Gir egentlig små sensorer med mange Mpix mer støy?

[knutinh]

Jeg har latt meg fortelle at den grunnleggende begrensningen for gode bildesensorer er kvantiseringsstøy fra en begrenset mengde fotoner. Altså hvis den "virkelige" scenen har en konstant lysstyrke som tilsvarer 2.33 fotoner pr pixel, så vil noen pixler få 1,2 eller 3 fotoner inn over seg, og uansett hvor bra man måler det så gir det en variasjon i bildet som ikke er "reelt".

 

Hvis man derimot hadde en større sensor og/eller lengre lukktid slik at hver pixel ville ha fått 200 fotoner, så er det rimelig å anta at man kommer nærmere "fasit".

 

 

 

Det er en utbredt holdning at kompaktkameraer med små sensorer ikke bør ha for mangle pixler. Det sies at man øker støyen ved å øke antall pixler på en gitt sensorstørrelse. Jeg kan ikke se at dette er tilfellet, hvis min forenklede forståelse over er korrekt. Rett nok vil støyen pr pixel øke, men den totale usikkerheten (støyen) i bildet er gitt av sensorstørrelsen, ikke pixelstørrelsen i grensetilfellet fotonstøy dominerer over all annen støy.

 

Det betyr at en liten sensor med 9 megapixler kan gi et støyfritt estimat hvis man tar gjennomsnittet av alle pixlene. Denne enkelt-verdien er da like "rett" som om man gjorde det samme med et 2 megapixel-kamera med samme sensorstørrelse.

 

Følgelig kan et kamera med liten sensor og (for) mange megapixler gi like bra støy-ytelse som et tilsvarende kamera med færre megapixler hvis man skalerer (midler) ned til samme størrelse.

 

Svakheten i tankegangen min er selvfølgelig at det finnes andre støybidrag enn foton-støy som kanskje blir dominant når man går til ekstremt små pixelstørrelser.

 

-k

[mwm]

Jeg er i og for seg enig i din konklusjon: En sensor med en gitt størrelse (si 1/2") med 8 Mp nedskalert til 2 Mp bør gi omtrent samme støy bilde som en like stor brikke med 2 Mp, men det er jo akkurat det som er saken... Når pixeltettheten øker, øker også støyen. Derfor kan det være bedre å øke brikkestørrelsen med samme antall pixel enn å øke antall pixel på samme brikkestørrelse, hvis bildekvaliteten i 100% visning skal bli optimal.

[knutinh]

Jeg er i og for seg enig i din konklusjon: En sensor med en gitt størrelse (si 1/2") med 8 Mp nedskalert til 2 Mp bør gi omtrent samme støy bilde som en like stor brikke med 2 Mp, men det er jo akkurat det som er saken... Når pixeltettheten øker, øker også støyen. Derfor kan det være bedre å øke brikkestørrelsen med samme antall pixel enn å øke antall pixel på samme brikkestørrelse, hvis bildekvaliteten i 100% visning skal bli optimal.

6167419[/snapback]

Jeg er uenig i din konklusjon. Større sensorer vil gi bedre forutsetninger for godt bilde, men også høyere pris.

 

I tester av digitalkameraer er høy oppløsning i forhold til sensorstørrelse i dag nærmest sett på som negativt. Jeg prøver å balansere dette ved å si at når valget er mellom 5 megapix eller 9 megapix og samme sensorstørrelse (dette er et mer realistisk valg enn 9 megapix kompaktkamera vs 9 megapix fullformat, for det er to helt forskjellige prisklasser), så er det ikke nødvendigvis slik at:

 

5 megapix gir lav støy

9 megapix gir bedre oppløsning

 

I stedet kan man si at 9 megapix gir VALGET mellom gode bilder med høy oppløsning når lysforholdene tillater det, eller gode bilder med redusert oppløsning når lysforholdene krever det.

 

I praksis er det selvfølgelig slik at megapixel-hysteriet har ført oss til et sted hvor antall megapixler i de fleste tilfeller er "nok" uansett. Nå ser vi vel et tilsvarende hysteri i ISO-muligheter.

 

For kompaktkamera burde det være mulig å hoste opp mer relevante verdier, som "ekvivalent pixeloppløsning" som inkluderer tap av detaljer i hele kjeden fra optikk til jpeg. Eller tilsvarende, relevante data for ytelsen i lav belysning.

 

-k

[ezkild]

I stedet kan man si at 9 megapix gir VALGET mellom gode bilder med høy oppløsning når lysforholdene tillater det, eller gode bilder med redusert oppløsning når lysforholdene krever det.

6167436[/snapback]

 

Er dette korrekt? Tror det er flere kameraprodusenter som nedskalerer bildet fra 9mp til 5mp etter at bildet er tatt, altså at alle bildene blir tatt med full oppløsning for så å nedskaleres i software i kameraet.

Da får du nok noe mindre støy, men ikke så lite som hvis kameraet hadde vært tatt med 5mp i utgangspunktet (på en 9mp brikke).

 

Legg merke til "tror" her, er på tynn is..

[mwm]

Jeg er uenig i din konklusjon. Større sensorer vil gi bedre forutsetninger for godt bilde, men også høyere pris.

 

Fler pixel på samme brikkestørrelse gir vel også høyere pris?

 

I tester av digitalkameraer er høy oppløsning i forhold til sensorstørrelse i dag nærmest sett på som negativt. Jeg prøver å balansere dette ved å si at når valget er mellom 5 megapix eller 9 megapix og samme sensorstørrelse (dette er et mer realistisk valg enn 9 megapix kompaktkamera vs 9 megapix fullformat, for det er to helt forskjellige prisklasser), så er det ikke nødvendigvis slik at:

 

5 megapix gir lav støy

9 megapix gir bedre oppløsning

 

I stedet kan man si at 9 megapix gir VALGET mellom gode bilder med høy oppløsning når lysforholdene tillater det, eller gode bilder med redusert oppløsning når lysforholdene krever det.

 

I praksis er det selvfølgelig slik at megapixel-hysteriet har ført oss til et sted hvor antall megapixler i de fleste tilfeller er "nok" uansett. Nå ser vi vel et tilsvarende hysteri i ISO-muligheter.

 

Da tolker nok vi testene forskjellig... Jeg leser det som om de fleste testere er spent på om (enda) en økning i antallet pixler på tilsvarende kamera med samme brikkestørrelse gir noen nevneverdig økning i bildekvaliteten. Og samtidig at de fleste (som deg) ser at vi nå stort sett har "nok" pixler for brukerne av digitalekompaktkamera (dvs i hovedsak vanlige folk som tar bilder på ferie og av familien for forstørrelse opp til ca A4).

 

For kompaktkamera burde det være mulig å hoste opp mer relevante verdier, som "ekvivalent pixeloppløsning" som inkluderer tap av detaljer i hele kjeden fra optikk til jpeg. Eller tilsvarende, relevante data for ytelsen i lav belysning.

 

-k

6167436[/snapback]

[SNratio]

Uansett hva synsere måtte mene, skjer dette nå: Pixeltettheten økes utover det som optisk sett er "punkter", slik at ytterligere økning ikke nødvendigvis gir særlig mer oppløsning, men en kan bruke informasjonen til å kontrollere eksponeringen, samt støy + diverse artifakter. Et godt eksempel på dette er Canon S3IS (6 Mp) vs S2IS (5 Mp), se f.eks review på dpreview.com. Det er jo neppe pixelhysteri som er Canons viktigste grunn til denne endringen, og typisk er det på eksponerings- og støysida det noteres forskjell. Samtidig er 400 ISO fortsatt ganske støyfylt på S3IS, vi får illustrert at ved lite antall fotoner, forblir variansen stor, sjøl om en midler over et antall gitterpunkter.

 

Generelt, vil en jo hente inn mer informasjon jo flere punkter en sampler over, men sensorkarakteristikker kan spille sterkt inn her. Hvis f.eks følsomheten er sånn at 0-3 = 0, vil 12 fotoner jamt fordelt på fire sensorer gi 0. Og hvis en skrur opp følsomhet/forsterkning, vil en fort oppleve at svak signal registreres som full guffe. Dette er jo i dag en viktig fordel med større brikker med lav pixeltetthet: Grovt sett kan en si at det er "store brønner" som ikke så fort "renner fulle", og som dermed kan gjengi et større dynamisk omfang.

 

Slike fenomener KAN tale for at lavere pixeltetthet har fordeler, men jeg vil tro utviklinga går i retning av mindre og mindre betydning for sånt. Ved at prosessorene i dagens kompaktkameraer mer og mer driver med studier av diffraksjonsmønstre og ikke registrering av "bildepunkter" i klassisk forstand, får vi utvikla teknologi som i neste omgang vil bli brukt på større formater. Pixeltettheten på S3IS svarer vel til 80-100 Mp på 1.5/1.6 crop (?, har ikke sjekka geometrien, baserer meg bare på at optikken er 6-72mm svarende til 36-432 på FF), sånn at en "brønn" på 350D svarer til mellom 3x3 og 4x4 brønner på S3IS.

[knutinh]

Samtidig er 400 ISO fortsatt ganske støyfylt på S3IS, vi får illustrert at ved lite antall fotoner, forblir variansen stor, sjøl om en midler over et antall gitterpunkter.

6167954[/snapback]

Dette forstår jeg ikke.

 

En mengde prosesser i et kamera påvirker reell oppløsning, f.eks optikk, demosaic, kompresjon, støyfjerning. Det er sikekrt veldig lett å lage et kamera med 10 megapixel sensor, 10megapixel bildestørrelse, men 2 megapixel reell oppløsning fordi sensorkaraktistikken er slik at man må midle over et stort antall pixler for å få akseptabel støy. Dette kan være et lineært lavpassfilter eller ulineært wagner el.lign.

 

-k

[SNratio]

Samtidig er 400 ISO fortsatt ganske støyfylt på S3IS, vi får illustrert at ved lite antall fotoner, forblir variansen stor, sjøl om en midler over et antall gitterpunkter.

6167954[/snapback]

Dette forstår jeg ikke.

 

En mengde prosesser i et kamera påvirker reell oppløsning, f.eks optikk, demosaic, kompresjon, støyfjerning. Det er sikekrt veldig lett å lage et kamera med 10 megapixel sensor, 10megapixel bildestørrelse, men 2 megapixel reell oppløsning fordi sensorkaraktistikken er slik at man må midle over et stort antall pixler for å få akseptabel støy. Dette kan være et lineært lavpassfilter eller ulineært wagner el.lign.

 

-k

6168129[/snapback]

 

Jeg skjønner det heller ikke, bare påpeker fenomenet. Men en del av forklaringen kan være enkel og lite relatert til veien videre i signalbehandlinga: Sensorene har kanskje ikke lineær respons. Og antallet piksler det i praksis midles over, er uansett beskjedent, for ingen vil være bekjent av å levere et kamera med "dårlig oppløsning". Huff og huff!

[knutinh]

Samtidig er 400 ISO fortsatt ganske støyfylt på S3IS, vi får illustrert at ved lite antall fotoner, forblir variansen stor, sjøl om en midler over et antall gitterpunkter.

6167954[/snapback]

Dette forstår jeg ikke.

 

En mengde prosesser i et kamera påvirker reell oppløsning, f.eks optikk, demosaic, kompresjon, støyfjerning. Det er sikekrt veldig lett å lage et kamera med 10 megapixel sensor, 10megapixel bildestørrelse, men 2 megapixel reell oppløsning fordi sensorkaraktistikken er slik at man må midle over et stort antall pixler for å få akseptabel støy. Dette kan være et lineært lavpassfilter eller ulineært wagner el.lign.

 

-k

6168129[/snapback]

 

Jeg skjønner det heller ikke, bare påpeker fenomenet. Men en del av forklaringen kan være enkel og lite relatert til veien videre i signalbehandlinga: Sensorene har kanskje ikke lineær respons. Og antallet piksler det i praksis midles over, er uansett beskjedent, for ingen vil være bekjent av å levere et kamera med "dårlig oppløsning". Huff og huff!

6168204[/snapback]

Uansett burde det være en smal sak å skyte med høy ISO og få høy følsomhet, høy oppløsning og mye støy, for så å postprosessere ved midling slik at man får lav oppløsning og mindre støy?

 

k

[SNratio]

Uansett burde det være en smal sak å skyte med høy ISO og få høy følsomhet, høy oppløsning og mye støy, for så å postprosessere ved midling slik at man får lav oppløsning og mindre støy?

6194228[/snapback]

Jeg tror det kan være dette det legges opp til f.eks med ISO 800 på S3IS. De som trenger denne hastigheten, må nesten kjøre gjennom en behandling med digital smørkniv som sprer korna jamt utover. Problemet er sjølsagt kroma-støyen, i S3IS-reviewet med bilder fra San Francisco hadde f.eks himmelen såvidt jeg kunne se bittelitegrann tekstur når en ser bildet i 100%, sjøl om det er tatt på ISO 100. Det er kanskje lettere å ta en demokratisk avgjørelse på hvor mye lys en har fått, enn hvilken farge en har sett? Mulig jeg er helt på jordet, men jeg har liksom vondt for å forestille meg at fenomenet kan skyldes luminans- (korn-) støy på ISO 100.

Endret 28. mai 2006 av capricorny