Veći senzor fotoaparata - više uhvaćenog svjetla?

Kao što rekoh, ganjaš mistični idealni signal koji ne postoji u stvarnosti, pogotovo ne u digitalnoj stvarnosti
Ma ne...Vid, ili guraš sugovorniku riječi u usta ili tvoj sugovonik (u ovom slučaju ja, jel) se ne izražava razumljivo, kako god, strpi se malo....zaključak sam donesao samo želim to sve složiti u jedan post s relevantnim izvorima koji potvrđuju korak po korak u objašnjenu ovog fenomena, falila mi je jedna komponenta, sada je sve tu samo da to složim. Što će biti u ned. navečer.

Eto, malo strpljenja molim.

Za M5 sam čuo tek nešto nakon što smo počeli dogovarati taj test, slažem da se je riječ o modelu s velikim potencijalom, no Canon je i dalje sramežljiv u mirrorless svijetu - mršav izbor fotoaparata (ni dalje nema 4K snimalice), a broj i raspon Canonovih objektiva za sustav su i dalje - u nedostatku bolje riječi - smiješni. 7 objektiva, od kojih jedan jedini ima blendu veću od f/3,5 - dakle, sustav je i dalje neupotrebljiv za ozbiljnu upotrebu. Canon nema čak ni 50mm f/1,8 - jedan od osnovnih objektiva! A sad, ako su najavili neke nove objektive - to ne znam.

Svojevremeno sam zakoračio ne malim prstom, rekao bi noktom u taj svijet recenzija i jedino što bi poručio svima koji prate takve stvari da izrazito kritično promatraju takve stvari.

Svi brendovi prema mom mišljenju rade poprilično dobar posao ali imaju različit put. Sony može graditi sistem iz 0, jer realno gledano njihov tržišni udio je zanemariv do pojave mirroles sistema(nazovemo ga M). Njihova ponuda objektiva je mala. Canon s druge strane ima ogromnu ponudu objektiva EF kao i EF-S. I to vrhunskih objektiva. E sad, toga se Canon, jasno ne želi odreć i za to postoji dobar razlog. Tony je napravio video o povijsti tog brenda i da bi se razumjelo o čemu je riječ tj. pristupu canona to bi trebalo pogledati, čisto da ne dužim.

I prije se mogla koristiti sva paleta objektiva canona na njihovim M sistemima ali tko je probao zna da to jednostavno ne radi kako treba, niti na Canonu niti na Soniju. Razvoj DP(dual pixel) je to promijenio i implementacija te tehnologije je to bitno promijenila prije svega jer stvar radi i radi dobro(mjesta za usavršavanje naravno ima). Zahvaljujući tome možemo koristiti svu paletu Canon objektiva na M5 bez degradacije u performansama, pa tako i 50mm f1.8 koji uzgred košta 950kn.

Najzad pogledao sam i video od, kako ga vi zovete debelog čeleše. I na kraju cijele te priče, čini se da su obojica u pravu ali i u krivu. Ovisno o kojem dijelu videa se govori.

Čeleša je svoj stav prikazao kroz analogiju, puno malih kantica na komadu papira koje predstavljaju pixel. Bez obzira na broj kantica svaka od njih ako su iste veličine će prikupiti istu količinu vode. Čeleša je u tom dijelu potpuno u pravu i dosljedno je prikazao analogijom način  rada CMOS senzora. (cmos imagers convert charge to voltage inside each pixel (izvor))

Dizajn piksela je ključni element dizajna senzora. Manji pixel je poželjan jer rezultira manjom površinom senzora i/ili većom rezolucijom, veći pixel je poželjan jer rezultira većim dinamičkim rasponom i signal-to-noise omjerom.Teško je analitički definirati optimalnu veličinu pixela jer izbor ovisi od mnogo faktora; parametara senzora, optici kao i ljudskoj percepciji kvalitete slike.

Pixel je dakle krucijalni element dizanja senzora...a fundamentalni kompromis spada upravo na odabir veličine pixela. Redukcija veličine pixela povećava rezoluciju (...) dok povećanje veličine pixela povećava dinamički raspon i SNR....... (Izvor)

Dramatično povećanje rezolucije se uglavnom postiže povećanjem gustoće pixela. Kako veličina pixela postaje sve manja zlazni signal senzora postaje sve više osjetljiv na šum.(izvor)

Osjetljivost senzora ovisi o veličini foto osjetljive površine( veći pixel, više fotona svjetlosti može prikupiti)......(link)

SNR je direktno vezan uz veličinu pixela te je priložen releventan izvor, mada svi radovi koji se bave tom tematikom isto potvrđuju.

Za direktnu vezu između SNR i veličine senzora ne nalazim izvor, te se u ovom kao i svim ostalim ta koleracija ne potvrđuje.....

Mbaksa- Slažeš li se dakle da je tu čeleša kroz svoju analogiju dao točnu i provjerljivu informaciju? (ako ne tvoje mišljenje me ne interesira, hoću izvor)

Toni s druge strane ne objašnjava isti fenomen, on tvrdi da će SNR resizom(normaliziranjem) slike biti manji te da iz toga imamo benefit većeg senzora. Što je točno.

Percepcisjki nije niti bilo sporno osim, što je falilo objašnjenje gdje nestaje šum. Šum ne nestaje, signal se ne stvara. Kako onda podižemo SNR?

SNR je omjer snage signala u odnosu na snagu šuma, često izražena u decibelima(link). Ako se taj omjer mjenja tada se mijenja količina šuma ili količina signala u jednadžbi.

Vratiti ću se na moju analogiju kvadratičima raznih boja i njihovo normaliziranje. Ispostavlja se da je analogija dobra a ono što sam predvidio je izračun putem standardne devijacije. Time se objašnjava promjena omjera signala i šuma. I barem za mene, nije više sporna. (We give the relationship between the measured and normalized values for standard deviation, signal to noise ratio (SNR), dynamic range (DR), tonal range (TR) and color sensitivity (CS) as follows)

S obzirom da se rezolucija razlikuje od fotoaparata do fotoaparata. S jedne strane senzor s većom rezolucijom će rezultirati slikom s više detalja, dok s druge strane isti senzor će rezultirati manjim SNR. (izvor)

DXO mark kako bi mogao direktno uspoređivati performanse senzora normalizira slike, odnosno uspoređuje dvije slike isprintane istim printerom kako bi se ravnopravno uspredile performanse dvaju senzora različtog dizajna.

Pobija li ova metoda radove iz kojih proizlazi "veći pixel je poželjan jer rezultira većim dinamičkim rasponom i signal-to-noise omjerom"  , naravno da ne, ali nam omogućava tu usporedbu dvaju različitih senzora.

Problem nastaje reinpretacijom gore navedenih činjenica (pod činjenice podrazumijevam rečenice s relevantnim izvorima), nažalost u oba slučaja (čeleše i Tonija)

Čeleša iako je dao izvrsnu i točnu analogiju dalje zaključuje kako Canon senzori imaju niži SNR samo radi svojeg inferiornog dizajna ne radi veličine. Ipak, ako su senzori iste rezolucije pixel u slučaju Cannovog senzora će biti nešto manji i samim time u odnosu na konkurenciju nešto lošije performanse. Mada je točno, da su je uz to Canon lošiji po pitanju performansi senzora, barem do posljednje generacije.

Tony predlaže da će usporedba slike 1:1 uvijek rezultirati pogrešnim zaključkom, odnosno da veličina pixela u stvari nema veze s SNR već veličina senzora. Problem u tome je što gore navedene činjenice govore nešto drugačije. No pitanje je možemo li takav pristup primjeniti uvijek i u pravilu na isti način dovoditi koleraciju veličine pixela i SNR? (crop, veliki print).

Stvar postaje zanimljivija dok gotovo u istom dahu tvrdi da upravo 1:1 je način na koji moramo uspoređivati slike ako želimo usporediti oštrinu slike, zvuči kao;"ako činjenice ne odgovaraju teoriji, promijenite činjenice", čime se ozbiljno narušava dosljednost argumenta.

Za ništa od gore navedenog od tonija ne nalazim relevantan izvor.

Pazi, tvoja tvrdnja je da šum nestaje ali ne objašnjavaš nego očekuješ od sugovornika da prihvati misteriozni nestanak šuma kao i tezu koja osporava sve i jedan znanstveni rad iz predhodnoh upisa. Ponudim objašnjenje, priložim poprilično relevantne izvore a ti eto, napišeš "Znači, ništa od toga?".

Bez obzira dali ne možeš shvatiti ili ....., nemam namjeru trošiti svoje vrijeme na takav pristup raspravi.

Bezrazložno si bezobrazan na ovoj temi. Al dobro - navikao sam na to. Kad se nekoga stisne i kad uvidi da ne može dokazati svoje stavove, onda prvo počne zatrpavanje svim i svačim kao tobože dokazima, a kad ni to ne upali, onda ide omalovažavanje. Intelektualno poštenje - nula bodova.

Fenomen poboljšanja omjera signal-šum postoji - mjerenja ga dokazuju i osobna percepcija ga potvrđuje. A ja još uvijek čekam objašnjenje za tvoju tvrdnju Meni praksa govori da šum ne nestaje, a signal se ne "stvara".

Ne samo da sam sve što sam napisao potkrijepio s relevantnim izvorima nego sam uvidio u raspravi svoje pogreške i pritom ih ispravio. Na tvoju opasku sam sam tražio objašnjenje fenomena, "šum nestaje" (što bi u stvari ti trebao, tvoja tvrdnja), priložio izvore i uredno priznao previd. Pa kada pričaš o intelektualnom poštenju trebaš uzeti u obzir.

Bezobrazan sam jer sam mislio da si sve ovo gore s namjerom predvidio, sada vidim da si jednostavno ne razumiješ šta sam napisao pa sam dužan isprku.

Ponudio sam objašnjenje, očekivao sam da ćeš ga prihvatiti ili osporiti, ti si napravio treće; ignorirao si ga i obrušio si se na sugovornika na osobnoj razini, optužujući za bezobrazluk i intelektualno nepoštenje. Odlučio si diskreditirati mene kao osobu, ne ono što sam napisao bez da si uopće uzeo u obzir mogućnost da nisi shvatio što sam napisao.

Nije sramota, napisati "ne shvaćam", zatražiti dodatno pojašnjenje, al ne očekuj izostanak reakcije na ignoranciju posta na koje sam utrošio popilično vremena.

Kad se nekoga stisne i kad uvidi da ne može dokazati svoje stavove,

Pa, iz tvoje perspektive da. Jasno je da nismo svi iz istog motiva tu, ja nemam problema s time da ako ne mogu dokazati svoj stav da razmotrim druge opcije. Vidiš kolega, ja sam upravo to i napravio. Razmotrio tvoju opciju i tražio pojašnjenje. Pritom mi nije bilo bitno dali sam u pravu, bitno mi je naći zadovoljavajuće objašnjenje fenomena. Nisam osjćao da me neko stisnuo, ali sam osjetio zadovoljstvo kada sam našao prihvatljivo objašnjenje.

Fenomen postoji, fenomen se lako empirijski dokazuje

To nitko nije sporio. Fenomen grmljavine postoji, lako se empiriski dokazuje i evidentno je percepciski dokaziv. To ne znači da ne zahtjeva objašnjenje.

Ponudio sam rješenje, stavio ga na stol kako bi vidjeli dali stoji.

Citiraj, dio po dio, odgovori na pitanja i ako ti nešto nije jasno pitaj(vidjeti ćeš da se u tom postu nalazi objašnjenje i za DXO markov pristup i za formulu za koju sam rekao da je izvučena iz dupeta, i za "nestanak šuma" za generiranje šuma i koleraciju praktički sve o čemu smo razgovarali, dali ćeš shvatiti i uvažiti to nije na meni). Ako je nešto sporno, ponudi bolje objašnjenje i izvor. Razmotriti ćemo. U suprotnom, uvaži moje isprike i budi mi pozdravljen.

Kojeg šuma? Šuma na razini piksela. Što nije sporno niti je ikad bilo sporno. Dao sam ti i primjer u prethodnoj poruci sa A7R i A7S gdje A7S ima divovske piksele u odnosu na A7R te na razini piksela je razlika oko 5 dB, dočim je na razini fotografije razina šuma podjednaka.

Ja cijelo vrijeme govorim o šumu na razini fotografije!

Nisam shvatio iz ovog tvog. Jasno ti je da ja cijelo vrijeme govorim o šumu na razini fotografije, a ne na razini piksela?

Dakle, govorim o šumu na razini fotografije - direktna korelacija između šuma i veličine senzora postoji, izložio ju je Tony N. u videu kojeg si vidio, koristeći se mjerenjima Dxomarka. Do iste veze možeš i sam doći tako da uzmeš Dxomarkove podatke, staviš u Excel i napraviš graf.

Do iste korelacije možeš doći isto tako da ideš uspoređivat fotografije na DPreviewu, nastale na fotoaparatima različitih veličina senzora pri istom ISO-u.

Korelacija između veličine piksela i kojeg šuma? Šuma na razini piksela, ne na razini fotografije - korelacija između veličine piksela i šuma na razini fotografije ne postoji. A upravo je šum na razini fotografije jedini bitan manje-više svim fotografima i svima onima koji gledaju fotografije, jer fotografije ne gledaju 1:1, nego ih gledaju skalirane na određenu veličinu, neovisno o veličini senzora fotoaparata kojim je fotografija uslikana.

Šum na razini piksela me ne interesira jer nije od nikakve praktične vrijednosti. Ti slike gledaš 1:1 na ekranu? Ako bi ih dao ispisati, tražio bi da ti slike nastale FF aparatom isprintaju na papir 4x veće površine nego slike nastale MFT aparatom?

Zato cijelo vrijeme i pričam upravo o šumu na razini fotografije. A on je u korelaciji s veličinom senzora. To ti pokazuju i brojke, to ti pokazuje i praksa.

Rezultira većim šumom na razini piksela, ne i na razini fotografije!

Koji citat si priložio? Onaj u kojem govore o SNR-u na razini piksela? Onda si priložio krivi citat ili si ga upotrijebio u krivom kontekstu.

Što konkretno ne valja s njihovom formulom za normaliziranje? Ne možeš uspoređivati kruške i jabuke! Daj onda ti svoju formulu za normaliziranje, izračunaj SNR resizeane fotke pa da onda vidimo koliko će se to razlikovati, ako išta, od rezultata Dxomarkove formule. I koliko će se razlikovati od onog što vidimo kad gledamo fotografije resizeane na istu veličinu (pri čemu Dxomarkova formula prilično dobro odgovara tome).

Ako ćeš i dalje odbijati normalizaciju za veličinu senzora, onda objasni tko, gdje i kad gleda fotografije na 1:1 da bi mu bio bitan šum na razini piksela.

WTF?

Ako je tako, onda se slažeš da se šum na razini fotografije smanjuje smanjivanjem fotografije i onda ne kužim oko čega se vodi rasprava. Što ti onda zapravo želiš?

Nadam se da je nakon svega ovoga jasno da ni ja ni Toni nismo tvrdili da šum na razini piksela kolerira s veličinom senzora, nego da s veličinom senzora kolerira šum na razini fotografije.

Ono što je meni sporno kod njegovih teza, i zbog čega sam uopće i pokrenuo ovu temu, je što tvrdi da veći senzor ne prikuplja više svjetla od manjeg (osim kad ipak prizna da veći senzor prikuplja više svjetla, ali onda kaže da to nije važno). I pritom spominje analogiju s milijunima malih kantica. Kao da analogija o jednoj velikoj kanti ne vrijedi ako promatramo šum. Vrijede te obje analogije, samo ne istovremeno, odnosno ne za iste aspekte.

On tvrdi da Toni, kad uspoređuje šum u fotografijama nastalim na senzorima različitih veličina i kad priča o tome da veći senzori prikupljaju više svjetla, da Toni tvrdi da veličina senzora utječe na ekspoziciju, i to opravdava spominjenjem ISO-a (iako Toni nigdje nije spominjao ekspoziciju, a ISO je koristio u relativnom smislu, za usporedbu, ne kao faktor ekspozicije).

Dakle, problem je u njegovom straw-mananju Tonijevih tvrdnji i u tome što je izmanipulirao svoje sljedbenike da misle da veći senzor ne prikuplja više svjetla. Pritom mu "više svjetla" jednom znači veću ekspoziciju, a drugi put više svjetla - ovisno o potrebi.

Gdje? To nema smisla i to se ne bi uklapalo u sve ostalo što govori, tako da to jedino može biti izvučeno iz konteksta. Ako su senzori iste rezolucije i veličine, onda je SNR na razini piksela identičan na razini čitave fotografije. Ako nisu iste rezolucije ili nisu iste veličine, onda će (vjerojatno) biti odstupanja u odnosu na promatranje šuma na razini fotografije (ako i ne bi bilo odstupanja u odnosu na promatranje na razini fotografije to ti ne možeš znati bez da si išao prvo izračunati odnose).

Ako su senzori različite rezolucije, a promatraš ih 1:1, onda će ocjena količine šuma kad gledaš na 1:1 odstupati od količine šuma na razini fotografije onoliko kolika je razlika u veličini senzora.

Tako da bih rekao da je ovo što si napisao pogrešna interpretacija onog što Toni kaže.

Isto kao i ovo. S obzirom da je SNR na razini fotografije posljedica SNR-a na razini piksela i rezolucije, ne može ne imati veze. Ne razumijem zašto smatraš da su to njegove tvrdnje.

Kažu na Dxomarku:

While it is always possible to simulate a low-resolution camera using a higher resolution camera (since downsampling is easy), it is not possible to simulate a high-resolution camera using a lower-resolution camera other than by interpolating or inventing data.

Tak da bih rekao da bi to možda zalazilo i u područje filozofije. To se ionako ne odnosi na veliku većinu slučajeva i nije relevantno za ovu raspravu.

Kao i kod šuma, kod usporedbe detaljnosti slike se moraju uspoređivati na istoj rezoluciji. Ako ćeš downscaleati veću sliku na rezoluciju manje, onda si uništio detalje veće slike. Zato manju moraš upscaelati na razinu veće. A kako ćeš najbolje uočiti razliku u detaljima ako ne na 1:1 (nakon upscaleanja manje slike)?

Možeš ti i šum promatrati na 1:1 - ali nakon downscaleanja veće slike. Ako ih ti promatraš na 1:1 prije toga, onda uspoređuješ kruške i jabuke.

Dakle, nema ni govora o "ako činjenice ne odgovaraju teoriji, promijenite činjenice".

Kontekst, zabogamiloga, kontekst! Ak ćeš prije gledanja pri 1:1 resizeati slike na istu veličinu, gledaj ih pri 1:1 koliko god te volja. Gledaj ih i pri 5:1 ako baš želiš.

Nije problem u 1:1 gledanju kao takvom, nego u uspoređivanju fotografija koje nisu resizeane na istu rezoluciju. Kad gledaš originalne slike pri 1:1, program ti ih ne resizea automatski na istu rezoluciju.

Ne trebam ništa predviđati - znam koji je rezulat. Tvoje predviđanje je pogrešno. Upscaleaj sliku pa izračunaj SNR. 

Po formuli!  Toliko si me ražifcirao da sam si išao napraviti programčić za računanje SNR-a slika, jer nisam nigdje ništa takvog našao. U ovom trenutku je to samo PHP+JavaScript žbrljotina (možeš ga skinuti odavde), ali radi svoj posao.

Ako govoriš o tome da se šum ne povećava upscaleanjem slike - itekako ima logike. Što je šum? Random odstupanja od signala. Upscaleanjem se interpoliraju pikseli, a ne da se između postojećih piksela dodaju random pikseli. Drugim riječima, "izmišljaju" se proračunati, a ne random pikseli. Dakle, bilo bi nelogično da se pojača šum, jer on nema odakle doći.

Ako pitaš za programčić - on jednostavno računa SNR odabrane slike bez ikakvih kompenzacija, znači na razini piksela. Ako želiš normalizirane rezultate (znači dobiti SNR na razini fotografije), slike moraš sam resizeati. Nemam sad zbilja ni vremena ni volje još i takvu funkcionalnost dodavati.

Zašto bih to radio? Objašnjeno ti je zbog čega se to ne radi. Evo i dodatni razlog - ako pogledaš SNR upscaleane slike, vidjet ćeš da se SNR povećao za oko 2,5 dB! Kak je to moguće, a nije se ništa uprosječavalo? Pa ako nije da koristiš metodu koja samo "grubo" dupla piksele kod upscalea, program kojim upscaleaš sliku antialiasa sliku i pritom "ubije" dio šuma. Znači, zamućenjem "ubije" dio šuma. Koliko bi onda takva usporedba bila poštena/smislena? Isto tako bi mogao (zapravo - ne mogao, nego morao!) puknuti Gaussian blur na sliku a7r pa da i njemu zamućenjem "smanjiš" šum, pa ih onda uspoređivati.

Ti za usporedbu šuma upscaleaj manju sliku ako hoćeš i analiziraj - ja u tome neću sudjelovati iz navedenih razloga.

Mogao bi prigovoriti da se zbog istog razloga onda ne smije ni downscaleati sliku, no što se događa u praksi? Ako sliku smanjiš na 1/4 njene veličine, matematika/statistika kažu da šum mora pasti za 6 dB (2 f-stopa). Ako to pogledaš na noise primjerima (to je noise generiran u Gimpu), vidjet ćeš upravo to (ako sliku downscaleaš korištenjem metode linear) - razlika je 6,09 dB. Dakle, praksa potvrđuje teoriju. Ako pak isto napraviš sa isječkom prave fotke, downscaleanjem na 1/4 u Gimpu metodom linear dobiva se tek oko 2-2,5 dB na SNR-u. Tu dakle fotka više rezolucije downscaleanjem nikako nije profitirala uslijed zamućenja, kao što bi manja fotka profitirala upscaleanjem. A sad, zašto samo 2-2,5 dB umjesto 6 dB?

U ovome trenutku mogu samo nagađati. Mislim da je ključni faktor način downscalea - tu se nekako jednostavno nedovoljno uprosječi šum - Gimp možda dio šuma doživljava kao detalje pa ga pokušava sačuvati? Uglavnom, problem mora biti negdje u tom Gimpovom downscaleu, jer ako s DPreviewa uzmeš sliku sive površine od A7R pri 1600 i kropaš je, te pri 6400 a da je u načinu Comp (pa je otprilike smanjena na 1/4 veličine u Full prikazu) i ubaciš to dvoje u moj programčić, razlika u šumu je manja od pola decibela - dakle, štima, upravo onako kako bi i trebalo biti.

https://www.dxomark.com/About/In-depth-measurements/Measurements/Noise