[dey]

Ein like für Hannes für die tolle verständliche Erklärung.

[benmao]

Zitat von Hannes11

Vor dieser AD-Wandlung kann das Signal noch verstärkt werden, damit das Signal den Arbeitsbereich des Wandlers möglichst gut ausnutzt und auch feine Helligkeitsabstufungen aufgelößt werden. Diese Verstärkung bestimmst du durch den ISO-Wert.

OK.

Zitat von Hannes11

Jeder einzelne Pixel eines Sensors ist eine Art Gefäß, das die eintreffenden Photonen auffängt und eine Spannung ausgibt, die proportional zur Anzahl der Photonen ist.
Dieses Signal ist analog, da es unendlich viele Werte annehmen kann.
Diese Spannung wird dann in ein digitales Signal übersetzt (Analog-Digital-Wandlung).
Dieses digitale Signal kann dann aber nur noch endlich viele Werte annehmen (bei 12bit sind das z.B. 2^12=4096 verschiedene Werte).


Bei höheren ISO-Werten passiert die Verstärkung aber oft digital: Dabei werden einfach die Zahlen, die der AD-Wandler ausgibt, mit einem Faktor multipliziert.
Dabei wird jedoch der Arbeitsbereich des Wandlers nicht voll ausgenutzt, was die Auflösung für Helligkeitsabstufungen reduziert.


Was noch interessant wäre:
Geschieht die digitale Verstärkung vor der Aufzeichnung der Raw-Daten oder wird der Verstärkungsfaktor einfach als "Bearbeitungsanweisung" in der Raw-Datei gespeichert?
Weiß da jemand bescheid?

Soweit ich im Quellcode von dcraw gesehen habe gibt es keinen derartigen Verstärkungsfaktor. Der Quellcode ist aber etwas schwer nachzuvollziehen, da es für einzelne Kameras der verschiedenen Hersteller viele Varianten gibt. Bei Sony ARW2 (A6000 etc) ist der Farbwert eines Pixels (es gibt ja nur 1 Farbe pro Pixel; Stichwort Bayer-Sensor) mit 11 bit gespeichert. Mit 11 bit ist aber nur der niedrigste und der höchste Wert von 16 Pixeln gespeichert, die restlichen 14 sind mit 7 bit als Offset zum niedrigsten Wert gespeichert. Dadurch schafft es Sony, nur 1 byte pro Pixel zu benötigen. Dieser Wert wird dann noch durch eine Gamma-Funktion umskaliert. Die Parameter variieren je nach Kamera, aber aus dem Raw scheint hier nichts zu kommen. Aber egal, was sollte so ein Parameter bringen. Die Info ist mit 11 bit gespeichert und das kann/muss die RAW-Software verwenden. Ob die 11bit durch den A/D-Wandler belegt werden oder evt weniger als die 11 bit A/D plus Sodtware in der Kamera?

A/D-Wandler kann ich mir auch nur schwer vorstellen. Wieviele arbeiten denn da parallel oder geht die Wandlung so schnell?

[Songoo57]

Zitat von dey

Ein like für Hannes für die tolle verständliche Erklärung.

Schließe mich an. Danke!

[Hannes11]

@ dey & Songoo57:
Gern geschehen

Zitat von benmao

... Mit 11 bit ist aber nur der niedrigste und der höchste Wert von 16 Pixeln gespeichert, die restlichen 14 sind mit 7 bit als Offset zum niedrigsten Wert gespeichert. Dadurch schafft es Sony, nur 1 byte pro Pixel zu benötigen.

... Aber egal, was sollte so ein Parameter bringen. Die Info ist mit 11 bit gespeichert und das kann/muss die RAW-Software verwenden. Ob die 11bit durch den A/D-Wandler belegt werden oder evt weniger als die 11 bit A/D plus Sodtware in der Kamera?

A/D-Wandler kann ich mir auch nur schwer vorstellen. Wieviele arbeiten denn da parallel oder geht die Wandlung so schnell?

hmm... wenn also eine Kontrastkante innerhalb eines 4x4-Blocks liegt, wird sozusagen der Wertebereich gespreizt und die Tonwertauflösung ist dort niedriger, oder?
Aber scheint zu funktionieren

Wenn die digitale Verstärkung vor dem Speichern stattfindet, könnten doch die Informationen der Lichter bei zu hohem ISO-wert über den Wertebereich des Raws hinausgeschoben werden (wie bei analoger Verstärkung) und könnten nachträglich nicht mehr gerettet werden, oder?
Wenn ich die Werte vor der digitalen Verstärkung speichere und dann im Raw-konverter verstärke, kann ich diese Verstärkung auch rückgängig machen, da die Lichter noch im Raw enthalten wären.
Aber digitale Verstärkung in der Kamera und digitale Verstärkung sind natürlich nur gleichwertig, wenn auch die volle Bittiefe des AD-Wandlers im Raw gespeichert werde, was scheinbar nicht der Fall ist (zumimdest bei Sony...).

edit: Ich bin jetzt kein Experte auf diesem Gebiet, aber ich könnte mir schon vorstellen, dass die AD-Wandlung recht schnell geht. In der Audiotechnik ließt man z.B. Werte von 192 kHz (also 192000 Wandlungen/Sekunde) bei 24Bit Auflösung.
Auf Wikipedia findet man Zahlen wie 1000 MSPS (1000 Millionen Wandlungen/Sekunde) bei 16Bit - damit könnte man also theoretisch das Signal eines 25MP-Sensor 40 mal pro Sekunde wandeln .
Wie das aber in der Praxis umgesetzt wird, weis ich leider nicht - vllt. weis da jemand anderes mehr...

Grüße
Hannes

[AS Photography]

Zitat von benmao

...Soweit ich im Quellcode von dcraw gesehen habe gibt es keinen derartigen Verstärkungsfaktor.....

Eine "digitale Verstärkung" macht auch keinerlei Sinn, es würden mit zunehmendem Verstärkungsfaktor immer mehr Zwischenstufen im Bild fehlen - Beispiel: "digitale" Verstärkung um Faktor 2 (= eine Blenden-Stufe) -> Multiplikation mit 2 -> es sind nur noch geradzahlige Werte im "verstärkten" Signal vorhanden -> Banding-Gefahr...

Möglicherweise sind diese "extended" ISO-Einstellungen bei CaNikon so etwas, aber ansonsten gehe ich davon aus, dass das analoge Signal der Fotodioden ausschl. analog und vor den A/D-Wandlern verstärkt wird...

[Hannes11]

Zitat von AS Photography

Eine "digitale Verstärkung" macht auch keinerlei Sinn, es würden mit zunehmendem Verstärkungsfaktor immer mehr Zwischenstufen im Bild fehlen - Beispiel: "digitale" Verstärkung um Faktor 2 (= eine Blenden-Stufe) -> Multiplikation mit 2 -> es sind nur noch geradzahlige Werte im "verstärkten" Signal vorhanden -> Banding-Gefahr...

Dass analog besser ist, stimmt schon. Allerdings nimmt die Dynamik des Sensors bei höheren ISOs auch so ab und Rauschen kommt auch noch dazu.

Wenn ich also z.B. ein 14Bit-Raw digital verstärke, verliere ich pro Blende 1Bit.
Bei 14Bit habe ich 16384 Stufen und bei +4EV mit 10Bit immernoch 1024 Stufen.
Bei einer D7000 wäre ich damit schon bei ISO 12800, wo ich definitiv andere Probleme habe.

Die Testfotos, die ich auf der letzten Seite gepostet habe, legen zumindest nahe, dass das auch tatsächlich so stattfindet...

viele Grüße
Hannes