Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (JPEG)
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Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (JPEG)
Ich habe eine Reihe alter KB-Negativ-Streifen, die ich gerne von ScanDig scannen lassen würde. Aufgenommen wurden die meisten mit einer einfachen Vivitar-Spiegelreflex-Kamera mit Zoom-Objektiv. Nun vermute ich, dass wahrscheinlich eine Auflösung von 2800 DPI genügt, um die Details in den Bildern wiederzugeben. Dateiformat soll JPEG sein. TIFF erscheint mir übertrieben.
Andererseits: Bekomme ich mit einem 4000-DPI-Scan nicht einen höheren Dynamik-Umfang, der z.B. beim nachträglichen Aufhellen hilfreich ist?
Gedankengang: Zwei Pixel zusammen haben 48 Bit vs. - bei halber Auflösung - ein Pixel mit 24 Bit.
Andererseits: Bekomme ich mit einem 4000-DPI-Scan nicht einen höheren Dynamik-Umfang, der z.B. beim nachträglichen Aufhellen hilfreich ist?
Gedankengang: Zwei Pixel zusammen haben 48 Bit vs. - bei halber Auflösung - ein Pixel mit 24 Bit.
- Jossie
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Hallo Feklee,
Die Auflösung 2800dpi oder 4000dpi hat mit der Dynamik 48bit bzw. 24bit nichts zu tun. Ersteres ist eine geometrische Größe, d.h. wie fein die Abrasterung des Bildes vorgenommen wird. Letzteres betrifft die Darstellung der Messwerte als Zahl. JPG kann nur 8bit/Pixel/Farbkanal, TIF kann 16bit/Farbkanal. Bei 8bit hat man die Zahlenwerte von 0 bis 255, bei 16bit die Zahlenwerte von 0 bis 65535 für die Helligkeitsangabe pro Kanal zur Verfügung, d.h. dies ist die höhere Dynamik. Bei JPG wird zusätzlich noch komprimiert, d.h. je nach Kompressionsgrad geht Information verloren.
Die Auflösung solltest Du am Filmmaterial und der Qualität der Optik orientieren. 4000dpi sind nur für sehr hochauflösenden Film nötig und setzt auch eine gute Optik voraus.
Aber kann Dir nicht Scandig eine entsprechende Empfehlung geben, wenn die das Material mal vorliegen haben, oder Vergleichsscans zuschicken?
Beste Grüße
Hermann-Josef
Die Auflösung 2800dpi oder 4000dpi hat mit der Dynamik 48bit bzw. 24bit nichts zu tun. Ersteres ist eine geometrische Größe, d.h. wie fein die Abrasterung des Bildes vorgenommen wird. Letzteres betrifft die Darstellung der Messwerte als Zahl. JPG kann nur 8bit/Pixel/Farbkanal, TIF kann 16bit/Farbkanal. Bei 8bit hat man die Zahlenwerte von 0 bis 255, bei 16bit die Zahlenwerte von 0 bis 65535 für die Helligkeitsangabe pro Kanal zur Verfügung, d.h. dies ist die höhere Dynamik. Bei JPG wird zusätzlich noch komprimiert, d.h. je nach Kompressionsgrad geht Information verloren.
Die Auflösung solltest Du am Filmmaterial und der Qualität der Optik orientieren. 4000dpi sind nur für sehr hochauflösenden Film nötig und setzt auch eine gute Optik voraus.
Aber kann Dir nicht Scandig eine entsprechende Empfehlung geben, wenn die das Material mal vorliegen haben, oder Vergleichsscans zuschicken?
Beste Grüße
Hermann-Josef
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Danke, Hermann-Josef, für die Ausführungen!
Wegen Dynamik und Auflösung: Bei der Darstellung von Bildern verwendet man "Dithering" bzw. Rastern, um - bei Betrachtung aus Distanz - feinere Farbabstufungen zu erzielen als es jeder einzelne Bildpunkt zulässt. So lassen sich im Vierfarbdruck Fotos drucken (mit Einschränkungen beim Farbraum). Bei der Bilderfassung gilt das Umgekehrte: Mit einem entsprechend eingestellten 1-Bit-Scanner könnte man problemlos S/W-Fotos scannen. Durch Zusammennehmen von je acht Pixeln erhält man ein 8-Bit-Graustufen-Bild.
Es geht mir eher um die Praxis als die Theorie. Ich frage mich, ob bei üblichen Film-Scannern unter bildqualitativen Gesichtspunkten etwas dagegen spricht, die Auflösung voll auszureizen.
Wegen Dynamik und Auflösung: Bei der Darstellung von Bildern verwendet man "Dithering" bzw. Rastern, um - bei Betrachtung aus Distanz - feinere Farbabstufungen zu erzielen als es jeder einzelne Bildpunkt zulässt. So lassen sich im Vierfarbdruck Fotos drucken (mit Einschränkungen beim Farbraum). Bei der Bilderfassung gilt das Umgekehrte: Mit einem entsprechend eingestellten 1-Bit-Scanner könnte man problemlos S/W-Fotos scannen. Durch Zusammennehmen von je acht Pixeln erhält man ein 8-Bit-Graustufen-Bild.
Es geht mir eher um die Praxis als die Theorie. Ich frage mich, ob bei üblichen Film-Scannern unter bildqualitativen Gesichtspunkten etwas dagegen spricht, die Auflösung voll auszureizen.
- Jossie
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Hallo Feklee,
zunächst sollte man die Auflösung (in Grenzen natürlich) ausreizen. Z.B. funktioniert die Staub- und Kratzerentfernung bei Scans mit höherer Auflösung besser.
Wenn Du die Scans anschließend noch weiter bearbeiten willst, solltest Du keinesfalls JPG sondern TIF bestellen. Durch die Komprimierung wird mit jedem Zwischenspeichern die Qualität schlechter. Das ist in etwa so, wie wenn man von einer Fotokopie weiter Kopien erstellt, statt auf das Original zurückzugreifen.
Beste Grüße
Hermann-Josef
zunächst sollte man die Auflösung (in Grenzen natürlich) ausreizen. Z.B. funktioniert die Staub- und Kratzerentfernung bei Scans mit höherer Auflösung besser.
Wenn Du die Scans anschließend noch weiter bearbeiten willst, solltest Du keinesfalls JPG sondern TIF bestellen. Durch die Komprimierung wird mit jedem Zwischenspeichern die Qualität schlechter. Das ist in etwa so, wie wenn man von einer Fotokopie weiter Kopien erstellt, statt auf das Original zurückzugreifen.
Beste Grüße
Hermann-Josef
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Danke für die Erfahrungswerte!
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Nein, das sind nur 2 Pixel nebeneinander mit dem gleichen Farbwert. Es gibt bei Silverscan einen Modus mit höherer Dynamik durch Mehrfachscan, den habe ich noch nicht ausprobiert, aber im Gegensatz zu echter HDR-Fotografie ist es schlicht so, das schwarz auf dem Film aus Nullen besteht und Weiss aus den höchsten Zahlenwerten, da kann kein Verfahren was anderes rausholen.Andererseits: Bekomme ich mit einem 4000-DPI-Scan nicht einen höheren Dynamik-Umfang, der z.B. beim nachträglichen Aufhellen hilfreich ist?
Zur Auflösung: die schadet allgemein nicht, aber man muss sich den Speicherplatz leisten können, ich mache keine Scans über 100 MB. Man findet auch kaum alte Fotos, die tatsächlich so viel Information enthalten (so scharf sind). Ich archiviere daher Rohscans mit etwa 10..30 MByte und rechne fertige Bilder zur Anzeige herunter auf weniger als 2000 x 2000 Pixel (mit Lightroom), denn Beamer haben Auflösungen von wenig mehr als 1024 x 768. Meiner Erfahrung nach sind diese Bilder beim Beamen besser dargestellt als Bilder extrem hoher Auflösung, die der Beamer oder die Anzeigesoftware selber runterrechnet, da sind oft Treppen und Moires zu sehen. Ideal ist es, wenn man auf die tatsächliche Auflösung umrechnet.
Gruss Reinhard
Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Mir leuchtet nicht ein, dass das immer so sein soll. Bei Zwischenwerten dürfte es zu Rauschen kommen. Ich denke, man kann davon ausgehen, dass ein Wert von rgb(127.5, 0, 0) mit 50% Wahrscheinlichkeit als rgb(127, 0, 0) und ansonsten als rgb(128, 0, 0) registriert wird. Problematisch ist wohl eher die JPEG-Kompression, die leichte Unterschiede angleicht.Reinhard Kern hat geschrieben:Nein, das sind nur 2 Pixel nebeneinander mit dem gleichen Farbwert.
Ich denke inzwischen, dass für Farbbilder 24 Bit reichen sollte, wenn die Belichtung einigermaßen im Rahmen ist. Bei S/W bin ich mir nicht so sicher. Muss mal mein Material sichten.Man findet auch kaum alte Fotos, die tatsächlich so viel Information enthalten (so scharf sind).
Sorge macht mir eher die Farbwiedergabe beim Standard-Scan von ScanDig, die laut einem Vergleich weit von der Vorlage entfernt sind. Ich habe beim Autor nachgefragt, und er vermutet dass "beim Scannen eher der Filter für Sonnenuntergang oder ähnliches eingeschaltet" war.
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Das heisst aber keineswegs, dass die Farbe abwechselnd mit 127 und 128 kodiert wird und man das interpolieren könnte (Wäre übrigens auch nur 1 bit mehr). Vielmehr ist es so, dass 127,49 mit 127 und 127,51 mit 128 kodiert wird, man gewinnt also absolut nichts dazu.Ich denke, man kann davon ausgehen, dass ein Wert von rgb(127.5, 0, 0) mit 50% Wahrscheinlichkeit als rgb(127, 0, 0) und ansonsten als rgb(128, 0, 0) registriert wird.
Gruss Reinhard
Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Zumindest bei Kamera-Sensoren ist das nicht der Fall. Die Rauschen. Es ist bekannt, dass man Dynamik verliert, wenn man die Kamera nicht mit maximaler Auflösung betreibt, außer im RAW-Modus mit Pixel-Binning, den aber nur wenige Kameras beherrschen.Reinhard Kern hat geschrieben:Vielmehr ist es so, dass 127,49 mit 127 und 127,51 mit 128 kodiert wird
- Jossie
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Hallo feklee und Reinhard,
also ich kann Eurer Diskussion nicht so recht folgen.
Die ursprüngliche Frage war doch
Zweiter Punkt ist der Scanner. Gute Filmscanner haben einen Dichteumfang deutlich größer als 3, d.h. sie schöpfen den Schwärzungsbereich des Filmmaterials voll aus (obiges Beispiel Kodachrome64 hat einen Dichteumfang zwischen 3.3 (B) und 3.8(R)). Detektorrauschen oder Photonenrauschen spielen i.A. beim Scannen keine Rolle, außer in sehr dunklen Bildbereichen, wo Mehrfachbelichtungen / Mehrfachscans eine kleine Verbesserung bringen können.
Es bleibt noch die numerische Abbildung der Scannermessung in das digitale Bild. Bei 8bit/Farbkanal wird der Bereich dunkel bis hell der jeweiligen Farbe durch 256 verschiedene Werte beschrieben, bei 16bit/Farbkanal sind es 65536 Werte. Mit 16bit kann man die Helligkeiten also differenzierter beschreiben, da man feinere Helligkeitsstufen zur Verfügung hat. Ob hierfür der Begriff "Dynamik" benutzt werden soll, sei dahingestellt.
Die Auflösung spielt bei all diesen Punkten erst mal keine Rolle. Sie bestimmt, welche feinsten geometrischen Strukturen man im gescannten Bild noch erfassen kann. Bei 4000dpi wird man bei den meisten Filmmaterialien bereits ans Filmkorn stoßen. Nur bei Extremanwendungen muss man einen Kompromiss zwischen Auflösung und Dynamik schließen (z.B. astronomischen CCD-Aufnahmen, wo man naturgemäß wenig Licht zur Verfügung hat). Auch bei Nachtaufnahmen mit Digitalkameras kann es von Vorteil sein, die Anzahl der Pixel herabzusetzen, d.h. durch Binning mehrere Pixel, deren Signal aufaddiert wird, in ein Bildpixel zusammenzufassen. Bei Scannern spielt dieser Aspekt jedoch keine Rolle (s.o.). Die Auflösung sollte schlicht dem Filmmaterial oder aber der späteren Anwendung (z.B. Betrachten eines KB-Dias mit HD-Beamer erfordert 1350dpi) angepasst sein.
Es fällt mir nur ein Werkzeug bei der Bildbearbeitung ein, das von möglichst hoher Auflösung profitiert, und dies ist die Staub- und Kratzerentfernung. Wenn die Staubkörner durch möglichst viele Pixel erfasst werden, kann eine qualitativ höherwertige Korrektur vorgenommen werden. Daher sollte man die höchste zur Verfügung stehende Auflösung wählen, wenn man eine möglichst perfekte Korrektur der Fehlstellen erreichen möchte.
Vielleicht hilft dies etwas zur Klärung der Ausgangsfrage.
Hermann-Josef
Nachtrag:
also ich kann Eurer Diskussion nicht so recht folgen.
Die ursprüngliche Frage war doch
Die eigentliche Dynamik (Helligkeitsbereich zwischen unterbelichten und überbelichten Bildpartien) ist primär durch das Filmmaterial gegeben. Dieser Bereich beträgt z.B. bei einem Kodachrome64-Film laut Datenblatt etwa einen Faktor Hundert, d.h. die Helligkeit, wo Überbelichtung einsetzt, ist etwa das Hundertfache der Beleuchtung, wo der Film nur noch Grauschleier zeigt.feklee hat geschrieben:Bekomme ich mit einem 4000-DPI-Scan nicht einen höheren Dynamik-Umfang, der z.B. beim nachträglichen Aufhellen hilfreich ist?
Zweiter Punkt ist der Scanner. Gute Filmscanner haben einen Dichteumfang deutlich größer als 3, d.h. sie schöpfen den Schwärzungsbereich des Filmmaterials voll aus (obiges Beispiel Kodachrome64 hat einen Dichteumfang zwischen 3.3 (B) und 3.8(R)). Detektorrauschen oder Photonenrauschen spielen i.A. beim Scannen keine Rolle, außer in sehr dunklen Bildbereichen, wo Mehrfachbelichtungen / Mehrfachscans eine kleine Verbesserung bringen können.
Es bleibt noch die numerische Abbildung der Scannermessung in das digitale Bild. Bei 8bit/Farbkanal wird der Bereich dunkel bis hell der jeweiligen Farbe durch 256 verschiedene Werte beschrieben, bei 16bit/Farbkanal sind es 65536 Werte. Mit 16bit kann man die Helligkeiten also differenzierter beschreiben, da man feinere Helligkeitsstufen zur Verfügung hat. Ob hierfür der Begriff "Dynamik" benutzt werden soll, sei dahingestellt.
Die Auflösung spielt bei all diesen Punkten erst mal keine Rolle. Sie bestimmt, welche feinsten geometrischen Strukturen man im gescannten Bild noch erfassen kann. Bei 4000dpi wird man bei den meisten Filmmaterialien bereits ans Filmkorn stoßen. Nur bei Extremanwendungen muss man einen Kompromiss zwischen Auflösung und Dynamik schließen (z.B. astronomischen CCD-Aufnahmen, wo man naturgemäß wenig Licht zur Verfügung hat). Auch bei Nachtaufnahmen mit Digitalkameras kann es von Vorteil sein, die Anzahl der Pixel herabzusetzen, d.h. durch Binning mehrere Pixel, deren Signal aufaddiert wird, in ein Bildpixel zusammenzufassen. Bei Scannern spielt dieser Aspekt jedoch keine Rolle (s.o.). Die Auflösung sollte schlicht dem Filmmaterial oder aber der späteren Anwendung (z.B. Betrachten eines KB-Dias mit HD-Beamer erfordert 1350dpi) angepasst sein.
Es fällt mir nur ein Werkzeug bei der Bildbearbeitung ein, das von möglichst hoher Auflösung profitiert, und dies ist die Staub- und Kratzerentfernung. Wenn die Staubkörner durch möglichst viele Pixel erfasst werden, kann eine qualitativ höherwertige Korrektur vorgenommen werden. Daher sollte man die höchste zur Verfügung stehende Auflösung wählen, wenn man eine möglichst perfekte Korrektur der Fehlstellen erreichen möchte.
Vielleicht hilft dies etwas zur Klärung der Ausgangsfrage.
Hermann-Josef
Nachtrag:
Doch, wenn die Kamera nur 8bit unterstützt, ist das so. Das hat aber nichts mit dem physikalischen Rauschen des Detektors usw. zu tun! Dies sind reine Digitalisierungseffekte.Zumindest bei Kamera-Sensoren ist das nicht der Fall. Die Rauschen.
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Danke für die ausührliche Erklärung. Das ist sehr hilfreich für einen
Foto-Scan-Anfänger wie mich.
Foto-Scan-Anfänger wie mich.
Das liegt nahe, trotzdem danke für die explizite Klarstellung![…]d.h. durch Binning mehrere Pixel, deren Signal aufaddiert wird, in ein Bildpixel zusammenzufassen. Bei Scannern spielt dieser Aspekt jedoch keine Rolle (s.o.).
Hier wage ich zu widersprechen. Rauschen zeichnet sich doch gerade dadurch aus, dass gleiche Werte im Motiv nicht immer gleich detektiert werden. Je höher ich die Empfindlichkeit bei der Kamera stelle, desto stärker ist dieser Effekt, d.h. die zufälligen Abweichungen vom Idealwert nehmen zu. In der Tat sinkt dann auch die Farbausflösung (um den Begriff Dynamik mal zu vermeiden). Bei einigen Sensoren, z.B. bei bestimmten Foveon-Modellen, ist es sogar so, dass es nur eine Basis-Empfindlichkeit gibt. Beim Höherstellen der Empfindlichkeit wird dann einfach hochskaliert, was konsequenter die Farbauflösung herabsetzt. Bei guter Helligkeit und niedriger Empfindlichkeit hingegen ist das Rauschen sehr gering, aber immer noch vorhanden (sieht man beim Aufhellen dunkler Partien). Das führt dazu, dass ein Wert im Motiv von 127,5 mal als 127 und mal als 128 registriert wird. Wenn ich nun Pixel-Binning verwende, dann erhalte ich Farbabstufungen jenseits von 24 Bit. Das geht natürlich nur gut, wenn die Kamera das Bild mit mehr als 24 Bit speichert. Daraus schließe ich, dass man bei der Aufnahme von 24-Bit-JPEG-Bildern immer die höchste Auflösung verwenden sollte. Früher habe ich das anders gemacht, weil ich dachte, dass durch das Bayer-Muster vieler Sensoren sowieso nicht die Details in voller Auflösung vorhanden sind. Ich hatte einfach nicht an die Farbauflösung gedacht, die ich dadurch verliere.Doch, wenn die Kamera nur 8bit unterstützt, ist das so. Das hat aber nichts mit Rauschen des Detektors usw. zu tun! Dies sind reine Digitalisierungseffekte.
- Jossie
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Guten Morgen feklee,
Hermann-Josef
Ja schon, aber was heißt "Rauschen"? Ich glaube, Du gehst davon aus, dass das, was Du als Rauschen siehst, durch die Digitalisierung kommt. Das ist aber nicht so. Wenn Du ein Motiv fotografierst mit ausreichend langer Belichtungszeit, dann siehst Du das Rauschen nicht, genauer gesagt, das Bild hat ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis. Verkürzt Du nun bei gleichen Einstellungen die Belichtungszeit, dann wird das Bild immer verrauschter - nicht wegen der Digitalisierung sondern weil die Rauschquellen wie Dunkelstrom, Detektorrauschen und Photonenrauschen immer mehr dominieren. Das Bild wird immer grisseliger. Es ist ein physikalisches Gesetz, dass bei geringer Photonenzahl das Signal-Rausch-Verhältnis geringer wird. Irgendwann treten dann Detektorrauschen und Dunkelstrom in den Vordergrund. Würdest Du viele solche kurz belichteten Aufnahmen vom gleichen Motiv machen und mitteln, dann würde das Rauschen im Summenbild wieder kleiner sein (genauer gesagt mit der Wurzel aus der Anzahl Bilder bei reinem Photonenrauschen). Allerdings nicht in dem Maße, wie es der Summe der Belichtungszeiten entspricht, da Du mit jeder kurzbelichteten Einzelaufnahme erneut das Detektorrauschen mit hereinbekommst. Dieses Rauschen, das Du siehst, ist nicht im Bereich der Digitalisierung von 127 oder 128 sondern bei größeren Werten!feklee hat geschrieben:Rauschen zeichnet sich doch gerade dadurch aus, dass gleiche Werte im Motiv nicht immer gleich detektiert werden.
Nein, das stimmt nicht. Binning erhöht nicht die Bitzahl, sondern vermindert das Rauschen. Bei Binning 2x2 mit 24bit werden 4 Pixel zusammengefasst, die immer noch in der 24bit-Darstellung sind. Durch niedrigere Auflösung verminderst Du nicht die Farbauflösung sondern nur die geometrische Auflösung im Bild. Jetzt muss ich mutmaßen, dass bei der Digitalkamera bei reduzierter Auflösung zwar das volle Bild ausgelesen und erst danach gebinnt wird. Das würde wegen der Bayer-Matrix Sinn machen würde, da die drei Filter nicht gleichmäßig verteilt sind. Wie gesagt, dass ist aber eine Vermutung. Bei astronomischen CCD-Kameras ist das nicht so, sondern es wird direkt auf dem Detektor (elektronisch) gebinnt. Beim Scanner weiß ich für meinen DD6000, dass immer mit der vollen Auflösung gescannt wird. Reduziert man die Auflösung z.B. auf 2500dpi, so wird jede Zeile nur halb so lange belichtet wie bei maximalen Auflösung von 5000dpi und danach werden jeweils 2x2 Pixel von der Firmware gemittelt und als gebinntes Bild ausgegeben. Verlangt man eine Auflösung, die nicht einer nativen Auflösung entspricht, so wird die nächst höhere native Auflösung gewählt und erst in der Software interpoliert. Aber bei all diesen Anwendungen passiert das alles in der dem System eigenen Digitalisierungsdarstellung, 8bit/Farbkanal oder 16bit/Farbkanal.feklee hat geschrieben:Wenn ich nun Pixel-Binning verwende, dann erhalte ich Farbabstufungen jenseits von 24 Bit.
Hermann-Josef
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Ich glaube, wir reden aneinander vorbei. Der analoge Wert schwankt natürlich bei wenig Licht, also wenigen Photonen, stärker. Dunkelstromrauschen kenne ich vom lästigen Warten auf das Erstellen eines Dunkelbilds nach jeder Langzeitbelichtung. Das ist zumindest so bei den Kameras, die ich hier zur Verfügung habe.feklee hat geschrieben:Verkürzt Du nun bei gleichen Einstellungen die Belichtungszeit, dann wird das Bild immer verrauschter - nicht wegen der Digitalisierung sondern weil die Rauschquellen wie Dunkelstrom, Detektorrauschen und Photonenrauschen immer mehr dominieren.
Vielleicht drücke ich mich nicht klar aus bzw. verwende Begriffe falsch.Dieses Rauschen, das Du siehst, ist nicht im Bereich der Digitalisierung von 127 oder 128 sondern bei größeren Werten!
Wenn man mal den Dunkelstrom und das Detektorrauschen außer Acht lässt, dann gibt es schon alleine dadurch Rauschen, dass in einem begrenzten Zeitintervall — vereinfacht — nicht immer die gleiche Anzahl Photonen ankommt. Ich gehe davon aus, dass durch diesen Effekt ein Wert im Motiv von 127,5 durchaus durch alternierende Werte von 127 und 128 aufgenommen wird, plus grobe Ausreißer. D.h. pro 2×2 Pixel haben im Schnitt zwei Pixel den Wert 127 und zwei den Wert 128.
Binning führt dazu, dass grobe Ausreißer geglättet werden: Das Rauschen wird sichtbar geringer.
Allerdings könnte es sein, dass mein Bild unterbelichtet ist und der hellste Wert 140 beträgt. Ich entscheide mich aufzuhellen, durch Skalieren. Wenn ich erst anschließend das Binning machen lasse, erhalte ich als Wert im Schnitt und ohne Ausreißer:
Code: Alles auswählen
round(255 / 144 * (2 * 127 + 2 * 128) / 4) = 226
Code: Alles auswählen
255 / 144 * 127.5 = 225.8
Code: Alles auswählen
round(255 / 144 * round((2 * 127 + 2 * 128) / 4)) = 227
Nebenbei bemerkt, es gibt Kameras die Binning im RAW-Modus mit mehr als 8 Bit pro Kanal beherrschen.Bei Binning 2x2 mit 24bit werden 4 Pixel zusammengefasst, die immer noch in der 24bit-Darstellung sind.
Das ist gut zu wissen - danke!Beim Scanner weiß ich für meinen DD6000, dass immer mit der vollen Auflösung gescannt wird. Reduziert man die Auflösung z.B. auf 2500dpi, so wird jede Zeile nur halb so lange belichtet wie bei maximalen Auflösung von 5000dpi und danach werden jeweils 2x2 Pixel von der Firmware gemittelt und als gebinntes Bild ausgegeben.
- Jossie
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Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Hallo feklee,
Schritt für Schritt zu Deinen Aussagen (ohne, dass ich alles zitieren will, das steht ja oben).
Dass die Kamera bei langen Belichtungen nochmals ein Dunkelstrombild hinterherschiebt, hat nichts mit physikalischem Rauschen zu tun sondern mit der Tatsache, dass sich bei ungekühlten CCDs in z.B. 30 Sekunden Belichtungszeit schon ein merkliches Dunkelstromsignal aufbaut (das natürlich wieder Rauschen einführt). Dieses Dunkelstrombild wird vom eigentlichen Bild abgezogen, um Dein Bild vom Dunkelstrombild zu befreien. Rauschen kann man aus einem Bild nicht heraussubtrahieren!
Du solltest Dich nicht so sehr auf das Beispiel mit den 127.5 oder 128 konzentrieren, denn das hat mit der Realität nichts zu tun (siehe aber unten). Deine CCD-Elektronik misst natürlich mal 127 mal 128 als Wert. Aber das liegt an der Photonenstatistik, wenn Du alles andere außer Betracht lassen möchtest. Zählung von Photonen, was das CCD macht, gehorcht der Poisson-Statistik. Danach streuen die Messwerte bei Mehrfachmessung um den Mittelwert mit einer Breite, die der Wurzel des Signals entspricht. Es gibt keinen exakten Einzelmesswert. Die Elektronik muss allerdings dafür sorgen, das bei der Digitalisierung kein digitales Rauschen eingeführt wird. Schau vielleicht mal unter http://qsimaging.com/ccd_noise_measure.html nach, da wird das Ausleserauschen eines CCDs besprochen. Das Signal, um das es geht, sollte eine Konstante sein (das Sockelsignal, das die Elektronik aufaddiert, um negative Werte zu vermeiden), ist es aber nicht wegen des Rauschens.
Um exakt zu sein, wird das Rauschen beim Binning höher, denn die Zahl der gemessenen Photonen ist größer. Was Du meinst, und was Dein Auge als glatteres Bild sieht, ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, das steigt: Bei 2x2-Binning, also dem 4-fachem Signal, ist das Rauschen doppelt so hoch, d.h. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines Pixels um einen Faktor 2 höher.
Alle mathematischen Manipulationen am gemessenen Signal (also z.B. das Aufhellen) ändern nichts am Signal-zu-Rausch-Verhältnis! Das wird durch falsches Behandeln der Daten allenfalls schlechter. Es wäre zu schön gewesen, wenn ich mit Mathematik meine Messungen hätte verbessern können .
Ich verstehe nicht, was Du damit meinst, dass es Kameras gibt die "Binning im RAW-Modus mit mehr als 8 Bit pro Kanal beherrschen". Willst Du damit sagen, dass die Kamera beim Binnen die digitale Darstellung von 8 auf 16 Bit ändert? Binning, wie ich es kenne, ist eine Hardwaresache der Elektronik, und die Elektronik arbeitet entweder mit 8Bit oder mit 16Bit. Ich könnte mir nur vorstellen, dass man das Binning nicht hardwaremäßig macht (wegen des Bayer-Musters, s.o.) sondern in der Firm- oder Software das Summensignal bildet und dann statt in 8- in 16 Bit ausgibt, um kein digitales Rauschen einzuführen. Diese Details entziehen sich allerdings meiner Kenntnis und haben auch mit der Ausgangsfrage nichts zu tun. Der Scanner macht das sicher nicht (s.o.).
Beste Grüße
Hermann-Josef
Nachtrag vom 27.2.:
Ich habe das nochmals in einer Mail von Reflecta nachgelesen: Beim DD6000 wird das Binning in X-Richtung (CCD) hardwaremäßig gemacht, d.h. bei Binning 2x2 werden jeweils 2 Pixel zusammen ausgelesen (ein Auslesevorgang = nur 1x Ausleserauschen, was beim Scanner aber keine Rolle spielen sollte). In Y-Richtung (Scanrichtung) werden bei Binning 2x2 die Scanzeilen mit je der Hälfte der Binning-1-Belichtungszeit gemacht und dann durch die Firmware jeweils 2 Zeilen gemittelt. Es ist also eine Mischung aus hardware- und softwaremäßigem Binnen. Eine Änderung der Bittiefe erfolgt dabei nicht.
Schritt für Schritt zu Deinen Aussagen (ohne, dass ich alles zitieren will, das steht ja oben).
Dass die Kamera bei langen Belichtungen nochmals ein Dunkelstrombild hinterherschiebt, hat nichts mit physikalischem Rauschen zu tun sondern mit der Tatsache, dass sich bei ungekühlten CCDs in z.B. 30 Sekunden Belichtungszeit schon ein merkliches Dunkelstromsignal aufbaut (das natürlich wieder Rauschen einführt). Dieses Dunkelstrombild wird vom eigentlichen Bild abgezogen, um Dein Bild vom Dunkelstrombild zu befreien. Rauschen kann man aus einem Bild nicht heraussubtrahieren!
Du solltest Dich nicht so sehr auf das Beispiel mit den 127.5 oder 128 konzentrieren, denn das hat mit der Realität nichts zu tun (siehe aber unten). Deine CCD-Elektronik misst natürlich mal 127 mal 128 als Wert. Aber das liegt an der Photonenstatistik, wenn Du alles andere außer Betracht lassen möchtest. Zählung von Photonen, was das CCD macht, gehorcht der Poisson-Statistik. Danach streuen die Messwerte bei Mehrfachmessung um den Mittelwert mit einer Breite, die der Wurzel des Signals entspricht. Es gibt keinen exakten Einzelmesswert. Die Elektronik muss allerdings dafür sorgen, das bei der Digitalisierung kein digitales Rauschen eingeführt wird. Schau vielleicht mal unter http://qsimaging.com/ccd_noise_measure.html nach, da wird das Ausleserauschen eines CCDs besprochen. Das Signal, um das es geht, sollte eine Konstante sein (das Sockelsignal, das die Elektronik aufaddiert, um negative Werte zu vermeiden), ist es aber nicht wegen des Rauschens.
Um exakt zu sein, wird das Rauschen beim Binning höher, denn die Zahl der gemessenen Photonen ist größer. Was Du meinst, und was Dein Auge als glatteres Bild sieht, ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, das steigt: Bei 2x2-Binning, also dem 4-fachem Signal, ist das Rauschen doppelt so hoch, d.h. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines Pixels um einen Faktor 2 höher.
Alle mathematischen Manipulationen am gemessenen Signal (also z.B. das Aufhellen) ändern nichts am Signal-zu-Rausch-Verhältnis! Das wird durch falsches Behandeln der Daten allenfalls schlechter. Es wäre zu schön gewesen, wenn ich mit Mathematik meine Messungen hätte verbessern können .
Ich verstehe nicht, was Du damit meinst, dass es Kameras gibt die "Binning im RAW-Modus mit mehr als 8 Bit pro Kanal beherrschen". Willst Du damit sagen, dass die Kamera beim Binnen die digitale Darstellung von 8 auf 16 Bit ändert? Binning, wie ich es kenne, ist eine Hardwaresache der Elektronik, und die Elektronik arbeitet entweder mit 8Bit oder mit 16Bit. Ich könnte mir nur vorstellen, dass man das Binning nicht hardwaremäßig macht (wegen des Bayer-Musters, s.o.) sondern in der Firm- oder Software das Summensignal bildet und dann statt in 8- in 16 Bit ausgibt, um kein digitales Rauschen einzuführen. Diese Details entziehen sich allerdings meiner Kenntnis und haben auch mit der Ausgangsfrage nichts zu tun. Der Scanner macht das sicher nicht (s.o.).
Beste Grüße
Hermann-Josef
Nachtrag vom 27.2.:
Ich habe das nochmals in einer Mail von Reflecta nachgelesen: Beim DD6000 wird das Binning in X-Richtung (CCD) hardwaremäßig gemacht, d.h. bei Binning 2x2 werden jeweils 2 Pixel zusammen ausgelesen (ein Auslesevorgang = nur 1x Ausleserauschen, was beim Scanner aber keine Rolle spielen sollte). In Y-Richtung (Scanrichtung) werden bei Binning 2x2 die Scanzeilen mit je der Hälfte der Binning-1-Belichtungszeit gemacht und dann durch die Firmware jeweils 2 Zeilen gemittelt. Es ist also eine Mischung aus hardware- und softwaremäßigem Binnen. Eine Änderung der Bittiefe erfolgt dabei nicht.
DigitDia6000 (CyberView, SilverFast Archive Suite 8 & 9) / CanoScan9950F (ScanGear, VueScan Pro), Eizo CS240, xrite i1studio, Win11 (64bit), Intel i9 (3.4GHz), Speicher 64GB, Nvidia Quadro P2000
Re: Höherer Dynamik-Umfang bei höherer Scanner-Auflösung? (J
Das ist klar. Ich habe mich bereits vor geraumer Zeit damit befasst, was ein Dunkelstrombild ist.Jossie hat geschrieben:Dass die Kamera bei langen Belichtungen nochmals ein Dunkelstrombild hinterherschiebt, hat nichts mit physikalischem Rauschen zu tun […]
Siehe auch meinen vorherigen Post.Deine CCD-Elektronik misst natürlich mal 127 mal 128 als Wert. Aber das liegt an der Photonenstatistik, wenn Du alles andere außer Betracht lassen möchtest.
Danke für den Link. Nur der Vollständigkeit halber möchte ich erwähnen, dass nahezu alle aktuellen Sensoren in Digitalkameras CMOS-Sensoren sind. Aber hier geht es natürlich um Scanner.
Das 2×2-Binning, bei dem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis auf Kosten der Auflösung um den Faktor zwei steigt, würde ich auch als mathematische Manipulation klassifizieren.Alle mathematischen Manipulationen am gemessenen Signal (also z.B. das Aufhellen) ändern nichts am Signal-zu-Rausch-Verhältnis!
Beim Aufhellen wird das Rauschen zumindest stärker sichtbar. Ich kann z.B. eine Zeile aufhellen, indem ich alle Werte mit dem Faktor zwei multipliziere:
Code: Alles auswählen
(2,3,2,2,3,2,2,2) → (4,6,4,4,6,4,4,4)
Um ein Beispiel zu nennen: Die Canon EOS 40D bietet sRAW-Format, ein RAW-Format mit reduzierter Auflösung. Man kann davon ausgehen, dass die reduzierte Auflösung durch Binning in der Hardware/Firmware berechnet wird. Die Alternative wäre das Wegwerfen von Pixel-Information, was ich für unwahrscheinlich halte.Ich verstehe nicht, was Du damit meinst, dass es Kameras gibt die "Binning im RAW-Modus mit mehr als 8 Bit pro Kanal beherrschen".
Die meisten Kameras, die ich kenne, bieten Bilder mit reduzierter Auflösung nur im JPEG-Format. RAW ist hier immer in nativer Auflösung.
Danke für die Info: Es ist interessant zu lesen, wie das Binning in der Praxis umgesetzt ist.Ich habe das nochmals in einer Mail von Reflecta nachgelesen: […]