Många (flera) pixlar inte alltid bara onödigt

[macrobild]

en annan sak som slår mig är , varför har 1dsmk3 "bara 1600iso", de har på samma yta petat in mer och modernare pixlar. Varför då inte 3200iso?

Jag skulle dock vilja veta vad främst Kodak menade med sitt uttalande.

Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise."
Varför denna formulering, det kvitttar väl om det är 39 eller 50mpixel, sensorytan är ju densamma ,enligt tidigare resonemang, bara fler pixlar.

 

[photodo]

macrobild skrev:
Jag skulle dock vilja veta vad främst Kodak menade med sitt uttalande.

Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise."
Varför denna formulering, det kvitttar väl om det är 39 eller 50mpixel, sensorytan är ju densamma ,enligt tidigare resonemang, bara fler pixlar.

Visst är det konstigt; DR har ju inget med pixelstorleken att göra. Eller har någon missat något?

 

[macrobild]

så är skriver Canon: By improving
light-collecting efficiency, the same ISO range and low noise (S/N ratio) as that of the
EOS 30D were attained even though the pixels on the 30D are larger.new processes were incorporated
in the CMOS semiconductor fabrication and microlens-forming process

samma förbättringar kan väl även göras i och på en större pixel.

Vad är det som gör att Kodak, Canon mfl ändå talar om enskilda pixeln storlek? Att enskilda pixeln yta på något sätt är avgörande för DR och isoegenskaper?

På något sätt känns detta som hela trådens kärnfråga. Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise."
Varför denna formulering?

det kvitttar väl om det är 39 eller 50mpixel, sensorytan är ju densamma ,enligt tidigare resonemang, bara fler pixlar.

Varför har inte Canon 1dsmk3 med 21 miljoner pixlar högre iso än 1600?Senaste sensorteknologin samt fler pixlar på en större yta än 1dmk3 men som ändå har högre isoegenskaper.

Missas någonting trots alla matematiska förklaringar?
Jag vill gärna veta.

 

[photodo]

photodo skrev:
Därmed inte alls sagt att dina inlägg bidragit till utvecklingen, tvärt om, de har varit av stor betydelse.

Ursäkta, jag missade ett "inte" i denna mening: "Därmed inte alls sagt att dina inlägg inte bidragit till utvecklingen, tvärt om, de har varit av stor betydelse.

 

[kjellric]

macrobild skrev:
Jag undrar en sak.
Varför har Kodak denna anmärkning i sin text , för att behålla DR: 'Don't take anything away that we already have,' particularly in terms of dynamic range."
Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise."
Varför denna formulering, det kvitttar väl om det är 39 eller 50mpixel, sensorytan är ju densamma ,enligt tidigare resonemang

Kodak säger att de lyckades med detta genom att förbättra utläsningen bla med 4 kanaler istället för två.. Behålla DR.

http://www.dpreview.com/news/0807/08070902Kodaksensor.asp
Min fråga blir: Varför kunde de då inte behålla den gamla 39Mpix teknologin, dvs bara göra pixeln något mindre eftersom pixlarna från 50Mpix bakstycket är fler . Sensorns ytan är ju i båda fallen lika stor, enda skilnaden är att det är fler pixlar.(att det finns svårigheter med readout noise förstår jag)

Den andra funderingen är: Varför 50Mpixel? Hur mycket upplösning klarar objektiven? I Malmö sa Christian Poulsen då Vad för Imacon till mig att när man har passerat 40 mpixel så behövs det inget aa-filter för då har sensorns upplösning passerat objektivens.
Är dessa siffror reviderade, är optiken från Fuji så mycket bättre än de Zeissobjektiv han då referade till ?


OBS kan vi kanske föra diskussionen framåt istället för att kasta sand , frågan är komplex och jag vill gärna förstå.

Om man kan fästa någon som helst tilltro till Michael J. Haussmann som i sin artikel "The Revelution of Lenses" i senaste utgåvan av tidingen Viktor by Hasselblad anser att Fujis objektivseri HC är snäppet bättre än Carl Zeiss CF objektivserie så är svaret på din fråga, ja.

KAF 39000 och KAF 50100 är vad jag förstått fysikt lika stora men med olika pixelstorlek, KAF 39000 med 6,8X6,8 um, KAF 50100 med 6,0X6,0 um skulle dessa två bakstycken vara lämplig att gämföra under lika förhålande för att få svar på denna fråga som tråden startade med, eller är det för liten storleksskillnad på pixlarna för att man skall se någon "skillnad" ?

 

[macrobild]

Angående svaret på objektiv så känner jag till att några av Fujis objektiv anses vara bättre än Zeiss då jag har vid två Photokinor i rad har träffat mannen bakom bla Hasselblads 28mm vidvinkelobjektivet.
Men frågan kvarstår:Varför har Kodak denna anmärkning i sin text , för att behålla DR: 'Don't take anything away that we already have,' particularly in terms of dynamic range."
Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise."

Det är ju Kodak själva , inte någon j..... Pelle som kommer med detta uttalande.

 

[macrobild]

En full ccd av Kodak reduceras ner i enskild pixelyta, och för att samma DR skall kunna erhållas så kommer uttalande från Kodak , se tidigare svar. Varför inte reducera ner 39mpixel sensorns enskilda pixelstorlek så att 50Mpixel får plats utan ovan anmärkning från Kodak? Det skall inte vara någon skilnad på 50 miljoner mindre pixlar jämfört med 39 miljoner större pixlar,då totala ytan är densamma enligt tidigare inlägg av exv John.
Vad är det vi missar eller inte förstår?

Eller vad är det somliga i denna tråd förstår och inte Kodak eller Canon?.

Talar vi förbi varandra?

 

[photodo]

joand skrev:
Jag har inget bra svar på det. Det beror så väldigt mycket på vad de menar. Menar de dynamik per pixel? För hela sensorn? Menar de brus i absoluta tal, eller egentligen signal/brus-förhållandet? Vad menar de med "less signal"? Lägre spänningsnivå? Det är generellt sett inte sant (faktiskt), så de menar kanske något annat. Jag vågar inte ge mig in i någon diskussion där.

Jag känner mig modig denna lördagsmorgon och vågar ge mig in i en diskussion om vad Kodak menar när de formulerar sig så här: "Going to a smaller pixel you get less signal so, to retain dynamic range, we need to drop noise." När man väljer att använda mindre pixlar så minskar signalen, för behålla det dynamiska omfånget tvingas vi minska bruset. Kan det bli enklare än så? DR är skillnaden mellan signal och brus. Om signalen minskar p.g.a. att pixelytan minskar – det är generellt sett sant (faktiskt) – så måste man anstränga sig ytterligare för att minska bruset.

 

[Bengf]

Undrar om megap.

Upptäckte ditt inlägg lite sent.Jag köpte en sony W5 2005.5megapixel sensor 1/1.8.Många fullskärmsbilder på Datorn blir förvånansvärt bra.Brusreduseringstekniken går ju ständigt framåt så det har väl hänt en del.Men nu är ju sensorerna ännu mindre 1/2.5.Ock 10 megap.Men min undran är.en mordern Nikon 300 tex.med 12 megap.Nikon valde inte att använda tex.6 Megapixel och mycket stora pixlar.Ingen verkar att hoppa på det tåget.

 

[joand]

photodo skrev:
Om signalen minskar p.g.a. att pixelytan minskar – det är generellt sett sant (faktiskt).

Eftersom pixelns kapacitans och max well capacity båda minskar proportionellt mot dess minskade area så är antal elektroner dividerat med kapacitansen konstant, och därmed även utspänningen. Nu är jag absolut ingen expert på pixel-design, så om du kan peka på något som tyder på att det inte fungerar så så kommer jag förmodligen att släppa frågan.

 

[photodo]

joand skrev:
Eftersom pixelns kapacitans och max well capacity båda minskar proportionellt mot dess minskade area så är antal elektroner dividerat med kapacitansen konstant, och därmed även utspänningen. Nu är jag absolut ingen expert på pixel-design, så om du kan peka på något som tyder på att det inte fungerar så så kommer jag förmodligen att släppa frågan.

Full well capacity beskrivs med hur många elektroner en pixel maximalt kan hålla. När denna laddning gjorts om till spänning blir det "typiskt" 1 v. Detta är pixelns övre gräns i DR-spannet = signal. I botten sätter brusnivån gränsen; den undre gränsen för DR-spannet = noise. När denna svaga laddning gjorts om till spänning får vi "typiskt" 500 µv. Se Theuwissens svar nedan.
Eftersom det finns en korrelation mellan kiselyta och full well capacity, så minskar "signal" per automatik med pixelytan – förutsatt att fill factor är den samma. Därmed minskar även DR – om inte "noise" också sänks. Det förefaller finnas en relation mellan pixelstorlek och brus, men jag tror att den är något flytande, teknologi- och generationsberoende. Möjligen är det så att brus per automatik sjunker, men det lär inte räcka, med tanke på vad man förlorar i signal. Generellt sett så minskar pixeln DR med ytan, eftersom brus inte sjunker lika mycket som signal. Men visst kan det vara marknadsskryt som Kodak ägnar sig åt när de beskriver vad deras CCD-utvecklare åstadkommit.

Exempel:
Kodak Kaf 39000: 6,8 µm, 60' i signal och 16e brus; kvot 3750
Kaf 50100: 6 µm, 45' i signal och 12,5e brus; kvot 3280
Kaf 18100 (utgången): 10 µm, 100' i signal och 20e brus; kvot 5000
Således ökar S/N med storleken på pixeln trots generationsglapp.

LK: I have been teaching the zone system and black and white photography for 25 years in Sweden, and like to look at sensors in a sensitometric way. A high lit area at ISO 100 represents many photons and many electrons, near the full well capacity of the sensor. A low lit area at ISO 1600 is in the opposit end of the scale, near read noise threshold. How many volts do these end points typically represent?

AT: Saturation corresponds (typically) to 1 V, read noise threshold is about 500 uV, so factor of 2000 between the two levels.

 

[joand]

photodo skrev:
Full well capacity beskrivs med hur många elektroner en pixel maximalt kan hålla. När denna laddning gjorts om till spänning blir det "typiskt" 1 v. Detta är pixelns övre gräns i DR-spannet = signal. I botten sätter brusnivån gränsen; den undre gränsen för DR-spannet = noise. När denna svaga laddning gjorts om till spänning får vi "typiskt" 500 µv. Se Theuwissens svar nedan.
Eftersom det finns en korrelation mellan kiselyta och full well capacity, så minskar "signal" per automatik med pixelytan – förutsatt att fill factor är den samma. Därmed minskar även DR – om inte "noise" också sänks. Det förefaller finnas en relation mellan pixelstorlek och brus, men jag tror att den är något flytande, teknologi- och generationsberoende. Möjligen är det så att brus per automatik sjunker, men det lär inte räcka, med tanke på vad man förlorar i signal. Generellt sett så minskar pixeln DR med ytan, eftersom brus inte sjunker lika mycket som signal. Men visst kan det vara marknadsskryt som Kodak ägnar sig åt när de beskriver vad deras CCD-utvecklare åstadkommit.

Exempel:
Kodak Kaf 39000: 6,8 µm, 60' i signal och 16e brus; kvot 3750
Kaf 50100: 6 µm, 45' i signal och 12,5e brus; kvot 3280
Kaf 18100 (utgången): 10 µm, 100' i signal och 20e brus; kvot 5000
Således ökar S/N med storleken på pixeln trots generationsglapp.

Jag vill återigen upprepa att jag inte är speciellt insatt i sensordesign, men jag ser inget i vad du säger där som motsäger vad jag sade. Du antar helt utan motiveringar att "signalen" mätt i volt sjunker när max well capacity sjunker. Jag hävdar att det inte är sant. Hur stor spänning ett visst antal elektroner ger upphov till beror på kapacitansen. Formeln är U = Q / C där U är spänningen, Q är laddningen (antal elektroner) och C är kapacitansen. Pixelns kapacitans är direkt proportionell mot pixelytan, så laddningen och kapacitansen sjunker i det här fallet i samma takt när pixelytan minskar. Kvoten förändras inte.

Sedan argumenterar du för att pixelns signal/brusförhållande försämras när pixelstorleken sjunker. Detta motsäger jag inte alls. Det är oundvikligt, men enligt våra många och långa matematiska diskussioner så är det brus per ytenhet av sensorn som är intressant för den slutliga bilden. Om vi ska jämföra dynamiken för de tre sensorer du räknar upp är så måste vi alltså jämföra samma yta. Vi kan välja 10 µm för enkelhetens skull:
Kaf 18100: 10 µm korrigerad för 10 µm = 5000
Kaf 39000: 6,8 µm korrigerad för 10 µm 3750 * 10/6.8 = 5515
Kaf 50100: 6.0 µm korrigerad för 10 µm 3280 * 10 / 6 = 5467

Den sensor som har bäst signal/brus-förhållande är alltså den med 6.8 µm pixlar, och den sämsta är den med 10 µm pixlar. Nej, det är inget trick. Jag önskar att du kan tro mig. Den bästa sensorn i detta fall är Kaf 39000, helt klart.

Och *precis detta* är min stora käpphäst genom hela debatten. Det *går* inte att säga vilken sensor som är bäst genom att titta på pixelstorleken. Jag har aldrig hävdat att pixelstorleken inte har någon betydelse alls, bara att om den har det så är effekten så liten att den dränks av andra faktorer, som t.ex. sensorgeneration och tillverkningsteknik.

Jag hoppas vi är överens.

 

[joand]

joand skrev:
Kaf 18100: 10 µm korrigerad för 10 µm = 5000
Kaf 39000: 6,8 µm korrigerad för 10 µm 3750 * 10/6.8 = 5515
Kaf 50100: 6.0 µm korrigerad för 10 µm 3280 * 10 / 6 = 5467

Det där gick nog lite för fort. Max well capacity skall korrigeras proportionellt mot ytan och bruset skall korrigeras med kvadratroten ur ytan, så resultatet blir så här:

Kaf 18100
max well/10 µm = 100000
brus/10 µm = 20e
signal/brus/10 µm = 100000/20 = 5000

Kaf 39000
max well/10 µm = 60000 * (10/6.8)**2 = 129757
brus/10 µm = 16 * 10/6.8 = 23.5
signal/brus/10 µm = 129757 / 23.5 = 5522

Kaf 50100
max well/10 µm = 45000 * (10/6)**2 = 125000
brus/10 µm = 12.5 * 10/6 = 20.8
signal/brus/10 µm = 125000 / 20.8 = 6010

Den bästa sensorn är alltså Kaf 50100, men slutsatsen är densamma.

 

[photodo]

joand skrev:
Det där gick nog lite för fort. Max well capacity skall korrigeras proportionellt mot ytan och bruset skall korrigeras med kvadratroten ur ytan, så resultatet blir så här:

Kaf 18100
max well/10 µm = 100000
brus/10 µm = 20e
signal/brus/10 µm = 100000/20 = 5000

Kaf 39000
max well/10 µm = 60000 * (10/6.8)**2 = 129757
brus/10 µm = 16 * 10/6.8 = 23.5
signal/brus/10 µm = 129757 / 23.5 = 5522

Kaf 50100
max well/10 µm = 45000 * (10/6)**2 = 125000
brus/10 µm = 12.5 * 10/6 = 20.8
signal/brus/10 µm = 125000 / 20.8 = 6010

Den bästa sensorn är alltså Kaf 50100, men slutsatsen är densamma.

Jag begriper inte vad du gör här. Varför räknar du om till större sensorer?
Och vad jag kan se i mitt inlägg så har jag aldrig påstått att signal mätt i volt sjunker när full well capacity sjunker. Det jag hävdade var att well capacity minskade med kiselytan.

Ärligt talat så tror inta jag att vi kommer särskilt mycket längre i dessa resonemang. Du "bevisar" egna teser med räknefel som sedan korrigeras. Du har också tydligen bestämt dig för att du till varje pris inte tänker ge på någon punkt om den har Lars Kjellberg som avsändare. Det verkar vara väldigt mycket prestige i detta. Jag har ett förslag. Du formulerar din hypotes på engelska. Du publicerar den här. Jag klipper ut den och skickar den till Albert T för kommentar. Litar du tillräckligt mycket på Albert för att lyssna på vad han har att säga?

 

[joand]

photodo skrev:
Jag begriper inte vad du gör här. Varför räknar du om till större sensorer?
Och vad jag kan se i mitt inlägg så har jag aldrig påstått att signal mätt i volt sjunker när full well capacity sjunker. Det jag hävdade var att well capacity minskade med kiselytan.

Ärligt talat så tror inta jag att vi kommer särskilt mycket längre i dessa resonemang. Du "bevisar" egna teser med räknefel som sedan korrigeras. Du har också tydligen bestämt dig för att du till varje pris inte tänker ge på någon punkt om den har Lars Kjellberg som avsändare. Det verkar vara väldigt mycket prestige i detta. Jag har ett förslag. Du formulerar din hypotes på engelska. Du publicerar den här. Jag klipper ut den och skickar den till Albert T för kommentar. Litar du tillräckligt mycket på Albert för att lyssna på vad han har att säga?

Nej, jag räknar inte om till större sensorer. Jag jämför lika stora ytor på de tre olika sensorerna.

Jag har inte gjort något räknefel. Räknefelet är tyvärr ditt, och det var därför jag inte fick ihop siffrorna. För Kaf 50100 har du utfört divisionen fel. 45000 / 12.5 är 3600, inte 3280. Med siffran 3600 stämmer även min första beräkning.
Jag skriver mycket gärna om mina beräkninar på engelska så att du kan skicka dem till Albert T (inte för att jag vet vem det är). Just nu börjar det åska här, så jag vill stänga av min dator. Jag återkommer.

 

[elbe]

joand skrev:
Det där gick nog lite för fort. Max well capacity skall korrigeras proportionellt mot ytan och bruset skall korrigeras med kvadratroten ur ytan, så resultatet blir så här:

Kaf 18100
max well/10 µm = 100000
brus/10 µm = 20e
signal/brus/10 µm = 100000/20 = 5000

Kaf 39000
max well/10 µm = 60000 * (10/6.8)**2 = 129757
brus/10 µm = 16 * 10/6.8 = 23.5
signal/brus/10 µm = 129757 / 23.5 = 5522

Kaf 50100
max well/10 µm = 45000 * (10/6)**2 = 125000
brus/10 µm = 12.5 * 10/6 = 20.8
signal/brus/10 µm = 125000 / 20.8 = 6010

Den bästa sensorn är alltså Kaf 50100, men slutsatsen är densamma.

Ser det här som ett exempel på utveckling. Tror knappast att tekniken från Kaf 18100 direkt använd i Kaf 50100 skulle samma resultat.

Samma med jämförelsen mellan 10D och den två år yngre FZ50, som dessutom i den teoretiska jämföresen fått tillgodoräkna den rikligare exponeringen två ggr.

Nu är det kalas på gång med dans på lövad bana

Ha de gott!
/Leif

 

[joand]

elbe skrev:
Samma med jämförelsen mellan 10D och den två år yngre FZ50, som dessutom i den teoretiska jämföresen fått tillgodoräkna den rikligare exponeringen två ggr./Leif

Vad menar du med det? Exponeringen i det exemplet är densamma.

 

[joand]

joand skrev:
Jag skriver mycket gärna om mina beräkningar på engelska

We have the following data for signal to noise ratio for three different Kodak sensors:
Kaf 18100: Size 10 µm, max well capacity: 100000 electrons, noise: 20 electrons, SNR: 5000
Kaf 39000: Size 6.8 µm, max well capacity: 60000 electrons, noise: 16 electrons, SNR: 3750
Kaf 50100: Size 6 µm, max well capacity: 45000 electrons, noise: 12.5 electrons, SNR: 3600

Now we want to evaluate these sensors in terms of maximum dynamic range in the final image, assuming that we view the images from the three sensors at the same size. We also assume that the sensor sizes are the same.

To do this it is not relevant to compare noise characteristics of individual pixels. We must evaluate characteristics of equal areas of the three sensors. We therefore normalize the figures for a 10x10 um area size.

The signal (number of electrons) is obviously proportional to the sensor area. The noise scales proportionately to the square root of the area. The theory can be found here:

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

The normalized figures for the sensors calculated for a 10x10 µm area are:

Kaf 18100
Same as before

Kaf 39000
Well capacity: 60000 * (10/6.8)**2 = 129757 electrons
Noise: 16 * 10/6.8 = 23.5 electrons
SNR: 129757 / 23.5 = 5520

Kaf 50100
Well capacity: 45000 * (10/6)**2 = 125000 electrons
Noise: 12.5 * 10/6 = 20.8 electrons
SNR: 6010

The conclusion is that the Kaf 50100 has the highest dynamic range in the final image when the images are scaled to the same size. The lower SNR of the individual pixels of the Kaf 50100 are more than compensated for by their larger numbers.

 

[elbe]

joand skrev:
...
Exponeringen i det exemplet är densamma.

Hur vet du de?

Laddade ner bilden och skrev ut och jag kan inte bekräfta de Sheehy påstår.

Stor skillnad i utskriftkvalitet till fördel för 10D. Mindre brus och större tonomfång i bilden från 10D än från den mjukvarubinnade från FZ50 vid utskrift på papper i samma storlek (10x15cm).

 

[joand]

elbe skrev:
Hur vet du de?

Laddade ner bilden och skrev ut och jag kan inte bekräfta de Sheehy påstår.

Stor skillnad i utskriftkvalitet till fördel för 10D. Mindre brus och större tonomfång i bilden från 10D än från den mjukvarubinnade från FZ50 vid utskrift på papper i samma storlek (10x15cm).

För att det står så i testet? Pratar vi om samma sak, eller antar du bara att han ljuger?
http://www.pbase.com/jps_photo/image/74020772/original