera with larger pixels collects more photons.

Jag tycker dessutom att alla som är intresserade om pixelstorleken betyder något skall läsa detta dokument. http://isl.stanford.edu/~abbas/group/papers_and_pub/pixelsize.pdf

Vill du John reda ut begreppen om detta dokument saknar värde ur digitalfotosynpunkt?

 

[Eeros]

Re: Re: Re: Re: Is bigger verkligen better?

StaffanW skrev:
Pratar vi inte om flera små hinkar med samma yta som en stor? Och då borde väl dom många små hinkarna sammanlagt ta emot lika många fotoner som den stora hinken?

Problemet som följer av detta är följande:

Om det exempelvis under givna förutsättningar krävs 10 fotoner/pixel för att få en korrekt avläsning:

-Om en liten pixel under 1/60s hinner samla på sig i snitt tre fotoner på lågdagrar, så spelar det ingen större roll hur många av dessa små sensorer du har - resultatet blir att hela lågdagerområdet blir "gissningar" och därmed brusigt.

-Om en annars identiskt sensorteknik och identiska förutsättningar, men med stora pixlar, under samma tidsrymd 1/60s hinner samla på sig i snitt 20 fotoner/pixel från samma lågdagerområde, så kommer bilden att bli i det närmaste brusfri.

Därför räcker det inte att kompensera med ett större antal små pixlar om ljuset är allt för knappt. Är ljuset däremot precis vid gränsen, om exempelvis alla små pixlar i ovanstående exempel skulle samla på sig i snitt det behövliga 10 fotoner/pixel, så kommer vissa av pixlarna att hinna samla mindre än 10 fotoner. Men då programvaran kan räkna ut snittvärdet ur 4 pixlar, så kommer bruset att bli mycket liten.

 

[Pupillen]

macrobild skrev:
Clark beskriver elektroner per ytenhet så här:

For current technology of CCD and CMOS sensors, the full well capacities run about 800 to 1600 electrons per square micron. These values haven't changed much on over twenty years of sensor development.

Det verkar ju troligt eftersom de ju fortfarande tillverkas i samma material (samma dielektricitetskonstant) och lagrar elektroner som ju stöter bort varandra och därför inte fördelas jämt i en volym som regnvatten gör.

The setting of ISO implies that cameras with different size pixel collect the same amount of light per unit time for a given f/ratio. That is incorrect (see the section on f/ratio myth below).

Helt rätt, självklart beror ljusinsläppet på ingångspupillens absoluta diameter och inte på det närmast heliga relativa bländartalet. Det relativa bländartalet anger bara vinklarna mot optiska axeln för de ljusstrålarna som passerat bländarens periferi när de lämnar objektivet. Det är alltså en egenskap INUTI kameran efter att ljuset redan är insamlat.

The ISO definition relates to the fraction of light relative to the full well capacity, not the total light collected.

ISO-definitionen för sensorer har jag inte tillgång till så den kan jag inte uttala mig om. Den borde dock mäta gråtonsrespons/ljusintensitet, d v s gråtonsrespons*sensoryta/ljusmängd, men som sagt vet jag inte hur de kan tänkas ha trasslat till det

For a given f/ratio and exposure time, a camera with larger pixels collects more photons.

Nej, är belysningen, slutartiden och det effektiva relativa bländartalen konstant så är ljusintensiteten (ljusmängden/sensoryta) på sensorn densamma. Hur stor andel av detta ljus som sedan registreras beror på fyllnadsfaktorn gånger fotonverkningsgraden och de egenskaperna behöver inte ha något samband med pixelstorlekarna (KAN ha det, men BEHÖVER inte)

Jag tycker dessutom att alla som är intresserade om pixelstorleken betyder något skall läsa detta dokument. http://isl.stanford.edu/~abbas/group/papers_and_pub/pixelsize.pdf

Dokumentet i sig verkar vederhäftigt men det har ju hänt en del vad gäller just fyllnadsfaktorerna på senare år så jag undrar om uppgifterna är relevanta längre. Även om de är det så kommer de ju fram till en optimal storlek på 4,5 μm redan med 180 nm-teknik. Hittade för övrigt ingenting om mikrolinser och AA-filter vilket ju verkar lite konstigt.



För övrigt kan man nämna att multiskanning ju bygger på samma statistiska princip och det är väl ingen som förnekar att den typen av sammanslagning ger mindre brus. Orsaken är även här att signalen ökar proportionellt mot antalet skanningar medan bruset bara ökar mot roten ur antalet.

Man kan ju också använda antalet stavar i ögonen som ett lite mer tveksamt argument

 

[Danlo]

Nej, fler pixlar är inte alltid onödigt, och jag kan till o med känna ibland att 16-18 miljoner sådana i D3 hade inte varit fel.. Speciellt på landskaps-bilder då inte ens bl. 8 plockar fram några detaljer, träd blir bara gröt.. synd..