Grundlagen: Einfach erklärt: Der CMOS-Bildwandler und seine Sensel

[slashCAM]

Grundlagen: Grundlagen: Einfach erklärt: Der CMOS-Bildwandler und seine Sensel von rudi - 30 Sep 2014 12:20:00
>Diesmal in unserer Reihe: Warum kompliziert, wenn´s auch einfach geht: Einsichten in das Herz jeder Kamera, bzw. in das Auge, bzw. in die Retina. Na, eben in den CMOS-Bildwandler…
zum ganzen Artikel

[Funless]

Danke slashCAM für diesen (für mich bei dieser Thematik als extremen Laien) verständlichen Artikel.

[Frank B.]

Ich schließe mich an. Danke für diesen Artikel. Wenn man kein Physiker oder Elektroniker ist, sind einem diese Zusammenhänge ja nicht klar, dennoch aber wissenswert für jeden Filmer. So kann ich wenigstens ansatzweise einmal nachvollziehen, wovon Wowu und manch anderer sprechen. :D
Gern mehr davon!

[rudi]

...
Gern mehr davon!

Geboren ist die Idee eigentlich aus dem Versuch einen wirklich verständlichen Log-Artikel zu schreiben. Dabei fiel mir auf, dass man wirklich bei Adam und Eva anfangen muss um Log verständlich zu beschreiben. Und daran versuche ich mich eben gerade mal, wenn die Zeit es hergibt. Der Weg dahin ist wohl noch lang, aber definitiv geplant...

[Frank B.]

Ich finde es gut, wenn man als Amateurfilmer auch mal ein wenig an die Hand genommen wird und in einfachen Worten Zusammenhänge erklärt bekommt, die dem Nichtfachmann nicht klar sind aber um die man vielleicht auch als Amateur wissen sollte. Die Fachleute hier im Forum sind meist nicht in der Lage, das Wissen bildhaft auf Laienniveau herunter zu brechen. Ich vergleiche das immer mal mit einem Arzt, der mit seinem Patienten spricht. Er darf nicht davon ausgehen, dass der Patient seine medizinische Fachsprache und die genauen Zusammenhänge begreift, die er über viele Jahre studiert und verinnerlicht hat. Ein guter Arzt aber wird versuchen seinem Patienten die Zusammenhänge verständlich zu machen, weil es gut ist, wenn der Patient weiß, was an ihm gemacht wird.
Dieses Bild zieht sich durch alle Fachgebiete. Es gibt immer Fachleute und Leute, die davon etwas begreifen wollen, obwohl sie das nie studiert haben. Daraus resultiert leider auch oft eine Art Überheblichkeit des Wissenden über den Nichtwissenden. Dabei beachtet der vermeintlich Wissende aber nicht, dass er auf einem ganz anderen Gebiet selbst ein Unwissender ist und Hilfe zum Verständnis braucht. Auch unter den Filmamateuren gibt es sehr viele Leute, die auf ganz anderen Gebieten Fachleute sind und etwas zu der Gemeinschaft hier beitragen können. Bastler, Juristen, Psychologen, Dronen-Flugkünstler ;) und was nicht noch alles. Alles Fachleute auf ihrem Gebiet. In diesem Zusammenhang fände ich jegliche Tendenz zur Überheblichkeit unangebracht. In diesem schönen Forum hier tummeln sich eben Fachleute und Amateurfilmer gleichermaßen, und ich finde jegliche Anstrengung gut, die Verbindung zwischen beiden nicht abreißen lässt. Ja, und so einfach gehaltene Erklärungen könnnen dazu beitragen.

[Ingole]

Danke für den Beitrag.
Die Begriffe „Sensel“ und „Pixel“ werden oft ungenau verwendet.
Ich versuch mal eine Differenzierung.
Ein Sensel (wie im Beitrag gezeigt), die einzelne Fotodiode (R, G oder B) also das physische lichtempfangende Element des Sensor.
Ein Pixel kann als eine Zusammenfassung von Senseln, meistens in einem Bayer-Patter mit RGGB Senseln gesehen werden. In dem Fall hat der Pixel die 4-fache Fläche eines Sensel - (Die Größe eines Pixel entspricht dem Pixelpitch).
Elektronisch gesehen, werden die Werte der 4 Sensel zu einem Pixel-Wert zusammengefasst aus dem sich ein Bild zusammensetzt.
Das Pixel ist ein gemischter Farbwert und kein physisches Element auf dem Sensor.
Wenn ich in ein Bild auf 1.000 % hinein zoome sehe ich die quadratischen Pixel mit unterschiedlichen Farben aber nicht die RGGB-Sensel.

[cantsin]

Elektronisch gesehen, werden die Werte der 4 Sensel zu einem Pixel-Wert zusammengefasst aus dem sich ein Bild zusammensetzt.

Nein, Debayering interpoliert die Farbwerte und macht aus jedem Sensel einen Bildpixel.

(Der Beitrag ist übrigens schon 11 Jahre alt...)

[Darth Schneider]

@Slashcam/Rudi
Hut ab, toll geschriebener und sehr lehrreicher Artikel.

[Darth Schneider]

@Cantsin
Egal, trotzdem ein super Artikel, hatte ihn damals übersehen…

[Ingole]

Elektronisch gesehen, werden die Werte der 4 Sensel zu einem Pixel-Wert zusammengefasst aus dem sich ein Bild zusammensetzt.

Nein, Debayering interpoliert die Farbwerte und macht aus jedem Sensel einen Bildpixel.

Danke, kann ich nachvollziehen. Damit hast Du den Unterschied und Zusammenhang zwischen Sensel und Pixel klar gemacht. Es gibt auch Senselbinning, da stimmt es nicht ganz aber dass wird nicht mehr genutzt.
Hab nach „Debayering“ gesucht und erhellendes gefunden: https://www.rauscher.de/fileadmin/user_ ... PGI_EN.pdf

[ruessel]

Ich glaube ein moderner Bildprozessor macht 80% der Bildqualität aus. Der Bildchip ist heute überbewertet ;-)

Bildprozessor in Kinokameras
Der Bildprozessor in Kinokameras wandelt die vom Bildsensor erfassten Rohdaten in fertige Bilder um, indem er elektrische Signale verarbeitet und optimiert. Er ist entscheidend für die Bildqualität und verantwortet die Korrektur von Farbwerten, die Reduzierung von Bildrauschen und die Schärfung von Konturen. Seine Leistung, basierend auf komplexer Hardware und Software, bestimmt maßgeblich die Qualität, die Farbdarstellung und die Geschwindigkeit der Bildverarbeitung in der Kamera. In der digitalen Kinoproduktion ist der Bildprozessor eine der wichtigsten Komponenten, die maßgeblich zur Qualität der produzierten Filme beiträgt. Die "Intelligenz" der im Prozessor eingesetzten Algorithmen ist ausschlaggebend für das Endergebnis.


Signalwandlung:
Der Bildprozessor erhält elektrische Signale vom Bildsensor, der das einfallende Licht in elektrische Daten umwandelt.
Datenoptimierung:
Basierend auf den gelieferten Daten berechnet der Prozessor die korrekten Farb- und Helligkeitswerte für jeden Pixel.
Bildbearbeitung:
Komplexe Algorithmen sorgen für eine natürliche Farbdarstellung, eine effektive Rauschunterdrückung und eine klare Schärfung der Kanten.
Formatierung:
Je nach Einstellung der Kamera werden die bearbeiteten Daten in das gewünschte Bild- oder Videoformat umgewandelt.
Farbgenauigkeit:
Der Bildprozessor stellt sicher, dass die Farben auf dem fertigen Bild natürlich und korrekt wiedergegeben werden.
Rauschreduzierung:
Er filtert unerwünschtes Rauschen, das bei der Bildaufnahme entstehen kann, und sorgt für ein klares Bild.
Kontrast und Schärfe:
Durch die Anpassung der Helligkeitswerte und die Schärfung der Bilddetails optimiert der Prozessor den Kontrast und die Schärfe des Bildes.
Geschwindigkeit:
Die Leistungsfähigkeit des Prozessors beeinflusst die Geschwindigkeit, mit der die Kamera Bilder aufnehmen und verarbeiten kann.

RAW ist nicht das Ergebnis des Bildsensors sondern die Daten des Bildprozessors.