Hva skal vi med så mange megapixler?

[sentence]

Slik jeg har forstått det gir økt antall mp på en gitt sensorstørrelse følgende ulemper: Mindre lysfølsomhet og mer støy. Men trenger vi virkelig så mange mp som det nye kameraer selges med i dag, helt egentlig?

 

Bildekvaliteten på kompaktkameraene og de rimeligste speilrefleksene har tross alt ikke endret seg så mye i løpet av de siste fire til fem årene. Hvis jeg sammenligner kameraer fra 2003 til 2008 på flickr sin kamerabrowser, ser jeg ingen revolusjon innen bildekvalitet på de nyeste. Faktisk er noen bilder tatt med eldre kameramodeller bedre enn de aller nyeste, på grunn av større ferdigheter hos fotografene og etterbehandlingen. Så ingen stor forskjell, med andre ord.

 

På en annen side har antallet mp økt betraktelig på disse plattformene innenfor samme sensorstørrelse. Til tross for at støyegenskapene på de nyere sensorene er litt bedre enn de forrige generasjonene, klarer teknologien åpenbart ikke å ta igjen ulempene som økt antall mp fører med seg.

 

Når kompaktkameraene nå selges med 12mp oppløsning med sine knøttsmå sensorer ser man betraktelig med støy på selv kameraets base-ISO. Lysfølsomheten blir også veldig dårlig med så mange mp på så små sensorer.

 

Billigspeilrefleksene blir også mindre lysfølsomme og får mer støy etter hvert som antall mp øker. Disse har mye større sensorer, men de slipper ikke unna heller. Det samme gjelder også for mid-range DSLR. De aller dyreste DSLR slipper greit unna med sine ekstremt gode sensorer og prosessering, men hvem vil betale 30000,-(+) for et kamerahus med liten støy når du kan få like lite støy på et billigkamera ved å kompensere med mye lavere antall mp?

 

Tenk hvor bra mitt K20D hadde blitt med 4-6mp oppløsning i forhold til lysfølsomhet og støy!?!? K20D er allerede bedre enn de billigste når det kommer til støy, fordi min søsters Canon 400D kunne jeg ikke klart å ha brukt i dag på grunn av støyen som hun har på fattige ISO-200. Jeg må opp i ISO-800 for å oppnå samme støy. Tenk da min sensor med kun 4-6mp! Det hadde blitt en drøm – og jeg trenger ikke mer. Hvem gjør?

 

Hva er fordelene med masse mp? Utprint og fremkalling av store papirbilder. Og selvsagt hvis du skal klippe ut en del av et bilde for å oppnå falsk forstørrelse (crop). Men hvor viktig er dette for den gjennomsnittige forbruker?

 

Er det sånn at bildekvaliteten i forhold til støy bare senkes i takt med nyere kameraer nå fremover? Jeg synes ikke det er noe moro å se fargestøy på dagsbidler og kornstøy fra lav eksponering!

 

Kameraprodusentene kunne ha delt markedet i to med "høy" og "lav" mp-kameraer.

 

Meninger?

[Mr_Sunde]

Jeg kunne gjerne tenkt meg mindre støy på høy ISO i stedenfor mer oppløsning.

 

Tror nok at jeg kunne klart meg med 6MP uten problem.

Jeg klarte meg lenge med 2MP og 4MP.

Kunne gjerne gått fra 8MP til 6MP om jeg kunne fått ISO 6400 med akseptabel kvalitet. Iso 3200 er ikke godt nok på mitt kamera syns jeg.

Blir litt for kornete.

 

Syns selv at det er det er litt dumt at man hele tiden skal presse flere MP inn på sensorene, men det er tydeligvis det som selger.

[Autodidact]

History repeats itself. Verden vil bedras.. o.s.v.

 

Det handler om vellykket markedsføring i kombinasjon med den generelle hop's uvitenhet. Så lenge "folk flest" har det bra nok med Canons entry-level hus/optikk og "vet" at MP er målestokken for hva de får for pengen, så fortsetter selvbedraget!

 

Det er nok av eksempler på teknologi som går i gal retning, men som massene likevel trykker til sitt bryst - høyst sannsynlig p.g.a. av markedsføring som forfører istedenfor å pirre folks etter hvert visnende evne til å tenke selv.

 

APS filmene/kamera, SMS/MMS og WAP er noen eksempler på dårlig(ere) teknologi som har lykkes i å bli populært selv om det evolusjonært sett er tilbakesteg eller æra'er som kanskje best hadde gjort seg på listen som "missing links".

 

Prisen har nok sitt og si også, selv om folk tilsynelatende er fulle av (spende)penger sammenlignet med for 10-15 år siden. Da var 3+ tusen for et speilrefleks utopi for mange, mens de kaster like mye ut på små og revva kompaktkameraer i dag.

 

Selv bruker jeg mitt Pentax DS med "bare" 6.1 MP med samme gode resultat som før, tross i at mitt hovedkamera nå har vel så mye å by på i den leiren. Den eneste ulempen jeg kan se er om jeg (mot formodning) skulle ha behov for å hvirkelig blåse opp et "goodieshot" til de uante proporsjoner, og som du også nevner - føler behov for å beskjære veldig kraftig.

 

Ellers ser vi vel tydlige tendenser til ny teknologi på bildebrikkene som tilsier at vi vil kunne ha våre ekstra MP's fremover, og likevel få gode støyegenskaper.

[Kjetil-H]

Vi (og spesielt ikke konsumentene) trenger dem ikke i de fleste situasjoner, produsentene trenger dem for å holde bruk-kast-mentaliteten gående med et enkelt og sakte stigende tall.. De som har pengene og behovet bruker mellomformat eller 50.000-kronershus uansett. :-)

[ozone]

Dette emnet, og alle argumentene dine har allerede lenge vært, og blir fortsatt diskutert i tråden: "Megapiksleracet er over"

Bare se litt lenger ned på siste forumposter...

[SNratio]

Det er faktisk ikke noe nytt at kameraprodusentene også går andre veien, at de reduserer oppløsning for bedre kvalitet. Nikons D1H har (hadde) en 10.8 MP sensor som "skaleres ned" til 2.7MP for bedre støyegenskaper. Muligens brukes endel av megapikslene i nyere kompakter på samme måte, eller de burde iallfall kunne brukes sånn. Avveiningene mellom "en stor" eller "flere små, slått sammen" i foton-"brønner" er såvidt jeg skjønner ikke helt opplagte: Stort dynamisk omfang er nok i stor grad avhengig av "store brønner", men kanskje ikke så mye støyen.

 

Til praktisk bruk, uten sterk cropping eller store plakater, holder det gjerne ganske lenge med 6MP, og det bør være litt tankevekkende at så få av landskapsfotografene som bruker Canons 5D har klaget på oppløsningen.

 

For øvrig spekuleres det endel i at Nikon har en modulær toppmodell på trappene, der brukeren kan sette inn sensor med de egenskapene en ønsker, mye på samme måte som en bytter film...

[SteinarN]

Interessant tema. Jeg er en nybegynner på området, men vet litt (håper jeg) om viktige prinsipper og begrensninger i optikk og kamera generelt.

 

Etter som jeg har forstått så har en god fotoskriver langt dårligere oppløsning på normale utskriftstørrelser enn den teoretiske oppløsninga på en f.eks 8-10Mp brikke. Antar at kopier fra fotolaboratoriene har bedre oppløsning enn en skriver for hjemmebruk. I tillegg blir det ofte objektivet som begrenser den totale oppløsninga hvis man ikke har (veldig) dyr kvalitetsoptikk. Sånn som jeg har forstått et par tester av litt rimelige zoom objektiver så er ofte disse ikke i stand til å fokusere helt 100% samtidig i senter og ut mot kantene ved forholdsvis store blenderåpninger og/eller nært ytterpunktene av brennviddene.

 

Mitt inntrykk etter det jeg har lest og har resonert meg fram til er at det kreves dyr optikk, gjerne fastoptikk og kopiering over på store kopier, gjerne fra en fotolab for å utnytte potensialet i en f.eks 10 Mp brikke fult ut. I tillegg selvsagt masse andre forhold både under fotograferinga og behandlinga av filene etterpå.

[Autodidact]

Etter som jeg har forstått så har en god fotoskriver langt dårligere oppløsning på normale utskriftstørrelser enn den teoretiske oppløsninga på en f.eks 8-10Mp brikke. Antar at kopier fra fotolaboratoriene har bedre oppløsning enn en skriver for hjemmebruk.

Ørlite fordypning i oppløsning: https://www.diskusjon.no/index.php?showtopi...&p=11214011

[SteinarN]

Ørlite fordypning i oppløsning: https://www.diskusjon.no/index.php?showtopi...&p=11214011

 

Her var det jo litt konkrete tall å forholde seg til. Hvilken oppløsning i dpi har en god fotoskriver?

[FnoFFen]

Veldig betimelig spørsmål. I denne forbindelse kan jeg nevne at jeg har undret meg litt over Canons politikk i det siste på megapikselområdet. Flaggskipet 1Ds MarkIII har jo hele 22 megapiksler på fullsensor, mens Nikon D3 og D700 har kun 12 på like stor sensor. Vi vet jo at D3 har utmerkede egenskaper ved høy ISO (og stort dynamisk omfang). I en test så jeg at at høy ISO-egenskapene på 1Ds MarkIII ikke er veldig imponerende.

 

Hvorfor i all verden har Canon valgt en slik ekstrem oppløsning på sitt toppkamera? Hva skal man med 22 megapiksler? Er det proffene som har behov for dette - trykking av store plakater?

 

Jeg er selv canonist og kan kanskje på sikt tenke meg 5D MarkII (eller hva det blir hetende), men frykter at Canon prioriterer 16-20 megapiksler fremfor lav støy ved høy ISO og stort dynamisk omfang.

 

For meg virker det som om Nikon har lagt seg på en mer fornuftig linje her.

[Sutekh]

Hvorfor i all verden har Canon valgt en slik ekstrem oppløsning på sitt toppkamera? Hva skal man med 22 megapiksler? Er det proffene som har behov for dette - trykking av store plakater?

Pretty much. 1Ds er et typisk studio-/landskapskamera. Ikke at det er dårlig til andre bruksområder, men skal du ha høy ISO og mange bilder per sek bør du gå for 1D i stedet. Det spekuleres jo også mye i om Nikon ikke etter hvert kommer med en D3X som vil være en direkte konkurrent til 1Ds MK III. Jeg ville ikke sammenlignet D3 og 1Ds MK III, for de er egentlig tiltenkt til forskjellige bruksområder.

 

Og oppløsningen på 1Ds er egentlig ikke spesielt ekstrem. Den er ganske liten sammenlignet med de fleste kompaktkameraer, og omtrent på linje med nyere APS-C-kamerahus. 1Ds MK III har lavere oppløsning enn f.eks. 40D.

Endret 10. august 2008 av Sutekh

[knutinh]

Det er verdt å merke seg at med den forenklede modellen av en sensor som en rektangulær, ideell "foton-teller" delt inn i mindre rektangler som kant i kant teller nøyaktig antall fotoner innen sitt areal (pixler), så er det såvidt jeg kan se ingen ulempe med høyere oppløsning. Rett nok vil shot-noise grunnet lavt antall fotoner føre til større pixel-til-pixel støy når pixel-størrelsen reduseres, men usikkerheten forbundet med en konstant brøkdel av arealet til sensoren vil være konstant.

 

En enklere måte å si det på er at i det ideelle tilfellet så vil et kompaktkamera med 15 megapixler ha mer støy enn et ellers likt kamera med 5 megapixler dersom du zoomer inn på bildet i 1:1 pixel på skjermen. Dersom du derimot skalerer de 15 megapixlene ned til 5 megapixler bør du få samme bilde som om du opprinnelig tok bildet med 5 megapixler.

 

I grenseverdien uendelig oppløsning så vil man til slutt (helt filosofisk naturligvis) ende opp med uendelig mange pixel, hvorav mange ikke fanger opp noe som helst, og resten fanger opp f.eks 1 eller 2 fotoner. Da får man veldig lite igjen for å øke oppløsningen ytterligere

 

Idealiseringen i denne modellen går bl.a. ut på at støy i forsterker og ADC er neglisjerbar, at . Målinger jeg har sett av kompaktkamera og SLR tyder på at de er nettopp foton-begrenset, i det minste ved iso 100.

 

 

En fordel ved at kamera-produsentene legger seg i "overkant" av det som kan karakteriseres som teknologiens evne til å levere høyt oppløste bilder og fremdeles være primært begrenset av foton-støy, er at veldig mye informasjon fanges inn, og konverteringen til et lavere oppløst bilde med mindre synlig støy kan gjøres med algoritmer som er smartere enn en ren midling over areal (som er det skalering og "reduksjon i oppløsning" gjør).

 

-k

Endret 10. august 2008 av knutinh

[Kristallo]

I den virkelige verden så er det helt annerledes siden hver piksel bare kan telle et lite antall fotoner før den flyter over og et fast areal for hver piksel må settes av for andre ting enn å registrere lys.

 

Dermed ender man opp med et mye mindre lyssamlende areal med 15 megapiksler enn ved 5 megapiksler samt at det dynamisk omfanget blir kraftig redusert.

[Sutekh]

Det er verdt å merke seg at med den forenklede modellen av en sensor som en rektangulær, ideell "foton-teller" delt inn i mindre rektangler som kant i kant teller nøyaktig antall fotoner innen sitt areal (pixler), så er det såvidt jeg kan se ingen ulempe med høyere oppløsning.

Problemet ligger i uttrykket "forenklet modell".

 

I realiteten så er det flere faktorer som gjør det problematisk å krympe fotosensorene.

 

For det første, så er ikke overflaten til bildebrikken en stor lyssamlende flate. Det er et relativt stor areal som er opptatt av kretsbaner mellom fotosensorene, og kretsbanene utgjør en større andel av det totale arealet jo mindre hver enkelt fotosensor blir.

 

For det andre, så må du huske at det finnes flere støykilder. Du har støy fra lavfrekvent elektromagnetisk stråling (eller radiobølger som man gjerne kaller dem), siden kretsbanene i bildebrikken og AD-kretsene fungerer som radioantenner. Du har termisk støy som følge av temperaturen i bildebrikken. Og du har ioniserende stråling fra rommet eller radioaktive materialer i bakken, men det er en mindre støykilde.

 

Effekten av disse støykildene skalerer ikke lineært med størrelsen på fotosensoren. Jo mindre du gjør hver enkelt fotosensor, og jo større arealet av kretsbanene blir i forhold til fotosensoren, jo dårligere blir signal-støyforholdet til hver enkelt fotosensor.

 

Hvis signal-støyforholdet per piksel hadde vært konstant uavhengig av pikselstørrelsen, så hadde du hatt rett. I realiteten, så blir det dårligere jo større pikseltettheten blir. Og da vil du få et dårligere bilde ut av å skalere et 15 MP bilde ned til 5 MP enn hvis du hadde tatt det med en 5 MP sensor. Det er selvsagt hvis man antar samme teknologinivå. Foreløpig har produsentene i stor grad klart å øke antall fotodioder uten å få dårligere signal-støyforhold ved å forbedre teknologien, men man kan jo spørre seg hva de kunne ha gjort hvis de hadde beholdt antall fotodioder og heller forbedret andre egenskaper ved sensorene?

[k-ryeng]

For det andre, så må du huske at det finnes flere støykilder. Du har støy fra lavfrekvent elektromagnetisk stråling (eller radiobølger som man gjerne kaller dem), siden kretsbanene i bildebrikken og AD-kretsene fungerer som radioantenner. Du har termisk støy som følge av temperaturen i bildebrikken. Og du har ioniserende stråling fra rommet eller radioaktive materialer i bakken, men det er en mindre støykilde.

Når pixlene blir mindre, vil det også bli større og større kapasitive effekter av banene, som på et punkt vil bli en signifikant støykilde. Rett nok har Sony også introdusert sensorteknologi der kretsen ligger bak pixelen i stedet for rundt, men det tar nok enda litt tid før den er på markedet. Det skal uansett ikke mye fantasi til for å se at det er den rette veien å gå.

 

Nikon på sin side har også brukt mikroprismer som leder lys som ellers ville landet på kretsen til det lysfølsomme området. Det er etter min mening et sidespor, Sony sin løsning er langt mer fremtidsrettet og økonomisk, på samme måte som Foveon-teknologien med RGB-sampling på samme pixel også er den rette veien å gå i fremtiden (bare uten interpolering!).

[Boralis]

Vi (og spesielt ikke konsumentene) trenger dem ikke i de fleste situasjoner, produsentene trenger dem for å holde bruk-kast-mentaliteten gående med et enkelt og sakte stigende tall.. De som har pengene og behovet bruker mellomformat eller 50.000-kronershus uansett. :-)

 

Nettop,for hvor ofte ser en ikke reklame der det står med store bokstaver hvor mange megapixler kameraet har, og hvor ofte hører en ikke nybegynner som skryter av at deres kamera har så så mange megapixler,ja jeg har sågar opplevd å spørre folk hvilket merke de kjøpte og der de svarer "husker ikke hva det het men det hadde xx megapixler 

[knutinh]

I realiteten så er det flere faktorer som gjør det problematisk å krympe fotosensorene.

Dette har jeg heller ikke lagt skjul på.

 

Men i følge testene her:

www.clarkvision.com

 

så er fotonstøyen ofte det dominerende støybidraget. Dersom SNR er gitt av (Signal)/(Støy1 + Støy2 + ...) og Støy1 >> Støy2... så kan man tilnærme SNR som Signal/Støy1

 

-k

[Sutekh]

Dette har jeg heller ikke lagt skjul på.

 

Men i følge testene her:

www.clarkvision.com

 

så er fotonstøyen ofte det dominerende støybidraget. Dersom SNR er gitt av (Signal)/(Støy1 + Støy2 + ...) og Støy1 >> Støy2... så kan man tilnærme SNR som Signal/Støy1

 

-k

Man kommer uansett ikke unna at med større areal brukt til kretser på overflaten av brikken, så fanger sensoren som helhet opp færre fotoner...

 

(Jeg er for øvrig litt skeptisk til uttrykket "fotonstøy", siden han egentlig ikke forklarer hva han legger i det... inkluderer det kun tilfeldig synlig lys fra andre kilder enn motivet, eller tar det også med eksitasjon fra høyfrekvent stråling? Det slår meg at han heller burde skille mellom brikkestøy og avlesningsstøy i så måte.)

 

Målingene hans ser jo også ut til å bekrefte at små fotodioder er dårligere enn større... hvis du sammenligner ser på grafen over S/N-ratio for 1DMkii vs. S70 så har 1Den relativt konsekvent en S/N som er ca. 15 ganger S70 sin...

 

Og hvis vi tar utgangspunkt i formelen hans, at støyen utgjør kvadratroten av fotontallet. En piksel som fanger 40000 fotoner vil ha et S/N-forhold på 200. Fire piksler som fanger 10000 fotoner hver vil gi deg et S/N-forhold på 100. Selv om du interpolerer mellom de fire fotodiodene så vil du ikke få det samme S/N-forholdet som du får med én stor fotodiode. Akkurat hva du vil få skal jeg egentlig ikke uttale meg om. Du kan sikkert få et S/N-forhold som er bedre enn 100 ved å interpolere, men hvor mye forbedring du får avhenger av hvor mye som er korrelert og hvor mye som er ukorrelert støy, og sikkert en haug med andre faktorer.

 

Og da har vi ikke tatt hensyn til at det økte arealet av kretser på overflaten vil medføre at de fire diodene vil fange mindre enn 10000 fotoner hver.

[knutinh]

Man kommer uansett ikke unna at med større areal brukt til kretser på overflaten av brikken, så fanger sensoren som helhet opp færre fotoner...

Som du sier selv så vet vi ikke strengt tatt hva som ville skje dersom dagens sensor-produsenter hadde brukt dagens teknologien til å lage sensorer med større areal istedetfor større oppløsning.

 

Mitt argument var at dersom man er primært begrenset av fotonstøy (noe som ikke er en allmengyldig sannhet, men jeg leser linken min som at det kan være en god tilnærming i mange tilfeller), så har det ikke noe å si om man teller antall fotoner innen et areal på 2 nanometer x 2 nanometer, eller om man teller antall fotoner innen 1 nanometer x 1 nanometer og så summerer opp 4 slike. Antall fotoner som faller inn på de to arealene er det samme, og dersom det uansett er antall fotoner som begrenser SNR (og ikke ADC, forsterker, etc), så vil de to tallene prinsippielt være like.

 

Jeg er fullt klar over at verden ikke er så enkel, jeg bare argumenterer for at min enkle modell vil være relativt presis så lenge det bare er antall fotoner som begrenser oss.

 

Målingene hans ser jo også ut til å bekrefte at små fotodioder er dårligere enn større...

Ingen har vel hevdet noe annet? Spørsmålet er om flere små fotodioder er vesentlig dårligere enn en stor (av samme total-areal), eller om de bare er litt dårligere.

hvis du sammenligner ser på grafen over S/N-ratio for 1DMkii vs. S70 så har 1Den relativt konsekvent en S/N som er ca. 15 ganger S70 sin...

 

Og hvis vi tar utgangspunkt i formelen hans, at støyen utgjør kvadratroten av fotontallet. En piksel som fanger 40000 fotoner vil ha et S/N-forhold på 200. Fire piksler som fanger 10000 fotoner hver vil gi deg et S/N-forhold på 100. Selv om du interpolerer mellom de fire fotodiodene så vil du ikke få det samme S/N-forholdet som du får med én stor fotodiode. Akkurat hva du vil få skal jeg egentlig ikke uttale meg om. Du kan sikkert få et S/N-forhold som er bedre enn 100 ved å interpolere, men hvor mye forbedring du får avhenger av hvor mye som er korrelert og hvor mye som er ukorrelert støy, og sikkert en haug med andre faktorer.

Tilfelle 1, 1 pixel:

Signal = 40000

Støy = 200

SNR = 200

 

Tilfelle 2, 1 pixel:

Signal = 10000

Støy = 100

SNR = 100

 

Adderer 4 pixler:

Signal = 4*10000 = 40000 *)

Støy = sqrt(100^2 + 100^2 + 100^2 + 100^2) = 200 **)

SNR = 200

 

 

Og da har vi ikke tatt hensyn til at det økte arealet av kretser på overflaten vil medføre at de fire diodene vil fange mindre enn 10000 fotoner hver.

Se mine tidligere argumenter om at "gitt at vi er primært begrenset av antall fotoner"... :-)

 

Man kan også snu på flisa: midling over et rektangulært område er ikke nødvendigvis verdens beste støyreduksjon. Ved å ha tilgang til et høyoppløst (støyete) bilde, så kan man benytte støyfjerning som er betydelig smartere, og som adaptivt bestemmer seg for hvilke pixler som skal midles, og hvilke detaljer som skal beholdes.

 

Jeg mener at summering av pixler digitalt tilsvarer "binning" av pixler på sensor-nivå, i grensetilfellet at foton-støy dominerer støybidraget:

http://www.ccd.com/ccd103.html

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/digital...ts/binning.html

In this example, the area of four adjacent pixels has been combined into one larger pixel, sometimes referred to as a super pixel. The signal-to-noise ratio has been increased by a factor of four, but the image resolution is cut by 50 percent.

 

Dersom vi kan være enige om prinsippene for min ideelle modell, så kan vi gå videre til å diskutere betingelsene for når den er gyldig (der stiller jeg med relativt blanke ark).

 

-k

 

*)Antar at signalet er korrelert, og bruker amplitude-addisjon

**)Antar at støy er ukorrelert, og bruker effekt-addisjon

[Sutekh]

**)Antar at støy er ukorrelert, og bruker effekt-addisjon

Det er vel her vi i stor grad er uenige. Jeg tror ikke du kan anta ukorrelert støy, men her kommer vi tilbake til hva som egentlig ligger i "fotonstøy". Jeg skulle som sagt gjerne sett hr. Clark forklare i større grad hva han egentlig legger i det.

 

Hvis man skal gå ut fra målingene på clarkvision, så er det jo ganske lett å se at den forenklede modellen er gyldig for noenlunde gode lysforhold. Der hvor S-t-N/lysintensitet-kurven blir lineær. Men når det gjelder problematikken med høy oppløsning, så er også det et relativt uinteressant tema. Det er vel ingen som bestrider at høyoppløselige sensorer tar bra bilder i gode lysforhold. Problemene oppstår når man har lite lys å jobbe med. Og det er da virkelighetens verden kommer og sparker forenklingene over ende, fordi elementer som arealet av kretsbaner kontra lysfølsomt areal da begynner å spille en rolle.

 

En interessant test hadde jo vært en sammenligning av to sensorer med forskjellig oppløsning, men samme teknologinivå og samme sensorstørrelse. F.eks. D3 mot en fremtidig D3X. Først da kan man med noenlunde sikkerhet si hvor grensene går.