Hi Mickey,
Warum "Rauscht" es in der digitalen Kamerawelt ?
Nicht nur in der digitalen Welt rauscht es, auch in der analogen Welt; denn das, was wir als Rauschen bezeichnen ist nichts anderes als Spannungsschwankungen. Je mehr davon auftreten und sich überlagern, ums wahrnehmbarer wird es für uns. Auch der digitale Ton rauscht, nur ist der Störabstand mit -um die 70-100 db- zum Nutzsignal etwas grösser und die Wahrnehmung der Akustik ist etwas anders als der Optik.
So, am Sensor wird ja die Energie von Photonen in elektrische Ladungen umgewandelt ... und damit in Spannungen. Und damit geht es dann los.
Noise ist auch nur der Überbegriff denn das, worüber wir hier reden, entsteht nicht nur im Sensor. Nur ist es eben so, dass die Sensorsignale wirklich sehr klein sind und es dahinter noch reichlich Verstärkung gibt, um die Sensorsignale überhaupt nutzen zu können. Also selbst da, wo früher 0db Gain draufstand, war bereits alles andere als 0 Verstärkung drin.
Auf der gesamten Prozesskette haben wir es mit 6 (wesentlichen), unterschiedlichen Noiesarten zu tun.
(Und da sind noch nicht einmal solche Noise-Sorten wie Moskito-Noise enthalten, weil sie nur so aussehen, in Wirklichkeit aber keine Rauschanteile sind.
Der größte Anteil des System- Noise fällt auf Read- out Verstärkungsrauschen und wird von der kinetischen Bewegungsenergie von Silizium- Atomen im Siliziumsubstrat hervorgerufen.
„Dark Noise ist die Bezeichnung hierfür, weil die Bewegung auch ohne Lichteinwirkung auf den Sensor stattfindet.
Ein Mittel hiergegen wäre die Kühlung des Sensors, aber erst bei etwa -30° hätte man eine nennenswerte Veränderung erreicht.
„Überhaupt spielt Temperatur eine wesentliche Rolle im Rauschverhalten und alle (Hersteller) Angaben werden immer auf 23° Celsius bezogen.
Mit je 7°C verdoppelt sich das Rauschen in der Temperaturzunahme.
Daran kann man sehen, welchen Stellenwert Wärmeentwicklung in einer Kamera in Bezug auf die Bildqualität hat.
Eine andere „Noise-Quelle“ ist Read-Noise, der bei der Überführung von Ladung in ein Spannungssignal entsteht.
Er ist pixelindividuell und nimmt mit der Geschwindigkeit des Read-Outs zu.
Für schnellere Auslesungen und erweiterter Frameraten werden höhere Clockfrequenzen und damit höhere Bandbreiten der Verstärker benötigt.
Der Ruf nach Zeitlupen ist dann wieder verbunden mit stärkerem Noise.
Diese Noise-Typen bilden die größte Gruppe.
Allerdings vermindern noch andere Arten den Störabstand in einem Kamera System.
Phantom Noise, Dark current und fixed Pattern Noise werden auf dem Sensor selbst erzeugt, während Reset Noise, I/F Noise und Quantisierungsrauschen während der Verstärkungsphase und im Quantisierungsprozess entstehen.
Der Störabstand einer Kamera wird her nur arm Read Noise "festgemacht" und berücksichtigt nicht die andern Rauschsorten. Deswegen sagt der Wert nur sehr eingeschränkt etwas über die tatsächliche Bildqualität aus. Oft ist es sogar so, dass der Hersteller in diesem Wert auf erreichbare Grössenordnungen zugunsten anderer Bildeigenschaften verzichtet. Den praxisnähsten Vergleich von Kamerarauschen macht man noch bei 50% Licht. Die unteren Minimalwerte sind in den meisten Fällen nicht wirklich interessant, weil die andern Werte über die Arbeitsstrecke sehr viel störender wirken können.
Rauschen ist also weniger eine Frage des Wertes, als vielmehr eine Frage des optischen Bildeindruckes. Deswegen sind solche ISO-Spielereien auch "Schall & Rauch".
Wenn man sich allein mal den Speicherbedarf entlang der Verstärkungs- "Iso"-Strecke ansieht, so wird man sehen, dass an einigen Stellen, niedrigere Werte mehr Bandbreite brauchen, als höhere Werte. Das deutet darauf hin, dass bei bestimmten Verstärkungsschritten, Bildfilter einsetzen, die das Bild verbessern.
Sowas ist mit dem "ISO" Verständnis der meisten Anwender nicht in Einklang zu bringen.
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