Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

[Dr. Frank]

Hallo,

Roger Clark hat in den letzten Wochen seine Seite über die technischen Charakterisierung der DSLR-Sensoren ergänzt:

http://www.clarkvision.com/imagedetail/digital.sensor.performance.summary/index.html

Sehr interessant ist nun der direkte Vergleich der Daten der 5D versus 1D Mk III versus D3.

Sie zeigen nun auch meßtechnisch, wie stark Nikon / Sony (?) gegenüber Canon in der Sensortechnologie aufgeholt haben.

Allerdings hat Canon mit seiner neuen Sensor Generation (verbaut in der 400D, 450D, 40D, 1D Mk III und 1Ds MK III) noch immer die Nase vorn:

- Die Full Well Capacity ist bei den Canon Sensoren relativ zur Pixelgröße deutlich größer als bei Nikon.
Damit ist das Photonen Rauschen (SNR) bei Canon noch etwas geringer als bei Nikon. Unterschied ist aber marginal.
- Der "Sensor Read Noise", also das Rauschen der Ausleseverstärker ist bei Canon deutlich geringer, das ist meines Erachtens die stärkste Innovation der Canon Sensoren gewesen.
- Der "Dynamic Range", also der potentielle Kontrastumfang des Sensores, ist bei Canon mit > 14 Stops höher als bei Nikon mit < 14 Stops.

Das spiegelt sich m.E. in den Raw Daten bei keinem der Systeme wider, da die A/D - Wandler bei diesen Geschwindigkeiten noch nicht mitspielen. Die liefern so um die 12-13 effektive Bits ab.

- Beim "Low-Light Sensitivity Factor" liegt die Nikon D3 allerdings deutlich vorne. (Ich habe noch nicht ganz verstanden, weshalb das so ist).

Dieser Parameter beschreibt das Rausch-Verhalten der Schattenpartien bei hohen ISO Zahlen, insbesondere bei Astro-Anwendungen (Tv um 10s).
Das erklärt wohl auch, weshalb die Nikon bei hohen ISO Zahlen so erstaunlich wenig rauscht. M.E. ist letzteres hauptsächlich den besonderen Rauschunterdrückungs-Algorithmen in der Nikon-Firmware geschuldet.

Nikon hängt bei den Sensor - Chips zwar rein technologisch gesehen Canon noch hinterher, in der Praxis jedoch sind beide System gleich auf.


Interessant sind diese Daten bezüglich der Nachfolgerin der 5D.
Diese wird mit einiger Wahrscheinlichkeit die Pixel (Größe und Topologie) der 1D MK III erhalten. (Analog zum Pärchen 5D und 1D MK II)

Das bedeutet: 16,7 MPixel, mit etwas verschlechterten Werten bei Full Well Kapazität und Photonenrauschen, aber verbessertem Ausleserauschen.

Unterm Strich wird dieser Sensor wieder Maßstäbe in der Bildqualität setzen, und Nikons D3 technisch gesehen deutlich distanzieren, soweit letztere nicht bis zum Herbst ebenfalls noch eine Schippe in der Technologie draufwerfen.

Frank

[Hans Harms]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

und Nikons D3 technisch gesehen deutlich distanzieren,

Moin!
Wenn das die »Militanten Gelben« lesen, ist der Sonntag gelaufen!

mfg hans

[marcus2388]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Vielen Dank für die Zusammenfassung!
Auch wenn das ein spannendes Thema ist, durch diesen monströs langen Fachartikel hätte ich mich selbst nie durchgequält.

Aber was mich wundert: Ich finde die Eos 5D in Verbindung mit der obligatorischen EBV eigentlich schon sehr ausreichend vom Rauschverhalten. Die 1D Mk III toppt die 5D ja und erlaubt einem Bilder zu machen, deren Sinn sich nur selten erschließt. (Es gibt ja nicht nur Sportfotografen die in dunkle Hallen geschickt werden... letztens hab ich ein Bild gesehen mit dem Titel: "was alles möglich ist" und dort hat jemand mit einer 1D MK III @Iso3200 & 85mm 1,2L II @F1,2 ein Bild von seiner Katze im Wohnzimmer gemacht. Ganz ehrlich: der hätte mal lieber das Licht anmachen sollen.)

Warum entwickeln die wie vom Teufel gertrieben am Rauschverhalten rum, wenn eine wesentlich höhere Dynamik und natürlicherer Farbdarstellung für 90% aller Anwendungsbereiche sinnvoller wäre?

[seifenchef]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

...D3 technisch gesehen deutlich distanzieren...

Hast Du schon Personenschutz bei Canon beantragt ?

Danke für diese Info !

Schönen Sonntag noch !

[Dr. Frank]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Warum entwickeln die wie vom Teufel gertrieben am Rauschverhalten rum, wenn eine wesentlich höhere Dynamik und natürlicherer Farbdarstellung für 90% aller Anwendungsbereiche sinnvoller wäre?

Das Rauschverhalten des Sensors und die nutzbare Dynamik hängen miteinander zusammen. Daher sollte man schon das Rauschen gering halten, obwohl sich die Pixel verkleinern.
Aber potentiell liefern die Sensoren ja bereits 14 Stops an Dynamik, nur hinten im Bild (in den Pixeln) kommt das nicht heraus.

Wollte man einen A/D Wandler mit 14 "echten" Bit realisieren, dürften die A/D Wandler nur mit einem Faktor 10-100 mal langsamer arbeiten.

Das bedeutet aber, daß die Bildrate auf deutlich kleiner als 1 Bild/ Sekunde sinken würde, d.h. Verhältnisse wie in der Digitalen Steinzeit.

Vielleicht bringt man ja mal eine Kamera heraus, die man in einem High-Q Modus betreiben kann.

Frank

[SCFR]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Danke für den Link,
sehr informativ und detailliert.
Das der Sensor der 1DMarkII ein Ausschnitt (Gleicher Wafer) des 5D Sensors darstellt hatte ich schon länger vermutet.
Abgesehen vom Sensor trennt eine 5D und D3 Welten.
Wer schon mal eine D3 in den Händen hatte und sich den Monitor angesehen hat der Erkennt leicht das es sowas nicht für den Preis einer 5D gibt.
In diesen Bereichen gibt es bei Canon noch viel Verbesserungs - Potenzial!

[Bjoern U.]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Danke für den Link,
sehr informativ und detailliert.
Das der Sensor der 1DMarkII ein Ausschnitt (Gleicher Wafer) des 5D Sensors darstellt hatte ich schon länger vermutet.
Abgesehen vom Sensor trennt eine 5D und D3 Welten.
Wer schon mal eine D3 in den Händen hatte und sich den Monitor angesehen hat der Erkennt leicht das es sowas nicht für den Preis einer 5D gibt.
In diesen Bereichen gibt es bei Canon noch viel Verbesserungs - Potenzial!

ich glaube aber behaupten zu können....die meisten 5D User wollen gar keinen 5D Nachfolger zum D3 Preis haben

Nikon soll erst einmal eine weitere VF Kamera bauen und die dann zum 5D Preis bringen. Dann kann (könnte) man die mit der (kommenden) 5D richtig vergleichen.
Die 5D mit der D3 zu vergleichen ist irgendwie einen 2-3 Jahre alten VW Passat mit der neuen E-Klasse (oder 5er BMW) vergleichen um dann festzustellen das neuere Auto ist besser.....man aber erstaunlicherweise mit dem "alten" Modell trotzdem ans Ziel kommt

Ansonsten ist es doch zu begrüßen wenn sich die Qualitäten der Hersteller annähern und auch andere mal die Nase vorne haben. Das sorgt für frischen Wind in der Bude und stachelt die jeweiligen Entwickler an noch besser zu werden. Uns als User kann es doch nur Recht sein
Allerdings nähern wir uns wohl langsam Bereichen wo die "gravierenden" Unterschiede eher theoretischer bzw. messtechnischer Natur sind und die in der Praxis kaum einer bemerken wird. Aber am Stammtisch und in den Foren ist das natürlich wichtig wer die bessere Kamera baut !
Leute die mit Fotografie außer angucken nichts am Hut haben, halten uns aufgrund unseres Qualitätsanspruch und den damit verbundenen Kosten heute schon für völlig gaga

Gruß Björn

[SCFR]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

ich glaube aber behaupten zu können....die meisten 5D User wollen gar keinen 5D Nachfolger zum D3 Preis haben
Gruß Björn

So sehe ich das auch,
Ich hätte gern einen Nachfolger für meine 5d, im D300 Gehäuse mit dem D300 Monitor und zum D300 Preis, möglichst, jedoch nicht unbedingt, mit Canon Bajonett :-)

[CamBoy]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

ich glaube aber behaupten zu können....die meisten 5D User wollen gar keinen 5D Nachfolger zum D3 Preis haben

Nikon soll erst einmal eine weitere VF Kamera bauen und die dann zum 5D Preis bringen. Dann kann (könnte) man die mit der (kommenden) 5D richtig vergleichen.
Die 5D mit der D3 zu vergleichen ist irgendwie einen 2-3 Jahre alten VW Passat mit der neuen E-Klasse (oder 5er BMW) vergleichen um dann festzustellen das neuere Auto ist besser.....man aber erstaunlicherweise mit dem "alten" Modell trotzdem ans Ziel kommt

Ansonsten ist es doch zu begrüßen wenn sich die Qualitäten der Hersteller annähern und auch andere mal die Nase vorne haben. Das sorgt für frischen Wind in der Bude und stachelt die jeweiligen Entwickler an noch besser zu werden. Uns als User kann es doch nur Recht sein
Allerdings nähern wir uns wohl langsam Bereichen wo die "gravierenden" Unterschiede eher theoretischer bzw. messtechnischer Natur sind und die in der Praxis kaum einer bemerken wird. Aber am Stammtisch und in den Foren ist das natürlich wichtig wer die bessere Kamera baut !
Leute die mit Fotografie außer angucken nichts am Hut haben, halten uns aufgrund unseres Qualitätsanspruch und den damit verbundenen Kosten heute schon für völlig gaga

Gruß Björn

Sehr schön gesagt... Ich würde mir beim 5D Nachfolger lieber die selbe Auflösung, dafür aber Verbesserungen im Rauschverhalten und dem Dynamikumfang wünschen. Auch täte es gut, wenn Canon endlich auch mal im nicht unwichtigen Bereich, den Objektiven, endlich mal optische Fortschritte macht. Hier hat Nikon einfach die Nase etwas vorne. (neues 14-24, 24-70)

[alba63]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

D
Aber potentiell liefern die Sensoren ja bereits 14 Stops an Dynamik, nur hinten im Bild (in den Pixeln) kommt das nicht heraus.

Wollte man einen A/D Wandler mit 14 "echten" Bit realisieren, dürften die A/D Wandler nur mit einem Faktor 10-100 mal langsamer arbeiten.

Das bedeutet aber, daß die Bildrate auf deutlich kleiner als 1 Bild/ Sekunde sinken würde, d.h. Verhältnisse wie in der Digitalen Steinzeit.

Vielleicht bringt man ja mal eine Kamera heraus, die man in einem High-Q Modus betreiben kann.

Frank

Ich weiß nicht, obs an den Wandlern liegt aber ich stimme dir zu, der Wert von 14 Blenden ist völlig utopisch. dpreview misst den nutzbaren Dynamikumfang und da ist bisher die 40d mit etwa 9 Blenden Spitzenreiter bei den Canons. Ich habe die 5d und die Fuji S3pro und im Vergleich ist überdeutlich, was einen konventionellen Sensor von dem Spezialkozept der "Dual Pixel" bei Fuji unterscheidet.

Konventionelle Bayer- Sensoren sind in den Schatten gut, aber brennen in den Lichtern schnell aus. Die Fuji hat da 1-2 entscheidende Blenden Vorsprung, da kann Canon noch so schön gerechnet werden (ich hab schon Fantasiewerte von 12 nutzbaren Blenden gelesen).

Auch glaube ich nicht, dass die 5dII die Sensortechnologie der 1d MkIII übernehmen wird (außer Canon bekommt es mit der Panik!). Die 5d und 1ds Mark 2 unterschieden sich u.a. beim Sensor, wo die 1er Serie hochwertigere Sensoren hat, der Kontrastumfang der 1ds2 war besser als der der 5d, trotz höherer Pixeldichte.
Im Bereich des Dynamikumfangs wird sich bei konventionellen Bayersensoren nicht mehr viel tun, auch Fuji kann das nicht, die schaffen es nur mit dem Trick der "2 in einem", das hat aber Nachteile bei der Dateigröße (1 RAW der S3/S5 hat 25MB!) und Verarbeitungsgeschwindigkeit.

Dennoch: Abgesehen von der Auflösung/ Bildschärfe, wo die 5d besser ist, liefert die S3pro Bild für Bild ausgewogenere Bilder mit besseren, "filmartigen" Farben, weniger ausgebrannten Lichtern.

Zu schade, dass Fuji im Bereich DSLRs ansonsten so hinterherhinkt.

Gruß
Bernhard

[knet]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Dr. Frank, danke fuer den Link und die Zusammenfassung.

- Beim "Low-Light Sensitivity Factor" liegt die Nikon D3 allerdings deutlich vorne. (Ich habe noch nicht ganz verstanden, weshalb das so ist).

Dieser Parameter beschreibt das Rausch-Verhalten der Schattenpartien bei hohen ISO Zahlen, insbesondere bei Astro-Anwendungen (Tv um 10s).
Das erklärt wohl auch, weshalb die Nikon bei hohen ISO Zahlen so erstaunlich wenig rauscht. M.E. ist letzteres hauptsächlich den besonderen Rauschunterdrückungs-Algorithmen in der Nikon-Firmware geschuldet.

Ich habe auf Anhieb nicht rausgefunden, wie Roger Clark den "Low-Light Sensitivity Factor" misst, aber soviel ich weiss, entrauscht Nikon direkt im Sensor bzw. bevor das RAW File generiert wird. Mehr Details kenne ich jetzt auch nicht, aber es gibt Astro-Foto-Seiten, die dieses Verhalten genauer analysiert haben. Deswegen sei Nikon fuer Astro-Anwendungen nicht geeignet. Sie rauscht zwar weniger, dafuer werden aber kleine Sterne "wegentrauscht". Zum Glueck ist Astro nicht meine Domaene

[Dr. Frank]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Ich weiß nicht, obs an den Wandlern liegt aber ich stimme dir zu, der Wert von 14 Blenden ist völlig utopisch. dpreview misst den nutzbaren Dynamikumfang und da ist bisher die 40d mit etwa 9 Blenden Spitzenreiter bei den Canons.

Clark weist in seinem Artikel (Fig. 8a) explizit auf den mickrigen A/D Wandler der 40D hin: Der liefert lediglich 69,4 dB SNR, entsprechend 11,5 Blenden oder Bits. Es werden also über 2 Blendenstufen an Dynamik verschenkt.

dpreview mag auch einen anderen Maßstab / ein anderes Meßverfahren anlegen, mir als Physiker sind die Methoden des MIT Wissenschaftlers Clark aber wesntlich "sympatischer".

Auch glaube ich nicht, dass die 5dII die Sensortechnologie der 1d MkIII übernehmen wird (außer Canon bekommt es mit der Panik!).

Aus Glaubensfragen halte ich mich grundsätzlich heraus.
Ich habe einfach nur die bisherige Entwicklung der Technologien und die Systematik der DSLR Kameras von Canon analysiert und erfolgreich auf die nächsten Modelle hochgerechnet (40D, 1DsMKIII und 450D).
Bei der 5D gibts allerdings erst ein Modell, und da ist man bei Hochrechnungen vor Überraschungen nicht gefeit.. eine Gerade kann man eindeutig auch erst durch mindestens 2 Punkte legen...und Statistik gibt es erst ab drei Punkten.
Canon wird keinesfalls in Panik verfallen, die ziehen ihren 3jährigen Entwicklungszyklus ("Roadmap") unbeirrt durch.

Die 5d und 1ds Mark 2 unterschieden sich u.a. beim Sensor, wo die 1er Serie hochwertigere Sensoren hat, der Kontrastumfang der 1ds2 war besser als der der 5d, trotz höherer Pixeldichte.

Das kann ich so nicht nachvollziehen, da 5D, 1DMkII und 1DsMKII der gleichen Technologie Generation angehören.
An dieser Stelle würden mich Quellen brennend interessieren! Clark sagt über die 1Ds bislang nichts aus.
Beziehst Du Dich rein auf die Performance des Sensors, oder auf das fertig prozessierte Bild? An dieser Stelle spielt die Bildverarbeitung und damit die Leistungsfähigkeit des DSPs eine ganz entscheidende Rolle!

Zu schade, dass Fuji im Bereich DSLRs ansonsten so hinterherhinkt.

Gruß
Bernhard

Hat Fuji seine Sensortechnologie nicht vor Kurzem eingestampft?

Gruß Frank

[SCFR]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Dr. Frank, danke fuer den Link und die Zusammenfassung.



Ich habe auf Anhieb nicht rausgefunden, wie Roger Clark den "Low-Light Sensitivity Factor" misst, aber soviel ich weiss, entrauscht Nikon direkt im Sensor bzw. bevor das RAW File generiert wird. Mehr Details kenne ich jetzt auch nicht, aber es gibt Astro-Foto-Seiten, die dieses Verhalten genauer analysiert haben. Deswegen sei Nikon fuer Astro-Anwendungen nicht geeignet. Sie rauscht zwar weniger, dafuer werden aber kleine Sterne "wegentrauscht". Zum Glueck ist Astro nicht meine Domaene

Siehe hier:

http://www.astrosurf.com/buil/nikon_test/test.htm

[Benutzer]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

Moin!
Wenn das die »Militanten Gelben« lesen, ist der Sonntag gelaufen!

mfg hans

jo, wir sehen ja alle in dirks vergleichsbildern, wie sehr die neue 1ds mark III die alte 1ds mark II in den schatten stellt....*lachmichkrank

[Dr. Frank]

AW: Technischer Vergleich der Sensoren: 5D, 1D MK III und D3

aber soviel ich weiss, entrauscht Nikon direkt im Sensor bzw. bevor das RAW File generiert wird.
Zum Glueck ist Astro nicht meine Domaene

Gemäß der französischen Quelle ist es anders herum: Canon entrauscht durch eine spezielle Schaltung direkt im Sensor, indem die Differenz zwischen Bild- und Schwarzsignal gebildet wird.
Nikon hingegen macht das digital, also nach der A/D Wandlung. Das Verfahren "verfälscht" leider bereits die RAW Files und eliminiert offenbar die ganz schwachen Nutzsignale, was die Nikon Kameras ungeeignet für Astro-Anwendungen macht.

Gäbs die Astro- Seiten nicht, hätten wir vermutlich keine derart tiefgründigen technischen Analysen der Kameras.

Frank