@cantsin
was mich u.a. interessieren würde, ist, ob die nicht vorhandene Informationen tatsächlich nur nicht vorhanden sind, oder ob diese dann z.B. als Rauschen (d.h. null details im Pixel = bei der Menge, mehr Rauschen im Bild) im Bild sichtbar sind?
"Deine Zeit ist begrenzt. Verschwende sie nicht damit, das Leben eines Anderen zu leben"
(Steve Jobs)
Zu viel Rauschen verkackt jedes Motiv, egal welche Bildinformationen vorhanden sind oder nicht.
Das liegt aber nur am fehlenden Licht und nicht am Sony Sensor und auch nicht an der ganzen anderen Black Magic Kamera Technik …;)
Vorhandene Bildinformationen werden überhaupt nur sichtbar mit Licht und rauschen auch nur mit genug Licht nicht störend.
Gruss Boris
Dynamic Range of the Sensor
While the dynamic range of the scene is simply explained, we need to introduce a few details before we can define the dynamic range of the sensor.
Response of the Sensor
Light energy is quantized, it occurs as multiples of small “particles”, called photons. During exposure, the photosites in the sensor convert photons to electrons and accumulate the charges. This yields a voltage, which is converted to a digital signal at the end of the exposure. Each photosite has a maximum capacity for the charges. A higher exposure will not yield a higher signal beyond this point. The signal saturates.
The quantum nature of light leads to an effect that is important for imaging. As an illustration, imagine spreading small particles randomly over a checkerboard. One may get, for instance, an average of 10 particles in each field, but by chance some fields will contain some more and others fewer particles. It’s a similar situation when the photons arrive at the sensor. Even in an area of uniform exposure, the number of photons arriving at each photosite will randomly fluctuate to a certain degree. This is called shot noise.
Noise is measured as the standard deviation of the values. The ratio of signal to noise (SNR) is a measure for the quality of the signal. A signal with a mean value of 10,000 and a noise of 100 is better than a signal with a mean of 100 and a noise of 10. Better means that when those signals appear in images, the former will look much less noisy (see also the images in the next section).
The shot noise is an inherent feature of light and can’t be avoided. The only strategy is to collect as many photons as possible, because the SNR will increase with the number of photons. The inverse conclusion is that the visible noise in images will inevitably increase with decreasing exposure.
Another important characteristic is the dark noise of the sensor. Dark noise means that even without any light falling onto the sensor, the digital numbers generated from the signal of the photosites will fluctuate. At a very low exposure the signal of the sensor will be less than the standard deviation (SNR < 1) because the dark noise is always added. When the exposure and therefore the signal increases, it will at some point reach the level of the noise (SNR = 1). This is called the sensitivity threshold.
Dynamic Range of the Sensor
The ratio of the saturated signal to the sensitivity threshold is the dynamic range of the sensor. This is not an ARRI invention; it is in accordance with general engineering practice as outlined in ISO 157392 or in EMVA Standard 12883.
Below is a series of images exhibiting decreasing SNR values. The first image (SNR = 40) appears almost free of noise. In the second image (SNR = 10) one can clearly see the noise but one can read all text lines. The remaining three images have SNR values of 2, 1, and ½. With decreasing SNR it becomes harder and eventually impossible to read the smaller text. The images illustrates that a SNR of 1 is a sensible lower bound for the signal.
Measurement Procedure
In theory the procedure to measure the dynamic range is uncomplicated. One captures a series of images starting from black (no light) and increases exposure until the signal is saturated. Details of this procedure are described in the references mentioned above. One can either place the camera in front of an illuminated surface and control its brightness or one can use a test chart like the DSC Labs Xyla chart, which yields a range of exposure spanning 20 stops within one frame. One should not, however, just try to count the barely visible patches in the dark region of the test chart. As shown in the examples above, one can recognize large patterns like the words in the top row even in a signal with an SNR smaller than 1. But one can’t recognize any smaller details.
If one uses the last, barely visible patch as the lower threshold, one will overestimate the dynamic range of the sensor. It is instead necessary to determine the SNR for each exposure. This will yield data similar to the one illustrated in Figure 2. The dynamic range is the ratio of the exposure where the signal saturates to the exposure where the signal has an SNR of 1. There are commercial applications available that perform the necessary image analysis and computations.
Der obere Absatz ist wichtig, weil er aufzeigt dass man nicht den Fehler machen darf, einfach die Testchartfelder runterzuzählen weil bei einem SNR Wert < 1 die feineren Bilddetails vom Rauschen vollkommen überdeckt werden. Auch die Verwendung einer anderen Transferkurve um mehr der unteren Patches sichtbar zu machen, verfälscht das Ergebnis - denn der SNR-Wert wird davon nicht verändert. Bilder im PDF auf Seite 8 bis 11.
Photographic Dynamic Range
The sensitivity threshold is what engineers regard as the lower bound of the signal. As explained above, the noise will be as high as the signal. For a cinematographer, this high relative noise level may not be acceptable. Other characteristics than the dynamic range of the photosites need also to be considered. For example, the camera should not show line noise in the shadows, nor should shadows exhibit any unwanted coloration.
Some people prefer to use an SNR of 2 as the lower threshold when measuring the dynamic range. That yields a value that is at least 1 stop lower than the one reported for a SNR of 1 as is explained below.
Und hier der relevante Punkt zum Encoding:
Weitere Quelle das ARRI LogC4 Whitepaper
Auf Seite 12 dieses Whitepapers sieht man auch, dass LogC4 in 12bit 18 Stops verpackt:
10-bit Legal ___ 12-bit Legal ___ 10-bit Full ___ 12-bit Full _____ IRE _____ Stops
_____ 145 ________ 581 __________ 95 ________ 380 ______ 9.29% ___ BLACK
_____ 152 ________ 606 _________ 102 ________ 410 _____ 10.00% ___ -6.31
...
_____ 931 _______ 3725 ________ 1013 ________4054 _____ 99.00% ___ 11.20
_____ 940 _______ 3760 ________ 1023 ________4095 _____100.00% ___ 11.35
Log C Encoding
The Log C encoding maintains a fixed relation between signal values and the relative exposure in the scene. For example, in LogC4 a signal value of 18% represents an exposure of 2 stops below mid gray (which is at a signal level of 28%). A signal value of 34% represents 1 stop above mid gray. These relations stay constant regardless of the exposure index.
Note: In the ALEXA 35 an encoding limit in LogC4 is reached when the EI is above 3200. The maximum value of the LogC4 function becomes greater than 1, which can’t be encoded in a 12- or 16-bit integer number. This means that no tonal value higher than 11 1/3 stops above mid gray can be encoded. ARRI regarded this limitation as acceptable because the advantage of being able to select a high exposure index outweighs the possible disadvantage of clipping of highlights more than 11 stops above mid gray.
LogC4 Hardware Encoding Curve
The LogC4 Hardware Encoding Curve represents the logarithmic transform applied to linear sensor data in-camera. The most notable change from LogC3 is the constant ”gamma” of the logarithmic curve which does not vary with exposure index, only the linear gain factor ah changes.
The logarithmic encoding used by ALEV4 based cameras for LogC4 was optimized for 12-bit encoding, this allows for greater precision at each stop of sensor signal when compared to the 10-bit LogC3 encoding.
dark noise
arises because of random events on the atomic scale in the light detector
Note: This is the reason why the digitized signal from a sensor doesn’t start with the value zero. In an ARRI camera for example, a zero exposure (no light) is represented by a digital value of 256. This number is somewhat arbitrarily chosen but it provides more than enough range to encode the random fluctuations of the dark noise. Hence, when one examines an ARRIRAW frame recorded without light (lens cap closed), one will get an average value of 256 but the individual pixel values fluctuate around this value. Values below 256 represent negative values. There is a linear relationship between positive (>256) values and exposure. Conceptional difficulties arise when the sensor signal is converted to scene values since there can’t be less than zero light.
Dazu auch noch ein umfassender Artikel der FDTimes über die ARRI Alexa 35
Dr. Achim Oehler - ARRI Head of Center of Competence Imaging Front-End - Seite 50 & Harald Brendel - ARRI Head of the Center of Competence Image Science Seite 52
How is the new ALEXA 35 sensor different from the original ALEXA sensor that you designed?
The earlier sensor is called ALEV 3. The new one is called ALEV 4. It’s different in several ways. First of all, it’s a “digital” sensor. The ALEV 3 series of sensors in previous ALEXA cameras have all been “analog”— in other words, they have analog outputs that then go to separate A/D (Analog-to-Digital) converter circuits. This is good because it is just the sensor that has to be temperature stabilized, not the A/D converters. In the new sensor, everything is all on one chip, so cooling is a bit more of a challenge, but of course it’s more compact.
It’s also dual gain, like the ALEV 3. That’s important. Dual gain is our enabler for having a very high dynamic range. It’s impossible to transport more than a certain number of stops out of a sensor with just single gain. These two gains have a lot of consequences, not only to the architecture of the sensor’s readout and the calibration. The dual gain sensor requires careful temperature stabilization. That’s important but it’s not different from the ALEXA sensor we had before. We just carried the concept over to this new sensor generation. Dual gain means that two images come out simultaneously from the sensor, one high gain and the other low gain, for each single frame—and then they have to be combined. You can imagine that any single slip of the offset would jeopardize the combination of these two images. That’s an important reason why we cool our sensor actively. You could build a sensor without active cooling, and you would accept a little bit of offset drift and that would be OK for a single image. But if you had drift in multiple images, this scheme would not work anymore.
And then you need to have a special pixel that accommodates a low gain signal and a high gain signal. In the old ALEXA cameras, we had a standard pixel and some tricks around it. Now
it’s all in the pixel. All the tricks are in the pixel and that pixel accommodates both high gain and low gain, in parallel. And that makes it in total a very high dynamic range sensor.
When did you personally start working on the ALEXA 35?
I worked on some preliminary tests back in 2016. We got the first samples of the new sensor, with its incredible dynamic range. There are two images, high-gain and low-gain, coming off the sensor and the A/D (Analog-to-Digital) converter. They are combined into one 18-bit image. If it were not 18-bit data, you could not really quantize the high dynamic range properly. And then we needed to find a way to encode this data, both for ARRIRAW, and also for a new Log function to work with the increased dynamic range of the sensor. The first tests and investigations started around 2016.
In 2018, a colleague made tests to come up with the new color space, ALEXA Wide Gamma 4, and also the new LogC4 curve. Things started to ramp up full-time in 2019.
The two images are taken at the same moment in time?
Yes. It’s not like some other manufacturers who use a sequence of long and short exposures. It’s really the same image from the same sensor converted with two different gains. The high gain image gives you cleaner shadows and the low gain image avoids highlight clipping.
ARRIRAW is the same as before?
Essentially, yes. We do a non-linear recording of the RAW images and 512 digital numbers are allocated per exposure stop. But, because in the new ARRIRAW we have to encode two more stops, we need 1,024 more numbers in our range. That’s why we needed to add one bit to the file format, so ARRIRAW is encoded in the ALEXA 35 in 13-bit, whereas ARRIRAW is encoded in 12-bit in in the ALEXA LF.
So, the quantization per stop is exactly the same. We didn’t want to change it because it has proven to be fine for more than 10 years on many successful productions. We never had complaints where people would said that the quantization of the RAW file wasn’t good enough. So we kept the same encoding per stop other than to add one more bit.
So, 18-bit from the sensor results in 13-bit after processing?
Yes. It’s 18-bit linear coming into the processing, and then either before the color processing, it gets encoded into 13-bit ARRIRAW, or after the LogC4 curve it gets encoded in 12-bit LogC4 for
Apple ProRes. ARRIRAW is also a Log-like exposure, which also allocates a fixed amount of digital numbers for each stop. We always had 512 numbers in each stop. So when you look at neutral gray and then one stop over, you have 512 intermediate steps, and if you add yet another stop, you have another 512 numbers.
roki100 hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 17:45
CineD (d.h. jemand, der Labortests mit Kameras macht), erklärt all das genau, was "16bit-Linear RAW" bedeutet usw. Lies in aller Ruhe, wenn dich das so interessiert und Du einen sinnvollen Beitrag zum Thema leisten willst: https://www.cined.com/sony-cinema-line- ... r-readout/
Gute Referenz, nochmal klarer als die von mir verlinkten DPReview- und Wikipedia-Artikel, und in sehr einfacher Sprache erklärt (und auch für iasi):
"If you are not familiar with RAW, then it makes sense to start off with a short explanation.
A digital sensor’s sole purpose is to measure the amount of light it receives. You can think of light as a sea of particles (photons) randomly moving through space. Once these particles reach the pixels on the sensor, their number is recorded for each pixel.
The camera then assigns a digital value proportionally to the amount of light that every single pixel receives. Unlike the human eye, a digital sensor records light in a linear way. This means that doubling in the amount of light (or in other words, increasing exposure by 1 stop) involves doubling in the numerical value assigned in the digital file.
That’s how a RAW file is born. Easy peasy.
Bit-Depth matters
This process implies a linear relationship between the bit-depth of the digital file and the number of stops of dynamic range that the camera can theoretically describe. In fact, both bits and photographic stops represent a doubling or halving of a quantity.
Let’s give an example. A 16-Bit Linear RAW file can describe a maximum of 16 stops of dynamic range. But watch out! That is the maximum dynamic range the camera can describe and NOT the actual dynamic range that the sensor can capture (which is lower than that).
Bits and photographic stops relationship
In fact, the bit-depth of the RAW file is chosen based on the actual, measured dynamic range of the sensor. If a camera sensor can capture 13.2 stops of dynamic range, for example, it doesn’t make sense to use 16 bits: in this particular situation, 14 bits are more than enough!"
DeepL-übersetzt:
Für Leser, die mit RAW nicht vertraut sind, hier eine kurze Erklärung.
Der einzige Zweck eines digitalen Sensors ist es, die Lichtmenge zu messen, die er empfängt. Man kann sich das Licht als ein Meer von Teilchen (Photonen) vorstellen, die sich zufällig durch den Raum bewegen. Sobald diese Teilchen die Pixel auf dem Sensor erreichen, wird ihre Anzahl für jedes Pixel aufgezeichnet.
Die Kamera ordnet dann einen digitalen Wert zu, der proportional zur Lichtmenge ist, die jedes einzelne Pixel empfängt. Anders als das menschliche Auge nimmt ein digitaler Sensor das Licht linear auf. Das bedeutet, dass eine Verdoppelung der Lichtmenge (oder in anderen Worten, eine Erhöhung der Belichtung um eine Blende) eine Verdoppelung des Zahlenwerts in der digitalen Datei zur Folge hat.
So entsteht eine RAW-Datei. Kinderleicht.
Die Bit-Tiefe ist wichtig
Dieser Prozess impliziert ein lineares Verhältnis zwischen der Bittiefe der digitalen Datei und der Anzahl der Blendenstufen des Dynamikbereichs, den die Kamera theoretisch beschreiben kann. Tatsächlich stellen sowohl Bits als auch fotografische Blenden eine Verdoppelung oder Halbierung einer Größe dar.
Hier ein Beispiel: Eine lineare 16-Bit-RAW-Datei kann maximal 16 Blendenstufen an Dynamikumfang beschreiben. Aber aufgepasst! Das ist der maximale Dynamikbereich, den die Kamera beschreiben kann, und NICHT der tatsächliche Dynamikbereich, den der Sensor erfassen kann (der niedriger ist).
Die Beziehung zwischen Bits und fotografischen Blenden
Tatsächlich wird die Bittiefe der RAW-Datei auf der Grundlage des tatsächlich erfassten Dynamikumfangs des Sensors gewählt. Wenn ein Kamerasensor beispielsweise einen Dynamikumfang von 13,2 Blendenstufen erfassen kann, macht es keinen Sinn, 16 Bits zu verwenden: In dieser speziellen Situation sind 14 Bits mehr als genug!"
Amen....
Der Sensor misst nicht die Lichtmenge, sondern wandelt die Lichtmenge in elektische Energie um.
Diesen wiederum wandelt der AD-Wandler in digitale Werte.
Die Aussage über die Zahl der Blendenstufen und die Anzahl der Stellen der binären Zahl ist Blödsinn.
Ordnen wir jetzt etwa jeder Blendenstufe einer Stelle zu? :)
Es geht bei den Bits nur darum, wie fein abgestuft die Wandlung erfolgt.
"Linear" bedeutet nur, dass die Scheibchen immer gleich groß sind.
freezer hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 19:51 ARRIRAW is the same as before?
Essentially, yes. We do a non-linear recording of the RAW images and 512 digital numbers are allocated per exposure stop. But, because in the new ARRIRAW we have to encode two more stops, we need 1,024 more numbers in our range. That’s why we needed to add one bit to the file format, so ARRIRAW is encoded in the ALEXA 35 in 13-bit, whereas ARRIRAW is encoded in 12-bit in in the ALEXA LF.
So, the quantization per stop is exactly the same. We didn’t want to change it because it has proven to be fine for more than 10 years on many successful productions. We never had complaints where people would said that the quantization of the RAW file wasn’t good enough. So we kept the same encoding per stop other than to add one more bit.
So, 18-bit from the sensor results in 13-bit after processing?
Yes. It’s 18-bit linear coming into the processing, and then either before the color processing, it gets encoded into 13-bit ARRIRAW, or after the LogC4 curve it gets encoded in 12-bit LogC4 for
Apple ProRes. ARRIRAW is also a Log-like exposure, which also allocates a fixed amount of digital numbers for each stop. We always had 512 numbers in each stop. So when you look at neutral gray and then one stop over, you have 512 intermediate steps, and if you add yet another stop, you have another 512 numbers.
[/quote]
Arri will 512 Abstufungen pro Blende, weil sie es für ausreichend erachten.
Das ist eine Entscheidung, aber keine physikalische Gesetzmäßigkeit.
Auch 1024 oder nur 256 wären möglich.
iasi hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 20:11
Der Sensor misst nicht die Lichtmenge, sondern wandelt die Lichtmenge in elektische Energie um.
Das ist dasselbe - bei jedem Sensor bzw. jedem elektrischen Messinstrument (ebenso z.B. bei Feuchtigkeitssensoren).
Diesen wiederum wandelt der AD-Wandler in digitale Werte.
Die Aussage über die Zahl der Blendenstufen und die Anzahl der Stellen der binären Zahl ist Blödsinn.
Ordnen wir jetzt etwa jeder Blendenstufe einer Stelle zu? :)
Ja. Stell Dir mal vor. (Du kannst ja gerne mal zu allen Sensor- und Kamerahersteller gehen und denen auseinandersetzen, dass sie es falsch machen....)
Weil jede Verdopplung der Lichtmenge:
1.) einer Blendenstufe in der Fotografie entspricht, sowie
2.) der Verdopplung der Voltzahl bei einem Lichtsensor.
Und dann speichert der ADC genau diese Relationen ab.
Also:
- Bei voller Belichtung des Sensors genau bis zum, oder über den, clipping point -> volle (analoge) Voltzahl [sagen: wir 12V] -> volle Bitzahl des ADCs (bei einem 14bit ADC also 14 Einsen bzw. die Zahl 16384).
- Bei halber Belichtung des Sensors -> halbe Voltzahl [6V] -> der ADC gibt 13 Einsen bzw. die Zahl 8192 aus. Wir sind in den Spitzlichtern.
- Bei viertel Belichtung des Sensors -> viertel Voltzahl [3V] -> der ADC gibt 12 Einsen bzw. die Zahl 4096 aus. Wir sind immer noch in den drei höchsten Blenden der Spitzlichter.
- usw., bis runter zu 1/16384 Belichtung -> 1/16384 Voltzahl [0,00006 Volt] -> der ADC gibt 13 Nullen gefolgt von einer Eins bzw. die Zahl 1 aus. Jetzt sind wir im untersten der 14 Stops bzw. in den tiefsten Schatten.
Das bedeutet lineare Auslesung und Speicherung.
Du kannst diese Halbierungsschritte natürlich beliebig nach unten fortsetzen, aber irgendwann hat es keinen Sinn mehr, weil der Rauschanteil am Signal umso stärker wird, je schwächer die ausgegebene Voltzahl des Sensors ist, bis irgendwann in den Schatten nur noch Grundrauschen bzw. Zufallswerte übrig bleiben.
Deshalb macht man diese Halbierungsschritte bei einem Sensor mit extrem hoher Dynamik und daher extrem hohem Signal-Rauschabstand (z.B. bei einer Mittelformatkamera) 16mal, bei einem typischen Full Frame-Fotosensor 14mal, bei einem MFT-Sensor 12mal und bei einem Smartphone-Sensor 10mal.
Also, ich hoffe, es hat jetzt endlich mal bei Dir gezündet und Du läufst nicht mehr wie Don Quichotte gegen die Windmühlen an. Ansonsten kauf Dir Flugtickets für die Chefetagen von Sony, Canon, RED & Co., damit Du deren Sensor-Entwicklungsabteilungen davon überzeugen kannst, dass sie ihre eigene Technik nicht kapieren.
EDIT:
Hier dazu genau passend DPreviews Schaubild (mit 12bit- und 14bit-ADCs als Beispielen):
12_14_bit.png
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Zuletzt geändert von cantsin am Mo 13 Mai, 2024 00:07, insgesamt 5-mal geändert.
„Interessant, das wusste hier wirklich keiner: mehr Licht ist also gut für Sensoren. Danke für die Erleuchtung. ;)
Aber lieber Boris, darum ging es ja nicht... ;)
Meine Antwort darauf:
Mir ging es eigentlich auch nicht darum dich mit dem Tip Licht zu nutzen weil es dem Sensor gut tut zu erleuchten, sondern:
Wenn du genug Licht nutzt, egal mit welcher Kamera, brauchst du dir/dem Forum diese Frage da unten gar nicht erst zu stellen:
„ was mich u.a. interessieren würde, ist, ob die nicht vorhandene Informationen tatsächlich nur nicht vorhanden sind, oder ob diese dann z.B. als Rauschen (d.h. null details im Pixel = bei der Menge, mehr Rauschen im Bild) im Bild sichtbar sind?“
Weil mit genug Licht rauscht nix störend und es gehen sogar mit 8 Bit und ganz ohne Raw gar nicht erst zu viele Bildinformationen verloren, das es zu einem Problem werden könnte..;)
Gruss Boris
Erstens, ich stelle die Fragen, die ich will^^
Und zweitens verstehst du die ganze Diskussion nicht ;) und so was wie "sogar mit 8 Bit und ganz ohne Raw" zeigt, dass Du überhaupt nicht verstehst, warum in der Foto- und Videowelt mehr Bits als 8bit geschaffen wurden usw. Außerdem hast Du das mit Rauschen auch nicht verstanden.
Du willst dich auch gar nicht informieren, Fakten sammeln, damit du, wenn du dich an einer Diskussion beteiligst, auch vernünftig und sachlich argumentieren kannst.
Kamerahersteller wie z.B. Arri hätte deiner Meinung nach, "18bit"-linear für 13bit-ARRIRAW weg lassen- und stattdessen Lämpchen für Alexa on top anbringen sollen, wie damals in deinen besten Zeiten mit VHS-Camcordern....und alles ist gut? ;)
"Deine Zeit ist begrenzt. Verschwende sie nicht damit, das Leben eines Anderen zu leben"
(Steve Jobs)
Zuletzt geändert von roki100 am Mo 13 Mai, 2024 00:29, insgesamt 4-mal geändert.
iasi hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 20:11
Der Sensor misst nicht die Lichtmenge, sondern wandelt die Lichtmenge in elektische Energie um.
Das ist dasselbe - bei jedem Sensor bzw. jedem elektrischen Messinstrument (ebenso z.B. bei Feuchtigkeitssensoren).
Diesen wiederum wandelt der AD-Wandler in digitale Werte.
Die Aussage über die Zahl der Blendenstufen und die Anzahl der Stellen der binären Zahl ist Blödsinn.
Ordnen wir jetzt etwa jeder Blendenstufe einer Stelle zu? :)
Ja. Stell Dir mal vor. (Du kannst ja gerne mal zu allen Sensor- und Kamerahersteller gehen und denen auseinandersetzen, dass sie es falsch machen....)
Weil jede Verdopplung der Lichtmenge:
1.) einer Blendenstufe in der Fotografie entspricht, sowie
2.) der Verdopplung der Voltzahl bei einem Lichtsensor.
Und dann speichert der ADC genau diese Relationen ab.
Also:
- Bei voller Belichtung des Sensors genau bis zum, oder über den, clipping point -> volle (analoge) Voltzahl [sagen: wir 12V] -> volle Bitzahl des ADCs (bei einem 14bit ADC also 14 Einsen bzw. die Zahl 4096).
- Bei halber Belichtung des Sensors -> halbe Voltzahl [6V] -> der ADC gibt 13 Einsen bzw. die Zahl 2048 aus. Wir sind in den Spitzlichtern.
- Bei viertel Belichtung des Sensors -> viertel Voltzahl [3V] -> der ADC gibt 12 Einsen bzw. die Zahl 1024 aus. Wir sind immer noch in den drei höchsten Blenden der Spitzlichter.
- usw., bis runter zu 1/4096 Belichtung -> 1/4096 Voltzahl [0,0029 Volt] -> der ADC gibt 13 Nullen gefolgt von einer Eins bzw. die Zahl 1 aus. Jetzt sind wir im untersten der 14 Stops bzw. in den tiefsten Schatten.
Das bedeutet lineare Auslesung und Speicherung.
Ja - und nun frag dich mal, woher die Festlegung auf eine bestimmte Bitzahl kommt.
Arri will die 512 Nummern pro Blende.
Es geht ja gerade darum, dass diese Zahl an Abstufungen, die sich aus diesen Nummern ergibt, frei festgelegt werden kann.
Du behauptest man könne mit 12bit nicht 15 Blendenstufen abdecken. Nur widersprichst du dir doch hier selbst.
Denn 12bit bedeutet 4096 Werte.
Bei 14bit wären 16384.
Bei 12bit hast du also über den gesamten DR eine Abstufung von 1/4096.
Bei 14bit sind es dann über den gesamten DR Abstufungen von 1/16384.
Der DR - egal wie groß er nun ist - wird immer abgedeckt.
Wenn du 10 Blendenstufen DR hast, bekommst du bei 12bit je Blendenstufe 409 Nummern also Abstufungen.
Bei 15 stops DR sind es bei 12bit dann entsprechend nur noch 273 Nummern.
Bei 14bit und 15 Stops hätte man 1092 Nummern je stop.
Das Problem ist jedoch, dass die geringen Spannungsunterschiede in den Schatten bei geringer Bitzahl nicht mehr ausreichend differenziert werden und es zu Quantisierungsfehlern kommt, die das Bild beeinträchtigen.
Aber abgedeckt wird der DR immer. Nur die Abstufungen ändern sich.
cantsin hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 21:20
Du kannst diese Halbierungsschritte natürlich beliebig nach unten fortsetzen, aber irgendwann hat es keinen Sinn mehr, weil der Rauschanteil am Signal umso stärker wird, je schwächer die ausgegebene Voltzahl des Sensors ist, bis irgendwann in den Schatten nur noch Grundrauschen bzw. Zufallswerte übrig bleiben.
Das ist aber unabhängig von der Bitzahl.
cantsin hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 21:20
Deshalb macht man diese Halbierungsschritte bei einem Sensor mit extrem hoher Dynamik und daher extrem hohem Signal-Rauschabstand (z.B. bei einer Mittelformatkamera) 16mal, bei einem typischen Full Frame-Fotosensor 14mal, bei einem MFT-Sensor 12mal und bei einem Smartphone-Sensor 10mal.
Da macht man nichts, das macht der Sensor. Der Sensor liefert eine Spannung, die der Lichtmenge entspricht. Ab einem Sättigungspunkt, kann er die Signalspannung nicht mehr erhöhen - da clippt der Sensor. Und irgendwann ist die Signalspannung dann zu niedrig und wird vom "Rauschen" überdeckt. Das dazwischen ist dann der DR. Die nutzbare Signalspannung wird dann in Binärzahlen umgewandelt.
Hat ein Sensor einen DR von 10 Blendenstufen, dann kann er einen Helligkeitsunterschied von 1 zu 1024 abdecken.
Ein Sensor mit 15 Blendenstufen schafft 1 zu 32.768. Theoretisch.
cantsin hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 21:20
Also, ich hoffe, es hat jetzt endlich mal bei Dir gezündet und Du läufst nicht mehr wie Don Quichotte gegen die Windmühlen an. Ansonsten kauf Dir Flugtickets für die Chefetagen von Sony, Canon, RED & Co., damit Du deren Sensor-Entwicklungsabteilungen davon überzeugen kannst, dass sie ihre eigene Technik nicht kapieren.
Tja. Also Arri weiß ja schon mal, dass sie die Zahl der Nummer je Blendenstufe frei festlegen können und der DR nicht von der Bitzahl abhängig ist.
Bei Arri sagt man sich: Wir wollen 512 Abstufungen je stop.
Darth Schneider hat geschrieben: ↑So 12 Mai, 2024 21:25
@roki
Du schreibst:
„Interessant, das wusste hier wirklich keiner: mehr Licht ist also gut für Sensoren. Danke für die Erleuchtung. ;)
Aber lieber Boris, darum ging es ja nicht... ;)
Meine Antwort darauf:
Mir ging es eigentlich auch nicht darum dich mit dem Tip Licht zu nutzen weil es dem Sensor gut tut zu erleuchten, sondern:
Wenn du genug Licht nutzt, egal mit welcher Kamera, brauchst du dir/dem Forum diese Frage da unten gar nicht erst zu stellen:
„ was mich u.a. interessieren würde, ist, ob die nicht vorhandene Informationen tatsächlich nur nicht vorhanden sind, oder ob diese dann z.B. als Rauschen (d.h. null details im Pixel = bei der Menge, mehr Rauschen im Bild) im Bild sichtbar sind?“
Weil mit genug Licht rauscht nix störend und es gehen sogar mit 8 Bit und ganz ohne Raw gar nicht erst zu viele Bildinformationen verloren, das es zu einem Problem werden könnte..;)
Gruss Boris
Die Bitzahl hat nichts mit dem Rauschen zu tun.
Die Lichtmenge ändert nicht an der Anzahl der binären Nummern und somit der Abstufungen:
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 00:13
Ja - und nun frag dich mal, woher die Festlegung auf eine bestimmte Bitzahl kommt.
Arri will die 512 Nummern pro Blende.
Es geht ja gerade darum, dass diese Zahl an Abstufungen, die sich aus diesen Nummern ergibt, frei festgelegt werden kann.
Du behauptest man könne mit 12bit nicht 15 Blendenstufen abdecken. Nur widersprichst du dir doch hier selbst.
Nein. (Langsam wachsen mir hier noch mehr graue Haare.) Weil Du immer noch nicht den Unterschied von linearer und logarithmischer Speicherung verstehst.
Der ADC liefert lineare Werte, also im Falle des Arri-Sensors in 16bit. Lineare Speicherung ist speicherplatztechnisch äußerst ungünstig, weil die oberste Blendenstufe im Eingangssignal die Hälfte aller verfügbaren Werte (bei 16bit: den Wertebereich 32768-65536) belegt.
Bei Foto-Raw kümmert das die Kamerahersteller nicht weiter, weil es da bei der Speicherung weniger auf Effizienz ankommt und mehr auf bestmögliche Signalqualität bzw. die vollständige Speicherung der vom ADC gelieferten Werte. Die Kamera "dumpt" dann einfach die linearen 16 oder 14 bit aus dem ADC in eine Datei, in der jeder Sensorpixel 16 bzw. 14bit belegt. Z.B. bei einem 24MP-Sensor und einem 14bit-ADC also 24 Million * 14 Bit = 336 Millionen Bit = 42 MB unkomprimiert pro Foto.
Bei Video-Raw spielt Speicherplatzeffizienz eine größere Rolle - nicht nur wegen der Speichermedien, sondern auch wegen der Bandbreite/dem Maximaldurchsatz der Kameraelektronik. Was Arri daher macht, ist, dass sie das lineare 16bit Signal in ein logarithmisches 12bit-Signal umwandeln.
Die Idee dabei ist (wie übrigens bei allen Log-Formaten, egal ob raw oder debayert), dass man jeden F-Stop auf ungefähr gleichviel Zahlenwerte verteilt: Also z.B. bei 16 F-Stops und 12bit=4096 Gesamtwerte genau 256 Werte pro F-Stop. Da wir im obersten (12.) Bit genau 2048 Werte speichern können, passen also statt einem acht F-Stops in dieses Bit, ins zweitoberste 4 F-Stops, ins drittoberste 2 F-Stops, ins viertoberste noch 1 F-Stop und in die restlichen 8 Bits noch der letzte übrige der 16 F-Stops.
Das ist natürlich effizienter als bei linearer Speicherung, bei der der oberste F-Stop die Hälfte der Werte frisst, der zweitoberste ein Viertel, der drittoberste ein Achtel, bis für den letzten F-Stop bzw. die tiefsten Schatten nur noch 1bit Speicherplatz übrigbleibt - bzw. man bei jeder linearen Speicherung die Hälfte seines Speicherplatzes nur an den allerobersten F-Stop kurz vorm Clipping verschwendet.
Und weil Du in diesem (Arri-) Beispiel dann in 12bit bei logarithmischer Werteverteilung immer noch reichlich verfügbare Werte für die F-Stops in den tiefen Schatten hast, ist die Komprimierung von 16 f-stops auf 12bit Speicherwerte relativ unproblematisch. Du reduzierst beim logarithmischen Mapping auf 12bit nur Werte in den oberen F-Stops, die bei linearem Gamma sowieso verschwenderisch viel Platz einnehmen bzw. extrem überproportional vertreten sind.
Diese logarithmische Speicherung gibt es auch in allen anderen Video-Raw-Formaten, aus demselben Grund.
Wenn du 10 Blendenstufen DR hast, bekommst du bei 12bit je Blendenstufe 409 Nummern also Abstufungen.
Nein, weil Du wie gesagt immer noch nicht verstanden hast, was lineare Werte bedeuten. Langsam hat es keinen Sinn mehr, denn ich habe Dir dazu mittlerweile drei verschiedene Quellen verlinkt, die Du entweder nicht gelesen oder nicht verstanden hast.
Klar ich weiss nicht was 8/10/12 Bit sind und auch nicht warum ein Bild rauscht.
Träume weiter.
Und ja ich habe auch mit VHS gearbeitet, aber auch mit M2 bis hin zu Digi Beta, mit zig anderen Formaten und halt heute auch mit Log und mit Raw.
Also deine dummen Sprüche kannst du dir sparen..
Sorgt bei dir deine Arroganz eigentlich nicht für heftige Kopfschmerzen ?
Was ich wirklich überhaupt nicht verstehe ist der Sinn dieser endlosen Diskussion ?
Das habe ich mit meinen Antworten versucht anzusprechen.
Aber das schnallst du natürlich nicht, weil du scheinbar immer noch zu doof bist um meine Texte richtig zu zu lesen und zu interpretieren.
Und jetzt zerbrich dir weiterhin den Kopf darüber ob nun 16, 14, oder 12 Bit ausgelesen aus dem Sensor schöneres 12 Bit Raw macht.
Gruss Boris
Zuletzt geändert von Darth Schneider am Mo 13 Mai, 2024 07:55, insgesamt 3-mal geändert.
@iasi
Ja ich weiss die Anzahl Bit hat nix mit dem Rauschen zu tun.
Aber genügend Licht sorgt dafür das du überhaupt die Farbinformationen/Abstufungen in den 8/10/12/14 Bit ohne zu viel Rauschen sehen kannst…
Das wollte ich zumindest dem roki herüberbringen…
Gruss Boris
Natürlich nutzt man die logarithmische Werteverteilung zur Datenreduzierung. Aber auch das ändert nichts daran, dass der DR nicht durch die Bitzahl begrenzt wird.
Du erzählst mir ständig, ich würde nicht verstehen, was lineare Werte bedeuten, fängst dann aber immer mit logarithmischer Werteverteilung an.
Du scheinst zu denken, dass die "Treppchen" immer gleich groß sind und daher einen großen DR nicht mehr abdecken. Das aber ist nicht der Fall.
Der Sensor liefert Signale im Bereich von 0 bis X Volt. Und darauf werden die verfügbaren Binärzahlen verteilt, deren Anzahl sich aus den Bits ergibt.
Im Prinzip könnte man den gesamten Bereich auch auf 1bit verteilen:
Schwarz (0) oder weiß (1). Alles bis X/2 Volt wäre dann schwarz und alles zwischen X/2 und X weiß.
Der DR spielt dabei dann keine Rolle.
Mit 16bit und damit 65536 Zahlen bildet man den Spannungsverlauf dann natürlich sehr viel annähernder ab.
0,3 und 0,31 Volt werden dann z.B. noch unterschieden, da sie unterschiedliche Nummern erhalten.
Bei 1bit haben sie dann z.B. beide den binären Wert 0.
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 19:23
Natürlich nutzt man die logarithmische Werteverteilung zur Datenreduzierung. Aber auch das ändert nichts daran, dass der DR nicht durch die Bitzahl begrenzt wird.
Arri selbst sagt: DR ist von Bitzahl abhängig, deswegen haben sie bei Alexa35 die Bits für ARRIRAW von 12 auf 13Bit (log, 18Bit-Linear) erhöht.
DR ist abhängig von Bitzahl (zwar nicht 1zu1 gleich, aber eben abhängig / begrenzt), das selbe sagt auch CineD, SlashCam u.v.a. und auch cantsin bezieht sich nur auf die selben Informationen (u.a. User freezer).
Arri kennt sich wohl sehr gut aus, nicht umsonst ist DR von Alexa35, Nr.1 !
DualGain Technologie zeigt ja, dass sie mehr Bits benötigen für mehr DR, also 14Bit jeweils für dunkle und hellere Bereiche (2x14Bit = 28Bit zu 18Bit-Linear bzw. 13Bit-Log und das Ergebnis ist: super DR!).
Warum also dem Widersprechen?
"Deine Zeit ist begrenzt. Verschwende sie nicht damit, das Leben eines Anderen zu leben"
(Steve Jobs)
Zuletzt geändert von roki100 am Mo 13 Mai, 2024 19:56, insgesamt 1-mal geändert.
warum sollte man denn überhaupt mit 14bit auslesen?
Du widersprechst dem was alle Infos im Netz sagen, ist halt strange.
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 19:23
Im Prinzip könnte man den gesamten Bereich auch auf 1bit verteilen:
Schwarz (0) oder weiß (1). Alles bis X/2 Volt wäre dann schwarz und alles zwischen X/2 und X weiß.
Der DR spielt dabei dann keine Rolle.
what? Das sind ja nur zwei Werte, was willst du da verteilen, ob 1 Blende oder 100 Blenden, alles ist gleich.
Die Antwort auf Iasis Rechnung ist die, dass Arri bei den 512 Stufen pro Blende eben nicht mehr von linearer Speicherung spricht.
Linear sind es eben bei Blende 1 1 (eine) Stufe und bei Blende und bei Blende 10 1024 Stufen. Usw.
Wenn über alle Blenden die gleiche Auflösung (Abstufung) vorhanden sein soll, ist das eine keine lineare, sondern eine logarithmische Verteilung.
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 19:23
Natürlich nutzt man die logarithmische Werteverteilung zur Datenreduzierung. Aber auch das ändert nichts daran, dass der DR nicht durch die Bitzahl begrenzt wird.
Arri selbst sagt: DR ist von Bitzahl abhängig, deswegen haben sie bei Alexa35 die Bits für ARRIRAW von 12 auf 13Bit (log, 18Bit-Linear) erhöht.
DR ist abhängig von Bitzahl (zwar nicht 1zu1 gleich, aber eben abhängig / begrenzt), das selbe sagt auch CineD, SlashCam u.v.a. und auch cantsin bezieht sich nur auf die selben Informationen (u.a. User freezer).
Arri kennt sich wohl sehr gut aus, nicht umsonst ist DR von Alexa35, Nr.1 !
DualGain Technologie zeigt ja, dass sie mehr Bits benötigen für mehr DR, also 14Bit jeweils für dunkle und hellere Bereiche (2x14Bit = 28Bit zu 18Bit-Linear bzw. 13Bit-Log und das Ergebnis ist: super DR!).
Warum also dem Widersprechen?
Arri sagt, dass sie pro Blendenstufen 512 Binärzahlen haben wollen. Diese Zahl hatte Arri gewählt, weil sie diese Zahl der Abstufungen als ausreichend angesehen hatten. 1024 Nummern hätten die Datenmenge erhöht.
Um 512 Abstufungen pro Blendenstufe bei einem DR von 10 Blendenstufen zu erreichen benötigt man weniger Abstufungen, als bei 15 Blendenstufen.
Das ist dann aber auch schon alles.
Früher waren viele davon überzeugt, dass auch 8bit also 256 Abstufungen über den gesamten DR ausreichend seien.
Dann wurde auf 10bit (also 1024 Abstufungen) erhöht.
Es gibt keine Begrenzung des DR durch die Anzahl der Stellen einer Binärzahl.
Es gibt jedoch die Nachteile einer groben Abstufung.
Den super DR erreicht Arri durch DualGain - nicht durch ein mehr an Bit.
Die Red Raptor X schafft mit der HDRx-Weiterentwicklung sogar noch einen größeren DR.
Das mehr an Blendenstufen profitiert jedoch von dem mehr an Abstufungen.
Arri:
We do a non-linear recording of the RAW images and 512 digital numbers are allocated per exposure stop.
We didn’t want to change it because it has proven to be fine for more than 10 years on many successful productions. We never had complaints where people would said that the quantization of the RAW file wasn’t good enough.
We always had 512 numbers in each stop. So when you look at neutral gray and then one stop over, you have 512 intermediate steps, and if you add yet another stop, you have another 512 numbers.
Die 512 sind keine Naturkonstante und ergibt sich auch nicht aus dem DR.
Den super DR erreicht Arri durch DualGain - nicht durch ein mehr an Bit.
Nein, nicht nur (sonst hätten sie ja nicht erhöht), Übersetzt:
Es gibt zwei Bilder, High-Gain und Low-Gain, die vom Sensor und dem A7D (Analog-Digital) Wandler kommen. Sie werden zu einem 18-Bit-Bild kombiniert. Wenn es sich nicht um 18-Bit-Daten handeln würde, könnte man den hohen Dynamikbereich nicht richtig quantisieren. Und dann mussten wir einen Weg finden, diese Daten zu kodieren, sowohl für ARRIRAW als auch für eine neue Log-Funktion, die mit dem erweiterten Dynamikbereich des Sensors arbeitet
weiter heißt es, bezogen auf LogC4 und DR:
Offensichtlich ist die 10-Bit-Quantisierung ein ziemlicher Engpass. Als wir die ALEXA entwickelt haben, wollten wir den 10-Bit-Zahlenraum maximieren, und deshalb haben wir ein paar Dinge entwickelt, um sicherzustellen, dass die Werte der Szene abgebildet werden.
und das noch:
ARRIRAW ist das Gleiche wie vorher?
Im Grunde genommen, ja. Wir machen eine nichtlineare Aufzeichnung der RAW-Bilder, und pro Belichtungsstufe werden 512 digitale Nummern vergeben. Aber da wir im neuen ARRIRAW zwei weitere Blendenstufen kodieren müssen, benötigen wir 1.024 weitere Zahlen in unserem Bereich. Deshalb mussten wir dem Dateiformat ein Bit hinzufügen, so dass ARRIRAW in der ALEXA 35 mit 13 Bit kodiert wird, während ARRIRAW in der ALEXA LF mit 12 Bit kodiert wird. Die Quantisierung pro Stopp ist also genau die gleiche. Wir wollten das nicht ändern, weil es sich seit mehr als 10 Jahren bei vielen erfolgreichen Produktionen bewährt hat. Wir hatten noch nie Beschwerden, dass die Quantisierung der RAW-Datei nicht gut genug sei. Wir haben also die gleiche Kodierung pro Stopp beibehalten, außer dass wir ein weiteres Bit hinzugefügt haben. 1
18 Bit vom Sensor ergeben also 13 Bit nach der Verarbeitung?
Ja. Die 18-Bit-Datei wird linear verarbeitet und dann entweder vor der Farbverarbeitung in 13-Bit-ARRIRAW kodiert oder nach der LogC4-Kurve in 12-Bit-LogC4 für Apple ProRes kodiert. ARRIRAW ist auch eine Log-ähnliche Belichtung, die ebenfalls eine feste Anzahl digitaler Zahlen für jeden Stopp zuweist. Wir hatten immer 512 Zahlen für jede Blende. Wenn man also ein neutrales Grau betrachtet und dann eine Stufe darüber, hat man 512 Zwischenschritte, und wenn man eine weitere Stufe hinzufügt, hat man weitere 512 Zahlen.
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(Steve Jobs)
Zuletzt geändert von roki100 am Mo 13 Mai, 2024 21:16, insgesamt 4-mal geändert.
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 19:23
Der Sensor liefert Signale im Bereich von 0 bis X Volt. Und darauf werden die verfügbaren Binärzahlen verteilt, deren Anzahl sich aus den Bits ergibt.
Im Prinzip könnte man den gesamten Bereich auch auf 1bit verteilen:
Schwarz (0) oder weiß (1). Alles bis X/2 Volt wäre dann schwarz und alles zwischen X/2 und X weiß.
Der DR spielt dabei dann keine Rolle.
Doch. Dann hast Du genau eine Blende DR. (Ich weiss, Deine Argumentation ist, dass dieser Sensor dann z.B. immer noch einen DR von 12 Stops erfasst, weil er die ersten 6 Stops als 0 codiert und die letzten als 1. Aber da der Umschlagpunkt von 0 auf 1 genau zwischen dem 6. und 7. Stop liegt, hast Du eine Blende erfassten DR mir einer Sensorkalibrierung auf den Helligkeitswert von Stop 6/7; und alles darunter und darüber ist weggeclippt. Du wirst bei real erfassten 12 Stops ja auch nicht argumentieren, dass der Sensor in Wahrheit 20 Stops erfasst, inklusive aller abgeschnittenen Werte unterhalb des 1. und oberhalb des 12. Stops.)
(Ich muss langsam wirklich lachen, weil ich hier eine Diskussion mit Don Quichotte führe, der gegen die Windmühlen der Sensortechnologie kämpft.)
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 20:43
Früher waren viele davon überzeugt, dass auch 8bit also 256 Abstufungen über den gesamten DR ausreichend seien.
Dann wurde auf 10bit (also 1024 Abstufungen) erhöht.
Das hat doch nix mit dem Auslesen des Chips zu tun...
Ausgelesen wird ein Chip wohl nicht logarithmisch, daher braucht es so hohe Bit Zahlen. Eine Zusätzliche Blende ist nunmal eine Verdopplung der Information.
Kein Wunder, bei so viele Informationen, die man eigentlich nicht wissen muss, um schöne bilder zu machen. Es ist dennoch aber ein interessantes Hobby. ;)
iasi-Informationen scheinen oft richtig zu sein (sind auch wirklich sehr gute dabei), aber häufiger kann man mit eigenen Augen sehen (wenn man selber überprüft), dass dies nicht immer stimmen muss. Ich habe z.B. festgestellt, dass mehr K nicht automatisch "sauberere" oder mehr Details bedeutet, z.B. sehe ich in 4,1K RAW sauberere oder gleich soviel Details wie in 5,9K RAW. Wie kommt das? Ich weiß es nicht, ich sehe einfach sauberere oder gleich soviel Details. :D
Halt nur bei nähere betrachtung (nachträglich sehr nah hinein zommen, >500%). Auch z.B. die A7SIII, hat zwar wenig K, dafür aber ein sehr gutes K. Es gibt weniger K, dafür aber ein sehr gutes K und das scheint besser zu sein, als mehr K aber kein gutes K (siehe auch z.B. BMD 12K)...
Nun sind wir bei K gelandet.... ;)
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(Steve Jobs)
iasi hat geschrieben: ↑Mo 13 Mai, 2024 20:43
Früher waren viele davon überzeugt, dass auch 8bit also 256 Abstufungen über den gesamten DR ausreichend seien.
Dann wurde auf 10bit (also 1024 Abstufungen) erhöht.
Das hat doch nix mit dem Auslesen des Chips zu tun...
Ausgelesen wird ein Chip wohl nicht logarithmisch, daher braucht es so hohe Bit Zahlen. Eine Zusätzliche Blende ist nunmal eine Verdopplung der Information.
Es verdoppelt sich bei einer zusätzlichen Blende die Lichtmenge und die Spannung.
Normiert auf Vollausschlag.
Der niedrigste digitale Ausgangswert wird der niedrigsten Einsgangsspannung zugeordnet und die höchste Eingangsspannung dann auch dem höchsten digitalen Wert.
Dazwischen wird dann "aufgeteilt" - in gleichen Schritten. Der DR wird also immer abgedeckt. Arri will die Scheiben nicht vergrößern und erhöht die Anzahl der dgitalen Werte.
Du willst einfach allen Datenblättern widersprechen und lieber ein 1 bit ADC einbauen mit 16bit linear Speicherung?
Stelle dir einen 14-Bit-ADC als Lineal vor, das Dinge in winzigen Schritten messen kann. Mit 14 Bits kann dieser ADC 2^14 (das sind 16.384) unterschiedliche Messungen durchführen. Er kann also den Bereich, den er sieht, in 16.384 kleine Schritte unterteilen. Das entspricht ungefähr 84 dB, was 13,95 Blendenstufen (Stops) Licht sind.
Daher werden wir lange keine Hybridkamerad mit mehr als 12 dr haben. Wobei das ein Wert ist, der fast nix alleine aussagt...
Mantas hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 08:55
Daher werden wir lange keine Hybridkamerad mit mehr als 12 dr haben.
Die Fuji X-H2s hat bis 30fps die Option, in 14-Bit readout betrieben zu werden.
the FUJIFILM X-H2S definitely trumps the C70 and even the Sony A1, while the 5 stops underexposed image looks almost as good as with the VENICE 2 in 4K ProRes HQ – and we are talking about a full-size cinema camera here. So, a solid 8 stops with additional wiggle room towards 9 stops – that’s quite impressive, and is actually better than most of the recent full frame consumer cameras. Good job, FUJIFILM! […]
The FUJIFILM X-H2S fares really well for a consumer camera in our lab test, especially when considering that it is an APS-C camera, not full frame. The rolling shutter performance is very good, the dynamic range results are impressive, as is the latitude test. It becomes clear from these results that the 14-bit sensor readout definitely is part of this good performance.
So, you could actually say it is a BMPCC 6K on steroids with a ton of additional features like IBIS and all of the other advantages of a true hybrid camera, including a smaller form factor.
Mantas hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 08:55
klingt logisch ist aber nicht so.
Du willst einfach allen Datenblättern widersprechen und lieber ein 1 bit ADC einbauen mit 16bit linear Speicherung?
Stelle dir einen 14-Bit-ADC als Lineal vor, das Dinge in winzigen Schritten messen kann. Mit 14 Bits kann dieser ADC 2^14 (das sind 16.384) unterschiedliche Messungen durchführen. Er kann also den Bereich, den er sieht, in 16.384 kleine Schritte unterteilen. Das entspricht ungefähr 84 dB, was 13,95 Blendenstufen (Stops) Licht sind.
Daher werden wir lange keine Hybridkamerad mit mehr als 12 dr haben. Wobei das ein Wert ist, der fast nix alleine aussagt...
Danke für die extrem nützliche (und präzise) Analogie des Lineals!
Iasis Denkfehler liegt darin, dass er glaubt, dass es etwas nützt, das Lineal feiner zu unterteilen und die 84db nicht in 14 Bits, sondern z.B. in 28 Bits auszulesen, mit 2 statt einem Bit pro Blende, und dass er dadurch mehr Tonwertabstufungen gewinnt. Abgesehen von Shannon/Nyquist (das sich zwar auf die Samplerate bezieht, aber auch auf die Bittiefe übertragen lässt - dass also Oversampling nur bis zu einem bestimmten Grad sinnvoll ist/reale Information statt Datenmüll erfasst), gibt es da immer noch das Verständnisproblem mit dem linearen Gamma bzw. der linearen Werteauslesung des ADC. Denn wenn wir jede Blende mit 2 Bits speichern, kreieren wir nur einen noch größeren Wasserkopf von (faktisch unnützen) Werten in den Spitzlichtern bzw. oberen Blenden - mit sage und schreibe 26 Bits (2^26=67.108.864 Tonwerten) nur für den allerobersten F-Stop kurz unterm clipping point!
Sinnvoll wäre das ganze nur, wenn wir einen nonlinear bzw. logarithmisch auslesenden ADC hätten - wenn also das Lineal nicht in gleichmäßige Striche unterteilt würde, sondern der Abstand der Striche gemäß einer exponentiellen Funktion vom linken zum rechten Rand des Lineals kontinuierlich zunehmen würde.
Ob man solche nonlinearen ADCs bauen kann, weiß ich nicht - bin kein Ingenieur. Dass heutige ADCs linear arbeiten, mag aus fotografischer Sicht ungünstig sein, ist aber aus technischer Sicht logisch, weil da einfach die Voltwerte des Sensors gemessen und 1:1 in Zahlen übersetzt werden. D.h. der Sensor selbst arbeitet bzw. "sieht" linear (mit einer Verdoppelung der ausgegebenen Voltzahl bei jeder Verdoppelung der Lichtmenge = bei jedem zusätzlichen F-Stop), was nicht dem entspricht, wie das menschliche Auge sieht. Insofern holt ein linearer ADC auch das Optimum aus dem Sensor heraus, bzw. bildet seine Messwerte technisch optimal ab.
(Und deswegen verwenden wir Gammakurven bzw. Übertragungsfunktionen, um die fotografisch und speichertechnisch ungünstigen linearen Sensorwerte entweder in speichertechnisch günstigere [aber fürs menschliche Auge untaugliche] Log-Werte zu bringen, oder in ans menschliche Auge angepasste [aber den DR abschneidende] Tonwertkurven wie Rec709.)
Ich hoffe wirklich, dass wir uns auch fürs mitlesende Publikum verständlich ausgedrückt haben... (Und habe selbst auch viele Jahre gebraucht, um diese Zusammenhänge zu verstehen.)
Die klarste Analogie des Sensors ist die der Photonenzählmaschine.
Es trift ein Photon auf den Sensor, es treffen 2 Photonen auf den Sensor, es treffen 3 Photonen auf den Sensor ... usw.
Die kann man dann (als Spannung) messen. Und diese Spannung wird dann Wert für Wert (Photon für Photon) digitalisiert. Damit ist auch die - theoretisch - kleinste Maßeinheit klar, ein einzelnes Photon. Zwischenstufen messen geht nicht, es gibt keine halben Photonen. Bei 10bit misst man die Spannung von 4096 Photonen. (Theoretisch, praktisch weiß ich es nicht, es dürfte ein paar mehr Photonen brauchen, aber ich glaube, inzwischen nicht mehr viel.)
Es gab hier mal ein schönes Video mit Kerzen. Jedes Photon eine Kerze. Für Blende 1 reichte eine Kerze, um von Blende 9 auf 10 zu kommen, waren es dann über 2000.
dienstag_01 hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 11:43
Die klarste Analogie des Sensors ist die der Photonenzählmaschine.
Es trift ein Photon auf den Sensor, es treffen 2 Photonen auf den Sensor, es treffen 3 Photonen auf den Sensor ... usw.
(Danke.) Und da mit zunehmender Sensorgröße (sowie verbesserte Photonen-Einfang-Kapazität durch verbesserte Sensortechnik wie z.B. BSI) mehr Photonen auf den Sensor fallen, braucht man äquivalent mehr Bits für die Speicherung, je größer der Sensor ist und je mehr Photonen er einfängt.
Und blieben umgekehrt bei einer arbiträr bzw. unabhängig von der Photonen-Kapazität erhöhten Bitzahl des ADC, die iasi gerne hätte, die meisten Bits einfach leer.
Zuletzt geändert von cantsin am Di 14 Mai, 2024 12:11, insgesamt 1-mal geändert.
dienstag_01 hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 11:43
Die klarste Analogie des Sensors ist die der Photonenzählmaschine.
Es trift ein Photon auf den Sensor, es treffen 2 Photonen auf den Sensor, es treffen 3 Photonen auf den Sensor ... usw.
(Danke.) Und da mit zunehmender Sensorgröße (sowie verbesserte Photonen-Einfang-Kapazität durch verbesserte Sensortechnik wie z.B. BSI) mehr Photonen auf den Sensor fallen, braucht man äquivalent mehr Bits für die Speicherung, je größer der Sensor ist und je mehr Photonen er einfängt.
Und blieben umgekehrt bei einer arbiträr bzw. unabhängig von der Photonen-Kapazität erhöhten Bitzahl des ADC, die iasi gerne hätte, die meisten Bits einfach leer.
Du stellst dir´s wohl so vor, dass pro Photon ein Bit hinzukommt. :)
Die Photonen erzeugen eine elektrische Spannung.
Zwischen der minimalen und der maximalen Spannung liegen unendlich viele Zwischenwerte.
Mit einer begrenzten Anzahl an binären Nummern lassen sich nun einmal nicht alle Zwischenwerte wiedergeben.
Je höher die Bitzahl, desto mehr Zwischenwerte lassen sich jedoch abbilden.
Dem AD-Wandler ist es völlig egal, wie viele Photonen den Sensor treffen.
Und ein Sensor mit einem DR von 10 Blendenstufen erzeugt nicht 0 bis 1 Volt, während einer mit 15 Stops DR dann 0 bis 1,5 Volt erzeugt. Da gibt es keine Gesetzmäßigkeit.
Beide Sensoren erzeugen z.B. 0 bis 1 Volt.
Und bei 1 Volt liefert der AD-Wandler dann 11111111 und bei 0 Volt 00000000.
Bei 1/256 Volt hat man dann 00000001 usw.
Die Bewertung dieser Binärzahlen erfolgt im Image-Prozessing.
Bei 12bit erfasst man dann eben auch 1/4096 Volt und 2/4096 Volt und ...
iasi hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 21:56
Die Photonen erzeugen eine elektrische Spannung.
Zwischen der minimalen und der maximalen Spannung liegen unendlich viele Zwischenwerte.
Mit einer begrenzten Anzahl an binären Nummern lassen sich nun einmal nicht alle Zwischenwerte wiedergeben.
Je höher die Bitzahl, desto mehr Zwischenwerte lassen sich jedoch abbilden.
Dem AD-Wandler ist es völlig egal, wie viele Photonen den Sensor treffen.
Und ein Sensor mit einem DR von 10 Blendenstufen erzeugt nicht 0 bis 1 Volt, während einer mit 15 Stops DR dann 0 bis 1,5 Volt erzeugt. Da gibt es keine Gesetzmäßigkeit.
Stell Dir mal vor, Du wirfst Bälle in einen Korb. Jeder Ball wiegt 1 kg. An dem Korb hängt eine elektrische Waage, die das Gewicht der Bälle misst und als Strom ausgibt. Der Korb hat eine maximale Kapazität von 15 Bällen. Die Waage ist so konstruiert, dass sie maximal 16kg aufnehmen und messen kann (also 15 Bälle + ein bisschen Sicherheitsspielraum) und das gemessene Gewicht als Stromstärke mit maximal 16V ausgibt, bei 15 Bällen also 15V, bzw. 1V pro Ball. An der Waage hängt ein ADC, der die Voltzahlen in digitale Bits umformt.
Um die Messwerte digital wiederzugeben, muss der ADC nur die Zahlen 1-16 ausgeben, also 4 Bits (0000 bis 1111).
Weil keiner der Bälle exakt 1kg wiegt und außerdem die Waage als analoges Gerät Messtoleranzen hat, gibt die Waage aber z.B. für einen aufliegenden Ball 1,27 V aus, für zwei aufliegende Bälle 2,15 V, für drei 3,39 V, für vier 4,18 V etc.pp.
Preisfrage: Was gewinnst Du, wenn Du die Bittiefe der Wandlung bzw. des ADCs so erhöhst, so dass auch diese Nachkomma-Stellen erfasst werden? Bzw. was gewinnst Du durch die Information, dass statt 4 Bällen 4,18 Bälle auf der Waage gelegen haben?
Die Bälle = Photonen. Die Waage = der analoge Teil des Sensors vor dem ADC.
Mantas hat geschrieben: ↑Di 14 Mai, 2024 22:14
Dir ist einfach alles egal :) genial
Nein - mir war schon zu Zeiten, als viele hier 8bit-Codecs als ausreichend feierten, bei 12bit als Minimum.
Auch jetzt wird hier erzählt, dass bits ungenutzt bleiben würden und nur mit Nullen gefüllt seien. :)
Genial ist doch eher, dass nun also Photonen scheinbar in bits gezählt werden. :)
Generell wird hier vom DR bis zum Rauschen alles auf die armen Bits abgeladen. ;)
Dabei sind das nur Nummern, deren Anzahl durch die Stellen begrenzt werden, die zur Verfügung stehen.
Denen ist egal, ob die Spannung eines Sensel nun aus x Photonen oder z Photonen erzeugt wurde.
Ein analoger Spannungswert wird in eine binäre Nummer übersetzt.
Je mehr Nummern zur Verfügung stehen, umso feinere Spannungsunterschiede können erhalten bleiben. Also umso genauer können die "gezählten Photonen" erfasst werden. ;)
Wäre doch schade, wenn der Senselwert mit der gleichen binären Nummer wiedergegeben werden, obwohl einmal 1000 und ein anderes Mal 1010 Photonen "gezählt" wurden.
Um mal deinen Ball-Korb-Vergleich zu nutzen:
Du hast nicht 15 Bälle und 15 unterschiedliche Spannungswerte, sondern 15 Millionen Bälle, die dir 15 Millionen verschiedene Spannungswerte liefern. Nun hast du aber leider nur 4096 Nummern, mit denen du die 15 Mio. Spannungswerte benennen kannst.
Du hast nicht mehr binäre Nummern, als Spannungswerte, von denen du unendlich viele hast.
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