Ruis: grote pixels niet beter dan kleine

[flitslicht]

Deze op het oog wat verrassende conclusie moet je trekken als je de forums hierover een beetje volgt. Ik wil hier niet proberen de theorie achter deze stelling uit te leggen, dat laat ik liever over aan de experts op dpreview e.d. Wel wil ik een praktisch voorbeeld geven waar je het uit kan afleiden. De voorbeelden zijn genomen op ISO 6400 en afkomstig van imaging-resource.com.

Ik vergelijk hier de D3s en de D7000. De D3s is de 'high-ISO king' van dit moment met relatief grote pixels (12MP en FX) terwijl de D7000 (16MP en DX) de hoogste pixeldichtheid heeft van alle Nikon DSLR's. Eerst gewoon 100% crops zoals iedereen die altijd vergelijkt:


Zoals te verwachten is laat, op deze manier bekeken, de D3s veel minder ruis zien dan de D7000.

Maar nu schaal ik de sensor van de D7000 virtueel op naar het FX formaat om een eerlijke vergelijking te maken, je krijgt dan zo'n 36MP op de sensor. Ik kan dan nog steeds dezelfde 100% crop gebruiken aangezien het 'materiaal' van de sensor niet veranderd en de 100% crop dus ook niet, alleen de totale grootte van het plakje silicium wordt anders. Om de D3s ermee te vergelijken vergroot ik het D3s bestand naar 36MP. Je krijgt dan dit te zien:


De ruisindruk is hier ongeveer hetzelfde.

Vervolgens schaal ik de virtuele 36MP FX sensor terug naar een virtuele 12MP FX om hem gelijk te maken aan het originele D3s bestand/afdrukgrootte (in werkelijkheid gaat het gebruikte DX voorbeeld van de D7000 terug naar zo'n 4MP):


Ook nu is de ruisindruk ongeveer hetzelfde.

De conclusie mag luiden dat je tegenwoordig net zo goed een 12MP camera kan gebruiken als een 36MP teruggebracht naar 12MP zolang je naar de ruis kijkt op hoge ISO's, terwijl de 36MP het ongetwijfeld veel beter doet als je naar het detail kijkt bij lage ISO's. Mijn voorkeur zou dus sterk naar een 36MP camera uitgaan, want dan heb je beide mogelijkheden in één camera.

Ik hoop dat jullie het een beetje konden volgen

[Léon Obers]

Ik hoop dat jullie het een beetje konden volgen

Nou zelfs ik moet het nog verschillende keren lezen omdat je DX en FX ook nog eens in je vergelijking betrekt met verschillende aantallen megapixels. Dat maakt de vergelijking er niet gemakkelijker op. Maar begrijp wel je achterliggende gedachte.

Hetgeen jij vertelt wordt al min of meer gebruikt door fotografen die de Nikon D3x gebruiken inplaats van een D3.
Zij hebben 24 megapixels ter beschikking en downsamplen naar 12 Megapixels, wat ze dan naast een direct geschoten D3 beeld zetten. Wat er van een D3x na downsamplen overblijft is niet zoveel verschillend met het beeld standaard uit een D3. Lloyd Chambers heeft die test wel eens gedaan. Bij de allerhoogste ISO waarden, misschien iets vanaf ISO 3200 is de D3 echter dan nog steeds wel in het voordeel.
De test omvat echter niet een vergelijk met een D3s, die weer betere ruisprestaties heeft.

Bedenk echter dat die ruisverbetering zoals bijv. in de D7000 wordt gezien, vooral een kwestie is van softwarematige trucs al in de camera zelf, naar ik vermoed nog voordat de data wordt weggeschreven, niet van de kwaliteit van het afgegeven beeld van de sensor an sich. Dat zie je terug in foto's. Het beeld bij hogere ISO's uit een D7000 heeft een "begin" van een soort "vervlakking" in het beeld, met een soort van schilder-achtige structuur / niet beeld eigen artefacten wat je bijvoorbeeld bij compact camera's nog in veel grotere mate terugziet. Het was juist het onderscheidt tussen compactcamera en reflex. Die typische negatieve "compactcamera" eigenschap is zich nu in beperkte mate aan het innestelen ook in reflexcamera's.
Het heeft juist niet mijn voorkeur. De grens aan Megapixels waarbij dat gebeurd, is IMO bij het D7000 model overschreden.
Als gebruiker van FX met slechts 12 Mp vind ik het ontbreken van die vervlakkende artefacten juist het sterke punt van die camera tegenover DX, wat je terugziet in het resultaat.

[ElRonno]

Als je heen en weer sample'd zonder de samplemethode te betrekken, en de resulterende beeldscherpte, tja... Dan kun je de boel (per ongeluk) zo verzachten dat de ruis minder wordt.

Overigens vind ik theoretische rauwe ruisprestaties minder interessant dan de praktische verwijderbaarheid van de ruis. De ene ruis is de andere niet, net als bij geluid.

Ik ben trouwens benieuwd wat er gebeurt als je 25MP eerst ontdoet van ruis en dan pas terugschaalt naar 12MP.

En dan nog, zelfs al zou de D7000 betere ruisprestaties geven, ik wil voorlopig nog niet terug naar DX

[flitslicht]

Bedenk echter dat die ruisverbetering zoals bijv. in de D7000 wordt gezien, vooral een kwestie is van softwarematige trucs al in de camera zelf, naar ik vermoed nog voordat de data wordt weggeschreven, niet van de kwaliteit van het afgegeven beeld van de sensor an sich. Dat zie je terug in foto's.

Baseer je je dan niet op jpegs uit de camera met de standaardinstellingen? Die worden namelijk het meest gebruikt bij testen. Ik ga uit van RAW bestanden en heb de NR uitgezet in CaptureNX. Als je naar deze vergelijking kijkt kan ik die 'smearing' niet terugvinden in de '36MP' camera, eerder omgekeerd:

[flitslicht]

Als je heen en weer sample'd zonder de samplemethode te betrekken, en de resulterende beeldscherpte, tja... Dan kun je de boel (per ongeluk) zo verzachten dat de ruis minder wordt.

Overigens vind ik theoretische rauwe ruisprestaties minder interessant dan de praktische verwijderbaarheid van de ruis. De ene ruis is de andere niet, net als bij geluid.

Ik ben trouwens benieuwd wat er gebeurt als je 25MP eerst ontdoet van ruis en dan pas terugschaalt naar 12MP.

En dan nog, zelfs al zou de D7000 betere ruisprestaties geven, ik wil voorlopig nog niet terug naar DX

Je kan zelf heel makkelijk de 'test' herhalen met je favoriete ruisreductieprogramma, want je kan de RAW bestanden zo downloaden. Ik heb gewoon in CatureNX2 het formaat aangepast.

Die formaat-discussie vind ik in toenemende mate niet ter zake doende. Als je het verschil in scherptediepte meeneemt tussen de formaten valt het verschil in ISO prestatie weg. Verder is het per definitie duurder om lenzen te maken met een grotere beeldcirkel. Het kan natuurlijk zijn dat op een gegeven moment, met het toenemen van de sensorresolutie, het glas op zich de benodigde resolutie niet meer kan leveren en dan moet je je sensor wel vergroten om al die pixels nog van informatie te voorzien. Uiteindelijk is het meer een kwestie van wat de producenten leveren aan gereedschap dan dat het precieze formaat van je sensor van doorslaggevend belang is.

Hier nog een draadje over dezelfde problematiek, een vrij goede discussie voor één keer: http://forums.dpreview.com/forums/read. ... e=37527489
Voor degenen die niet alle 150 posts willen doorlezen kijk vooral naar de posters 'bobn2' en 'Iliah Borg'.

[Frank Roelofs]

Prachtige uitleg van een en ander. Allen snap ik hier uit nut niet van. Waarom al dat geheen en weer sample? Wat kun je hiermee bereiken? Daar zou ik wel een uitleg over willen hebben.

[Patrick]

Die formaat-discussie vind ik in toenemende mate niet ter zake doende. Als je het verschil in scherptediepte meeneemt tussen de formaten valt het verschil in ISO prestatie weg.

Dit vind ik een argument dat lang niet altijd opgaat. Waarom zou ik perse een foto met gelijke scherptediepte willen hebben?

[flitslicht]

Prachtige uitleg van een en ander. Allen snap ik hier uit nut niet van. Waarom al dat geheen en weer sample? Wat kun je hiermee bereiken? Daar zou ik wel een uitleg over willen hebben.

Het gaat erom dat je met kleine pixels die 36MP opleveren bij basis ISO heel veel detail vastlegt. De 'algemene wijsheid' die nu de ronde doet zegt dat met grotere pixels de ISO prestatie veel beter is. Met grotere pixels heb je er echter minder op een even grote sensor, namelijk 12MP voor de D3s, en dus minder resolutie bij basis ISO. Wat ik nu zeg aan de hand van dit voorbeeld is dat je beide in één camera kan verenigen door bij hoog ISO gebruik het 36MP bestand te verkleinen naar 12MP. Je hoeft dan geen (virtulele) D800 (met een vergrote D7000 sensor) te kopen én een D3s. De D800 volstaat, wat toch weer wat pecunia scheelt :mrgreen:

[ElRonno]

Verder is het per definitie duurder om lenzen te maken met een grotere beeldcirkel.

Dat ben ik niet met je eens, tenminste niet als je de beeldkwaliteit meeneemt in je berekening. Het ook moeilijk om door een kleiner stuk glas dezelfde beeldkwaliteit te behalen. Dat is net als met diafragmeren: er zit in elke lens een omslagpunt waarna de lens steeds meer aan scherpte verliest als je verder diafragmeert (de scherptediepte neemt dan nog wel toe, maar de scherpte neemt alleen nog maar af).

Maar goed, het is niet de bedoeling dat de aloude FX vs. DX discussie hier weer op gang komt, het ging over ruis

[flitslicht]

Die formaat-discussie vind ik in toenemende mate niet ter zake doende. Als je het verschil in scherptediepte meeneemt tussen de formaten valt het verschil in ISO prestatie weg.

Dit vind ik een argument dat lang niet altijd opgaat. Waarom zou ik perse een foto met gelijke scherptediepte willen hebben?

Als je twee foto's serieus wilt vergelijken dan moet je zorgen dat alle beeldelementen hetzelfde zijn en dus ook de scherptediepte. In tests op het net wordt altijd de ISO gelijk gezet en maakt men zich verder niet druk om de scherptediepte. Dat is natuurlijk raar, want de ISO instelling is alleen maar een maat voor de versterking van het signaal wat op zich geen fotografische eigenschap is.

Als je twee versterkers vergelijkt voor in de huiskamer zet je toch ook niet een 5 Watt en een 500 Watt allebei op 6 om te kijken bij welke versterker de buurman met een bijl naar boven komt? Je zet ze allebei op hetzelfde volume, ongeacht de 'waarde' op de schaal van het knopje, en gaat luisteren welke het beste klinkt.

[flitslicht]

[quote="flitslicht]Verder is het per definitie duurder om lenzen te maken met een grotere beeldcirkel.

Dat ben ik niet met je eens, tenminste niet als je de beeldkwaliteit meeneemt in je berekening. Het ook moeilijk om door een kleiner stuk glas dezelfde beeldkwaliteit te behalen. Dat is net als met diafragmeren: er zit in elke lens een omslagpunt waarna de lens steeds meer aan scherpte verliest als je verder diafragmeert (de scherptediepte neemt dan nog wel toe, maar de scherpte neemt alleen nog maar af).

Maar goed, het is niet de bedoeling dat de aloude FX vs. DX discussie hier weer op gang komt, het ging over ruis [/quote][/quote]

Ja, het ging over ruis. Maar als je kijkt naar de aloude 4x5" objectieven, die een grote beeldcirkel nodig hebben ivm de verstellingen, dan zie je dat die een veel lagere resolutie hebben dan het destijds gangbare Nikon objectieven; een Nikon achter je technische camera hangen leverde niet zo scherpe beelden op. Hoe het precies optisch zit weet ik niet, wel weet ik dat die objectieven voor 4x5" vele malen duurder waren dan de vergelijkbare van Nikon. Hasselblad objectieven uit die tijd halen ongeveer de zelfde resolutie als die van Nikon maar waren ook veel duurder.

[Léon Obers]

Baseer je je dan niet op jpegs uit de camera met de standaardinstellingen? Die worden namelijk het meest gebruikt bij testen. Ik ga uit van RAW bestanden en heb de NR uitgezet in CaptureNX. Als je naar deze vergelijking kijkt kan ik die 'smearing' niet terugvinden in de '36MP' camera, eerder omgekeerd:

Ik weet het zo niet meer, zou ik weer specifiek moeten nalopen, maar de vergelijkingen die ik zag (of heb bekeken in NX2 ???), zag ik dat typische terug wat je ook in beeld van compactcamera's ziet. Daarmee was mijn interesse een heel stuk gezakt.

In telkens maar meer megapixels stoppen op dezelfde chip-oppervlakte zie ik ook niet zoveel heil.
Heb dat al eerder aangegeven hier: viewtopic.php?p=406738#p406738
en de vervolgacties naar beneden.

Verder is het per definitie duurder om lenzen te maken met een grotere beeldcirkel.

Dat geldt misschien hooguit voor retrofocus groothoekobjectieven, zo gauw de brandpunten al iets langer zijn is de beeldcirkel al gauw groter dan je voor FX nodig hebt.
Brandpunten langer dan pakweg 100mm doen het ook prima op groter beeldformaat (edit: zelfs groter dan FX), voor wat betreft de beeldcirkel, en zover er achter in de lenstubes geen rechthoekige maskertjes zitten, zoals bij sommige objectieven nog voorkomt, of licht niet wordt afgeschermd door de lengte van de objectiefvatting zelf. Of de hoekscherpte daarbij voldoet is weer een ander verhaal. Doorgaans is dat bij langere brandpunten ook geen probleem.

Dat brandpunten bij grootformaat camera's optisch minder presteren, heeft denk ik vooral te maken met de brandpunt zelf. Hoe langer een brandpunt hoe meer afwijking aan het eind ter hoogte bij het beeldpunt waar het licht van verschillende kleurtinten in één punt moeten samenvallen.
Verder wordt juist veel meer aandacht besteedt aan het optisch perfectioneren van objectieven voor spiegelreflexen dan voor groter formaat opnameformaten, omdat zo´n "kleinbeeldje" erg gevoelig is voor elke optische fout in een objectief, en je kleinbeeld veel meer opblaast.

Indertijd dat ik grootformaat objectieven kocht waren die altijd goedkoper dan indertijd de top kleinbeeld objectieven.
(Nou ja, misschien blokken glas als een 360mm/6.8 met een enorme beeldcirkel was wel duur, maar niet eens extreem).
Tegenwoordig zijn grootformaat objectieven wel erg aan de prijs. Komt wellicht ook door de kleine productieaantallen plus dat die objectieven die nog worden geproduceerd inmiddels ook zijn geëvalueerd om hogere resoluties aan te kunnen.
De tegenwoordige objectieven zijn bijna zonder uitzondering APO gecorrigeerd.

Binnenkort ga ikzelf wat experimenteren met grootformaat objectieven en vergrotingsobjectieven op een DSLR.
Kijken wat daar allemaal uitkomt. Met name vergrotingsobjectieven staan als prima "macro"-objectieven bekend.

[Rick S.]

Heb donderdag op schiphol in en om een 747 gefotografeerd met een D3s aan het eind van de middag tot ongeveer 2200 uur.
Ik heb eerst wat tesfoto's gemaakt de dag ervoor om te kijken hoe hij presteert qua iso-ruis.
T/m 6400 is het allemaal erg goed te doen, een kleine aanpassing in LR3 met wat ruisreductie en je beelden zijn mooi scherp.
Ik heb AUTO ISO gebruikt met een maximum van 6400 en een minimum sluitertijd van 1/50ste.
Ik mocht niet flitsen i.v.m. de opdracht en dat was gelukkig met die D3s ook niet nodig.

[flitslicht]

In telkens maar meer megapixels stoppen op dezelfde chip-oppervlakte zie ik ook niet zoveel heil.
Heb dat al eerder aangegeven hier: http://www.nikon-club-nederland.nl/foru ... 38#p406738
en de vervolgacties naar beneden.

Dat blijkt, maar het idee dat grotere pixels beter zijn lijkt toch aan erosie onderhevig als je luistert naar de mensen die betrokken zijn bij c.q. veel weten van het ontwerpen van sensors. En dat blijkt ook uit de vergelijking die ik hierboven maak tussen de hele kleine pixels van de D7000 en de hele grote van de D3s.

Het gaat erom dat je naar het beeld als afdruk moet kijken, dus even grote afdrukken, en niet naar een 100% crop van foto's genomen op verschillende resoluties met een verschillende scherptediepte.

Het schijnt ook zo te zijn dat als op een gegeven moment de lenzen de beperkende factor vormen, dus de resolutie van de sensor heel hoog is, het AA filter weggelaten kan worden omdat de functie ervan feitelijk door de relatieve onscherpte van de lens wordt overgenomen. Dan krijg je toch een stap scherpere beelden.

Verder schijnt het zo te zijn dat de trillingen van de spiegel roet in het eten gaan gooien, zodanig dat een toename van de resolutie boven de 32MP voor FX geen zichtbare winst meer oplevert. Wat dat betreft ben ik benieuwd hoe die 80MP achterwand van Phase One vaart tov de 64MP en 40MP(?) uitvoeringen van hetzelfde merk. De klap van de spiegel zal toch groter zijn bij middenformaat, dus als de trillingen van de FX spiegel het aantal MP rond 30 limiteren zie ik niet hoe je met middenformaat 40MP of meer haalt.

[Léon Obers]

Dat blijkt, maar het idee dat grotere pixels beter zijn lijkt toch aan erosie onderhevig als je luistert naar de mensen die betrokken zijn bij c.q. veel weten van het ontwerpen van sensors.

Het is gewoon een natuurkundig gegeven. Kleinere pixels, minder fotonen om te vangen, minder gevoelig.
Dat met allerlei trucs er gesleuteld wordt om desondanks toch een strak signaal af te geven met dat kleine beetje wat ervan over is. Knap natuurlijk, maar dat is een ander verhaal. Met hetzelfde gesleutel aan grotere pixels houdt je opnieuw meer kwaliteit over dan van die kleinere.

Het gaat erom dat je naar het beeld als afdruk moet kijken, dus even grote afdrukken, en niet naar een 100% crop van foto's genomen op verschillende resoluties met een verschillende scherptediepte.

Daar kan ik wel in meegaan.

Het schijnt ook zo te zijn dat als op een gegeven moment de lenzen de beperkende factor vormen, dus de resolutie van de sensor heel hoog is, het AA filter weggelaten kan worden omdat de functie ervan feitelijk door de relatieve onscherpte van de lens wordt overgenomen. Dan krijg je toch een stap scherpere beelden.

Daar zijn de meningen toch nog wel over verdeeld. Met meer resolutie is de insteek toch om daar betere objectieven bij te gebruiken om ten volle profijt te hebben van die resolutie. Daarmee loop je toch tegen problemen op van overgevoeligheid voor moiré die je nu juist wilt vermijden. Met bewust "minder" goede objectieven gebruiken om daarmee de functie van een AA filter over te nemen, is de keus om veel resolutie in een sensor te stoppen daarmee in tegenspraak.

Verder schijnt het zo te zijn dat de trillingen van de spiegel roet in het eten gaan gooien

Dat niet alleen. Je komt in versterkte mate de fouten tegen waar jij in het verleden ook nogal tegenaan gelopen bent met niet plan parallel afstellingen van filmvlak en objectief. Toleranties moeten nog kleiner worden, wat in de huidige aanpak van camerabouw en objectieven met "zwevend" opgehangen elementen voor VR en de benadering van interne AF scherpstelling simpelweg niet haalbaar is. In ieder geval niet op het prijspeil waarmee huidige generatie camera´s en objectieven over de toonbank gaan.