Wieviel Licht nun aus der Außenwelt auf den Film/Chip fällt hängt vom Linsendurchmesser und vom Abstand der Linse zum Film/Chip ab. Eine große Linse in kleinem Abstand sorgt für gute Beleuchtung, eine kleine Linse in großem Abstand für Dämmerlicht in der Kamera. Der Linsendurchmesser d und der Linsenabstand f (Brennweite ist genau genug) werdem zum Blendenwert k zusammengefaßt:
k = f / d
Lichtmenge und Sensorgröße
Ausgehend von der obigen Blendenwertformel, hat ein Normalobjektiv (f=50mm) mit einem Linsendurchmesser von d=18mm einen sehr guten Blendenwert von k=2,8. Ein Fotohandy mit 5 mm Brennweite benötigt für den gleichen Blendenwert einen Linsendurchmesser von nur 1,8 mm. Da die Linsenfläche des Normalobjektivs aber 100 mal größer ist, kann sie auch 100 mal mehr Licht einfangen als das Fotohandy. Wenn der Handy-Fotosensor nur 1/10 der Höhe und Breite des Normalobjektiv-Sensors (-Films) hat, dann bilden beide Kameras den gleichen Bildausschnitt ab, das Handy hat dafür aber nur 1/100 des Lichtes zur Verfügung. Die Folge ist ein hohes Bildrauschen.
"Dennoch ist es besser, von Anfang an für eine eine gute Ausleuchtung der Szene zu sorgen und nur in Notfällen auf die elektronische Verstärkung zurückzugreifen. "
Offensichtlich liegt ja bei (Profi-)Kameras auch schon im Normalmodus, also ohne Gainzuschaltung eine gewisse Verstärkung vor, sonst könnten die Aufnahmen nicht bei bei z.B. -3 DB Gain noch rauschärmer ausfallen.
Für Consumerkameras bedeutet es aber jedenfalls im Normalfall immer, die automatische Gainkontrolle zu deaktivieren. Erst wenn die Ausleuchtung einer Szene so gut ist, dass sie auch ohne Gain richtig belichtet ist entsteht normaler Kontrast und auch Leuchtkraft der Farben.
Die Sucht nach extremer Lowlightfähigkeit eines Camcorders kann also erstens einmal nur ohne Gain beurteilt werden und zweitetens halte ich sie für ein etwas überbewertetes Marketingargument.
Denn über eines muss sich immer im Klaren sein: mit sehr schwachem Licht werden Aufnahmen nie wirklich gut, auch wenn die Kamera noch so lichtstark ist.
Brauchbar ist die Gainverstärkung eigentlich immer nur bei reinen Nachtaufnahmen oder wenn überhaupt zu wenig Licht vorhanden ist, aber dann sehen die Aufnahmen auch dementsprechend aus.
Man braucht sich ja nur mal die 12 Lux-Testaufnahmen hier anzusehen. Egal bei welcher Kamera, mal heller mal dunkler mit mehr oder weniger Farbe oder Rauschen, aber immer sehen sie vergleichsweise sehr bescheiden aus.
Die dB-Angaben beim Gain sind ja auch nur relative Zahlen und jeweils 6dB verdoppeln die Spannungspegel. Es gibt aber keine Festlegung, welcher absoluter Wert bei einer bestimmten Helligkeit z.B. bei 0dB erreicht werden soll. Damit kann jeder Sensor- bzw. Kamerahersteller natürlich auch beliebige Werte ansetzen, wodurch die unterschiedlich hellen Bildeindrücke unter Schwachlicht zu erklären wären. Wahrscheinlich wäre es besser die Referenzbilder zu normalisieren, so dass man einen vergleichbaren Bildeindruck korrespondierend zum messbaren SNR-Wert bekommt.
ruessel hat geschrieben:Frage: Ist die Gainverstärkung mit der ISO Einstellung eines digitalen Fotoapparates gleich zu setzen?
Die ISO-Einstellung beim digitalen Fotoapparat ist exakt identisch mit dem Gain bei Videokameras. Historisch bedingt verwenden Videofilmer und Fotografen eben unterschiedliche Termini. Der ISO-Wert wurde ja ursprünglich durch die Beschaffenheit des Filmmaterials definiert und die ISO-Einstellung an der Kamera hat lediglich die Belichtungsautomatik an die unterschiedlichen Filmeigenschaften angepasst. Da aber digitale Sensoren nicht austauschbar sind, muss die Wirkung eines unterschiedlichen ISO-Werts auf elektronische Weise erreicht werden. Hier gibt es unterschiedliche Ansatzpunkte:
- Die Verstärkung der analogen elektrischen Signale des Bildwandlers wird vor dem A/D-Wandler verändert.
- Der Wertebereich nach dem A/D-Wandler wird verändert (z.B. durch Gammakurven oder Windowing bei einem größeren Dynamikumfang z.B. 14bit vs. 8bit im JPEG).
- Die räumliche Auflösung wird sensorseitig oder im DSP zu Gunsten einer höheren Lichtempfindlichkeit reduziert.
Zusätzlich ist noch eine Menge Signalverarbeitung im Spiel, so dass man selten genau sagen kann, auf welche Teile der Signalkette sich eine Gain/ISO-Änderung auswirkt.
Tja..... warum sehen dann stark Gainverstärkte Bilder einer DSLR im Vergleich einer Videokamera um Lichtjahre besser aus? Nur wegen dem größeren Chip doch wohl kaum?
Zum Thema Blende sollte man auch auf die je nach Blendenöffnung unterschiedliche Bildschärfe hinweisen (nicht nur Tiefenschärfe). Hierzu gibt es bei Rüssel einen interessanten Blog Eintrag (www.fxsupport.de).
ruessel hat geschrieben:Tja..... warum sehen dann stark Gainverstärkte Bilder einer DSLR im Vergleich einer Videokamera um Lichtjahre besser aus? Nur wegen dem größeren Chip doch wohl kaum?
Doch, vor allem aufgrund des größeren Sensors und der daraus resultierenden größeren aktiven Pixelfläche: Wenn man z.B. das Bild einer EX1/3 anschaut, dann sieht das schon eine ganze Ecke besser aus, als man es von einer kleinen 1/4" Consumer-Kamera kennt. Leider kann man hier nicht direkt auf 2/3" Video-Kameras schließen, da die dort eingesetzten CCD-Sensoren im Bezug auf Lichtempfindlichkeit und Rauschen deutlich schlechter als 1/2" CMOS-Sensoren sind. Damit bliebe dann zum Vergleich vielleicht noch eine RED, die ja auch gute Schwachlichteigenschaften mitzubringen scheint.
Natürlich kommt noch die Lichtstärke des jeweiligen Objektivs hinzu (das hatten wir auch schon weiter oben). Die Herstelle kochen alle nur mit Wasser - physikalische Wunder sind in der Realität doch eher selten ;-)
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