Niedrige ISO-Werte

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Topple.photography Topple.photography Beitrag 1 von 14
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Morgen,

ich hätte mal eine rein technische Frage bezüglich des ISO-Werts.
Es ist ja nichts neues, dass durch hohe ISO-Werte Rauschen auftritt. Kamerahersteller probieren sich zwar immerzu die Bildqualität dabei zu verbessern, aber das wird wohl noch brauchen.
Jetzt zu meiner Frage: Warum gibt es keine sehr geringen ISO-Werte? Ich weiß, dass ein paar High-End-Kameras noch ISO 50 schaffen, dabei aber auch nur eine Blendenstufe (von einem "zweiten" Bild) abziehen. Warum ist es technisch nicht möglich ISO-Werte unter 100 einzustellen?

Vielleicht gibt es ja ein paar Technikfreaks, die mir das beantworten können xD
Danke schonmal im Voraus.
Christian Gigan Weber Christian Gigan Weber   Beitrag 2 von 14
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Zitat: Topple.photography 19.06.20, 13:00Zum zitierten Beitragdabei aber auch nur eine Blendenstufe (von einem "zweiten" Bild) abziehen.Keine Ahnung, was Du hiermit meinst!?
Markus Hack Markus Hack Beitrag 3 von 14
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Jeder Aufnahme-Chip hat seinen "sweet spot".

Es geht dabei um den Punkt an dem der Sensor den größten Dynamikumfang abbilden kann. Jeder ISO-Wert darüber oder darunter verringert den reproduzierbaren Dynamikumfang. Die Metapher des Eimers der mit Licht wie Wasser gefüllt erklärt das recht gut.

Setzt man den ISO-Wert unterhalb des Optimums dann verringert sich der Dynamikumfang in wenig Licht. Bei einem ISO-Wert oberhalb verringert sich der Dynamikumfang in Richtung der Lichter aufgrund des "überlaufenden Eimers". Die Auflösung des Digital-Analog-Konverters in Bit trägt zu den Limits auch noch bei.

Es gibt also nur ein schmales Band an ISO-Werten in denen der Dynamikumfang optimal genutzt werden kann. Durch Belichtungszeit, Blende und ND-Filter kann man diesen optimalen Punkt des recht gut nutzen.

Im Übrigen ist ein niedriger ISO-Wert in der täglichen Fotografenpraxis seltener gefragt, als ein hoher ISO-Wert.

P.S.: Das "abziehen" von Blendenwerten verringert den Dynamikumfang um jene Anzahl von Blenden. Ein "zweites Bild" verstehe sich hier nur als virtuell.
Topple.photography Topple.photography Beitrag 4 von 14
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Vielen Dank für die Antwort Markus!
Ich frage mich allerdings nicht, welche ISO-Werte sinnvoll sind oder die beste Bildqualität erzeugen. Mich wundert es bloß, dass man bei einer Kamera Werte von bis zu 25600 oder höher einstellen kann, aber der niedrigste Wert 50 beträgt.
Ein Beispiel: Bei einer Kamera mit einem "sweet spot (natives ISO oder wie man es nennen will)" bei ISO 200 könnte ich noch einen Wert von 25600 einstellen. Das sind 7 Blendenstufen über dem sweet spot! Wenn ich 7 Blendenstufen von ISO 200 "runtergehen" würde, wäre ich ca. bei ISO 1,6. Die Qualität wäre dann zwar genau so beschissen wie bei ISO 25600, aber das ist trotzdem möglich (theoretisch). Warum also kann ich keine ISO-Werte von 1,6 (ich weiß, das ist ein wenig übertrieben) einstellen?
Dennoch danke für die ausführliche Antwort!

P.S.: Ich stimme dir zu, dass hohe ISO-Werte sinnvoller sind als ganz niedrige, aber in Situationen, in denen ich beispielsweise ND2/4/8-Filter benutze, könnte ich dann auch einfach den ISO-Wert herunterstellen (wenn ich keine Filter zur Hand habe). Auch für Einstiegs-DSLRs mit minimalen Belichtungszeiten von ca 1/4000s könnten niedrige ISO-Werte nützlich sein.
Lichtmaler Köln Lichtmaler Köln Beitrag 5 von 14
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Zitat: Topple.photography 19.06.20, 15:39Zum zitierten Beitragvon 1,6 (ich weiß, das ist ein wenig übertrieben) einstellen?

Weil es niemand braucht, niemand will und deswegen auch niemand eine Kamera kaufen würde, jedenfalls nicht in der Menge welche man benötigt um entsprechend Umsatz zu machen.

Davon mal abgesehen, welche Motive mit welchen Kameraeinstellungen unter welchen Lichtbedingungen willst Du denn mit so niedrigen ISO-Werten überhaupt aufnehmen?

Denn:

- alles was sich bewegt fällt aus

- alles was längere Brennweiten braucht fällt auch aus

- Aufnahmen ohne Stativ fallen eh aus

- Niemand wird in den meisten Fällen für normale Aufnahmen so viel Licht dabei haben, wie man bräuchte

- Vermutlich wird nicht einmal die natürliche Sonne genügen um mit normaler Ausrüstung für normale Fotos bei den dafür nötigen kurzen Belichtungszeiten genügend Licht für ein richtig belichtetes Foto zusammen zu bringen.

Also, Gegenfrage, für was sollte ein Hersteller diese technische Möglichkeit in eine Kamera einbauen?

Grüße vom Lichtmaler aus Köln.
Andreas Oestereich Andreas Oestereich Beitrag 6 von 14
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Zitat: Lichtmaler Köln 19.06.20, 20:49Zum zitierten BeitragAlso, Gegenfrage, für was sollte ein Hersteller diese technische Möglichkeit in eine Kamera einbauen? Hat er doch geschrieben, als Ersatz für ND-Filter.

Die Langzeitbelichtung bei Sonne ginge dann auch ohne ND-Filter.
Sören Spieckermann Sören Spieckermann   Beitrag 7 von 14
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Durch die Verstellung des ISO Wertes verändern sich NICHT die physikalischen Eigenschaften des Sensors. Bei einer Verstellung des Wertes nach oben wird „lediglich“ das von den Puxeln aufgenommene Signal verstärkt.

Und jetzt stellen wir uns mal die Pixel alle als Wassereimer vor und das auftreffende Licht ist das Wasser.
Durch ein verstellen des ISO Wertes ändert sich nicht die Eimergröße sondern man interpretiert/multipliziert lediglich den WassserInhalt anders. Und da alle Einer unterschiedlich viel Wasser während des Regens (Belichtungszeit) bekommen haben gibt es unterschiedlich helle/farbige Pixel im Bild.

Und was würde jetzt passieren wenn man einen niedrigeren ISO Wert einstellen könnte? Es würde so viel Regnen das alle Eimer randvoll wären und überlaufen. Und da hilft dann auch kein Faktor oder interpretation der ausgelesenen Pixelwerte mehr etwas um da ein Bild rauszubekommen. Alle Eimer haben den selben Füllstans. Das Bild ist eine einfarbige Fläche.
Andreas Oestereich Andreas Oestereich Beitrag 8 von 14
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Zitat: Sören Spieckermann 20.06.20, 07:33Zum zitierten BeitragUnd was würde jetzt passieren wenn man einen niedrigeren ISO Wert einstellen könnte? Es würde so viel Regnen das alle Eimer randvoll wären und überlaufen. Und da hilft dann auch kein Faktor oder interpretation der ausgelesenen Pixelwerte mehr etwas um da ein Bild rauszubekommen. Alle Eimer haben den selben Füllstans. Das Bild ist eine einfarbige Fläche.

Um mal bei der Eimeranalogie zu bleiben. Wenn der Faktor kleiner als 1 ist und die Eimer während der Belichtungszeit mehr als 1 mal ausgelesen/geleert werden, würde das einer kleineren ISO entsprechen.
Lichtmaler Köln Lichtmaler Köln Beitrag 9 von 14
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Zitat: Andreas Oestereich 19.06.20, 23:46Zum zitierten BeitragZitat: Lichtmaler Köln 19.06.20, 20:49Zum zitierten BeitragAlso, Gegenfrage, für was sollte ein Hersteller diese technische Möglichkeit in eine Kamera einbauen? Hat er doch geschrieben, als Ersatz für ND-Filter.

Die Langzeitbelichtung bei Sonne ginge dann auch ohne ND-Filter.


Ja, und ich schrieb bereits:
Zitat: Lichtmaler Köln 19.06.20, 20:49Zum zitierten Beitragjedenfalls nicht in der Menge welche man benötigt um entsprechend Umsatz zu machen.

Bezog sich darauf, wie wenige von den Käufern nutzen diese Möglichkeit um davon den Kauf einer Kamera abhängig zu machen? Also lohnt es sich doch für den Hersteller gar nicht die Technik in diese Richtung aus zu bauen.
Wohingegen High-ISO und deren Verbesserung nach wie vor Zukunft hat, weil damit einfach viel, viel mehr Aufnahmen möglich sind (nicht Anzahl, sondern Art der Aufnahmen!) und damit am Ende natürlich auch die Mehrheit der tatsächlich gemachten Fotos besser werden kann.

Also, wo ist der Anreiz für die Hersteller die "Low-ISO-Performance" aus zu bauen? Womit wirbt er, wenn nur ein Bruchteil der User diese Funktion wirklich häufiger verwenden würde?

Grüße vom Lichtmaler aus Köln.
Lars Ihring Lars Ihring   Beitrag 10 von 14
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Zitat: Andreas Oestereich 19.06.20, 23:46Zum zitierten BeitragHat er doch geschrieben, als Ersatz für ND-Filter.

Die Langzeitbelichtung bei Sonne ginge dann auch ohne ND-Filter.


Gegenargument wäre dabei aber, dass die Bildqualität mit einem ND-Filter und nativer ISO um Welten besser wäre, als ein Foto ohne ND und mit um Faktor X nachträglich reduzierter ISO.

LG!
ChristianD74 ChristianD74 Beitrag 11 von 14
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Die ISO ist in der digitalen Fotografie eher ein Wert der sich zwangsläufig ergibt bzw. ein Korrekturparameter. In der Praxis stellt man mit manueller ISO eigentlich die Korrektur für die gewünschte Verschlusszeit. Sie ist ein Wert für eine Lichtempfindlichkeit welcher der elektronischen und digitalen Bildaufbereitung entsprechen würde. Also stellt man damit ein wie stark das Belichtungsergebnis verstärkt werden soll.

So ist das Rauschen welches immer mit der ISO in Zusammenhang gebracht wird, keine Folge der ISO sondern eine Folge zu knapper Belichtung.. Eine hoch eingestellte ISO führt zu knapperer Belichtung.

Wenn man hier bessere Bildqualität erreichen möchte, ist es deshalb sinnvoller direkt die Ursachen zu kennen und anzugehen, als indirekt über nicht ganz verstandene Zusammenhänge.

Die ISO ergibt sich zwangsläufig daraus und da macht es dann auch wenig Unterschied ob du die ISO dann niedriger stellst und in der Nachbearbeitung aufhellst oder die ISO gleich so einstellst dass die Helligkeit passt. Denn ursächlich für das Rauschen ist ja nicht die ISO sondern das wenige eingefangene Licht.

Am Ende gibt es nur 2 Punkte zu bewerten:

Wie lange kann ich Belichten ohne dass es zu ungewollter Bewegungsunschärfe kommt.

Wie weit kann ich die Blende aufmachen ohne dass es mir an Schärfe in der nötigen Tiefe fehlt.

Daraus ergeben sich dann Konsequenzen was die Kameramontage angeht und/oder zusätzliches Licht oder halt die Wahl eines lichtstärkeren Objektivs.

Oder halt der saure Apfel das Defizit, sprich Unterbelichtung mit nachträglicher Verstärkung zu kompensieren (ISO).

Die ISO ist daher immer eine Konsequenz oder ein Parameter mit dem ich indirekt die Automatiken der Kamera beeinflusse, dass sie zu anderen Berechnungen der Verschlusszeit oder Blende kommt.
Christian Gigan Weber Christian Gigan Weber   Beitrag 12 von 14
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Zitat: ChristianD74 21.06.20, 11:11Zum zitierten BeitragDie ISO ist in der digitalen Fotografie eher ein Wert der sich zwangsläufig ergibt bzw. ein Korrekturparameter. In der Praxis stellt man mit manueller ISO eigentlich die Korrektur für die gewünschte Verschlusszeit. Sie ist ein Wert für eine Lichtempfindlichkeit welcher der elektronischen und digitalen Bildaufbereitung entsprechen würde. Also stellt man damit ein wie stark das Belichtungsergebnis verstärkt werden soll.

So ist das Rauschen welches immer mit der ISO in Zusammenhang gebracht wird, keine Folge der ISO sondern eine Folge zu knapper Belichtung.. Eine hoch eingestellte ISO führt zu knapperer Belichtung.
Interessante Beschreibung. Für stärkeres Rauschen ist schlicht die stärkere Erwärmung des Sensors, zB. durch die Signalverstärkung beim Erhöhen der ISO oder auch durch lange Belichtungszeiten verantwortlich. So einfach ist das.
Kasimirs Pfotogravieh Kasimirs Pfotogravieh Beitrag 13 von 14
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Die Sensorhersteller sind bestrebt, möglicht viel viele Lichtquanten in zählbare Elektronen umzuwandeln. Das sowie Fortschritte in der Elektronik ermöglichen immer kleinere Pixel bei gleichbleibender Basis-ISO. Eine natürliche Grenze bildet das Photonenrauschen.

Niedrigere ISO lässt sich so realisieren:
1) Der Zählspeicher der Elektronik wird drastisch erhöht (pro ISO-Stufenreduktion immer verdoppelt)
2) Die Elektronik zählt nur jedes zweite Photon (Reduzierung um eine ISO-Stufe)
3) einen ND Filter auf die Sensoroberfläche zu applizieren

Nur 2) liese sich ohne größeren technischen Aufwand und ohne größere Mehrkosten realisieren.
1) lohnt sich aufgrund der geringen Nachfrage nicht. Für 99,99999% aller Fotos wäre das sinnloser Invest.
3) bedeutet, dass bereits bei normaler Feld-, Wald- und Wiesen-ISO die Signale angehoben werden müssen und dadurch nicht der volle Dynamikumfang verfügbar wäre. Zudem spuckt der Effekt des Photonenrauschens dann bereits bei niedrigeren ISO-Werten in die Rauschesuppe.

Mit anderen Worten, niedrigere ISO hätte immer Auswirkungen auf die Hardware der Kamera. Höhere ISO oder höhere Empfindlichkeit des Sensors lässt sich, wie z.B. von ChristianD74 sehr gut beschrieben, mit Softwaretricks simulieren. Theoretisch könnten uns die höhere ISO-Einstellung in der Kamera gestohlen bleiben: Wir nehmen das Bild mit den Einstellungen auf, die wir für die Bildgestaltung brauchen und machen die "ISO-Anpassung" gemütlich am heimischen Rechner. Da selbst RAW vermutlich nicht alles enthält und es rationeller ist, die ISO-Anpassungsschritte zentral zu entwicklen, haben das die Entwickler der Kamerahersteller uns dankenswerterweise abgenommen. Zu deren Gedenken drehen wir nun am ISO-Rädchen.

Es führt also bis auf weiteres kein Weg daran vorbei, bei Bedarf ND-Filter aufs Objektiv zu schrauben.
ChristianD74 ChristianD74 Beitrag 14 von 14
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Zitat: Christian Gigan Weber 21.06.20, 13:15Zum zitierten BeitragZitat: ChristianD74 21.06.20, 11:11Zum zitierten BeitragDie ISO ist in der digitalen Fotografie eher ein Wert der sich zwangsläufig ergibt bzw. ein Korrekturparameter. In der Praxis stellt man mit manueller ISO eigentlich die Korrektur für die gewünschte Verschlusszeit. Sie ist ein Wert für eine Lichtempfindlichkeit welcher der elektronischen und digitalen Bildaufbereitung entsprechen würde. Also stellt man damit ein wie stark das Belichtungsergebnis verstärkt werden soll.

So ist das Rauschen welches immer mit der ISO in Zusammenhang gebracht wird, keine Folge der ISO sondern eine Folge zu knapper Belichtung.. Eine hoch eingestellte ISO führt zu knapperer Belichtung.
Interessante Beschreibung. Für stärkeres Rauschen ist schlicht die stärkere Erwärmung des Sensors, zB. durch die Signalverstärkung beim Erhöhen der ISO oder auch durch lange Belichtungszeiten verantwortlich. So einfach ist das.

Die Problematik liegt im Verhältnis. Wenn du sehr wenig belichtest ist der Anteil des Rauschens am Auslesewert höher als wenn ich länger, nahe an der Sättigungsgrenze belichte.
Am Wasserglas-Modell mal erklärt: Dein Sensorpixel/Photonensammler ist wie ein Wasserglas 100ml. Dein Grundrauschen sind ca. 5ml. Füllst du das Glas mit 10ml hast du einen Fehler von 50% zur eigentlichen Information dazu . Füllst du 50ml hast du einen Fehler von 10% auf die Information. Wenn du dann dieses Ergebnis verdoppelt oder noch höher multiplizierst (ISO), multipliziert sich dieser Fehler mit.

Deshalb ist ETTR das Mittel gegen Rauschen. So lange bzw. intensiv belichten das in den Lichtern das Wasserglas gerade voll ist und nicht überläuft und wenn das zu hell ist, dunkelt man im Nachinein ab. Dadurch wird dann auch das Rauschen nochmals verringert.

Die Sensorhersteller (Zumindest Sony) hat für das Problem einen Trick. Dual Conversion Gain. Die können dann bei weniger „Wasser“ die Größe des Wasserglases anpassen.

Hier was zum Lesen dazu:
https://www.docma.info/blog/buzzword-le ... n-gain-dcg
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