Die große Sensorstrecke - 18 - ISO Reprise - Teil 1 📷 Krolop&Gerst

Hans jetzt ist ja eine Nacht vergangen und du hast nicht geschlafen genau ich habe schlecht geschlafen viel gearbeit ne quatsch du hast dich bei uns im Studio mit Kameras ausgetobt war sehr langeau ja mich hat ein Thema nicht losgelassen ja und zwar besagtes ISO Thema jetzt was hast du gemacht erstmal nicht was auf was du gekommen bist was hast du gemacht ja genau also wir hatten ja gestern über sozusagen die ISO invariants geredet ja für die Zuschauer ist es gestern heute g eins gerade eben ähm und ich habe mir drei Kameras genommen mhm hab die auf die gleiche Szene gerichtet welche die bekannte Szene die ihr auch benutzt wenn ihr objektivtest kameratest Okay nee welche Kameras ah welche Kameras ich habe Kameras verschiedener Generationen verschiedener Bauart genommen das heißt Maren und Marken ja zwei Marken drei Kameras Nikon und Sony genau okay ähm eine super aktuelle Nikon Z8 die ganz aktuell ist neuer geht's nicht glaube ich ne ja eine Sony Alpha 7 R3 und meine heißgeliebte Sony rx1 R2 genau die habe ich genommen hab die auf die Szene gerichtet und habe feste Blender eingestellt feste Zeit eingestellt und hab festes Licht festes Licht genau sozusagen nichts geändert von Schuss zu Schuss außer die ISO außer die ISO das bedeutet die elektronenanzahl kann sich nicht verändert haben weil Belichtung und also Blende und Belichtungszeit sind identisch und Beleuchtung auch genau Beleuchtung auch das heißt also ist die Frage was ist mit der rohrdatei passiert mit gleicher elektronenanzahl genau ja ich bediene den Sensor immer gleich ja mal gucken was an Dateien rauskommt okay und jetzt hast du was hast du weiter gemacht du hast dann in die die rodatei in TIF genau ich habe die ratei in ti gewandelt ohne weitere Prozess ich habe sozusagen wirklich das was vom Sensor kommt die Werte aus dem analog digitalwandler die 16 bitwerte die habe ich in der tifdatei geschrieben so wie wir das einf gemacht haben der allererste Schritt nur der erste Schritt kein mosaiki kein kein multiplizieren keine belichtungsktur farbkork nix das bedeutet wir haben jetzt bei diesen dateilen die auf dem Rechner offen gemacht hast haben wir diese vier Pixel des BER patterns sozusagen noch nebeneinander liegend mit Grautönen also mit helligkeitwert von 0 bis 65 000 ja in dem Fall das ist 14 Bit sind alles 14 Bit Wandler witzigerweise also bis 16 bis 16 000 irgendwas auch die Z8 hat kein 16 bitwand auch die hat 14 Bit ja okay interessant okay interessant 14 bitwander also bis 16 000 ja genau ja und jetzt jetzt kommt jetzt kommt dazu seigen genau ja ich habe die Bilder mal einfach in der Vorschau hier auf auf Monitor geholt ne die wirken jetzt erstmal alle sehr gleich aber da muss man vielleicht noch mal kurz drüber sagen diese Unterschiede sind hier nicht mehr so groß weil es ja in einzelnen Kanälen nebeneinander liegend genau und lineare Daten und man darf jetzt nicht so auf die auf die Helligkeiten gucken selbst genau also man darf seinem Auge jetzt sozusagen nicht ganz so sehr vertrauen weil es nicht linear arbeitet ne aber wir haben hinterher auch gemessen in der Dateien stelle ich noch vor ja ja was sehen wir oberste Reihe sehen wir von ganz oben links in der Ecke fängt an die Nikon Z8 bei ISO 64 eingestellt okay ja feste Belichtungszeit feste Blende haben wir bei allen Kameras übrigens gleich gemacht wirklich alle Kameras gleiche Belichtungszeit und gleiche Blende jetzt lass mich erstmal jetzt lass mich erstmal vielleicht ein bisschen ich hab es auch zum ersten Mal gesehen ne also wirklich zum ersten Mal es ist ein Unterschied wir haben ja eigentlich gesagt es gibt keinen Unterschied also sprich die Kamera multipliziert die multipliziert bevor sie speichert offensichtlich noch was rein genau ja das ist unerwartet macht das Sinn deswegen ist es für mich unerwartet ich würde sagen es macht keinen Sinn ein mathematischer Prozess der kein keine Information sichert keinen anderen Vorteil hat zu machen bevor man speichert und zu riskieren dass man dann gerade den Spitzlichtern vielleicht was wegwirft ist für mich noch ein bisschen ungreifbar wieso man das macht ja und ich ich habe das ja irgendwie relativ hart gesagt auch ganz kurz ich hast du also wird da irgendwie was besonderes gemacht oder wird wirklich nur multipliziert also so wie ich die Bilder reingeschaut habe wie ich mir wie ich die analysiert habe als bildpare in den Kameras ja da wird nur multipliziert h das macht doch selbst für mich als dumi keinen Sinn also mathematischer Prozess den man auch locker nächstes Jahr noch machen könnte den macht man vor dem Speichern und nimmt das Risiko in Kauf dass man Spitzlichter die mehr als 16 Tausendern vielleicht irgendwie haben dass man die beschneidet heißt aber ja das klingt jetzt so als ob du was falsch gesagt hättest gerade eben aber du hast ja eigentlich genau was richtig gesagt ein ein ISO 100 Bild von dir mal 8 genommen ja also 2 hoch 3 entspricht dem Bild was die Kamera macht bei ISO 800 weil die die 2 hooch3 x 8 Multiplizierung schon drin macht aber du hättest noch die Highlights während die eventuell dort weg sind so ist es genau ja okay weil ich glaube das ist jetzt so eine hart das ist jetzt sowas was man vielleicht beim Zuschauen noch mal die Kamera macht einfach nur alle Daten mal die jeweilige isoufe so so machen sie drei Kameras genau alle drei ja ja so sehen dann dementsprechend h auch die Bildreihen aus genau die werden tatsächlich heller obwohl die auf dem Sensor exakt das gleiche Licht kriegen die gleich exakt den gleichen Wandler drin und du hast jetzt du hast jetzt Stellen gefunden die Klippen und tatsächlich gibt es auch stellen die Klippen das passiert ja das ist doch gar also da wird doch Information dann gelöscht richtig genau ja das ist das wo man dann sagt Klippen Halil die die Spitzlichter Fressen aus ne schade drum in der Rohdatei in der Rohdatei obwohl die gar nicht ausfressen müssten müssten nicht ausfressen ja schade drum wirklich schade drum ja ja warum macht ich meine wir haben doch immer gesagt die Entwickler sind keine Idioten und die sind nicht dumm und okay wollst du erstmal weiter wir müssen da noch mal dra vielleicht einfach sozusagen noch mal die Betonung also der Sensor sieht das gleiche der Sensor wandelt auch das gleiche ich kann das hinterher sozusagen auch plausibel machen warum der Sensor tatsächlich nicht kannisen kannst du beweisen dass es dass es multiplizieren ist dass es die gleichen Ergebnisse komm gleich drauf tatsächlich und zwar ich habe in den Bildern ich ma mal eins der Bilder groß die die meisten Zuschauer Zuhörer werden wahrscheinlich die Szene erkennen ja war jetzt flau hier auf dem Bild und zwar ich habe einen Bereich rausgesucht im Bild der sehr homogen in der Beleuchtung ist ja und zwar war das ja ein Bereich hier unten im im Schatten der hatte keinen Helligkeitsverlauf drin und in diesem Bereich habe ich mal die Pixel zu Pixel Abweichung gemessen das Rauschen gemessen wie macht man das eigentlich man sucht sich eine Anzahl Pixel raus ja und dann macht man tatsächlich mathematische Statistik also ist wirklich ein etablierter Prozess das ist ganz kurz das ist wenn ich unterbreche also bitte nicht böse sein ich ich habe BL 1000 Fragen im Kopf das ist aber eigentlich regulärer Job auch das Reg Z Bildanalyse genau also das ist ein wichtiges bildqualitätskriterium auch bei Industriekameras ne oder bei Kameras die man dann hinterher verarbeiten will wie sehr rauschen die wie wie sehr kann ich einem Pixelwert tatsächlich vertrauen oder muss ich im Kauf nehmen dass er vielleicht deutlich anders ist als er sich gibt man kann keine Fehler erkennen an an Produktions an Produkten die produziert werden wenn der Fehler im im Sensor liegt sozusagen ja genau ja wenn wenn das Bild große Varianz in sich zeigt dann fällt mir natürlich schwer Details da drin zu finden verlässlich zu finden und zu bewerten okay also das heißt du hast dir wirklich die gleiche Stelle aus allen Bildern rausgenommen und hast sozusagen das über deinen was du im regulären Job machst die das das Grundrauschen rausgefiltert genau und das ist wirklich ganz normale statistikanalyse ja das tatsächlich diesmal kein Geheimnis drin Mittelwert aller Pixel bildde Mittelwert aller Pixel ja sozusagen als Referenz und dann zieht man den Wert von allen pixelwerten ab ja bildet aus diesen Differenzen jeweils das Quadrat sumiert das auf bildet die Wurzel Standardabweichung ja freut sich vielleicht gerade im Hintergrund wann brechn die Standardabweichung der Pixel ja also wie wie sehr streuen die um ihren Mittelwert und das habe ich also gemacht für jede Kamera einzeln bin durch die Bilder durchgegangen hast du überhaupt geschlafen heute Nacht ja das ist zum Glück so ein bisschen Übung dabei jetzt schon aber das Thema hat mich wirklich beschäftigt ich wollte es jetzt wirklich wissen ja okay ähm und was kam raus Trommelwirbel Trommelwirbel genau das Rauschen geht bei doppelter isozahl aufs Doppelte hoch das wird mit verstärkt und zwar eins zu eins wenn ich das wenn ich das Signal verstärke die Bilder werden hälter und wenn das Rauschen das exakt das gleiche macht wird in den gleichen Faktoren heller dann heißt es nichts anderes als das Bild wird verstärkt das ist das gleiche Grundbild drunter es wird Rauschen wird im gleichen Maßen mit verstärkt wie das Signal und wir aber das das bedeutet ja wir müssten eigentlich gar nicht mit ISO fotografieren theoretisch genau also ich meine theoretisch können wir Isert weglassen wir könnten vielleicht nicht weglassen wir müssen sicherstellen dass wir nicht krass überbelichten oder sowas ja das wä ja auch schade aber wen wür unterbelichten hingegen ist nicht so kritisch es dein rohkonverter gibt das nicht meh her dass den Regler rechts ziehen kannst warum gibt also aber könnte man nicht einfach bei leitum einbauen man macht ein Faktor 30 rein also isoaktor also de facto machen die das ist ja genau also ist anders bezeichnet ne aber tatsächlich wäre das wie eine isoerhöhung klar wenn ich Belichtungskorrektur um eine Stufe ma man könnte Sensor Boost Faktor 1 2 3 4 5 6 7 machen wir können uns ein coolen Namen aus denken genau der genau das tut was wir bräuchten keinen isowert zum fotografierenuchten den wir schen muss natürlich einschränkend sagen wenn wenn der G nicht umgeschaltet wird ja das ist natürlich so ein Punkt muss in Bereich bleiben die Kamera tatsächlichbeitet wobi wobei wir schon gesagt haben diese dual ISO Kameras ändern gar nicht so viel genau weil das Rauschen ja aufgrund von photonenrauschen existiert am meisten und das eben an der Lichtmenge zusammenhängt wie ich z Verfügung habe ja ja wir ern sozusagen nur beim Auslesen erhöhen wir die Qualität bisschen ein bisschen und das merken wir vielleicht in den Schwerzen oder wenn wir wirklich in extrem Bereiche gehen ne ja eigentlich merkt man es eigentlich merkt man es nicht ja die meisten fotografieren ja auch schadensfrei mit ISO 400 ja und Jammer nicht dass bei ISO 800 eben die die Verstärkung no nicht hab ja okay also die Kamera hat die brutzelt dummerweise den isoert in die rohrdaten rein mit dem Risiko wenn du zu hell belichtet hast dass die Daten dass sie Klippen dass sie aber nach unten ist ja nie was weg aber es immer nach also wenn n ein Elektron ausgelöst wird dann mache ich mal 32 dann ist 32 dann kriege ich Rückel 32 ja wenn genau wenn ich bei 16 000 bin und ich habe 32 ich habe nur nur 14 Bit dann mache ich mal zi und das geklippt das ist geklippt genau also wenn meine Skala bei 16 000 aufhört und ich ma 8000 x 2 ist vorbei ja genau es ist nicht mehr unterscheidbar warum warum warum warum jetzt weiß ob ich schlecht geschlafen ich habe die ganze Zeit drüber nachgedacht warum nein das sieht für mich ein Fehler der Matrix aus ja vielleicht vielleicht das historische Gründe dass sozusagen früher tatsächlich rohateeien so abgespeichert wurden weil man früher wirklich auf den Sensoren Verstärker drauf hatte oder also den Gain umgeschaltet hat durch elektronische Änderung das Auslesen was ich mir vorstellen was ich mir vorstellen kann ist dass sie das Bild ja auf der Kamera als jpack ablegen wollten und dass sie sowieso irgendwi eine Form von Verstärkung machen mussten um das jpack zu bekommen und dass sie dann vielleicht gesagt haben wir verstärken das RAW rechnen das J raus legen es ab legen das RAW ab weiß ich meine ein ziemlich fauler Grund ne aber ja aber wie willst du sonst machen dann muss es ja sonst muss es roh ablegen und dann fürs jpack noch mal komplett weiß ich nicht ob das damals mit das man könnte das roh komplett ohne Brechnung ablegen ne alsousagen einfach nur ein bisschen früher aus der Pipeline rausziehen ja so wie ich es getan habe ganz früher aus der Pipeline rausziehen wandeln fertig ja würde macht es für dich aus der Industrie also aus der optischen Industrie überhaupt einen Sinn was wir in den Fotokamera nee also da da habe ich gestaunt also ähm ich würde mit meinen Kollegen heiße Diskussionen führen wenn die sowas machen würden ja wenn die Daten sozusagen wissentlich wegwerfen obwohl sie sie behalten könnten ja das ist für mich passt sozusagen nicht zu einem messtechnischen Ansatz ja also ich es ist schwer ein Grund zu finden außer vielleicht in Historie das früher vielleicht wirklich die Kameras mit einem echten elektronischen gain sozusagen die die die elektrischen Signale nachverstärkt haben die Spannung nachverstärkt haben bevor sie gewandelt wurden und tatsächlich eben dann größere Werte ablegt und man wollte das einfach imitieren ja aber da ja die echte Erklärung fehlt irgendwie angsam bin ich so ein Punkt angekommen wo alles irgendwie gar keinen Sinn macht wir machen da gammaakurven weil weil wir irgendwie Röhren Monitor also irgendein duli mal Röhrenmonitore gebaut hat wenn wirklich so war genau der Grund ja aber gamakurven und wir speichern rohrdaten mit Verlust also wir Klippen uns rohrdaten ab weil ja warum machen wir das noch ne ja vielleicht weil das Umschwenken zu schmerzhaft wäre oder weil du ein großer großer ja weiß du sch W we genau zu großer auwahen zu viele Leute betroffen zu viele Prozesse davon beeinflusst alle haben sich schon eingespielt alle genau jedes Telefon muss abgedatet werden dass dir irgendwie de dein nächstes Bild anzeigt ne jetzt hast du ja noch was ganz krasses festgestellt wo es schon wieder so wo es schon wieder so gar keinen gar keinen Sinn macht du hast ja auch mal spaßeshalber mit ISO 50 ja ja schön dass hier ist eine rx1 R2 eine 4000 € Kamera Sony Sensor 42 Megapixel von der R3 also gar nicht alt oder sowas ne ja die hat ja so ein ISO low Modus mit den zwei Strichen oben und unten genau ja und der ist ja eigentlich ein Fake es gibt ja kein ISO 100 genau es gibt eh kein ISO also im Vergleich zu ISO 100 sind diese Bereiche da drunter sind die gekennzeichnet mit sozusagen Warnung wir machen ja was anders und oben ist ja auch noch mal und oben gibt es glaube ich auch noch mal ja da bin ich ganz selten unterweg und die Frage ist was wird anders gemacht wenn wir hier die Bilder anschauen dann sehen wir hä nicht h nicht doch also die Bilder die rauskommen das hier und das hier ja die sind tatsächlich identisch hast du geguckt die hast die werde angeguckt genau sind exakt gleich hell und das einzige was geändert wird wahrscheinlich ist der Belichtungsmesser ne der wird verstellt soass mehr belichtet wird eben ISO 50 und man dann wieder in die Verlegenheit läuft na es könnte Klippen ja also tatsächlich der der Sensor wird nicht verändert das heiß also aber dann muss ja leitum doch in der Lage sein solche Fake ISOs zu lesen exakt weil wenn ich das in leum importiere wird es mir wieder heller angezeigt ja also hat leum oder cap die haben so ein Boost integriert genau das muss auch mit der ratei mitgeliefert werden im Header muss es irgendwo drin stehen ne sonst wir Leung ja nicht bescheid was es zu machen hat aber die Daten hast du überprüft die sind eins zu ein ein ein ident B aufs Rauschen natürlich aber ein identisch gleiche Helligkeitswerte drin wir würden das ja sogar hier auf dem Monitor sehen Faktor 2 in Helligkeit das würden wir wahrnehmen ja und diesen boostwert wie du genannt hast den könnte man ja genauso benutzen um das Bild ohne Multiplikation abzuspeichern und dann dem RAW Entwickler mitzuteilen der Fotograf bei der Aufnahme der wollte das eigentlich mit dem Faktor so und so viel heller haben ich bin hart hart hart geschockt immer noch immer noch gestern hat es mich weggebrutzelt heute noch mehr weil das immer dümmer wird das System oder an einer Stelle an einer Stelle unverstanden sozusagen ja ich habe gestern das System einfach erst begriffen und jetzt denke ich mir so okay jetzt kommen die ganzen Ausnahmen dazu das müssen wir Juristerei weißt so wo du eine Regel hast und dann komm und dann grundsätzlich und dann kommen die ABC Absätze wo alles alles irgendwie anders geht ähm also nochmals ich könnte mit Licht plus Blende plus Zeit Elektronen auf den Sensor lassen wie könnte ich denn dann überhaupt noch in der Zukunft Sensorik besser machen ja genau also wir kriegen wir unsere Bilder besser das ja immer der Wunsch ja und wir hatten s ja schon mal kurz angerissen die die Sensoren die sind schon sozusagen von der befilterung sehr gut geworden ne auch also 80% effizient genau die die die Sensorik im im bei den starken Kanälen hat i Findigkeit so von 80% ja also 80% Quanteneffizienz also wirklich nur 20% der Photonen werden nicht in Elektronen gewandelt selbst wenn wir jetzt ein Sensor entfinden würden irgendjemand cleverer Mensch also ein richtig cleverer Mensch nicht ich der die 20% auch noch abdeckt würde das Rauschen ja nur die Wurz richtig die Wurzel aus 20 genau us und das immer die Wurzel aus der Anzahl der Elektronen ja genau das würde also wenn wir Faktor ca 1,2 nach oben gehen mit der der Quanteneffizienz dann würden wir ein Faktor 1,1 ungefähr gewinnen also 10% gewinnen der 100% konvertierungssensor der würde 1,1 Faktor Rauschen besser machen ja genau 10% ja lohnt kaum ne W das ist wenn man Pareto jetzt noch dazu nimmt die letzten 20% sind die schwierigsten 80% des Aufwandes dann macht das für 1,1 Faktor keinen Sinn ja ja wie denn dann gar nicht Pech gehabt andere Lichtquellen das wäre eine coole Sache ne Lichtquellen die nicht Rauschen also man müsste aber Moment diese Photonen das Photonen Rauschen kommt doch durch die Sonne ja genau die typischen Lichtquellen die wir haben die Rauschen eben dummerweise ne es gibt Lichtquellen die nicht Rauschen welche man kann leserquellen Design die ganz kontrolliert Photonen ab oh wir müssen lasersonne lasersonne lasersonne das war eigentlich coole Idee ja das COO Idee und dann hätten wir kein Rauschen ja D könnten wir rauschfreis Lichter produzieren wir hten ein paar andere dumme Nebeneffekte aber das Sonnenbrand Sonnenbrand genau monochromatisches Licht ist auch doof ne alles grün oder so ne aber jetzt jetzt jetzt jetzt Butter bei der Fische das S also dieses ganze dunkelrauschen das das ist ja hast du gesagt marginal geworden ne ja genau die sensorentwicklung ist ja so weit gekommen dass äh das das dominierende Rauschen dass wir im Bild sehen das kommt einfach tatsächlich durch das schotrauschen durch das zufällig Rauschen der Photonen ja und das können wir nicht verändern und das ist wie es ist und das wird schlimmer in der Ratio je weniger Photonen ich sammel genau ja also bedeutet wir müssten einfach die Blenden Blende aufmachen mehr Licht sammeln was auch immer es hat natürlich nebenffekte ne Blende auf heißt W negativen Schärfe also nichts nichts kommt ohne ja Strafe und und was was also sehe ich persönlich auch gerade in der heutigen Diskussion über ai ich sehe eigentlich die einzige das das die einzige Chance Sensoren besser zu machen überschummeln ja dann werden nicht die Sensoren besser ne man arbeitet dann an den Bilddaten genau die Sensoren sind wie sie sind ich meine die es gibt ja Leute die haben das Problem die haben ganz wenig Licht wollen irgendwie was besseres usen ja die einen sagen ja dann entrausche ich halt ja das ist für mich jetzt das Mittel der Wahl weil ich wirklich nur ein Bild machen kann und das ist so schlecht wie es ist ich hatte wenig Licht oder ich habe die Kamera falsch eingestellt muss muss keine Ahnung und dann muss ich entrauschen das heißt ich fange an sozusagen von Pixel zu Pixel zu schauen wie variieren die und rechne Korrekturen rein das ist wie du sagst schummeln ist es tatsächlich ne man manipuliert das Bild wie man denkt dass es sein müsste und der Prozess ist auch nicht umkehrbar also wenn ich das einmal gemacht habe dann komme ich niemals wieder zurück zu den Ausgangsdaten m muss man sich bewusst sein ne s man schummelt das ist um ein Bildeindruck zu erhalten oder zu zu gewährleisten und sozusagen den den betachter zu befriedigen dass ein ästhetisches Bild sieht ist ist okay mach die Kamera die ganze Zeit ich meine das machen die Kameras im Hintergrund häufig sowieso genau wir wir erraten ja was der Blauton sein könte zwischen zwei anderen blau dönen so das ist ja auch nur raten ja genau das der eine Weg der andere ist mehr Photonen zu sammeln das heißt mehr Zeit geben mehrfachbichtung machen und die zu Mitteln und so weiter ne gut ja keine Lösung für aber das ist genau das ist der mehr Photonen halt ne das ist genau das was wir gerade genau ja das ist keine Option genau Party bei 20.000 lus ja 20000 lu ja macht kein Spaß ne Disc mus dunkel sein ja