slashCAM
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Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von slashCAM » Di 23 Mai, 2017 13:30

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Editorials: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?




cantsin
Beiträge: 4175

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von cantsin » Di 23 Mai, 2017 14:38

Zitat aus dem Newsposting:
Basiert ein Großteil der Vorteile, die wir bei 10 Bit-Bearbeitung sehen hauptsächlich auf dem zusätzlichen Rauschen?
Sicher nicht, denn die Signalverarbeitung der meisten 8 Bit-Kameras ist ja wegen deren Hardware- und Echtzeitbeschränkungen beleibe nicht so gut, dass da auf Neat Video- oder vergleichbarem Niveau entrauscht wird.

Mit anderen Worten, man erhält immer noch 8 Bit mit Rauschanteilen und anderen Artefakten, woraus dann netto 7bit, 6bit oder noch weniger resultieren.

Deswegen sieht ja auch Videomaterial aus höherwertigen Kameras selbst auf YouTube (in 8bit und hochkompromiert) besser aus als Videomaterial aus 8bit-Consumerkameras.

Interessant ist Eure Frage eher bei 8bit-Kameras, deren Signalverarbeitung auf sehr hohem Niveau funktioniert. Also z.B.: Bringt eine entrauschte 12bit-Axiom-Kamera (oder Blackmagic Production Camera 4K mit demselben Sensor) netto mehr als eine Canon C300 der ersten Generation?




Peppermintpost
Beiträge: 2408

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Peppermintpost » Di 23 Mai, 2017 14:48

Hey Rudi,

ich verstehe denn sinn der übung nicht so richtig. wenn es um die frage geht die ja hier auch schon öfter diskutiert wurde ist 12bit besser als 8bit, das ist ja eindeutig. wenn es um die subjektive frage geht, sehe ich immer einen unterschied zwischen 8 und 12 bit dann ist auch das klar zu beantworten, in den meisten fällen sehe ich keinen unterschied. wenn ich mir also 8 vs 12 bit vorknöpfe dann kann ich relativ schnell sagen wo 12 bit seine stärken ausspielt und wo es bedeutungslos ist.

was ich aber nie finde ist eine situation wo 8bit vorteile gegenüber 12bit hat. wenn wir mal das rumgeheule von festplattenplatz ausser acht lassen, was bei heutigen festplatten preisen ein lächerliches argument ist.

also an der stelle ist doch die frage ob ich in 12 bit drehe wenn ich die möglichkeit dazu habe klar beantwortet.

du streifst jetzt noch zwei weitere fragen in deinem beitrag, ist die kompression ein killer im grading und macht log in 8bit sinn, beide fragen setzt du ins verhältnis zu 8 vs 12 bit.

bei der kompression ist das ja sehr leicht zu beantworten. ja klar, eine hohe kompression ist die wurzel allen übels. die nachteile einer hohen kompression holen dich ja an einigen stellen in der postproduktion ein nicht nur im grading. eine hohe kompression schreddert dir ja auch deine ganze auflösung klein wodurch dieses ganze 4k und 8k geraschel total lächerlich wird wenn ich 4k mit 20Mb/sec aufzeichne dann bleibt von 4k halt einfach nichts mehr übrig weil die kompression derart harsch dazwischen grätscht. wowu schreibt ja schon seit jahren hier im forum, wer an 4k glaubt sollte mal ein schachbrett mit 4k auflösung drehen und sich anschauen was da übrig bleibt, das wird nämlich zu einer grauen fläche. aber man sieht es natürlich auch in der prazis sehr oft wenn etwas sehr kleinteiliges gefilmt wird was schlecht zu kompremieren ist, klassisch sind da z.b. baume und büsche. wo die kompression aber ebenfalls gerne ihre schatten wirft ist bei dem genauen gegenteil, flächen mit wenig details. also z.b. himmel, verlaufe auf mauern und wänden etc. bei projekten die eine aufwendigere post durchlaufen würde ja auch sofort das groblem der generationen heftig durchschlagen, deswegen wandeln ja viele das material direkt in ein format das extrem niedriger oder garnicht kompremiert ist bevor die post startet. im spielfilm bereich wird das kamera footage als erstes mal in ein unkompremiertes format umkopiert. also egal wie sehr du da gerade äpfel mit birnen vergleichst die kompression kann je nach kompressionsgrad absolut der killer sein wo hingegen 8bit vs 12bit eher als unschön zu bezeichnen ist. ausserdem kann ich banding in den meisten fällen in der post reparieren, kompressionsartefakte hingegen kaum.

wenn du die frage stellst ob sich log in 8bit lohnt, dann würde ich erst einmal die frage stellen ob sich log überhaupt lohnt. was ja hier im forum sehr deutlich zu beobachten ist ist der fakt das je weniger ahnung die leute haben wie log funktioniert, desto überzeugter sind sie das log super ist. das halte ich bei einem verfahren das durchaus kompliziert ist nicht grundsätzlich für die beste voraussetzung. wenn wir bei log also davon sprechen ob es besser geeignet ist die realität abzubilden, dann muss man sich ja ansehen wo log ggf stärken hat und wo nicht. der klassische log user bezeichnet ja die möglichkeit sein material farblich zu verbiegen schon als stärke, was es eindeutig nicht ist. die einzige stärke die log mitbringt ist ggf die highlights besser aufzulösen, zu lasten der informationen im mitteltonbereich. das trifft natürlich auf 8bit genau so zu wie bei 12bit. in der praxis wird es aber nie so benutzt. die praktische anwendung ist ja die, das man ein bild filmt, dann komplett verschobene farben in der post hat und sich dann einen kipparsch freut das man das wieder in eine richting graden kann wo es etwas weniger zerschossen aussieht. weil man natürlich selbst nicht die geringste ahnung von farbkorrektur hat wird dann am ende noch irgend ein lut aus dem internet drauf geworfen das weder mit der eigenen farbeinstellung zu tuen hat, geschweige denn das derjenige der dieses lut hergestellt hat jemals das bild gesehen hat auf das es angewendet wird, und am ende ist das dann der beweis das alles was nicht in log gedreht wurde sowieso mist ist, weil das eigene ergebniss ja jetzt "irgendwie cool" aussieht. das ganze treibt dann so seltsame blüten wie z.b. die frage ob man wenn man in log dreht auch einen monitor braucht der das kamera log wieder in rec709 wandelt um am set die farben beurteilen zu können. (das ist eine aktuelle frage eines forum nutzers). ich weis ja nicht wie die leute so ticken, aber ich finde es schon nützlich zu sehen was man so filmt, ich glaube es hat einen grund warum sich blinde kameraleute nicht durchgesetzt haben, aber wenn es um log geht, dann sind die geschäcker da wohl verschieden. es lebe die lomographie.

also um das zusammen zu fassen. 8bit vs 12bit wenn man die möglichkeit hat 12bit zu filmen ist das eine frage die sich selbst beantwortet. kompression vs 12bit ist äpfel mit birnen aber hohe kompressionen wirken sich definitiv negativer aus. 8bit log - warum log meine monitore laufen zzt noch unter rec709 bzw sRGB.
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rudi
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von rudi » Di 23 Mai, 2017 15:22

In erster Linie denke ich dabei natürlich an Rebel-Filmer. Wer sich sich 12 -14 Bit in RAW oder Pro RES leisten kann, der bekommt damit das beste Material für die Post. Keine Frage.
Die Frage ist eine andere: Wenn ich mir z.B. eine A7s mit einem 4K-Recoder nehme und damit schwach komprimiertes Log-Material aufzeichne, dann könnte ich theoretisch eine Noise Simulation des Sensors auf das Material rechnen, bei der man nicht mehr sagen könnte was ist das RAW-Material und was ist das 8 Bit Material + Noise-Simultaion. Das suggeriert zumindest die Theorie von A1ex. (wenn man eine ideale Log-Kurve findet, die das Sensorrauschen am besten abtrennt).




Peppermintpost
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Peppermintpost » Di 23 Mai, 2017 16:08

rudi hat geschrieben:
Di 23 Mai, 2017 15:22
In erster Linie denke ich dabei natürlich an Rebel-Filmer. Wer sich sich 12 -14 Bit in RAW oder Pro RES leisten kann, der bekommt damit das beste Material für die Post. Keine Frage.
Die Frage ist eine andere: Wenn ich mir z.B. eine A7s mit einem 4K-Recoder nehme und damit schwach komprimiertes Log-Material aufzeichne, dann könnte ich theoretisch eine Noise Simulation des Sensors auf das Material rechnen, bei der man nicht mehr sagen könnte was ist das RAW-Material und was ist das 8 Bit Material + Noise-Simultaion. Das suggeriert zumindest die Theorie von A1ex. (wenn man eine ideale Log-Kurve findet, die das Sensorrauschen am besten abtrennt).
ich glaube das hab ich noch nicht richtig verstanden. evtl kannst du das nochmal deutlicher machen.
wenn du eine a7s hast und zeichnest die extern auf, dann hast du 8bit material aber durch den rekorder mit recht geringer oder sagen wir vertretbarer kompression. an der stelle hättest du meiner meinung nach schon die gröste unzulänglichkeit der kamera (die starke kompression) ausgehebelt. und jetzt wird es etwas kryptisch für mich. du willst das original noise raus rechnen und dann ein neues noise drauf rechnen. dann kann man keinen unterschied mehr zu raw feststellen. hab ich die theorie soweit richtig verstanden?
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rudi
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von rudi » Di 23 Mai, 2017 16:30

rudi hat geschrieben:
Di 23 Mai, 2017 15:22
du willst das original noise raus rechnen und dann ein neues noise drauf rechnen. dann kann man keinen unterschied mehr zu raw feststellen. hab ich die theorie soweit richtig verstanden?
Nein. Man hat in der Kamera durch eine bestimmte Transferfunktion die 14 Bit des Sensors vor der Übertragung so nach 8 Bit gewandelt, dass dadurch größtenteils nur Noise "weggeschnitten" wird. Die Wandlung 12->8Bit durch eine Log-ähnliche Kurve ist also gewissermaßen schon eine Noise-Reduction. Wenn man jetzt das charakteristische Rauschen des Sensors kennt, könnte man dieses Rauschen (mehr oder weniger ) einfach wieder draufrechnen und hätte ein Bild, das mit den Original zwar nicht übereinstimmt, aber in der Anmutung recht ähnlich ist.
Ich verfolge diese Idee schon länger und habe mittlerweile auch schon mit ein paar Kameratechnikern darüber gesprochen. Auch hier bekam ich zur Antwort, dass man wahrscheinlich danach nicht mehr sagen könnte, welches das Original und welches die Rekonstruktion ist. A1ex Artikel bestätigt dies nun zumindest in der Theorie.

Nachtrag: Man muss dafür natürlich das Rauschen sehr exakt simulieren können und die 8 Bit Aufzeichnung müsste eben möglichst unkomprimiert stattfinden. Beides aber keine Dinge der Unmöglichkeit.




cantsin
Beiträge: 4175

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von cantsin » Di 23 Mai, 2017 17:02

rudi hat geschrieben:
Di 23 Mai, 2017 15:22
Die Frage ist eine andere: Wenn ich mir z.B. eine A7s mit einem 4K-Recoder nehme und damit schwach komprimiertes Log-Material aufzeichne, dann könnte ich theoretisch eine Noise Simulation des Sensors auf das Material rechnen, bei der man nicht mehr sagen könnte was ist das RAW-Material und was ist das 8 Bit Material + Noise-Simultaion.
Nee, da steckt doch ein Problem drin: Du musst das Log-Material ja noch in den Darstellungsfarbraum (also i.d.R. Rec709) transformieren, und dann landest Du unterhalb von 8bit. Ausserdem komprimiert ein 4K-Recorder, der z.B. ProResHQ aufnimmt, immer noch im Verhältnis 1:6.7, bei relativ ineffizienter Codectechnologie. Das ist doch niemals das optimal entrauschte und gespeicherte Signal, das A1ex in seinem Paper beschreibt.

EDIT: Ausserdem würde ich davon ausgehen, dass der Sensor der A7s - mit doppelter Oberfläche und Pixelpitch und insgesamt deutlich moderner Sony-Sensor-/Chiptechnologie als im Industriekamerachip von CMOSIS - einen deutlich höheren Signal-/Rauschabstand liefert, was 8bit dann auch bei optimaler Signalverarbeitung zu knapp machen dürfte.




mash_gh4
Beiträge: 2374

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mash_gh4 » Di 23 Mai, 2017 17:08

ich finde die ganze diskussion nicht wirklich zielführend, wenn nicht auch der aspekt des ditherings und seine praktische bedeutung explizit einbezogen wird.

kameras, die intern mit höheren bittiefen arbeiten, aber vor dem export nach 8bit das material in dieser weise sinnvoll aufbereiten, liefern bekanntlich ein deutlich bessere ergebnisse, als wenn bspw. 10bit aufzeichnung und nachbearbeitung genutzt werden, aber dann letztlich dieser schritt beim export nach 8bit unterbleibt.

wenn man diese prinzipielle notwendigkeit ausklammert und das rauschen einfach nur völlig isoloiert sieht od. den dadurch verursachten nebeneffekte bei den bittiefenumwandlungen keine weitere beachtung schenkt, kommt nichts wirklich erhellendes heraus.




Peppermintpost
Beiträge: 2408

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Peppermintpost » Di 23 Mai, 2017 17:56

ok, ich glaube ich verstehe was du meinst. ich hab da eine 2teile antwort.

zuerst mal die frage danach wo du hin willst. du willst ein bild haben das sich optisch anfühlt als wäre es raw, d.h. du eliminierst alle negativen effekte die durch 8bit und hohe kompression daher kommen.
ja wenn du das willst, dann bist du natürlich gut aufgestellt, du trickst dich nur selber ein wenig aus.
also die kompression lassen wir mal ausser acht, weil du da ja tatsächlich mit dem rekorder besser bist, das ist ja kein taschenspieler trick sondern du hast wirklich eine unzulänglichkeit mit technik erschlagen. das ist super.

so jetzt kommen wir zu 8bit und grain. eines der haupt probleme bei 8bit ist ja das banding. normalerweise spielt banding keine grosse rolle wenn du nicht gerade lawrence von arabien drehst. will sagen nur flächiges zeugs lässt dich banding sehen wie z.b. wolkenloser himmel. der einfachste trick banding los zu werden ist grain hinzu zu fügen. damit ist dann das banding natürlich immer noch da, du siehst es nur nicht mehr. wenn du so vorgehst, dann ist es dafür aber total egal ob es das original noise ist, oder irgend ein postproduction grain, das einzige was da eine rolle spielt ist wie stark ist das grain und wie "bunt" ist es. aber irgend ein kodak stock preset wird da alles erledigen was du willst und für das beispiel himmel ist kodak tatsächlich auch besser als fuji weil es tendenziell mehr rot anteil hat und damit dein himmelblau besser "aufbricht" als fuji material. ein anderer trick den du anwenden kannst, und der geht sehr stark in die richtung deines artikels, wenn du mehr arbstufungen haben möchtest (und abstufungen sind in dem fall nicht mehr farbinformationen) dann kannst du dein mareial auch bluren. ein blur der in 10bit oder 12bit auf ein 8bit material gerechnet wird schafft dir ja automatisch fließendere übergänge die dann mit der entsprechenden bit tiefe abgestuft sind. natürlich willst du kein unscharfes bild, daher wandelst du einfach dein rgb in yuv, dann wendest du den blur nur auf uv an und fügst es wieder zu yuv zusammen und wandelst zurück nach rgb. dann ist dein bild immer noch scharf aber in den farben feiner abgestuft. das jetzt von raw zu unterscheiden wird super schwierig. ist also mit wenig technik ein einfacher weg die sichtbare bildqualitat SUBJEKTIV enorm zu steigern. das wird ja auch seit es digitale postproduktion gibt auch genau so gemacht.

jetzt kommt der zweite teil der antwort. ich versuche hier mal den wowu zu miemen ;-) mit dem verfahren sieht dein footage zwar besser aus, aber objektiv hast du dich technisch nicht verbessert. du hast KEINE information dazu gewonnen. das einzige was du gemacht hast ist unzulänglichkeiten versteckt. die aussage das 12bit ohne grain das gleiche ist wie 8bit ist natürlich kompletter schwachsinn. weiterhin macht der artikel zwischen den zeilen so ein wenig den eindruck es gibt scheiss 8bit und gutes 8bit. das ist natürlich auch vollkommner blödsinn. desweiteren suggeriert der text das im grain information enthalten ist. das ist natürlich zu einem gewissen grad richtig, es gibt algorithmen die aus grain information errechnen können. wird bei video forensik auch gemacht, ich glaube auch bei mikroskopie (da bin ich nicht sicher). ABER wenn ich das grain vorher entfernt habe, dann kann ich die information die darin transportiert worden ist auch nicht wieder künstlich herstellen. futsch ist futsch.

so als letzter punkt log und 8bit. gehen wir mal davon aus der log hier technisch korrekt benutzt wird und das da keine fehler bei der wandlung entstehen, weil es sonst ja sowieso nur noch für die tonne ist. also in einer perfekten welt ist log nichts anderes als eine verschiebung der farbauflösung. wenn du in 8bit 255 luma abstufungen hast, dann ändert log daran natürlich NICHTS! es bleiben 255 stufen. das bedeutet du verschiebst in dem meisten log kurven deine luma auflösung zu gunsten der highlights um dann in den mitteltönen zu verlieren. das bedeutet in der praxis, wenn du z.b. ein interview in log drehst, das sieht die lampe im background super aus aber du hast auf der wand plötzlich banding wie bolle. kann man machen, muss aber nicht immer ein vorteil sein. ich denke jetzt mal wieder eine sekunde als post mensch. natürlich haben viele konsumer kameras mit 8bit und rec709 ein problem mit den highlights, das will ich nicht bestreiten, aber um dieses problem zu lösen kann ich doch genau so einen chreativen weg einschlagen wie oben beschrieben mit dem blur und dem grain. ich biete hierzu mal 2 verfahren an. das eine ist super blöd und naheliegend. einfach mal eine blende unter belichten. damit hab ich dann ja sofort eine blende in den lichtern gewonnen die ich in den schwärzen geklaut habe, davon ausgehend das man im color grading die schwärzen sowieso fast immer aufsetzen lässt ist das grundsätzlich kein problem meine volle luma auflösung im metteltonbereich ist immer noch da nur um eine blende verschoben, das ist leicht korrigierbar. version 2, das ist minimal anspruchsvoller. ich kann ja durch eine einfache clamp funktion super easy die highlights vom rest des bildes separieren. dazu clampe ich sagen wir die oberen 10% des lumaspektrums und mache dann einen substract vom ergebniss zum original plate, dann habe ich die highlights einzeln auf schwarz, wenn ich die jetzt mit einem blur versehe und dann mit plus auf das original setze, dann hab ich highlights mit dem schönsten rolloff aller zeiten und immer noch volle farbauflösung in den mitteltönen. versuch mal im gegensatz dazu das banding von einer wand los zu werden, viel spass ;-)

mal sehen was die anderen dazu zu sagen haben.
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Roland Schulz
Beiträge: 2594

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Roland Schulz » Di 23 Mai, 2017 22:27

Glaube wir haben hier noch einen anderen Punkt zu klären: In der gleichen Kamera wird 10/12-bit (fast) immer Vorteile bzw. keine Nachteile gegenüber 8-bit liefern. Ich könnte die LSBs theoretisch abschneiden und hätte wieder die 8-bit -> kein Verlust.
Die Daten-/Bitrate muss allerdings gleichzeitig angehoben werden, sonst bleiben weniger Ressourcen für andere Aspekte.

Eine gute 8-bit Kamera kann aber bessere Ergebnisse liefern als eine schlechtere 10-bit Kamera.
Wo geht die Reise hin?! Eine GH5 kann heute 10-bit, viele Prosumer Cams wie die PXW-X70 zumindest auch in FHD.
Ich vergleiche jetzt Äpfel mit Birnen, aber eine 8-bit a6300/6500 wird immer bessere Ergebnisse liefern als die 10-bit X70.
Eine a6300/6500 liefert zudem mehr Kontrastumfang und ein besseres SNR als eine GH5, wobei eine GH5 in LOG mehr Reserven beim Graden leistet.
Welche ist die bessere Kamera?!?! Die GH5 nicht zwingend bloß weil sie 10-bit kann.
Was bleibt bei ner Weapon von den 16-bit übrig - in welchem (Belichtungs-)Fenster?! Was ist mit den (alten) 12-bit RAW fixed Pattern, Magentacast etc. belasteten Urseln?!
10/12-bit ist nicht automatisch ein Garant für bessere Qualität.
Eine a6300/6500 oder andere Kamera mit ECHTEN 10- statt 8-bit wäre dagegen sicher eine Verbesserung.




Peppermintpost
Beiträge: 2408

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Peppermintpost » Di 23 Mai, 2017 22:47

das ist ja in vielen bereichen von technik (nicht nur bei kameras) das problem. die technik ist viel zu komplex als das es der nicht techniker noch verstehen könnte. dann werden einige wenige parameter heraus gesucht um die qualität zu reflektieren und das wird der aufgabe natürlich nie gerecht.

nimm z.b. eine gh5 und zeichne extern in prores auf, dann nimm eine alexa und zeichne in prores auf. die unterschiede werden deutlich sein und nicht unbedingt zu gunsten der gh5 obwohl die ja über 4k kann und die alexa nur ein bissel über hd und obwohl beide in 10bit und mit gleicher datenrate aufzeichen. da sind halt noch einige dinge unter der haube die den ausgang entscheiden. die werden aber in den paar daten nicht reflektiert.
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Olaf Kringel
Beiträge: 1252

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von Olaf Kringel » Di 23 Mai, 2017 23:43

Peppermintpost hat geschrieben:
Di 23 Mai, 2017 22:47
das ist ja in vielen bereichen von technik (nicht nur bei kameras) das problem. die technik ist viel zu komplex als das es der nicht techniker noch verstehen könnte. dann werden einige wenige parameter heraus gesucht um die qualität zu reflektieren und das wird der aufgabe natürlich nie gerecht.

nimm z.b. eine gh5 und zeichne extern in prores auf, dann nimm eine alexa und zeichne in prores auf. die unterschiede werden deutlich sein und nicht unbedingt zu gunsten der gh5 obwohl die ja über 4k kann und die alexa nur ein bissel über hd und obwohl beide in 10bit und mit gleicher datenrate aufzeichen. da sind halt noch einige dinge unter der haube die den ausgang entscheiden. die werden aber in den paar daten nicht reflektiert.


...manchmal (m.M.n. sogar meistens) ist es viel sinnvoller, die Technik nuancen der cams einmal ganz außen vor zu lassen und sich auf das "Filmen an sich" zu konzentrieren.

Wenn das visuelle Endergebnis gefällt (und dafür braucht es nicht immer eine 1K+ EUR cam), ist das nämlich die Kohle am Ende des Tages und ein Auftraggeber interessiert sich in der Regel weder für die Technik, noch für die Aufzeichnungsformate einer cam.




WoWu
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Mi 24 Mai, 2017 00:14

Irgendwie verstehe ich die ganze Diskussion nicht.
Schaut man sich einmal an, wie sich ein 16 Bit Datenwort zusammensetzt, wird man schnell sehen, dass ohnehin nur 8 Bit relevante Daten darin enthalten sind.
Die halbwegs ökonomisch heraus zu holen, dafür gibt es unterschiedlichste Ansätze, von denen wir alle bisher einige ausprobiert haben dürften.
Ansonsten hat Cantsin schon am Anfang den Nagel auf den Kopf getroffen denn ein 8 Bit Datenwort sieht natürlich entsprechend aus und wenn hier netto mit brutto verwechselt wird, (um bei dem Bild zu bleiben) ist der Überraschungseffekt natürlich gross.
Aber die Unterschiede zwischen 8 und 12 Bit wird man ausschliesslich an der Effizienz (diverser Parameter) des Sensors umsetzen können, also daran, wie gross der Anteil des signifikanten Inhalts ist. Und dieser Anteil wird durch das Rechenbeispiel nicht verändert.

Übrigens hat sich der Teil mit der Rauschanalyse (welches Verfahren), der damit verbundenen Reduktion und dem späteren wieder Zusetzens auch nicht richtig eröffnet.
Jedenfalls fehlt mir der Bezug zur Praxis, um das nachzuvollziehen zu können, weil keine Verfahren aufgeführt sind.
Gute Grüße, Wolfgang

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rudi
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von rudi » Mi 24 Mai, 2017 22:33

Hallo Alle,
ich war leider die letzten 36 Stunden nicht wirklich online, und jetzt weiß ich nicht, wo ich bei alle den aufgelaufenen Argumenten sinnvoll einhaken kann. Ich denke einmal WOWUs letzte Grafik (also hier drüber) deckt sich ja größtenteils mit den Aussagen von A1ex.
Es geht eben genau darum, mit einer Transformationskurve vor der Ausgabe über HDMI die bei Wowu rot gekennzeichneten Bereiche in 8 Bit zu übertragen, wobei die grauen und blauen Teile durch die Transformation bestenfalls komplett wegfallen.

Wenn man dann anschließend WOWUs graue Bereiche syntetisch wiederherstellt , würde ein Profi-Grader einen Unterscheid zwischen Original und Reproduktion merken?

Ich spiele gerade ernsthaft mit dem Gedanken, das ganze mal in der Praxis auszuprobieren, jedoch kostet das doch ne Menge Zeit.




WoWu
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Mi 24 Mai, 2017 22:39

Moin Rudi
Es verschließt sich mir immernoch, warum man die grauen und blauen Bereiche wieder hinzufügen sollte.
Gerade, um das nicht zu tun, sind 12 oder 14 Bit Wandler im Einsatz und keine 16 Bit.
Jedenfalls geben sich die Hersteller alle Mühe, die Bandbreite da so schmal wie nötig zu halten. Das ist nur noch nicht bis zu allen Anwendern durchgedrungen, dass 12 Bit mehr sein kann als 16 Bit, was ihr Produkt künstlich verschlechtert.
Aber das ist wie mit den Pixels, je mehr, umso besser. ;-)
Gute Grüße, Wolfgang

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rudi
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von rudi » Mi 24 Mai, 2017 22:48

Abend Wowu,

Wenn ich mir das Bild einer ARRI ansehe, dann würde ich behaupten, dass ein nicht unerheblicher Teil der berühmten Charakteristik auf das Rauschen zurückzuführen ist.
Und das, was wir heute als sterilen Videolook bezeichnen ist in der Regel ein Bild mit deutlich "zu wenig" Rauschen.




WoWu
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Mi 24 Mai, 2017 23:03

Da hat Du wohl Recht.
Das ist vermutlich auch der Grund, warum ARRI, das mit seinen Partnern,„CINNAFILM und DIGITAL FILM CENTRAL, so machen und das Grain Modell als Metadaten in den TS geben.
So kann der Content relativ schmalbandig übertragen werden und aus den Metadaten wird das Grainmodell dann wieder in der DTB eingefügt.
Macht nur (mal wieder) keiner, geht aber und ist im MPEG Standard vorgesehen.
Auf die Art und Weise werden dann nämlich auch wieder 16mm Filme nutzbar, ohne dass sie ihren Charm verlieren.
Gute Grüße, Wolfgang

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mediavideo
Beiträge: 208

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mediavideo » Do 25 Mai, 2017 00:57

Wenn ich das richtig sehe geht es doch nur darum durch geeignete Quantisierung mit weniger Bittiefe einen gewissen "kleinwertigen" Rauschanteil durch den Quantisierungseffekt bzw. Auf-/Abrundung möglichst zu beheben. Das dürfte immer gehen, das kann man ja an der Grafik von WoWu hier weiter oben erkennen.

Aber solch ein Effekt gibt es nicht nur in einer Dimension (wie hier bei der Bittiefe z.B. 8 zu 16 bit), das geht in allen drei Dimensionen der Quantisierung eines Videos. Denn der Rauschanteil pro Pixel steigt eben auch durch mehr Auflösung des Sensors. Da kommen nochmals zwei "Rauschdimensionen" dazu, nämlich in X und Y Richtung bzw. Breite und Höhe als Quantisierungstiefe.

Um das mit den weiteren zwei Dimensionen und dem Rauschen anschaulich zu machen:
Wenn man die Auflösung von z.B. einem gerade sichtbar rauschendem 1920x1080 Video eines statischen Bildes durch Zusammenfassen von 2x2 oder 3x3 oder 4x4 ... Bereichen künstlich in der Auflösung weiter reduziert, dann nimmt auch der Rauschanteil pro neuem/zusammengefassten bzw. jetzt größerem "Gesamtpixel" ab. Man stelle sich ein 1920x1080 Video als so reduziertes 2x2-Kachel Video aus nun je 960x540 farbgleichen Pixeln vor. Dann wird man an einem Video eines statischen Bildes plötzlich praktisch keine Veränderungen mehr über die Zeit sehen (also praktisch rauschfrei), wie bei einem echten Standbildfoto als Video das auch nicht rauscht. Trotzdem kann man im hochauflösenden Video dieses statischen Bildes (1920x1080) bei jedem Pixel ein Rauschen über die Zeit beobachten. Dieses stochastische Rauschen hebt sich nämlich beim Zusammenfassen von benachbarten Pixeln teilweise auf. Die Auflösungsreduzierung ist dabei auch nicht mehr als eine Reduktion der Quantisierungstiefe, nur eben nicht von 16 nach 8 bit je Pixel sondern in der Auflösung von 1920 bzw. 1080 nach 2 bzw 2.




wolfgang
Beiträge: 5599

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von wolfgang » Do 25 Mai, 2017 11:03

Ich weiß nicht warum man noch immer die technisch unsinnige Nutzung von log mit 8bit diskutiert. Sowas ist und bleibt Schrott und liefert und kritischen Blendenbereichen einfach zu wenige Tonwerte. Verteidigen eigentlich eh nur diejenigen die ein Gerät mit dieser unglücklichen Kombination haben.

Nur hat das wenig mit log an sich zu tun. Dass man log für einen erweiterten Blendenumfang braucht bleibt bei denen, die eh nur für rec709 graden, natürlich von begrenztem Interesse. Aber man kann ja mal - ausnahmsweise - in Zukunft auch mal eine sinnvolle Kombination wählen: log mit mindestens 10bit und HDR Sichtgeräten.
Lieben Gruß,
Wolfgang




WoWu
Beiträge: 14342

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Do 25 Mai, 2017 11:40

Wobei das nun gerade nicht das Thema ist, das in diesem Thread diskutiert wird.
Gute Grüße, Wolfgang

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mash_gh4
Beiträge: 2374

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mash_gh4 » Do 25 Mai, 2017 12:06

mediavideo hat geschrieben:
Do 25 Mai, 2017 00:57
Die Auflösungsreduzierung ist dabei auch nicht mehr als eine Reduktion der Quantisierungstiefe, ...
umgekehrt! -- die auflösungsreduzierung lässt sich sinnvoll nutzen, um höhere quantisierungstiefen zu übrtragen, weil sich ja bspw. bei UHD->FHD skallierung viermal so viel mögliche mittelwerte bei zusammenlegung der pixel ergeben als im ausgangsmaterial. ein "gewinn" von 2bit potentieller tiefe! aber natürlich ist dieser "gewinn" nur dort wirklich relevant, wo diese zusätzliche information bereits vorher ins ausgansmaterial einkodiert wurde bzw. unter ausnutzung der spatialen auflösung untergebracht wurde -- d.h. aus der quantisierungsauflösung in die spatiale ebene gemappt wurde. genau das ist aber im zusammenhang mit dithering gewöhnlich der fall! wenn man das richtig nutzt besteht also kein qualitativer unterschied zwischen material mit 2bit höher bittiefe und footage das ganz bewusst in viermal so hoher spatialer auflösung und geringerer bittiefe übertragen wird, wenn man es entsprechend handhabt.




WoWu
Beiträge: 14342

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Do 25 Mai, 2017 13:51

Hat aber mit dem, im Titel genannten Thema und dem verlinkten Artikel auch nicht wirklich etwas zu tun.
Gute Grüße, Wolfgang

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mediavideo
Beiträge: 208

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mediavideo » Do 25 Mai, 2017 15:10

Der Satz von mir weiter oben ist korrekt:
Die Auflösungsreduzierung ist dabei auch nicht mehr als eine Reduktion der Quantisierungstiefe, nur eben nicht von 16 nach 8 bit je Pixel sondern in der Auflösung von 1920 bzw. 1080 nach 2 bzw 2.

@mash_gh4
Ich verstehe nicht genau was Du sagen willst, aber bei der Aussage zum Rauschen und der Quantisierungstiefe irrst Du leider.

Ob ich einen S35 Sensor mit 1920x1080 Pixeln rechnerisch auf 2x2 zusammenfasse/reduziere oder gleich einen S35 Sensor mit 2x2 Pixeln benutze, da habe ich dann das gleiche Bild.

Wenn ich das Bild von 1920x1080 Pixel auf 2x2 Summenpixel (Gemittelt aus 960x540 Pixeln) rechnerisch zusammenfasse dann ist das eine Reduktion der Quantisierungstiefe - Wo ist da Dein Problem mit der Aussage?

Aber es geht hier in dem Thread um Rauschreduktion im Bild und da gilt nun mal folgendes bezüglich der Auflösung:
Der S35 Sensor mit 1920x1080 Pixeln hat nach der Zusammenrechnung auf 2x2 einen schlechteren Rauschabstand als der S35 Sensor mit direkt 2x2 Pixeln. Denn alleine der Pixel-Readout-Noise fällt bei jedem Pixel, also 2073600 mal beim Auslesen von 1920x1080 Pixeln, während er bei einem 2x2 Pixel Sensor nur 4 mal anfällt. Nach der rechnerischen Zusammenfassung der 1920x1080 Pixel zu 2x2 Pixel sinkt der Rauschwert durch "stochastischen Ausgleich", aber er hebt sich nicht ganz auf und damit liegt er über dem Rauschwert von einem echten 2x2 Pixel Sensor. Ich denke das sollte so verständlich erklärt sein.

Genau den Zusammenhang von Auflösung und Rauschen wollen ja die RED-Jünger hier im Forum mit ihren 6k-Dragon und 8k-Helium Sensoren seit Jahren nicht verstehen oder einfach nicht wahr haben ...




wolfgang
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von wolfgang » Do 25 Mai, 2017 16:06

WoWu hat geschrieben:
Do 25 Mai, 2017 11:40
Wobei das nun gerade nicht das Thema ist, das in diesem Thread diskutiert wird.
Ist aber nicht an dir das zu entscheiden. Und gleich die ersten Postings in dem thread diskutieren das sehr wohl.
Lieben Gruß,
Wolfgang




WoWu
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Do 25 Mai, 2017 16:09

Der besprochene Artikel leider nicht.
Man kann natürlich auch mitdiskutieren, ohne den Artikel überhaupt gelesen zu haben und zu wissen, worum es eigentlich geht.
Dann sehen die Beiträge entsprechend aus.
Gute Grüße, Wolfgang

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wolfgang
Beiträge: 5599

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von wolfgang » Fr 26 Mai, 2017 08:59

Nochmals: es ist völlig uninteressant was du in deiner bekannten Art dazu meinst was jemand anderer postet.

Wenn hier im Posting 2 mal wieder behauptet wird, dass diejenigen die von log begeistert wären nichts davon verstehen würden, dann ist das eine pauschale Abkanzelung. Und sich dann bei 8bit wundern wenn es zu banding kommt. Mit ungeeigneten Mitteln sollte man halt nicht arbeiten

Wie also eine graue Theorie unsinniges 8bit mit log rehabilitieren soll, ändert an der beobachtbaren Praxis mit 8bit und log nichts. Das macht halt nur Probleme.
Lieben Gruß,
Wolfgang




WoWu
Beiträge: 14342

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Fr 26 Mai, 2017 12:46

ja, ja Du wirst schon Recht haben ... mach mal.
Gute Grüße, Wolfgang

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rudi
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von rudi » Fr 26 Mai, 2017 17:09

Es geht in dem verlinkten Artikel ja nicht um ein genormtes S- V- C- oder L-log sondern um eine speziell an den Sensor angepasste (wahrscheinlich) logarithmische Kurve, die möglichst effektiv das Rauschen wegschneidet.
Fügt man nach der Aufnahme dieses Rauschen wieder hinzu dürfte das 8 Bit Banding Problem auch nicht mehr zu sehen sein ;)




WoWu
Beiträge: 14342

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von WoWu » Fr 26 Mai, 2017 18:28

Ja, aber weil sich die 8Bit inhaltlich von den 8 Bit unterscheiden, die man in einem 8Bit Verfahren als substantielle Daten einstellt.
Das Rauschmodell wird in diesem Fall hinterher ins Bild einkopiert, was in einem 8Bit Verfahren als nicht substantielle Daten vorgekommen ist.
Im Prinzip bleiben die 12Bit nämlich der Inhalt von 12Bit an substantiellen Daten erhalten, nur dass man Grain zugibt.
Im Grunde genommen ist es ja das, was ARRI in seinen Partnerfirmen da macht.
Sie definieren ein Grainmodel aus den Artefakten, streifen dann das Grain ab, übertragen das "Nettosignal" und fügen dann das Grain, nachgerechnet aus dem Modell, wieder hinzu.
Gute Grüße, Wolfgang

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mediavideo
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Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mediavideo » So 11 Jun, 2017 23:24

Die versuchte Schlussfolgerung bzw. Betrachtung im Kopfbeitrag mit Bezug auf den Axiom Beta Beitrag vom user A1ex von Magic Lantern ist verkehrt:
Es legt den völlig falschen Schluss nahe, dass man mit weniger Quantisierungsstufen das Rauschen herausfiltern könnte. Komplett verkehrt ist die Aussage, dass man das Rauschen nachträglich wieder rekonstruieren könnte. So etwas widersprichet jeglichen Grundsätzen der Informationstheorie. Rekonstruktion verlorener statistisch unabhängiger Daten ist niemals möglich, so auch nicht z.B. durch Debayern. Den Trugschluss mit Rekonstruktion durch Debayern zum Beispiel kann man hier sehr oft im Forum lesen.
Und die Behauptung von rudi weiter oben geht gar nicht: Das Banding würde bei 8 bit plus Rauschen auf 12 bit hochgerechnet wieder verschwinden. Die Aussage hätte ich gerne mal von rudi mathematisch begründet bzw. vorgerechnet.

Wen die korrekte Betrachtung von Rauschen im Zusammenhang mit Quantisierungstiefe bzw. Quantisierungsstufen interessiert:

Meine Betrachtung weiter oben bezog sich nur auf 3 Dimensionen der Quantisierung und zeigt, dass Rauschen mit höherer Quantisierungstiefe messbar zunimmt. Ich hatte es aber auf die Schnelle nicht im kompletten Umfang beschrieben. Das mit dem Rauschen ist auch ein wenig komplizierter. Also:

Es gibt 4 Quantisierungsdimensionen die das messbare Rauschen beeinflussen:
(Dabei Man muss logisch noch zwischen irreversiblen und echt reversiblen Rauschanteilen unterscheiden)
- Farb-/Helligkeitsauflösung (z.B. 12 bit = 4096 Quantisierungsstufen)
- Horizontale Auflösung (z.B. 1920 Pixel/Quantisierungsstufen)
- Vertikale Auflösung (z.B. 1080 Pixel/Quantisierungsstufen)
- Zeitliche Auflösung (z.B. 25 Bilder pro Sekunde/Quantisierungsstufen)

Irreversible Rauschanteile:
Man kann diese Rauschanteile nicht ohne Signalveränderung des Originalsignals verringen. Z.B. Rauschen durch die Signalverarbeitung in der Kamera (Read-Noise, Analoge Verstärkung im Chip, ...).

Reversible Rauschanteile (siehe Erläuterung am Ende):
Man kann das entstandene Rauschen komplett entfernen und das Originalsignal wieder ohne Veränderung echt herstellen.

Farb-/Helligkeitsauflösung (Leider nur irreversible Rauschanteile):
Die Vorstellung mit dem Entrauschen ist verlockend und mathematisch vordergründig bzw. für Laien OK. Aber wer sich mit Mathematik und Informationstheorie beschäftigt hat sollte wissen, dass so etwas nicht gehen kann.
Vordergründig OK:
Nehmen wir z.B. original 12bit/4096 Quantisierungsstufen und das Rauschen wäre +/- 4 dieser 12bit/4096 Stufen. Ich quantisiere nun mit nur noch 8bit/256 Stufen und sage:
Da das Rauschen nach der Umrechnung auf weniger Stufen nur noch +/- 0,25 dieser neuen 256 Stufen ist macht sich das beim Runden im Bereich (x-1),75 bis x,25 (x von 0 ... 255) nicht mehr bemerkbar und fällt komplett raus.

Das ist leider völlig falsch:
Denn das Originalsignal liegt nicht immer genau auf den nun 256 Quantisierungsstufen. Beispiel: Der Signalwert liegt im Original (4096 Stufen) bei 7. Dann kann der mit Rauschen (+/- 4) bei 3 bis 11 liegen (auf 4096 Stufen). Dann sind nach dem Runden auf 256 Stufen ein Teil der Werte bei 0 (alle originalen inkl. Rauschen bis 7 werden abgerundet) und ein Teil der Werte bei 1 (alle originalen inkl. Rauschen ab 8 werden aufgerundet). Das Rauschen wird durch das Runden auf nur 8bit/256 Stufen nicht nur verringert, es wird durch Runden in Teilen sogar vergrößert: Entweder von original 7 auf original 0 bzw. auf original 16 (jetzt in 8bit/256 = 0 bzw. 1) !!!

Was dabei einfach schlicht vergessen wird, ist dass durch die niedrigere Quantisierungsstufe von z.B. 12bit/4096 Stufen auf 8bit/256 Stufen Bilddetails unwiederbringlich verloren gehen. Die kann man niemals mehr rekonstruieren und das ist sicherlich völlig unerwünscht.

Man sieht also, dass so etwas nicht geht:
Man kann, wenn man das mathematisch korrekt betrachtet eine optimale Reduktion der Quantisierungsstufen machen um einen möglichst großen Teil des Rauschen zu eleminieren und gleichzeitig möglichst wenig Bilddetails irreversibel zu verlieren. Die Erklärung dazu wie das geht und was dort mathematisch einfließen muss führt jetzt zu weit, daher schreibe ich hier nur dass es für jeden Einsatzbereich sinnvoll optimierbar ist - mehr geht aber auch nicht.

Horizontale und vertikale Auflösung (irreversible und reversible Rauschanteile):
Die Erläuterungen von mir dazu stehen hier weiter oben. Der reversible Rauschanteil ergibt sich aus der höheren Auflösung und dadurch weniger Licht pro Pixel (siehe hier am Ende: Das stochastische Licht und die Poissonverteilung)

Zeitliche Auflösung (irreversible und reversible Rauschanteile):
Das irreversible Rauschanteil ergibt sich durch den Rauschanteil durch mehr Auslesungen pro Sekunde (ähnlich der Erläuterung zur horizontalen und vertikalen Auflösung). Der reversible Rauschanteil ergibt sich aus der höheren Auflösung und dadurch weniger Licht pro Pixel (siehe hier am Ende: Das stochastische Licht und die Poissonverteilung).

Rauschen:
Das Rauschen in der zeitlichen Auflösung ist aber genau das, was man optisch als Rauschen empfindet! - Also die Veränderung eines eigentlich im Original z.B. konstanten Weißwertes eines Pixels über die Zeit. Man sieht es nur im Standbild weil man es zu benachbarten Pixeln vermuten kann wenn man die Nachbarpixel kennt (z.B. gleicher Farb-/Helligkeitswert in einer Fläche). Bei einem Pixel ist es nur über den Zeitverlauf wahrnehmbar und nicht in "einem Bild". Das sollte man auch beachten. Daher geht eine wirklich optimale Rauschunterdrückung nur über die Betrachtung des Bildes und der zeitlichen Abfolge, also nur 4-Dimensional.

Reversible Rauschanteile (Das stochastische Licht und die Poissonverteilung):
Das ist etwas schwieriger zu verstehen. Das versuche ich am Beispiel eines Wasserstrahl zu veranschaulichen.
Man öffnet den Wasserhahn und sieht einen feinen "konstanten" Wasserstrahl mit z.B. 1 Liter pro Stunde. Dann fließen pro Minute konstant 1/60 Liter.
Beim Licht ist das anders und mit Wasser in etwa so zu vergleichen:
Wenn wir den Wasserhahn nur ganz leicht öffnen, dann tropft das Wasser. Dies ist meist sehr unregelmäßig. Z.B. nach 10 Sek ein Tropfen und dann nach 15 sek., nach 25 sek., ... ein Tropfen. In der Summe kann man "stabil" z.B. 0,1 Liter pro Stunde messen. Genau so muss man sich Licht vorstellen. Es sind Lichtquanten (wie Tropfen), die in unregelmäßigen Abständen (stochastisch) ausgesendet werden bzw. ankommen. Der mathematische Zusammenhang ist die Poissonverteilung (siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Poisson-Verteilung ). Wer das erkennen kann sieht jetzt den Zusammenhang: Je geringer der Lichtstrom (wie Wassermenge je Zeiteinheit), je unregelmäßiger die Anzahl der Lichtquanten (wie Tropfen) über eine konstantes Zeitintervall. Dann sieht man auch, dass das Rauschen zunehmen muss (siehe obige Erklärung zum Rauschen) wenn der Lichtstrom kleiner ist. Damit gilt der Zusammenhang: Je weniger Licht im Bild, je größer muss das Rauschen sein. Das ist ein Grund warum in dunklen Bildteilen ein Chip immer mehr Rauschen hat als in hellen Teilen. Das ist eine Grundlage der stochastischen Natur und liegt nicht an der Chiptechnik bzw. kann man niemals durch technische Lösungen ändern.
Warum ist dieses Rauschen, was kameratechnisch nicht zu beeinflussen ist, echt reversibel?
Das ist recht einfach erklärt. Das geht hier tatsächlich verlustfrei durch mathematische Reduktion der Quantisierungstiefe:
Wenn ich die Pixellichtmengen zusammenfasse (z.B. von UHD nach HD oder von 50 fps zu 25 fps), dann habe ich mehr Licht pro Quantisierung je Pixel (bzw. mehr Lichtquanten pro Quantisierung) und dann komme ich in der Poissonverteilung in einen höheren Bereich wo der Lichtstrom der Lichtquanten "gleichmässiger fließt" und daher der Unterschied pro Zeitintervall sinkt, was bedeutet, dass das Rauschen weniger wird. Und nach dem mathematischen Zusammenfassen habe ich tatsächlich auch den Wert den ich z.B. mit einem größeren Pixel auch vorher hatte - daher echt reversibel.

Ich hoffe damit ist das mit dem Zusammenhang von Rauschen und Quantisierungstiefe verständlich erklärt.


Änderungen eines Kameraparameters hat gleich viele Auswirkungen auf die Bildqualität und andere Bildparameter. Man kann folgendes erkennen:

Eine Erhöhung der Bildauflösung z.B. UHD-TV ist alles andere als eine einfache Art der Steigerung der Bildqualität!
Diesem Trugschluss sitzen gerade die RED-Anhänger gerne auf:


Um bei Bewegung im UHD-Bild (z.B. Schwenks, ...) dann die Schärfe im Verhältnis gleich zu halten muss man die Zeitauflösung auch noch verdoppeln (25 nach 50 Bilder/sek).

1. Das Rauschen im Bild steigt bei UHD deutlich und auch nach der Herunterrechnung auf HD gegenüber gleicher Chiptechnologie mit nur HD-fähiger Auflösung.

2. Die Dynamik im Bild bei UHD sinkt um 2 Blendenstufen (Das Licht fällt nur noch auf ein 1/4 so großes Pixel, das dann auch nur 1/4 der Elektronenspeichemenge hat, das entspricht 2 Blendenstufen weniger).

3. Man bräuchte ganz neue Optiken um noch diese Bildqualität mit doppelter Auflösung zu erreichen (aber da ist die Technologie bei S35 schon fast am Ende).

4. Man braucht für RAW spezielle Speichertechnik (z.B. Codex-Recorder, ...), da auch die 8-fache Transferrate (4-fach wegen Bild mal 2-fach bei Zeit) bei gleicher RAW-Qualität entsteht (CFAST z.B. liegt aber bei max. 500 MB/s, das reicht aber locker für eine 4k-Kamera für HD und bequeme Bearbeitung am normalen PC - die C200/C300 und BM Ursa Mini Pro zeigt das schön).

5. Man braucht die 8-fache Rechenleistung (4-fach wegen Bild mal 2-fach bei Zeit) bei GPU und CPU für Bearbeitung und VFX. Da geht dann vieles nicht mehr in Echtzeit.

Und einen Unterschied können dann nur maximal 1% der Bevölkerung sehen und interessieren tut es nur die Hersteller und sowieso kaum einen normalen Konsumenten ...




mediavideo
Beiträge: 208

Re: Sind 12 Bit ohne Rauschen nur 8 Bit?

Beitrag von mediavideo » Fr 16 Jun, 2017 22:29

Da das Interesse mit mehreren hundert Zugriffen für den Post sehr hoch war lohnt sich dann auch der Aufwand für diesen Nachtrag zur Praxisrelevanz.

Noch vorab kurz zur Erläuterung warum Punkt 4 und 5 vom obigen Post die Bildqualität verschlechtern:

zu 4. - RAW-Aufnahme:
Die 8-fache Transferrate heißt von einer 4k-Kamera->HD in 25p zur 8k-Kamera->UHD in 50p eine Steigerung der RAW-Datenrate in 16bit von 395 MB/s auf 3164 MB/s. 4k->HD geht uncompressed/verlustlos auf eine CFAST-Karte. Bei z.B. RED-8k->UHD mit max. 300 MB/s auf die RED-Storage-Mini-Mag-SSD muss man dann schon mindestens 1:11 komprimieren und ist damit schon bei der Aufnahme deutlich verlustbehaftet.

zu 5. - Bearbeitung und VFX:
Da die Rechenleistung nach dem Entpacken im Rechner auch auf das 8-fache steigt kann man bei Bearbeitung und VFX weniger bis kaum noch in Echtzeit arbeiten. Da der Bearbeitungspreis pro gelieferter Minute Video wohl zum Kunden hin nicht stark steigt, muss man am Bearbeitungsaufwand einsparen, was dann am Ende einen Qualitätsverlust bedeutet.


Wir haben in der theoretischen Herleitung gesehen, dass eine höhere Quantisierungstiefe (z.B. höhere Auflösung bei gleicher Sensorgröße) die Bildqualität in mehreren Parametern verschlechtert. Nun schauen wir mal auf die realen Auswirkungen in der Praxis.

Dazu vergleichen wir zwei aktuelle Kameramodelle in einem unabhängigen Qualitätstest der EBU/BBC nach Tech-3335:

4k-Kamera Canon C300 Mark II im unabhängigen Tech-3335 EBU/BBC-Test:
https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3335_s18.pdf
Gemessenes Rauschen im dunklen Bereich: -48 dB (siehe 3.4 Noise - auf Seite 15 -> Figure 9 bei ca. 0.2)
Gemessene brauchbare Dynamik in Blendenstufen: ca. 15 Stops (siehe 3.2 Gamma curves - auf Seite 13 - 11 pus 4.8 stops)
Gemessene optische maximale Auflösung: 3300x1750 (siehe 3.3.1 Resolution for 4k - auf Seite 14 -> vom 4k/UHD-Sensor-Readout)

6k-Kamera RED-Dragon im unabhängigen Tech-3335 EBU/BBC-Test:
https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3335_s16.pdf
Gemessenes Rauschen im dunklen Bereich: -44 dB (siehe 2. Dynamic range and Noise - Seite 5 - Figure 6 bei ca. 0.2)
Gemessene brauchbare Dynamik in Blendenstufen: ca. 13,5 Stops (siehe 2. Dynamic range and Noise - auf Seite 6 - 14 stops or less delivering useful pictures)
Gemessene optische maximale Auflösung: 2450x1380 (siehe 1. Resolution for 4k - Seite 2 -> 4k mode readout)
Gemessene optische maximale Auflösung: 2930x1650 (siehe 1. Resolution for 4k - Seite 2 -> 5k mode readout)
Gemessene optische maximale Auflösung: 3400x1900 (siehe 1. Resolution for 4k - Seite 2 -> 6k mode readout)

Hier sieht man deutlich die praktischen Auswirkungen bei kleineren/mehr Pixel (höhere Quantisierungstiefe) auf der S35-Sensorfläche:
- Der Rauschabstand wird schlechter: -48 zu nur noch -44 dB
- Die nutzbare Dynamik wird schlechter: ca. 15 zu nur noch ca. 13.5 Stops (Blendenstufen)
- Die maximale optische Auflösung auf den 4k-Sensorteil wird drastisch schlechter: 3300x1750 zu nur noch 2450x1380 (selbst im 6k mode readout, der aber außerhalb von S35-Objektiven liegt, ist die Auflösung nur wenig bzw. nicht sichtbar besser)
Die 6k-Kamera ist von den optischen Kameraparametern plötzlich deutlich schlechter als eine 4k-Kamera !!!

Und jetzt bitte nicht die RED-8k-Helium ins Spiel bringen, denn die Qualitätsproblematik wird doch immer schlimmer bei mehr k-Chip-Auflösung bei S35 ... - das kann man schon an der Preisgestaltung bei RED sehen, denn die S35-8k-Helium ist preisgleich zur S35-6k-Dragon - warum wohl ?

So könnte Canon oder Sony technologisch schon viel länger S35-8k-Kameras bauen, tun sie aber nicht - Alle Hersteller die sich der Bildqualität verpflichtet fühlen (Canon, Sony, Panasonic, BM und ARRI) bauen maximal S35-4.5k-Kameras. Die wissen wohl alle dass über 4.5k bei S35 die optische/effektive Bildqualität wegen der Auflösungs-/Quantisierungstiefenproblematik wieder sinkt !!!


Ich bin kein RED-Hasser oder Markenfetischist, ich vergleiche immer nur ein Preis-Leistungs-Verhältnis:
War das RED-Preis-Leistungs-Verhältnis schon seit der ARRI Amira eher schlecht, ist es seit der Canon C200 mit internem RAW nur noch absurd.
Wer jetzt z.B. TC IN/Out, Sync, 10/12bit Codecs bei der C200 für ca. 7500.- Euro vermisst, der muss nur noch bis Anfang 2018 auf die Canon C300 Mark III warten, dann wird er das alles komplett für ca. 12500.- Euro bekommen.

Man muss das nur mal gegenüberstellen, das wirkt nur noch wie Slapstick:
49500.- Euro - RED 6k-Dragon Brain (ohne alles)
22685.- Euro - Cinemount Package (Side-Handle, Sucher, 7-Zoll Monitor, Breakout-Box, ...)
295.- Euro - Skin-Tone OLPF
5680.- Euro - 2 Stück 960GB RED-Mini-Mag
4325.- Euro - RED-Rocket X für schnelles Transcoding etc.
-----------------
82485.- Euro - RED-6k-Dragon als drehfertiges Kit (ohne Akkus/Ladegerät ?)
==========

12500.- Euro - Canon C300 Mk III (inkl. internes RAW, Sucher, Monitor, Side-Handle)
1504.- Euro - 8 Stück CFAST 256 GB Karten bis 250 MB/S reicht bei Canon 1:2.4 Kompression (siehe: https://www.heise.de/preisvergleich/?ca ... %29#xf_top)
----------------
14004.- Euro - Canon C300 Mark III als drehfertiges Kit (mit Akku/Ladegerät)
==========
Dabei hat die Canon C300 Mark III weitere erhebliche technische und bildqualitative Vorteile:
- So etwas wie das von RED empfohlene RED-Rocket X braucht man nicht
- Man hat extremst rauschfreie Verstärkung, sogar bis ISO 32000 (32-tausend) nutzbar (siehe: https://player.vimeo.com/moog/219685676 ... _start=off )
- Man hat eine sehr gute ColorScience und braucht dafür keinen OLPF-Tausch am dann offen liegenden Sensor am Set (bei Regen und Staub ...)
- Man hat zusätzlich den Top-Autofocus im S35-Bereich
- Man hat interne Objektivkorrekturen für Canon Foto- und Cine-Optiken (sehr gute und direkte in-kamera Korrektur von Verzeichnung und chromatischer Abberation)
- Man hat mit XF-AVC-4k-10/12bit den moderneren/besseren Codec gegenüber dem veralteten Apple-ProRes Codec (auf DCT-Basis)
- Man hat interne ND-Filter
- Die 120 Bilder/sek Zeitlupe ist gegenüber RED nicht gecroppt (Canon vom Full-Sensor-Readout)
- Integrierter GPS-Empfänger mit Einbettung in Aufnahmen
- Viele frei belegbare Tasten und Funktionen
- Canon-Kamerafernbedienungs-App für Smartphone/Tablet zur kompletten Remote-Kontrolle der Kamera über WLAN/Funk
- In Deutschland und vielen Ländern ist eine Herstellerniederlassung mit speziellem Pro-Service

Die RED 6k-Dragon kostet ca. 68500.- Euro mehr und ist technisch/optisch deutlich schlechter - das ist doch nur noch grotesk !!!


Daher mein Tip für alle die vor einer Kaufentscheidung für eine Allround-S35-Kamera stehen:
- Canon C200 oder auf die C300 Mark III warten (für TC In/Out Sync, mehr 10/12bit Codecs)
- BM URSA Mini Pro wer rein auf den Preis schaut
- Sony FS7, Panasonic oder Arri Amira wer da besondere Vorteile für sich sieht
- Aufgrund der obigen Testwerte und den theoretischen Betrachtungen kann man von Kinefinity und RED nur abraten
- Wer nicht nur ca. 3.3k echte optische Auflösung, sondern wirklich echtes 4k haben will muss noch lange warten oder tief, tiefer und noch tiefer in die Tasche greifen ... (sicherlich weit über 100000.- Euro für den Kamerkopf plus externen Spezialrecorder und sehr sehr teuren Optiken - aktuell nur Arri Alexa 65, ab 2018 Panavision 8k-VistaVison oder auf die angekündigte Sony FullFrame warten ...)

Vielleicht versteht das nach Jahren endlich auch mal IASI und Jan Reif ...




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