Många (flera) pixlar inte alltid bara onödigt

[joand]

macrobild skrev:
den andra kameran har en mycket mindre enskild pixel ,vilket ger sämre signalvärde under samma slutartid/bländare, den registrerar ingenting ner i det mörka, zero, o jämfört med den stora enskilda pixeln.

Jag förstår vad du menar, och detta är tankefelet. Den mindre pixeln kommer inte att registrera 0.

Den mindre pixeln kommer att registrera ett visst läsbrus. Överlagrat på detta läsbrus finns signalen, som inte är 0, och signalen kommer att påverka läsbruset oavsett hur svag signalen är. Ett exempel med 16 pixlar som levererar en enda bit vardera. Först belyses pixlarna inte alls. De levererar bara läsbrus. Läser man pixlarna ser de kanske ut så här: 0100101011010101

Vi läste 8 nollor och 8 ettor. Medelvärdet är 0.5.

Nu lägger vi på en mycket svag signal, som är svagare än bruset. Enligt din teori kan vi inte läsa ut signalen, men det är fel. Resultatet blir kanske så här: 1011011001010110

Vi läste 7 nollor och 9 ettor. Medelvärdet är 0.56.

Ju fler pixlar vi tittar på desto tydligare framträder signalen. Tittar man däremot på enskilda pixlar finns det ingen chans att säga om pixeln är belyst eller inte. Detta är ett exempel på att många små pixlar med mycket brus kan väga upp bruset med sin stora mängd.

 

[macrobild]

tack

 

[elbe]

joand skrev:
....

Jag försöker med en annan teori: Emil menar att definitionen av vad som är grått i rå-filen är annorlunda.

I så fall kommer en kompaktkamera och en DSLR att mäta exakt lika. De kommer att ge korrekt exponerade bilder vid samma ISO, bländare och tid.

Det som skiljer är hur många exponeringssteg det är från grått till klippningsgränsen. Det är alltså helt upp till rå-konverteraren att känna till och korrigera för detta, antingen kamerans inbyggda eller det externa råkonverteringsprogrammet.

Låter det vettigt? Nej, jag frågar inte Risedal.

Det där kan man väl kalla lågdagerprioritet. Ett enkelt sätt att att fylla pixlar med nåt i lågdagrarna och kanske justera med lägre förstärkning...

Det är oxå efter samma teori som Sheehy halverar läsbruset för de små pixlar i panasonic CCD-sensor. Från 45 till 22,5 för att på så sätt ta sej ner till dslr-kamerornas värden.

"Dubbel bokföring"?...

 

[macrobild]

Canon kom nyligen ut med en 1dsmk3 som går upp till det som motsvarar 1600iso .
De har troligen sin senaste sensorteknologi, brusreducering i denna kamera men låter ändå inte denna kamera nå upp till 3200iso som hos 1dmk3. 1dmk3 har större enskilda pixlar jämfört med 1dsmk3.
1dsmk3 har fler , mindre.

Varför tillåter inte Canon 1dsmk3 samma korta exponeringstid som 1dmk3 ? Dvs ett steg mindre.
Är det bakomliggande faktorer som vi/jag inte förstår? I så fall vilka?
Jag har läst igenom alla svar som Sheehy har producerat de senaste veckorna på dpreview, flertal är direkt översatta här till svenska och argumentationen är väldigt lik.
Jag kan förstå vissa delar men samtidigt så förstår jag inte alls då vissa svar som omkullkastar det jag har lärt mig genom åren, bla genom att besöka Photokina och haft äran att tala med flera sk experter från Canon, Nikon,Leaf mfl.

Jag väntar på svar från Dalsas fd sensorchef och genom Lars frågor.

I vilket fall så är detta den mest spännande tråd jag har deltagit i och det skall därför bli väldigt intressant att följa fortsättningen. Som någon sa tidigare i tråden, Risedals kunskaper räcker inte till- det är jag böjd att nu hålla med om .

 

[macrobild]

En ytterliggare tanke, Hasselblad har kommit ut med en 50milj pixlarbakstycke, jag har också haft äran att vid flera tillfällen få diskutera digitalfoto med Christian Poulsen Vd för Hasselblad, Hasselblad har ccd med en ganska dålig brusreducering inlagd jämfört med SLR, dvs Hasselblad är inte ämnad för högre iso som exv Nikon, Canon,. Kan man underexponera denna kamera ett antal steg så det motsvarar 6400iso med samma resultat vad det gäller detaljer/brus eftersom antalet pixlar är så stort, dvs vilken skilnad ses vid nersampling jämfört med D3?
Jag förstår att det är två olika sensorer.En test får utvisa.

 

[photodo]

joand skrev:
Räkna med att ISO 100 på din IXUS-kamera inte motsvarar ISO 100 på Nikon D3, utan snarare ISO 200. Småkameror är generellt sett annorlunda kalibrerade.

"Blanda ihop äpplen med bananer!" John, här försöker vi hålla en diskussion på en hög nivå (bland annat med hjälp av viss"inläggsbrusreducering"). Så kommer du och säger att kameran med de små pixlarna skall exponeras ett steg mer. Jag blev uppläxad av Otto för mitt nomenklaturval. Det heter inte ISO, det heter EI (exponeringsindex). Ljuskänslighet är sortlös – ett index. ISO är ett internationellt standardiseringsorgan. Och nu kommer vi in på vetenskapen sensitometri som jag undervisat för 1000-tals fotografelever under 28 år. Man kan med hjälp av anvisningar från ISO beräkna en films ljuskänslighet. Jag har inte satt mig in i hur samma procedur går till med sensorer, men det går att tillämpa filmmetoden. Jag tror att jag förklarat hur det går till i en annan tråd på detta forum.
Här måste jag ge Risedal rätt i sitt resonemang (även om jag håller med dig om att han har lite svårt med formuleringarna ibland). Om kameratillverkaren anger ett EI enligt ISO så kan man inte samtidigt förvänta sig att den skall exponeras med dubbelt så mycket ljus "därför att den är kalibrerad annorlunda" eller "därför att det är en liten sensor".

 

[photodo]

Sensitometri

Sensitometri är läran om hur ljuskänsliga material reagerar på exponering. Genom att exponera det ljuskänsliga materialet med stegvis ökande (fördubblad) mängd ljus och sedan registrera hur det reagerar, så kan man beskriva ljuskänsligheten med en kurva. Det finns tre områden för ljuskänsligheten.
1) Materialet (filmen eller sensorn) reagerar inte alls (med mer än brus) därför att vi har exponerat med för lite ljus.
2) Materialet reagerar proportionerligt med exponeringen.
3) Materialet reagerar inte längre proportionerligt eftersom det inkommande ljuset är för starkt.
Den del av den sensitometriska kurvan som vi vill använda vid fotografering är givetvis 2). När vi exponerar för lite får vi inga detaljer i skuggorna. När vi exponerar för mycket får vi blockerade högdagrar.

Det intressanta med sensorer i vanliga kameror är att de med sin kurva skall täcka in flera olika ISO (förlåt Otto!). Här måste vi skilja på DR för sensorn och DR för den del av sensorns område 2) som vi väljer att utnyttja. Det är här som förvirringen inträder. Vi har alltså två olika DR: DR/s och DR/ISO.
Det var detta jag var inne på tidigt i denna tråd, dock utan att riktigt förmå koppla samman detta med samplingstekniken vid avläsning. Jag resonerade med Otto om detta igår (efter Johns uppmaning att jag borde fråga min kompis). Otto räknade i huvudet och kom fram till att resultatet av samplingen är beroende av mängden brus. "Försök förklara det så att de fattar!" löd Ottos uppmaning.

 

[photodo]

Försök till förklaring

Binningstekniken kan tillämpas på många olika nivåer. Skriv ut en bild stort, betrakta den på kort avstånd exvis 20 cm. Flytta bilden till 40 cm. Eventuellt brus vid den första betraktningen har nu reducerats tack vare ögats upplösningsbegränsning.
Öppna bilden i Photoshop. Minska upplösningen till hälften (linjärt). Eventuellt brus innan förminskningen har nu reducerats.
Eller som jag var inne på tidigare i denna tråd: Plåta med Tri-X 24x36. Plåta samma motiv med Tri-X 9x12 cm. Kopiera negativen till samma bildstorlek. Bruset har reducerats i bilden från det stora negativet.
För verkligt hög precision vid brusreducering med pixelbinning rekommenderas att man tillämpar den med de analoga signalerna från pixlarna. Binning av den digitaliserade informationen fungerar bättre med ökat bitdjup. Det är förmodligen en av anledningarna till att man som kameratillverkare går från 12 till 14 bitar. Precisionen ökar.

Nu kommer knäckfrågan. Varför kan man inte öka ISO mer än högst marginellt med binning? Därför att binning sker på DR/ISO-nivå, inte DR/sensor-nivå.
Eller som Otto uttryckte det "Vid låga EI kommer du att få en bättre bild när du binnar 4 pixlar till 1. Men när EI stiger ökar också bruset och därmed minskar vinsten".
Det vi så olyckligt blandat samman i denna diskussion är att vi hela tiden talat om sensorns läsbrus, även vid låga ISO.
Binningen reducerar bruset i bottenskiktet av det utvalda "ISO-snittet" från sensorns DR. Det är först när vi närmar oss de högsta möjliga ISO-talen som vi faktiskt försöka "binna bort" det verkliga bottenbruset.

 

[photodo]

Sensitometri igen

Varje ljuskänsligt material har sitt område där det kan registrera skillnader i exponering. På filmtiden kallade vi gränserna för detta område för tå och skuldra. När vi exponeringsmässigt befann oss i tåpartiet (låga exponeringar = små bländare, korta tider och motivets allra mörkaste partier) och ytterligare minskade exponeringen så hände ingenting. Det blev bokstavligt talat svart. Det enda vi kunde kopiera fram var eventuell kornstruktur från filmens slöja = brus.
En sensor fungerar i princip på samma sätt. När för få fotoner träffar kislet så kommer inga eletroner att exciteras.
Antag att vi har två olika pixlar, en stor och en liten. Alla (tror jag) är överens om att den stora pixeln har ett högre DR (vid samma teknologinivå). Vid lägsta ISO-utsnittet av de två pixlarnas DR, utnyttjas den övre delen av den sensitometriska kurvan. Allra högst lägger vi vid fotograferingen motivets ljusaste högdagrar. För den stora pixeln representeras denna exponering av massor av elektroner (full well). För den lilla blir det betydligt färre elektroner. När vi sedan ökar ISO ett steg, så halverar vi antalet elektroner i pixlen. Självklart så når vi bottenbruset betydligt tidigare med den lilla pixeln. Självklart så kan vi inte öka ISO lika mycket när vi använder en sensor med små pixlar – oavsett om det är en liten eller stor sensor. Höga ISO bestäms av pixelns DR ≈ storlek, inte av sensorns storlek.

 

[photodo]

Om större är bättre borde en pixel vara bäst

Det ställdes en retorisk fråga tidigare i denna tråd. "Om större pixlar alltid är bättre då borde en stor pixel på en sensor vara bäst." Och det är det – om vi eftersträvar högt sensor-DR och önskar kunna fotografera med så högt ISO som möjligt. Självklart blir valet av pixelstorlek en kompromiss mellan DR/ISO och upplösning. När tillverkarna petar in allt fler pixlar på en begränsad sensor (Hasselblad är nu med hjälp av Kodak uppe i motsvarande 25 MP på en ff-sensor) så minskar DR och möjligheten att använda höga ISO. Detta gör inte så mycket i Hasselblads fall eftersom det är en utpräglad studiokamera.

 

[photodo]

joand skrev:
...du får gärna i så fall försöka förklara vad Emil menar [med att småkameror inte håller ISO].

Denna uppmaning var inte riktad till mig, men jag gör ett försök i alla fall.
Enligt mitt tidigare resonemang så har de små pixlarna ett kortare användbart sensitometriskt område för exponering. Men man vill inte vara sämre än någon annan och vill därför visa att vi kan minsann också ta kort med lite högre ISO. Ett mindre sensor-DR skulle snabbt förbrukas om ISO-utsnitten tilläts få ett normalt DR (=tilläts kunna registrera 7-8 steg av motivets ljusnivåer). Man krymper därför ISO-DR och flyttar därmed även medelpunkten. Alltså marknadsföringsåtgärder. Man vill få konsumenterna att tro att den lilla kameran presterar lika bra eller nästan lika bra som en DSLR. Jag vet inte om detta är ett brott mot ISO (organisationen) och tänker inte ta reda på det.
Och för att återknyta till din (John) säkert välmenade uppmaning att jag skulle exponera den lilla kameran med ett steg mer ljus av ovan nämnda skäl, så låter jag härmed meddela att jag inte kommer att följa denna uppmaning. Jag gillar nämligen inte att jämföra äpplen med bananer, särskilt inte eftersom din uppmaning skulle utfalla till äpplenas fördel och jag är allergisk mot äpplen.

 

[Sten-Åke Sändh]

macrobild skrev:
att kameran frångår iso är en sak . Men 100 iso är 100iso oavsett det är kompakt eller slr kamera,given tid, given bländare i ett givet ljus.
Att resultatet sedan är olika vet vi ju alla , exv fotografera med G9 på 400iso eller Canon 5d på 400iso där tid och bländare skall vara detsamma.

Mikael, jag läste precis samma sak som John i den länk jag faktiskt fick av dig nån sida bort och du skrev också att du skulle utrycka dig annorlunda (mer nyanserat?) än du tidigare gjort efter att du läst den länken. Jag förstår heller inte varför ni blev osams om detta. Bestrider du det som står i länken du skickade till mig eller är det så att du bara läst delar delar av det som står i den? I så fall borde du väl påpekat vad du inte tyckte vi skulle ta till oss? Du brukar klaga ibland på att jag skriver långa inlägg och du kanske inte orkar läsa allt men det som står i denna länken är både långt och ganska komplicerat så man får verkligen skärpa sig för att hänga med i svängarna. Har du inte orkat läsa allt som står i den här texten heller Mikael? Det John säjer styrks ju av delar av denna text. Jag tror ni är dödströtta.

http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p3.html#pixelsize

Citat ur länken:

The Panasonic FZ50 is a 10MP superzoom digicam that shoots raw files. An analysis by John Sheehy, as well as the author's rough measurements on this FZ50 raw file using the noise vs. exposure graphical method outlined on page 2, yields a gain g of roughly .29 photons/12-bit ADU at ISO 400. Dividing by the square of the 2 micron pixel size yields .072 photons per ADU per square micron, comfortably in the middle of the efficiency table above. However, just as the Canon ISO calibration was off for its earlier models, digicam ISO calibrations differ from those of DSLR's. Typical DSLR's leave about 3.5 stops between metered middle grey and raw saturation; digicams put middle gray about 0.5-1.0 stop closer to raw saturation, due to their lower dynamic range. This means that their ISO calibration is about 0.5-1.0 stops understated in relation to DSLR ISO calibration, and so the FZ50 efficiency figure is actually higher than .072 by a factor 1.4-2.0, making the FZ50 sensor about the most efficient per unit area in capturing photons of any digital camera sensor currently available!

Om du ville använda länken för att understryka din sak att större pixlar alltid ger bäst förutsättningar att samla in ljus så fick du mig lite förvirrad. Sista meningen i detta stycke säger nämligen något helt annat:

Citat: "making the FZ50 sensor about the most efficient per unit area in capturing photons of any digital camera sensor currently available!" slut citat

en kompaktsensor lyfts alltså fram som den mest effektiva att samla ljus sett per yta trots små pixlar (är detta påstående falskt i texten? eller bara för retoriskt hårddraget?)

Den här tråden är faktiskt väldigt förvirrande. Undrar om vi kommer fram till någon form av systes överhuvudtaget. Oddsen känns inte allt för bra. Jag åker nog ut på en kobbe i skärgården i eftermiddag och gör mig onåbar.

Kjellberg torpederar påståendet i din länk och det John säjer med det han skrivit i föregående inlägg och ord står mot ord igen. Fortfarande förstår jag inte varför du gav mig denna länk när du kort efteråt vänder dig emot det som står i den. Så nu reser sig frågan om Kjellberg har mer rätt en den som skrev texten i länken.

 

[joand]

Re: Sensitometri igen

photodo skrev:
Varje ljuskänsligt material har sitt område där det kan registrera skillnader i exponering. På filmtiden kallade vi gränserna för detta område för tå och skuldra. När vi exponeringsmässigt befann oss i tåpartiet (låga exponeringar = små bländare, korta tider och motivets allra mörkaste partier) och ytterligare minskade exponeringen så hände ingenting. Det blev bokstavligt talat svart. Det enda vi kunde kopiera fram var eventuell kornstruktur från filmens slöja = brus.
En sensor fungerar i princip på samma sätt. När för få fotoner träffar kislet så kommer inga eletroner att exciteras.
Antag att vi har två olika pixlar, en stor och en liten. Alla (tror jag) är överens om att den stora pixeln har ett högre DR (vid samma teknologinivå). Vid lägsta ISO-utsnittet av de två pixlarnas DR, utnyttjas den övre delen av den sensitometriska kurvan. Allra högst lägger vi vid fotograferingen motivets ljusaste högdagrar. För den stora pixeln representeras denna exponering av massor av elektroner (full well). För den lilla blir det betydligt färre elektroner. När vi sedan ökar ISO ett steg, så halverar vi antalet elektroner i pixlen. Självklart så når vi bottenbruset betydligt tidigare med den lilla pixeln. Självklart så kan vi inte öka ISO lika mycket när vi använder en sensor med små pixlar – oavsett om det är en liten eller stor sensor. Höga ISO bestäms av pixelns DR ≈ storlek, inte av sensorns storlek.

Jag köper inte detta resonemang. Det finns ingen ljusnivå där ljuset är för svagt för att inte påverka en pixel. En pixel räknar bokstavligen enstaka fotoner, vilket i sin tur ger upphov till fler eller färre elektroner i själva pixeln. Antingen exiterar en foton en elektron eller inte. Om elektronen exiteras, så kommer pixelns spänningsnivå att förändras. Detta är fullständigt linjärt, ända från första elektronen. Pixeln gör ingen skillnad på den första eller den 10000:e elektronen.

Hög-isoegenskaper, eller brusegenskaper i allmänhet, bestäms i första hand av sensorstorlek, inte pixelstorlek.

 

[joand]

photodo skrev:
Man vill få konsumenterna att tro att den lilla kameran presterar lika bra eller nästan lika bra som en DSLR. Jag vet inte om detta är ett brott mot ISO (organisationen) och tänker inte ta reda på det.
Och för att återknyta till din (John) säkert välmenade uppmaning att jag skulle exponera den lilla kameran med ett steg mer ljus av ovan nämnda skäl, så låter jag härmed meddela att jag inte kommer att följa denna uppmaning. Jag gillar nämligen inte att jämföra äpplen med bananer, särskilt inte eftersom din uppmaning skulle utfalla till äpplenas fördel och jag är allergisk mot äpplen.

Om denna teori om vad Emil menar verkligen är korrekt, så är det inte vettigt att göra som du säger. Det är i så fall bara en bugg i visningen av ISO-talet på kamerans display.

Antag att en ny kameramodell från Canon har ett glapp i LCD:n. Sista ISO-siffran har fallit bort. Istället för ISO 100 står där ISO 10. Lars Kjellberg (trots att han är medveten om felet) ställer därför in ISO 1000 när han ska göra sina fotografiska jämförelse. "Oj vad överexponerade bilderna var, och oj vad brusigt." Tycker du att det är vettigt? Har du tappat all sans och reson?

Men jag är skeptisk till att det är så Emil menar. Det låter inte rimligt att alla tillverkare av småbildskameror bara skulle få för sig att låta kameran visa ISO 100 istället för ISO 200 bara för att de tror att det går hem hos konsumenterna.

 

[hvenafoto]

...bilderna var, och oj vad brusigt." Tycker du att det är vettigt? Har du tappat all sans och reson?

Men jag är skeptisk till att det är så Emil menar. Det låter inte rimligt att alla tillverkare av småbildskameror bara skulle få för sig att låta kameran visa ISO 100 istället för ISO 200 bara för att de tror att det går hem hos konsumenterna. [/B]

Du får ursäkta men det är lite du som tappar sans och reson just nu. Du klagade på MR sätt att skriva men tyvärr beter du dig på samma sätt.

Man kan inte avfärda ett påstående med "det tror jag inte på" utan att ge en underbygd förklaring.

Om man vill veta vad denne Emil menar är det väl bäst att ställa frågan direkt till honom och sedan publicera svaret i detta forumet.

Till Kjellberg vill jag rikta ett tack för intressanta beskrivningar, ska läsa med nöje.

 

[fjalstal]

joand skrev:
Men jag är skeptisk till att det är så Emil menar. Det låter inte rimligt att alla tillverkare av småbildskameror bara skulle få för sig att låta kameran visa ISO 100 istället för ISO 200 bara för att de tror att det går hem hos konsumenterna.

Varför inte? Väldigt många vardagsfotografer har fortfarande ISO-inställningarna från de enkla analoga kamerorna kvar i minnet. 100 ISO var ju förr "normalfilm" och folk visste att högre ISO gav kornigare bilder. Det är helt klart vettigt att arbeta vidare på det i marknadsföring av enklare digitala kameror.

Inte kommer många av de billigare kamerorna användas ihop med extern ljusmätare heller. De få som gör så kanske blir missnöjda, men den lilla promillen skiter nog tillverkarna högtidligen i. Dessutom lär ju VÄLDIGT få lägga ca 2800 spänn (finns det billigare?) på den där ljusmätaren när kameran troligen t o m går på mindre och upplevs som dyr nog för många.

 

[joand]

hvenafoto skrev:
Man kan inte avfärda ett påstående med "det tror jag inte på" utan att ge en underbygd förklaring

För det första sade jag "jag är skeptisk". Jag har inte avfärdat det helt. För det andra går det utmärkt att avfärda påståenden utan att komma med underbyggda argument till det. Just nu avfärdar jag påståendet att det finns en rosa elefant i mitt sovrum. Jag har inte ens tittat efter.

 

[joand]

fjalstal skrev:
Varför inte?

Till exempel för att det i så fall finns minst lika stor anledning att justera kalibreringen åt andra hållet. Tror du inte att en småbildskamera som går upp till ISO 3200 skulle locka en del lättlurade?

Ett annan anledning är att det är en ren lögn, som dessutom är lätt att avslöja eftersom exponeringstiderna inte stämmer. Varför inte lika gärna ljuga om bländartalet? Eller slutartiden?

 

[photodo]

Sten-Åke Sändh skrev:...nu reser sig frågan om Kjellberg har mer rätt en den som skrev texten i länken.

Men så kan det väl inte vara. Han kommer ju längre bort ifrån... I den här tråden verkar det ibland som att trovärdigheten för inläggen ökar med avståndet.

 

[fjalstal]

Jag tror jag ska skriva ut hela tråden och ta med till teknikanalfabeten Krister på reklamfirman jag ibland gör jobb åt, så han får se svaren på vad pixlarnas antal har för betydelse för utskriftens kvalitet...

Svaret på den frågeställning tråden har utvecklats till är inte särskilt svår att besvara. Jag pratade igår med en elektronikkonstruktör jag känner, och han tycker fotodioders egenskaper är så pass väl kända att det inte är några problem alls att besvara grundfrågan om storlekens betydelse. Han tyckte däremot att man som referens nog bör använda de som är kunniga på den elektronik det gäller, inte ta med sensorns kringutrustning i bilden, inte blanda in märkespreferenser och inte absolut tro på de "tester" som diverse "expert"-hemsidor sysslar med. Låter inte som några konstigheter för mig, direkt...