Technische Frage zur Auflösungsminderung

[Piffan]

Moin.

Meine Kompaktkamera (Lumix Tz7) hat einen Sensor mit 10 Mp. Man kann in den Optionen die Bildgröße bestimmen. Gleichzeitig wird der Telebereich verlängert, sprich, wenn ich nur noch 5 Mp wähle, dann steigt der Zoomfaktor von 12x auf 17x. Das nennen die "Erweiterten optischen Zoom", hat also nichts mit dem digitalen Zoom zu tun, der reicht noch weiter.

Wenn ich das richtig verstehe, dann wird also auch bei reduzierter Auflösung die volle Fläche des Sensors genutzt, nur bei Nutzung des erweiterten optischen Zooms wird nur noch ein Teil des Sensors genutzt.

Wenn das so richtig ist, dann könnte es doch sein, dass bei verringerter Auflösung OHNE erweiterten Zoom das Bild nur heruntergerechnet wird, die Sensorfäche würde voll ausgenutzt. Hieße das nicht auch, dass dann auch das Rauschen verringert würde? Mir drängt sich da der Vergleich mit dem Supersampling in der Grafik auf: Es wird zunächst eine hohe Auflösung genutzt, die dann auf ein kleiners Ausgabeformat runtergerechnet wird.

Also: Wird das über den Sensor statistisch verteilte Rauschen nun weniger, wenn ich die Auflösung verkleinere? :cool:

Natürlich werde ich das mal ganau austesten, aber ich habe im Moment soo wenig Zeit und dachte mir, vielleicht wissem es die Experten. Einige hier sind ja schon länger dabei bzw. Profis, wie ich im Bilderthread unschwer sehen konnte.....

[Dane]

Ich kenne die TZ7 nicht und ich bin mir da nicht sicher, aber ich würde das so sagen: Es wird immer der volle Sensor genutzt und intern in der Kamera runter gerechnet. Im Grunde kannst du das auch am Rechner machen in dem du einen 5mp Zuschnitt machst. Es werden also nicht irgendwelche Pixel auf dem Sensor zusammengesteckt so das aus einer ganzen Sensorfläche anstatt 10mp einfach nur 5mp raus gezogen werden, die Pixel verändern auch nicht ihre Größe. Sprich, es wird weiterhin ein 10mp Foto geschossen, wird aber in der Kamera intern einfach nur runter gerechnet bzw zugeschnitten. Siehe auch hier: http://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=364401
http://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=361785

[Gast]

Das nennen die "Erweiterten optischen Zoom", hat also nichts mit dem digitalen Zoom zu tun, der reicht noch weiter.

Das hat sogar sehr viel miteinander zu tun, im Prinzip ist es fast das gleiche, der einzige Unterschied ist, dass beim "erweiterten Zoom" im Gegensatz zu den meisten Digitalzoom-Umsetzungen das Bild nicht auf die volle Pixelanzahl der Kamera hochgerechnet wird. Das Endergebnis ist praktisch das gleiche, man spart nur etwas Speicherplatz, wobei diese Ersparnis auch recht gering, da durch die Entstehende Unschärfe bei der JPEG-Kompression die notwendigen Bits pro Pixel stark reduziert werden.

Sinnvoll ist das genauso wenig wie "normaler" Digitalzoom, das einzige was es bringt ist wie gesagt ein wenig Ersparnis an Speicherplatz.


Wenn ich das richtig verstehe, dann wird also auch bei reduzierter Auflösung die volle Fläche des Sensors genutzt, nur bei Nutzung des erweiterten optischen Zooms wird nur noch ein Teil des Sensors genutzt.

Richtig.


Hieße das nicht auch, dass dann auch das Rauschen verringert würde?

Nein. Das Rauschen/Pixel verringert sich, aber auch die Anzahl der Pixel verringert sich dementsprechend, das Rauschen im gesamten Bild bleibt also gleich.


Also: Wird das über den Sensor statistisch verteilte Rauschen nun weniger, wenn ich die Auflösung verkleinere? :cool:

Wie gesagt nein. Bei gleicher Ausgabegröße ist das Ergebnis das selbe, so lange die verringerte Auflösung für die Zielgröße ausreichend ist. Ist sie das nicht und man will weiter Vergrößern muss das Bild wieder hochgerechnet werden, was natürlich potentiell unschärfer sein kann, als wenn man die Kamera in der maximalen Auflösung aufzeichnen lässt. Man tauscht dann im Prinzip Rauschen gegen Unschärfe, allerdings wesentlich ineffizienter als es eine halbwegs ordentliche Rauschunterdrückung machen könnte.

Eine Kamera mit Bayer-Sensor kann prinzipiell nicht so viele Details aufzeichnen, wie ihre nominelle Auflösung vermuten lässt. Vor allem bei kleinen Kameras mit kleinen Sensoren, die eine hohe Pixeldichte aufweisen wird das ganze durch das Rauschen in Verbindung mit der Rauschunterdrückung und auch dadurch, dass es praktisch unmöglich ist Objektive zu bauen die dermaßen feine Details abbilden könnten verstärkt.
Eine gewisse Reduktion der Bildauflösung ist also möglich ohne Details zu verlieren, es bringt aber wie gesagt außer Speicherplatz auch nichts.

[Piffan]

Danke für die Erklärungen. Aber ich gebe es offen zu: So recht kapieren tu es immer noch nicht.

Runterskalieren kostet nur dann Details, wenn das Objektiv auch wirklich so kleine Details zeichnen kann, wie der Sensor theoretsch trennen könnte. Dieses ist bei den MP- Boliden mit Superzoom unter den Kompakten definitiv nicht der Fall. Also kann es nicht schaden, die Auflösung in der Kamera auf einen "sinnvollen" Wert zu reduzieren, um den "Überschuss" für die Rauschreduktion zu nutzen. Imho ist dieses Runterskalieren in der Kamera nicht mit dem Runterskalieren eines fertigen Bildes zu vergleichen, es sei denn man würde alles im Raw- Modus speichern und später im Pc verrechnen.

Die Frage ist nur, ob durch die Verrechnung zweier Zellen das Rauschen in dem Verhältnis gedämpft wird, wie es zunimmt durch die Verkleinerung der Zellen.....

Sicherlich wohl nicht, sonst wären die kleinen "Rauschkanonen" kaum unter den Profis so verpönt. :tongue:

Mir ging eben folgender Gedanke durch den Kopf: Bei sehr empfindlichen Audio- Verstärkern, etwa für Movingcoil- Tonabnehmer bei Plattenspielern, werden Transistoren parallel geschaltet: Durch die Parallel- Schaltung wird das statistische verteilte Rauschen verringert, das gleichmäßig verteilte Nutzsignal hingegen nicht verändert. Ich kenne die Formel für die Rauschreduktion nicht genau, aber es könnte sein, dass bei zwei Transistoren das Rauschen veringert wird um die Quadratwurzel aus 2, sprich erst bei vier Transistoren halbiert sich das Rauschen.....

Also weitergeblödelt kann die Rechnung bei einem Fotosensor nie aufgehen: Das Signal- Rauschverhältnis wird ungefähr linear schlechter mit der Verkleinerung des Sensors, für die Aufhebung des Rauschens hingegen braucht man wesentlich mehr Zellen.....(da Wurzel aus 2).....

Bevor ich hier mehr Schwachfug verzapfe, lasse ich es jetzt gut sein und probiere es einfach mal aus.:wink:


Edit: In DSR- Forum wird die Frage wohl alle Tage gestellt, die Member dort reagieren schon richtig komisch auf diese Frage.

[Gast]

Runterskalieren kostet nur dann Details, wenn das Objektiv auch wirklich so kleine Details zeichnen kann, wie der Sensor theoretsch trennen könnte.


Das Objektiv müsste genügend Abbildungsleistung haben und der Sensor müsste das auch Aufzeichnen können, was bei einem Sensor mit Bayer-Matrix nicht der Fall ist (wenn man von MP-Anzahl des Bildes = Anzahl der Fotodioden am Sensor ausgeht)

Selbst im Optimalfall mit einem sehr guten Objektiv, einer Situation in der Rauschen keine Rolle spielt und mit Schwarz-Weiß-Kontrasten (die für Bayer-Sensoren ideal sind, da alle 3 Farbkanäle angesprochen werden) ist die Erreichbare Auflösung linear nur 80% bzw. Flächenmäßig ca. 70% der nominellen Auflösung.

Selbst eine DSLR mit nominell 15MP und perfektem Objektiv kann im Idealfall nur ca. 10,4MP an Informationen aufzeichnen. So weit könnte man die Auflösung auf jeden Fall reduzieren ohne Bildinformationen zu verlieren.

Bei weniger idealen Bedingungen, wie einem schlechteren Objektiv, oder einfach nur einer Farbkombination die dem Bayer-Muster nicht liegen kann die erreichbare Auflösung noch deutlich geringer sein.


Dieses ist bei den MP- Boliden mit Superzoom unter den Kompakten definitiv nicht der Fall.

Sicher nicht.


Also kann es nicht schaden, die Auflösung in der Kamera auf einen "sinnvollen" Wert zu reduzieren, um den "Überschuss" für die Rauschreduktion zu nutzen.

Es bringt aber außer Speicherplatzersparnis nichts, das Rauschen wird nicht reduziert, es bleibt genau gleich, wenn du das Bild ausdruckst bzw. sagen wir mal auf einem FullHD-Display betrachtest wird es genau gleich aussehen.


Imho ist dieses Runterskalieren in der Kamera nicht mit dem Runterskalieren eines fertigen Bildes zu vergleichen, es sei denn man würde alles im Raw- Modus speichern und später im Pc verrechnen.

Die Bildverarbeitung ist genau die gleiche, die Kamera nimmt die Bilder immer "in voller Auflösung" auf, erst zum Schluss für die JPEG-Kompression wird die Auflösung reduziert. Du kannst natürlich argumentieren, dass dieses Skalieren vor der JPEG-Kompression stattfindet, während du am PC natürlich erst nach der JPEG-Kompression Skalieren kannst (sofern du kein RAW oder anderes verlustfreies Format an der Kamera einstellen kannst). Damit hast du natürlich prinzipiell recht allerdings komprimieren heutige Kameras in der geringsten Kompressionsstufe so wenig, dass man es schon quasi Verlustfrei ist. Der theoretische Vorteil ist also in der Praxis nicht vorhanden.


Die Frage ist nur, ob durch die Verrechnung zweier Zellen das Rauschen in dem Verhältnis gedämpft wird, wie es zunimmt durch die Verkleinerung der Zellen.....

Das kann man nicht generell sagen, allerdings kannst du (außer bei den EXR-Sensoren) nicht einfach 2 Zellen verrechnen.


Sicherlich wohl nicht, sonst wären die kleinen "Rauschkanonen" kaum unter den Profis so verpönt. :tongue:

Die Kritik liegt eher daran, dass höhere MP-Zahlen bei den kleinen Kameras überhaupt keinen Vorteil mehr bringen, sie schaden aber auch nicht wirklich, außer dass sie natürlich die gesamte Kamera verlangsamen. Der Fehler der von vielen gemacht wird, ist Bilder in 100%-Ansicht zu vergleichen. Das ist natürlich vollkommen sinnlos, vor allem wenn man Kameras mit deutlich unterschiedlichen MP-Zahlen vergleicht. Der einzig korrekte Vergleich kann erfolgen, wenn die Bilder aller Kameras die selbe Ausgabegröße haben.

Siehe auch hier: http://www.dxomark.com/index.php/eng/Insights/More-pixels-offsets-noise!