Worauf basieren diese Zahlen beim Vergleich des Dynamikbereichs des Sensors?

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EVs mit dynamischem Bereich werden die ganze Zeit gespielt und ich habe das Gefühl, dass a) sie nicht auf der gleichen "Skala" sind und b) sie in dem, was sie anzeigen, irreführen, damit ich hoffe, dass jemand das klären kann.

Frage der Skala: Die Hersteller von MF-Karosserien geben häufig DR-Werte im Bereich von 12 bis 14 EV an, während die Zahlen für 35-mm-Karosserien im Bereich von 5 bis 6 EV liegen. Dies kann offensichtlich nicht die gleiche "Skala" sein, da DxO diese MF und veröffentlicht 35mm Körper haben ähnliche Werte: (12-14 EV) .

Frage von wtf: Also, was genau messen diese zwei verschiedenen Messungen? Ist dies der Hinweis darauf, wo Sie im höchsten und niedrigsten EV noch Details finden können oder wo "nützliche" Daten sind? Wenn ich eine Szene erstellen und den hellsten EV bei +6 und den niedrigsten EV bei -6 messen würde, wäre es mir möglich, Details auf dem gesamten Foto zu erkennen, oder würde ich nur Details zwischen +3 und -3 bemerken?

EDIT: Auch für eine Kamera mit einem DR von 12 gegenüber einem DR von 14, was genau bedeutet das in der realen Welt?

Shizam
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Antworten:

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Das Problem ist, dass der Dynamikbereich subjektiv ist, da die Definition des Dynamikbereichs (zumindest in Bezug auf Sensoren) der Unterschied zwischen den hellsten und dunkelsten Details ist, die der Sensor aufzeichnen kann.

Der hellste Wert, den ein Sensor aufzeichnen kann, lässt sich leicht ermitteln, wenn Sie sich ansehen, an welcher Stelle die Sensor-Fotoseiten gesättigt sind und daher keine zusätzlichen Informationen aufzeichnen können. Der Dynamikumfang hängt dann letztendlich davon ab, bis zu welchem ​​Punkt alle erkennbaren Details durch Rauschen verloren gehen.

Die Benchmarking-Site-DXO-Marke definiert den Dynamikbereich als die Differenz zwischen der Sättigung der Fotosites und dem Punkt, an dem das Signal-Rausch-Verhältnis 1: 1 erreicht, dh an dem das Signal und das Rauschen gleich sind. Es ist fraglich, ob ein echtes Detail sichtbar ist, wenn das SNR so schlecht ist, es ist jedoch eine bequem zu verwendende und einfach zu messende Zahl. Über deren Definitionen und Testverfahren können Sie hier lesen:

DPreview misst in ähnlicher Weise auch DR, indem es den Sättigungspunkt ermittelt und das Bild abdunkelt, bis das Rauschen einen bestimmten Wert erreicht. Trotz der Verwendung einer ganzen Seite zum Thema wird jedoch nicht angegeben, welche Rauschzahl die Grenze darstellt des Dynamikbereichs!

Da ihre DR-Werte niedriger als die DXO-Marke sind, nehme ich an, dass sie ein wenig streng sind und eine niedrigere Signal-Rausch-Schwelle annehmen. Bei dem für 35-mm-Karosserien angegebenen 5-6 EV DR handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine qualitative Bewertung durch Fotografen, die eine konservativere Sicht auf einen akzeptablen Detaillierungsgrad haben. Es ist unwahrscheinlich, dass die von einem Computerprogramm feststellbare marginale Menge an Schattendetails von Fotografen als "verwendbar" eingestuft wird. Beim Benchmarking vieler Sensoren muss jedoch quantitativ gemessen werden, bei welcher Lichtstärke Details verloren gehen, damit das Signal-Rausch-Verhältnis verwendet wird.


Während wir uns mit dem Dynamikbereich befassen, ist es erwähnenswert, dass der [gemessene] Dynamikbereich eines Sensors bei gutem Licht größer ist als der Dynamikbereich bei schlechtem Licht. Dies ist einfach eine Folge der Tatsache, dass DR durch Schattenrauschen bestimmt wird, wenn das Rauschen zunimmt, nimmt DR ab.

Es gibt jedoch mehrere Rauschquellen, bei gutem Licht liegt das Rauschen im Schatten meistens an der Elektronik, während bei schlechtem Licht das Rauschen meistens von der diskreten Natur des Lichts herrührt (sogenanntes Photonenrauschen). Kleine Sensor-Kompaktkameras mit guter Elektronik haben daher bei gutem Licht einen sehr respektablen Dynamikbereich. Nur wenn die Lichtverhältnisse sinken, können große Sensoren mehr Photonen einfangen, was ihnen einen Vorteil in Bezug auf DR verschafft.

Matt Grum
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Was ist also der EV-Bereich '5-6', der häufig beim Vergleich von 35-mm-Kameras verwendet wird?
Shizam
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@ Shizam Ich habe meine Antwort aktualisiert. Grundsätzlich denke ich, dass das 5-6 EV-Ergebnis auf einer qualitativen Bewertung durch Fotografen und nicht auf einer Messung durch Software basiert.
Matt Grum
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Ich halte es für wichtig, zu unterscheiden, was physikalisch / mathematisch möglich und was in der realen Welt verwendbar ist. Ein Sensor kann einen Dynamikbereich von 14 EV zwischen dem dunkelsten messbaren Wert und dem hellsten Wert bei maximaler Sättigung aufweisen. Wie oft werden Sie in der Lage sein, den letzten Rest dieser DR zu verwenden? In der realen Welt bietet diese 14-EV-Kamera, wenn Sie höhere ISO-Werte berücksichtigen, einen gewissen Spielraum für Wackelbewegungen und die Ungenauigkeit von Histogrammen in der Kamera, selbst mit ETTR, wahrscheinlich 8-10 verwendbare funktionale DR-Stopps.
jrista
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@Shizam: Aye, deshalb halte ich deine Frage für so wichtig. Es gibt eine Menge "wissenschaftlicher" Messungen, die wir mit digitalen Sensoren durchführen können, die eine Zahl wie 12 EV ausspucken. Aber wenn das nicht mit dem tatsächlichen Gebrauch korreliert, ist eine solche Zahl nutzlos. Ich denke, eine wertvollere Zahl wäre "reale Stopps der DR". Es mag etwas subjektiver sein, aber der Mensch zeichnet sich durch Subjektivität aus. ;)
jrista
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@jrista, der Wert der DR-Nummer hängt vom Verwendungszweck ab. Wenn Sie Sensoren vergleichen möchten, ist eine Zahl, wie sie von DXO verwendet wird, angemessen, da sie frei von Subjektivität ist. Dies ist, was DXO tut, damit es für sie richtig ist. Sie haben Recht, dass wir als Fotografen unterschiedliche Werte brauchen. Ich vermeide gesättigte Weißtöne in meinen Fotos und vermeide Rauschen in tiefen Schwarztönen. Tatsächlich erhalte ich also eine niedrigere DR, aber würde meine Nummer mit Ihrer übereinstimmen?
Labnut
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Jrista sagte:

Wenn nun jemand einen konsistenten, einigermaßen genauen Test erstellen kann, der echten Fotografen eine echte Vorstellung davon vermittelt, wie viel DR sie tatsächlich aus ihrer Kamera herausholen können.

Mein Beitrag ist eine Antwort auf Jristas Frage und ich hoffe, dass er etwas Licht auf Shizams ursprüngliche Frage wirft. Diese Tests zeigen, was Sie unter realen Bedingungen mit Ihrer Kamera tatsächlich erreichen können. Ich habe diese Tests bei ISO 200 durchgeführt, da dies die Geschwindigkeit ist, mit der ich normalerweise arbeite.

Sie können es ziemlich genau selbst machen, ohne Geld auszugeben. Anweisungen folgen unter dem Diagramm.

Hier ist das Ergebnis eines Tests, den ich selbst gemacht habe. Ich interpretiere dies so, dass ich mit meiner Kamera bei ISO 200 unter praktischen Bedingungen einen Dynamikbereich von 8 EV erzielen kann. DxO ergibt ein Ergebnis von 10 EV, während DPReview ein Ergebnis von 8,4 EV ergibt (alle bei ISO 200).

Es ist nützlich, auch den Geräuschpegel zu betrachten. Beachten Sie dieses Verfahren zum Messen des Geräuschpegels .

Bildbeschreibung hier eingeben

Die Vorgehensweise im Überblick ist wie folgt:

  • Verwenden Sie eine einheitliche weiße Wand (oder eine ähnliche Oberfläche) als Ziel.
  • Stellen Sie Ihre Kamera auf ein Stativ.
  • Machen Sie ein Foto, um Ihre Startbelichtung zu erhalten. Alle Ihre Fotos müssen im RAW-Modus aufgenommen werden. Sie sollten ein mittelgraues Bild erhalten.
  • Stellen Sie nun Ihre Kamera auf manuelle Belichtung ein.
  • Nehmen Sie eine Reihe von Fotos in abnehmenden EV-Schritten auf, bis Sie ein reines Schwarz haben. Sie benötigen wahrscheinlich mindestens sechs Fotos.
  • Nehmen Sie eine Reihe von Fotos mit zunehmender Belichtungszeit auf, bis Sie ein reines Weiß erhalten. Fügen Sie eine für ein gutes Maß hinzu. Sie benötigen wahrscheinlich mindestens sechs Fotos.

Nachdem Sie Ihre Fotos haben, werden Sie sie wie folgt analysieren

  • öffne den ersten in Ufraw (oder einem ähnlichen RAW Konverter)
  • Stellen Sie die Belichtung auf Standard, die Eingangskurve auf Linear, die Ausgangskurve auf Linear, wählen Sie kein Profil, wählen Sie den manuellen Weißabgleich und stellen Sie den neutralen Wert ein.
  • Unter Live-Histogramm sehen Sie die durchschnittlichen RGB-Werte für das gesamte Bild. Nehmen Sie den Durchschnitt der RGB-Werte und verwenden Sie diesen als durchschnittliche Helligkeit des Bildes.
  • Wiederholen Sie dies für alle Fotos in diesem Set
  • Sie haben jetzt Sätze relativer EV-Werte gepaart mit durchschnittlichen Helligkeitswerten.
  • Zeichne sie in ein Diagramm, wie ich es oben gemacht habe.
  • Dies gibt eine genaue Anzeige des Dynamikbereichs.

Die Hauptbeschränkungen für die Genauigkeit dieses Verfahrens sind die Genauigkeit Ihrer Verschlusszeit und Blende. Sie werden diesen Effekt als kleine Abweichung von einer idealen Kurve sehen. Für eine bessere Auflösung können Sie den Test in Halbwertsintervallen durchführen.

Nehmen Sie alle Fotos in einer ausreichend kurzen Zeit auf, damit Änderungen des Umgebungslichts keine Auswirkungen haben.

Die Standardmethode zum Testen des Dynamikbereichs Ihrer Kamera ist die Verwendung des Stouffer-Stufenkeils .
Die Preisliste finden Sie hier .

labnut
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Ah! Vielen Dank für die Technik! Dies ist , was ich realen DR betrachte, und einen Wert, der ein Fotograf kann vertrauen im Feld aus.
jrista