Myterna om brus

[mr.b]

Villfarelser om brusets betydelse för bilden

Jag kan tycka att många överdriver brusets betydelse för den färdiga bilden.

En "färdig bild" är för mig antingen en bild som reducerats i storlek för att passa för visning på en datorskärm, och är då typiskt sett sällan större än 1280 pixlar åt något håll. Oftast mindre, säg 800 pixlar.

Eller så är det fråga om en utskriven kopia på fotopapper, typ Fujifilm Chrystal Archive eller vad de nu kan heta. För det mesta är dessa bilder mindre än 15x20 cm.

Det brus som då framträder är sällan så påtagligt att det märks. I synnerhet då de allra flesta bilder håller sig kring 100-400 ISO.

Jag har själv låtit framställa ett antal bilder i 13x18 cm, tagna på 800 ISO med min Sony A100 som är en ökänd bruskanon, utan att överhuvudtaget kunna se att de färdiga bilderna är brusiga.

Jag talar nu utifrån en glad amatörs perspektiv, som dock inser att 100 % inzoomning på skärmen inte är ett korrekt sätt att avnjuta fotografiska alster. Man ser ju bara ca 1/6 av den färdiga bilden då, kära pixelpeepare. Har ni inte förstått det?

 

[LGK]

paddmannen skrev:
Vad det handlar om är pixeldensitet, dvs antalet pixlar per ytenhet. I kompaktkameror ligger pixlarna packade som olyckliga burhöns som hackar varandra i ögonen av all brus-stress.

I systemkameror kan pixlarna götta sig åt massvis med plats i solen eftesom de har en mycket större yta att bre ut sig på, som sprätthöns ungefär.

Det blir alltså mer ljus på varje pixel vilket gör att man inte behöver använda så stark signalförstärkning (Och när man förstärker signalen så förstärker man allt annat också. Detta visar sig som brus)...

Men du tar ju inte hänsyn till att man minskar brännvidden (för att få sammma avbildning) vilket är detsamma som att man koncentrerar ljuset på den mindre ytan. detta innebär ju att man snarare får mindre brus (om pixelytan skulle vara konstant). Det är detta som gör att ISO3200 på D# motsvarar ISO3200/2,25 på Nikon D300.

Dina höns har ju inget objektiv (om du inte har ett förnster där ljuset kommer in, då måste hönsen flytta en bit från fönstret för att få lite större yta och ljuset blir svagare ;-).
/L

 

[paddmannen]

LGK skrev:
....man minskar brännvidden (för att få sammma avbildning) vilket är detsamma som att man koncentrerar ljuset på den mindre ytan. /L

Var har du fått den idén ifrån?

Jag får nog hålla med tidigare inlägg om att du är ute på en ganska lång cykeltur, hoppas du har matsäck med dig och pumpade däck för det kan hända att vägen tillbaka blir lång...

Du ju enkelt testa hur det verkligen ligger till, det tar inte mer än två minuter med kameran i dessa digitaltider.

 

[mnorden]

Kan ni inte lägga av med att anklga Lars för att vara ute och cykla och helt enkelt förklara VARFÖR han har fel istället. Eller är det så att ni egentligen inte vet hur det hänger ihop utan bara har läst någonstans att det är så???
Jag säger inte att Lars har rätt men det leder ju inte diskussionen någonstans att anklaga honom för diverse saker...

Åter till ämnet...

Det är defenitivt så att det blir lägre brus med färre pixlar jämfört med att ha fler pixlar och slå samman dem digitalt efteråt, så länge sensorstorleken är densamma. Däremot så kan jag inte på rak arm komma fram till hur det blir om man har två sensorer med samma pixelantal men olika storlek och kompenserar brännvidd och bländare för att få samma synfält och skärpedjup. Jag tycker inte att det är självklart, även om jag intuitivt tror att större pixlar ger lägre brus även i detta fall.

 

[paco]

mnorden skrev:
Kan ni inte lägga av med att anklga Lars för att vara ute och cykla och helt enkelt förklara VARFÖR han har fel istället.

Det har gjorts ett par gånger nu. Vill man bara skita i den praktiska delen av fotograferandet så visst kan man försöka vrida och vända på allting. Det faller ju ändå sen när man har kameran i handen och faktiskt ska ta en bild.

 

[mnorden]

Om du tycker det är ointressant att disskutera "teknikaliteter", varför skriver du överhuvudtaget i den här tråden? Ut och fota med dig istället. ;-)

Jag håller inte med om att det har förklarats förut. Jag har sökt en del och inte sett just den här frågan diskuteras förut.

"Ger de större pixlarna i en fullframe senor brusfördelar även när man räknar in ljusförlusten som kommer av att man måste blända ner för att få samma skärpedjup?"

 

[LGK]

paddmannen skrev:
Var har du fått den idén ifrån?

Jag får nog hålla med tidigare inlägg om att du är ute på en ganska lång cykeltur, hoppas du har matsäck med dig och pumpade däck för det kan hända att vägen tillbaka blir lång...

Du ju enkelt testa hur det verkligen ligger till, det tar inte mer än två minuter med kameran i dessa digitaltider.

Idén fick jag genom att tänka mig en 1,4x teleconverter på en D3 jämfört med en D300 utan Alternativt kan du tänka dig en PC-projektor där du vill ha en dubbelt så stor bild. Ljusintensiteten (eller vad man nu säger blir då svagare.

Det är möjligt att jag är ute och cyklar men det sägs vara nyttigt ;-)

Jag gjorde ett snabbtest med mina kameror och kom då fram till att ISO 400 på kompakten ungefär motsvarar ISO 3200 på min Systemkamera (Det hade jag ingen aning om innan) och helt plötsligt var min systemkamera inte så överlägsen när det gällde brus.


/L

 

[LGK]

mnorden skrev:
Man kan resonera så här:

Tänk dig två bildsensorer av samma storlek. Den ena har 2 Mpix och den andra har 8 Mpix. Vi antar att samma bild infaller på båda sensorerna. På sensorn med fler pixlar får vi bara en fjärdedel så mycket ljus per pixel. Bruset från analoga signalvägar, förstärkning och ad-omvandling kommer alltså att, i förhållande till ljusmängden, vara fyra gånger så stor på 8 Mpix sensorn.
Ok... men för att jämföra bilderna summerar vi pixlarna fyra och fyra på 8 Mpix sensorn. Har man läst lite statistik vet man att standardavvikelsen för bruset minskar med sqrt(N), allltså roten ur antalet element man medelvärdesbildar. Det betyder alltså att när man summerat sina fyra pixlar, vilket nu motsvarar samma ljusmängd, blir det medelvärdesbildade bruset fortfarande 2 ggr större än för 2 Mpix sensor (sqrt(4) = 2).

Alltså! För två sensorer av samma storlek kommer den med färre pixlar att ha lägre brus. Om man då ändå vill ha ett större antal pixlar med samma låga brus återstår bara att göra sensorn större.

En större sensor ställer naturligtvis helt andra krav på optiken men faktum kvarstår. Större pixlar ger lägre brus.

Äntligen ett vettigt svar...
Även om det känns intuitivt fel så är det ju ett logiskt resonemang som jag tror att jag kan köpa. (Måste nog fundera lite om jag kan hitta någo svaghet ;-)

/L

 

[Krille]

LGK skrev:
Synd att du inte vill delge dina kunskaper. Det undertrycker ju dessvärre att det verkligen är en myt (eller två)

/L

Okej, du ska få en kommentar.

Först och främst finns det ju gott om vetenskapliga och matematiska belägg för att en liten pixelyta har lägre signal/brusförhållande än en stor pixlyta baserad på samma teknik. Jag tror inte att det är detta faktum du argumenterar mot.
Ditt resonemang verkar hänga på att du enbart är intressad av skärpedjupet vid en given bildvinkel. Ju mindre sensor, desto kortare brännvidd behövs för en att få en viss bildvinkel. Eftersom skärpedjupet ökar ju kortare brännvidden är (vid en given bländare) vill du med andra ord ha en så liten sensor som möjligt.

För att illustrera hur långt du hunnit cykla kan du ju föreställa dig det fantastiska skärpedjup du skulle få med en bildsensor på 1x1 mm och tillhörande optik. Gissa hur små pixlarna då skulle bli även om de så bara var en miljon på sensorn. Just det, typ 1 mikrometer.
Nu får vi andra problem än enbart mörkerbruset som är det vanliga i en elektronisk krets. Den lilla sensorn är extremt känslig för slumpmässigt fotonbrus (ju mindre pixelyta, desto mindre sannolikhet att en foton hittar dit under en viss tidsrymd) och röda färger blir lidande eftersom det röda ljusets våglängd är nästan i storleksordning med pixelytan. Dessutom inträffar diffraktion redan vid mycket stora bländaöppningar vilket begränsar skärpan i systemet och därmed den effektiva upplösningen.

Men är verkligen skärpedjupet alltid det viktigaste?
Tänk dig följande situation: en fotografering i svagt ljus på frihand. Vad är då viktigast - långt skärpedjup eller kort slutartid? Självfallet det sistnämnda. Hos vilken sensor är förhållandet mellan signal och brus störst, när pixelantalet är samma. Den lilla eller stora? Också det sistnämnda. Med denna kan man också förstärka bildsignalen (det vill säga skruva upp känsligheten) mest utan att bruset blir störande i bilden. Med den högre känsligheten får man snabbare slutartid vid samma bländare och större chans att bilden blir skarp. Må så vara att kompaktkameran kan ge större skärpedjup vid en viss bländare men vad spelar det för roll i denna situation när antingen skärpan begränsas av bruset eller förstörs av kameraskakningar?

Eller fotograferar du enbart i solsken?

Att hävda att kompaktkameran med sin lilla sensor ger minst lika bra brusprestanda som en systemkamera, bara därför att man kan få samma skärpejup vid större bländaröpningar, är som att testa en moped med 10 liters tank mot en sportbil med 40 liters. Visst, båda går lika långt (40 mil) eftersom mopeden drar 0,25 liter per mil och sportbilen 1 liter. Men vilken av dem som går fortast och är bekvämast att köra 40 mil är väl inte så svårt att föreställa sig.

Jag skulle kunna skriva ett flera sidor långt inlägg med motargument mot ditt resonemag men eftersom det är skärtorsdag och våra respektive familjer nog vill se oss en stund får du nöja dig med det här.

 

[paco]

LGK skrev:


Jag gjorde ett snabbtest med mina kameror och kom då fram till att ISO 400 på kompakten ungefär motsvarar ISO 3200 på min Systemkamera (Det hade jag ingen aning om innan) och helt plötsligt var min systemkamera inte så överlägsen när det gällde brus.


/L

Bara tre steg. 1/125s till 1/15s. Eller 1/15s, som fortfarande går handhålla ibland till 1/2s, som ger en suddig bild oavsett brännvidd. Men nu halkar vi in på praktiska fördelar med större sensor..

 

[Palletheking]

pallep skrev:
Jo men Lars undrade hur brusnivåerna blir om skärpedjupet är identiskt också.
Äts den större sensorns brusfördel upp då?

Jag kan väldigt lite tekniskt i ämnet men om man tar fasta på att den större sensorn också har större pixlar så spelar knappast avbildningsskalan någon större roll. Skillnaderna blir troligtvis lite mindre men inte utifrån resonemanget som Lars för. Oavsett alla nämnda parametrar så har den större sensorn större pixlar. Ungefär på samma sätt som att Ferrarin har en starkare motor än Renault 1,6 liters vare sig man befinner sig på Autobahn eller i en finsk insjö.

 

[Palletheking]

paco skrev:
Bara tre steg. 1/125s till 1/15s. Eller 1/15s, som fortfarande går handhålla ibland till 1/2s, som ger en suddig bild oavsett brännvidd. Men nu halkar vi in på praktiska fördelar med större sensor..

Men tre steg är väl inte så bara. I resonemanget kompakt vs DSLR så kan man tycka att skillnaderna inte är så enorma som man kunnat förställa sig. Men i jämförelse mellan två DSLR vore det totalt förödande för förloraren. Tänk om D3 innehade tre steg bättre brusnivåer än ex Mark III. Eller om Canon 450D hade tre steg bättre än Nikon D60.

 

[macrobild]

LGK skrev:
Det pratas ju väldig mycket om brus när man jämför olika digitalkameror och det påstås ju allt som oftast att sensorstorlek och pixelantal påverkar brusnivån i bilden.

Många är vi som drömmer om en stor sensor och en del vill även ha färre pixlar, allt för att få så lite brus som möjligt i våra bilder. Men är det verkligen så?

Svar: ja och allt handlar om signalnivå, en större pixel har bättre förutsättningar än en mindre pga av större filfactor = den yta som träffas av fotoner kan göras större på en stor sensor,

Jag har hittat en massa tester där man jämför stora och små sensorer. Alla verkar komma fram till samma slutsats: Stora sensorer brusar mindre. De som ger sig på en förklaring hänvisar ofta till antalet fotoner som sensorn träffas av. Det låter ju ofta självklart men är det verkligen så?

Svar: Återigen ja, se svaret ovan.

Tittar man närmare på testerna som genomförs så märker man att förutsättningarna är helt olika för de olika sensorerna. Ofta har man kompenserat brännvidden för att få samma avbildning på sensorerna men bländaröppningen är i alla tester olika (större på de större sensorerna) och för att få samma slutartid har man kompenserat med ISO-värdet.
Detta leder ju självklart till att den mindre sensorn brusar mer. Om man däremot ser till att avbildning, skärpedjup och slutartid är identiska så är jag inte lika säker på att man kommer se så stor skillnad.

Svar: Utgår man från kriteriet avbildning, skärpedjup så betyder det att man behöver blända ner exv 5d som har en 24x36mm stor sensor ett antal steg mer för att erhålla samma skärpedjup som hos kompaktkameran.
Dvs SLR kameran behöver bländas ner ungefärligen mot 11 för att erhålla det skärpedjup som kompaktkameran har vid bl 4.

För att erhålla bländar 11 på en SLR och samtidigt kunna hantera SLR kameran likvärdigt med en kompaktkamera inställd på 100iso och bl4 så betyder det att man behöver öka känsligheten hos SLR kameran närmare/ungefär tre steg dvs 100iso hos kompakten blir därmed ungefär det som motsvarar 800iso på SLR kameran.Hur brusbilden ser ut på 800iso jämfört med en kompaktkamera på 100iso beror på kompaktkamerans brus och SLR kamerans brusnivå

Det är även många som beklagar sig på att tillverkarna har alldeles för många pixlar i sina kameror med den följd att bilderna blir brusiga.

Svar ja, ur brussynpunkt är inte fler pixlar alltid att eftersträva,det beror på hur brusnivån ser ut /upplösning , äts detaljer upp pga av ökat brus så vinner du inget.
Ett lysande exempel på detta är (tror det var Foto)som visade två kompakter G9 med 12 milj pixlar och en Fuji med betydligt färre pixlar, på basiso så hade G9 högre upplösning , över 400iso så hade Fuji högre upplösning , detaljnivå.

Självklart är den höga upplösningen oanvändbar vid höga ISO-tal, men det är relativt lätt att minska upplösningen (tex i efterbearbetningen) och då få ned bruset till motsvarande nivå. Om det däremot är tillräckligt ljust så kan man få ut alla pixlar och kan tex ha möjlighet till att beskära bilden.

Svar: här begriper jag inte vad du menar
Förklara gärna

Efter att ha uppgraderat från kompakt till systemkamera har jag kommit till viss insikt.

1) Sensorstorlek påverkar inte brusnivån i min bild.

Svar: se svaret upp i din text

2) Pixelantalet påverkar inte brusnivån i min bild.
Svar här beror det på vad du menar, har du samma antal pixlar från en kompaktkamera exv Canon G9 och en SLR kamera exv 5d så har du betydligt högre signalnivå från varje enskild pixel i 5d och mindre brus.



3) Optiken (brännvidden/bländaren) och slutartiden påverkar däremot brusnivån i min bild pga av att jag måste ställa upp/ned förstärkningen (ISO-talet)

Svar Ja: se liknelsen i texten ovan 100iso hos en kompakt motsvarar högre iso hos en SLR kamera

4) Teknologin (CMOS/CCD, förstärkare, brusreducering etc.) påverkar till viss del brusnivån i min bild (Och man kan ju anta att dyrare kameror har dyrare/bättre teknologi = mindre brus)

Svar ja. SLR kameror baserade främst på cmos har flertal sätt att filtrera bort brus redan på sensornivå.

Allt under antagandet att exponeringen är korrekt.

Är det inte dags att döda myterna en gång för alla?

/Lasse

Svar finns i din text ovan Lasse.
Nej Lasse det är inte frågan om att döda några myter men man bör känna till faktorer/kriterier som du har pekat på exv skärpedjupet och vad det innbär om man vill erhålla samma med en icke kompaktkamera.
Likaså vad det innebär i upplösning om man frångår basiso hos en kompaktkamera

Mikael

 

[LGK]

Om det nu kommer fler fotoner till en stor sensor. Varifrån kommer de?? Det är väl ändå optiken som begränsar antalet fotoner som släpps in till sensorn (Absoluta bländaröppningen mätt i tex kvadratmillimeter)
Om mitt objektiv släpper in en miljon fotoner så att varje foton träffar en pixel, så spelar det ju ingen roll om pixlarna är gigantiska eller pyttesmå. Om Det läpper in 10 miljoner är det ju samma sak.

Är det någon som håller med om att Kens tester (http://www.kenrockwell.com/tech/full-frame-advantage.htm) är missvisande (f8 på både D200 och 5D och ISO100 på båda, det borde väl vara ~f16/ISO 200 på 5D?)

/L

 

[macrobild]

Den gode Ken orkar jag inte ens kommentera, se fotoner som ett duggregn, vilken yta har störst sannolikhet att träffas av vattendroppar en stor yta eller en liten.men jag förstår ditt resonnemang

Mikael

 

[LGK]

Krille skrev:
Okej, du ska få en kommentar.

Först och främst finns det ju gott om vetenskapliga och matematiska belägg för att en liten pixelyta har lägre signal/brusförhållande än en stor pixlyta baserad på samma teknik. Jag tror inte att det är detta faktum du argumenterar mot.
Ditt resonemang verkar hänga på att du enbart är intressad av skärpedjupet vid en given bildvinkel. Ju mindre sensor, desto kortare brännvidd behövs för en att få en viss bildvinkel. Eftersom skärpedjupet ökar ju kortare brännvidden är (vid en given bländare) vill du med andra ord ha en så liten sensor som möjligt.

...

Svar: Jag är abolut inte ute efter långt skärpedjup (motivet att köpa SLR var motsatsen) men vill ju gärna jämföra sensorerna under samma förutsättningar (med avseende på avbildningen och exponeringstid)

Däremot utgår ju alla tester som jag har hittat från att den lilla sensorn ska ha längre skärpedjup. Varför??? Ur brussynpunkt är det ju förödande!
/L

 

[LGK]

macrobild skrev:
Den gode Ken orkar jag inte ens kommentera, se fotoner som ett duggregn, vilken yta har störst sannolikhet att träffas av vattendroppar en stor yta eller en liten.men jag förstår ditt resonnemang

Mikael

Men nu gör du ju samma misstag som med hönorna (som var ett bra exempel med tanke på helgen men inte i örigt kanske..;-)
Du tog ju precis bort objektivet och lät alla fotoner falla fritt mot sensorn som ett lätt duggregn. I det fallet får vi ju inte samma avbild i vattenpölen eller hur?

Vad sägs om resonemanget på http://www.photo.net/equipment/digital/sensorsize/ ?
Där är man ju också ute och cyklar. Om man tittar i tabellen och kompenserar för bländaröppningen så får man ju exakt samma MTF (typ i alla fall)?

edit: Och det kommenteras ju också av Matt Kime och Achim Schumacher, men sen blir det tyst...
/L

 

[Fläsk-Tarzan]

När vi pratar om brus så pratas det ganska litet om vikten av rätt exponering. De flesta tycker sig nog fixa dåliga ( underexponeringar) exponeringar i PS med resultat att bruset kommer som ett brev på posten.

 

[LGK]

Fläsk-Tarzan skrev:
När vi pratar om brus så pratas det ganska litet om vikten av rätt exponering. De flesta tycker sig nog fixa dåliga ( underexponeringar) exponeringar i PS med resultat att bruset kommer som ett brev på posten.

Men det kanske går med en jättestor sensor (inget brus och jättedynamik ;-)

/L

PS Jag är inte övertygad ännu DS

 

[LGK]

Är det någon som kan hänvis till ett test där man jämför olika stora sensorer på ett mer rättvist sätt (samma avbildning och exponeringstid)?

/L