welcher Dynamikbereich FX

[AndyE]

Dynamic Range wäre eindeutig, wenn die untere Grenze "schwarz" und nicht "dunkel" wäre. "Dunkel" ist nicht eindeutig definiert und kann unterschiedliche Werte annehmen, abhängig davon, wieviel Rauschen man bereit ist zu akzeptieren.


Habt ihr schon Emil Martinec's Arbeit über Noise, Dynamic Range, usw. gelesen? Emil ist Astrophysiker and der Universität Chicago. Ich hatte den Link vor einiger Zeit schon mal gepostet.

http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/index.html

Hier ist der Passus über Dynamic Range

http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p2.html#SNR-DR

Ist mMn einer der besten Artikel zu dem ganzen Themenkreis Noise, Dynamic Range, und Auswirkungen unterschiedlicher Quantisierungsverfahren.

Excellent reading,
Andy

 

[Wocket]

Tja, entweder Du behauptest, Du kannst 2^9 mit einer Binärzahl < 100000000 ausdrücken, oder ich habe gewonnen

Genau da liegt ein Denkfehler. Dafür besteht keine Notwendigkeit.

HaPe, MichelRT und Du wollen das über eine Zuordnung (engl.: mapping) lösen,

ja, das macht im Endeffekt ein AD-Wandler. Es geht darum einen (näherungsweise) kontinuierlichen Wertebereich (Auslesesignal eines Pixels) auf eine diskrete Wertemenge abzubilden.

die die bit-intensiven Bereiche auf einen kleineren Zahlenraum abbildet,

Das klingt leider sehr wirr. Erstmal haben wir vom Sensor ein analoges Eingangssignal am AD-Wandler und das ist nicht "bit-Intensiv".

Ich glaube, ihr erwartet da etwas viel von dem armen Wandler, aber vielleicht ist es auch einfach zu lange her, daß ich mich mit Meßdatenerfassung und -repräsentation beschäftigt habe...

Was soll ein AD-Wandler sonst machen?? Ich bin nicht ganz sicher, was du von ihm verlangst.

Soviel ich weiß arbeiten AD-Wandler durch Vergleich der Eingangsspannung mit der aus den Bitwerten "rekonstruierten" Spannung. Die Bitkombination, die den ähnlichsten Wert erzeugt ist die richtige. Das funktioniert aber offensichtlich unabhängig von der Anzahl der Bits.

Beim Abspeichern geht das

Ich habe ein wenig das Gefühl, wir reden aneinander vorbei... WAS soll beim Abspeichern gehen?? Das Abspeichern hat nun wirklich nichts mehr mit Dynamik, AD-Wandlung etc. zu tun.

 

[Rabenkraehe]

Genau da liegt ein Denkfehler. Dafür besteht keine Notwendigkeit.

Womit wir wieder am Anfang wären... Du willst irgendwie dokumentieren, daß in einem Sensorelement 2^9mal soviel Elektronen sind wie in einem anderen. Wenn Du das linear zuordnest, mußt Du 2^9 schreiben können. Was wieder zu der Frage führt, ob nichtlineare (naheliegenderweise logarithmische) Verfahren eingesetzt werden.

ja, das macht im Endeffekt ein AD-Wandler. Es geht darum einen (näherungsweise) kontinuierlichen Wertebereich (Auslesesignal eines Pixels) auf eine diskrete Wertemenge abzubilden.

Mit dem caveat, daß das eben normalerweise linear erfolgt. Auch die logarithmischen Verfahren, die ich kenne (A-law und so), digitalisieren erst linear und komprimieren die Daten anschließend. Aber wie schon gesagt, ich laß mich gerne belehren, wenn es direkt-nichtlineare A/D-Wandler in DSLRs gibt. Gibt es die?
Alternativ könnte man auch dem Sensor oder dem Analogverstärker eine entsprechende Ausgangskennlinie geben. Aber alle Quellen, die ich kenne (z.B. auch die von Andy genannte), gehen von vollständig linearer Übertragung vom Sensor bis zur RAW-Datei aus...

Das klingt leider sehr wirr. Erstmal haben wir vom Sensor ein analoges Eingangssignal am AD-Wandler und das ist nicht "bit-Intensiv".

Und hohe Eingangswerte (genauer: große Verhältnisse, sonst kommt mir wieder einer mit dem 1bit-Wandler) brauchen bei linearer Digitalisierung viele Bits. Ist doch nicht so schwer, oder?

Was soll ein AD-Wandler sonst machen?? Ich bin nicht ganz sicher, was du von ihm verlangst.

Soviel ich weiß arbeiten AD-Wandler durch Vergleich der Eingangsspannung mit der aus den Bitwerten "rekonstruierten" Spannung. Die Bitkombination, die den ähnlichsten Wert erzeugt ist die richtige. Das funktioniert aber offensichtlich unabhängig von der Anzahl der Bits.

Du verlangst eine nichtlineare Digitalisierung (zum x-ten Mal ). Komparatorverfahren sind ein gängiges Prinzip, ja. Und Du stolperst ein weiteres Mal über den Unterschied zwischen Differenz und Quotient. Erstere kann ich einfach gröber digitalisieren, letzteren schaffe ich, oder eben nicht...

Ich habe ein wenig das Gefühl, wir reden aneinander vorbei... WAS soll beim Abspeichern gehen?? Das Abspeichern hat nun wirklich nichts mehr mit Dynamik, AD-Wandlung etc. zu tun.

Na, wovon reden wir denn die ganze Zeit?
Also nochmal für's Protokoll: nichtlineare Abbildung des Eingangssignals in den digitalen Daten (Die von Andy genannte Quelle beschreibt übrigens auch schön Nikons fast verlustfreie NEF-Komprimierung. Dabei passiert genau das, was ihr gerne beim Auslesen sehen würdet.)

Jetzt ist aber Schluß, nochmal wiederhole ich es nicht...

Grüße, Andreas

 

[Wocket]

Ich fasse hier mal zwei Stellen zusammen:

Wenn Du das linear zuordnest, mußt Du 2^9 schreiben können. [...]
Und hohe Eingangswerte (genauer: große Verhältnisse, sonst kommt mir wieder einer mit dem 1bit-Wandler) brauchen bei linearer Digitalisierung viele Bits. Ist doch nicht so schwer, oder?

Nein, das heißt es ja gerade nicht. Linear abbilden heißt nur, dass die Kennlinie eine Gerade ist und die muss nicht die Steigung 1 haben, wie du hier postulierst!!
Linearität fordert nur Proportionalität, also wenn der Wert im Eingangssignal halb so groß ist wie der Maximalwert, muss auch im Ausgangssignal der Wert halb so groß sein, wie der Maximalwert im Ausgangssignal.

Was du offenbar versuchst ist das Verhältnis der Beträge zwischen größten und kleinsten analogen Signal in der digitalen Darstellung zu erhalten. Du sagst quasi, damit in der digitalen Darstellung der Dynamikumfang erhalten bleibt, müssen auch die Beträge der Binärzahlen das gleiche Verhältnis besitzen. Das ist aber falsch.

Die binären Zahlen sind Repräsentationen realer Werte, das heißt man muss wissen, was sie bedeuten. In den Beträgen kann man die Dynamik des analogen Signals nicht mehr ablesen. Man muss immer wissen, wie diese Werte zustandegekommen sind (Codierungsvorschrift), bzw. welche Bedeutung sie haben. Das ist eine inherente Eigenschaft digitaler Signale.

Man spricht nicht umsonst bei der Bittiefe von der Auflösung eines AD-Wandlers, die sagt nichts über Eigenschaften des Eingangssignal aus!

Deshalb ist das 1-Bit-Wandler-Beispiel sehr wohl gültig und richtig, wenn auch in der Praxis sinnfrei.

Du verlangst eine nichtlineare Digitalisierung (zum x-ten Mal ).

Ich hoffe es ist jetzt endlich deutlich geworden, dass das nicht der Fall ist.

Und Du stolperst ein weiteres Mal über den Unterschied zwischen Differenz und Quotient. Erstere kann ich einfach gröber digitalisieren, letzteren schaffe ich, oder eben nicht...

Der Quotient muss nicht erhalten bleiben, wenn man weiß welche Intensität der binäre Wert repräsentiert. Wenn man ihn nämlich anhand der Codierungsvorschrift korrekt zurückrechnet ist das Verhältnis der "rekonstruierten" Werte wieder korrekt.

 

[Rabenkraehe]

Nein, das heißt es ja gerade nicht. Linear abbilden heißt nur, dass die Kennlinie eine Gerade ist und die muss nicht die Steigung 1 haben, wie du hier postulierst!!
Linearität fordert nur Proportionalität, also wenn der Wert im Eingangssignal halb so groß ist wie der Maximalwert, muss auch im Ausgangssignal der Wert halb so groß sein, wie der Maximalwert im Ausgangssignal.

O.k., darauf kriegst Du doch noch ne Antwort, weil's ein Fehler ist, der in dem Thread noch nicht vorkam.

Für einen Dynamikumfang 2^x:1 (oder x Blenden ) muß ich sowohl ein Signal a (über dem Rauschen, versteht sich) als auch (2^x)*a digital abbilden. Damit das geht, muß einerseits mein Quantisierungsschritt b (der einem Bit im digitalen Wert entspricht) kleiner oder gleich a sein, andererseits brauche ich aber mindestens (2^x)*a/b Schritte, um den Maximalwert erfassen zu können. Und mit b<a sind das mehr als 2^x Schritte, die irgendwie repräsentiert werden wollen...

Was du offenbar versuchst ist das Verhältnis der Beträge zwischen größten und kleinsten analogen Signal in der digitalen Darstellung zu erhalten. Du sagst quasi, damit in der digitalen Darstellung der Dynamikumfang erhalten bleibt, müssen auch die Beträge der Binärzahlen das gleiche Verhältnis besitzen. Das ist aber falsch.

Das meinst Du jetzt nicht ernst, oder? Du hast gerade eben noch selber - völlig korrekt - auf die Proportionalität der linearen Abbildung hingewiesen. Die gilt nicht nur beim halben Maximalwert, sondern auch bei 1/(2^x)*Maximalwert...

Die binären Zahlen sind Repräsentationen realer Werte, das heißt man muss wissen, was sie bedeuten
...
(Codierungsvorschrift)
...
Der Quotient muss nicht erhalten bleiben, wenn man weiß welche Intensität der binäre Wert repräsentiert. Wenn man ihn nämlich anhand der Codierungsvorschrift korrekt zurückrechnet ist das Verhältnis der "rekonstruierten" Werte wieder korrekt.

Sag mal, merkst Du eigentlich gar nicht mehr, daß Du hier eine nichtlineare Übertragung definierst, sei es über Rechenvorschrift oder LUT?

Grüße, Andreas

 

[MichelRT]

Andreas,
die einzelne Fotodiode auf dem Sensor liefert ein analoges Signal. Nehmen wir mal als einfaches Beispiel 0..5V. Bei welcher Helligkeit (Anzahl der Photonen) diese 5V erreicht werden ist eine Eigenschaft der Fotodiode. Die untere Grenze kann dabei relativ willkürlich festgelegt werden, je nach dem wieviel Rauschen der Kamerahersteller zulassen möchte. Der AD-Wandler hat jetzt nur die Aufgabe das analoge Signal in die digitalen Schubladen einzusortieren. Wieviele "Schubladen"=Bits er dazu benutzt ist relativ egal. Man wird natürlich schauen dass es genug sind um schöne feine Verläufe darstellen zu können.
Mit der Dynamik hat das aber nichts zu tun. Die liegt schon vorher fest, nämlich durch die Diodeneigenschaft wie viel Licht zu einem Signal von 5V führt.

 

[Wocket]

Damit das geht, muß einerseits mein Quantisierungsschritt b (der einem Bit im digitalen Wert entspricht)

Also dafür eine sinnvolle Auslegungs zu finden ist schon schwierig.
Was soll das heißen, ein Schritt entspricht einem Bit? Jedes weitere Bit verdoppelt den Werteberich. Demnach verhalten sich deine Schritte exponentiell? Sorry, da irgendwo der wurm drin

kleiner oder gleich a sein, andererseits brauche ich aber mindestens (2^x)*a/b Schritte, um den Maximalwert erfassen zu können. Und mit b<a sind das mehr als 2^x Schritte, die irgendwie repräsentiert werden wollen...

Da dein b unklar definiert ist, kann man das kaum nachvollziehen. Und warum sollte b<a gelten??

Das meinst Du jetzt nicht ernst, oder? Du hast gerade eben noch selber - völlig korrekt - auf die Proportionalität der linearen Abbildung hingewiesen. Die gilt nicht nur beim halben Maximalwert, sondern auch bei 1/(2^x)*Maximalwert...

Ich bin untröstlich, dass ich das "z.B." vor dem "halben Maximalwert" vergessen habe. Es war nur ein Beispiel.
Ja, es gilt natürlich auch für 1/(2^x) und andere Werte. Wenn ich den Maximalbetrag in der digitaglen Repräsentation damit multipliziere, werde ich wohl bei 0 landen... und was repräsentiert 0? Genau den minimal Wert aus dem analogen Signal, also (1/2^x)*AnalogerMaximalwert.

Sag mal, merkst Du eigentlich gar nicht mehr, daß Du hier eine nichtlineare Übertragung definierst, sei es über Rechenvorschrift oder LUT?

Ich habe eher das Gefühl, du hast eine ungewöhliche Auffassung linearer Abbildungen hast.

So, ich bin damit durch

 

[Nobody]

ich bin ausgestiegen - gehe fotografieren und erfreue mich am hohen dynamikumfang meines FX

Recht haste. Wenngleich DX, aber immer noch besser als brotlose Theorie, die keine Fotos liefert. :up:

 

[Hans-Peter R.]

Hi,

ohne jetzt direkt jemanden ansprechen zu wollen: Technische Diskussionen werden einfacher wenn man sich auf die Fakten konzentriert und die persönlichen Seitenhiebe beiseite läßt. Das nimmt dan auch etwas die Schärfe aus dem Thread, der gut sein könnte, wenn es alle Beteiligten nur wollten.

Auch gut wäre es, wenn wir irgendwie den Bogen zum Initialposting wieder hinbekommen würden .

Ciao
HaPe

 

[shedworker]

Ich würde gerne mal Vergleichsfotos machen. Hier ist eine S5 vorhanden, hat jemand aus dem Raum Dortmund 'ne FX-Knipse? Dann könnte man sich mal treffen.

Bernd