Es hat vor etwa einem Jahrzehnt angefangen. Da ist jemand auf die grandiose Idee gekommen, dass es ISO bei digitalen Kameras gar nicht gibt. Man kann einfach immer mit Base-ISO (meistens ISO 200) knipsen, unterbelichten und dann in der Bildbearbeitung hochziehen. Ich habe das natürlich damals sofort ausprobiert und umgehend bleibenlassen, weil die Ergebnisse verheerend waren.
Ich wollte, um das Thema zu verdeutlichen, jetzt langwierig einen Wassereimer-Vergleich anführen, aber wie bei allen Vergleichen hinkt die Sache gewaltig und deshalb also wieder eine technische Erklärung.
Wir fangen bei der Photodiode an. Je länger ich belichte, desto mehr Photonen sammle ich ein und desto höher ist die Dynamik meines Sensors. Klar soweit?
Wir haben ja schon besprochen, dass der Sensor weit mehr Dynamik zur Verfügung stellt, als in ein RAW passen – schlicht, damit man bei höheren ISOs noch genug Daten oberhalb des Grundrauschens hat.
Nun haben wir ja nach dem Sensor einen Verstärker. Verstärker müssen gesteuert werden und Verstärker verstärken auch Rauschen. Also: schalten wir den Verstärker mal kurzerhand ab und verlassen uns auf den hohen Dynamikumfang der Photodiode. Wir lassen bei ISO 400 simpel die obere Hälfte der Werte weg und nehmen einfach unten ein paar zusätzliche Werte dazu. Das geht bei einem Sensor mit 14EV Dynamik ziemlich lang gut – erst bei ISO 1600 sieht man im unteren Bereich Rauschen.
Nimmt man nun RAWs mit ISO 200, 400 und 800 und belichtet die alle gleich lang und zieht anschließend die ISO 200 und ISO 400 hoch, damit sie gleich hell sind, wie ISO 800, dann sieht man da nicht viel Unterschied. Wenn man passendes Material verwendet. Denn natürlich lügt man sich in die Tasche, denn wenn man ein RAW 2EV hochzieht, verliert man 2EV Dynamik. Interessant ist es dann, wenn man zum Beispiel verhindern will, dass Lichter ausbrennen, also unterbelichtet und parallel aber die Schatten aufgehellt haben will. Dann fotografiert man mit ISO 200 und hellt nur die Schatten auf. Man verliert natürlich trotzdem Dynamik, denn man macht ja nichts anderes als ein Self-Made-DRI.
So, was hat das nun mit „ISO-los“ oder „ISO-Invarianz“ zu tun? Genau das wird so bezeichnet. Dass man, ohne dass der Verstärker zwischen Photodiode und A/D-Wandler anspringt, den rauscharmen Bereich der Photodiode von oben nach unten abfrühstückt. Das geht natürlich je nach Full-Well-Capacity des Sensors länger oder weniger lang.
Die FT-Sensoren haben prinzipbedingt relativ kleine Photodioden, die Full-Well-Capacity ist dementsprechend beschränkt und damit der Dynamikumfang. Deshalb ist es bei den FT-Sensoren üblich, dass da ab Base-ISO der Verstärker anspringt um den plötzlichen Absturz der Rausch- und Dynamikwerte bei ISO 1600 zu mildern. Bei Kleinbildsensoren hat man sich das gerne gespart, denn die brauchen das ja nicht so dringend. Der Effekt war, dass hohe ISOs bei manchen Kleinbildkameras auf einmal gruselig aussahen und viel Rauschunterdrückung brauchten. (Und die FT-Jünger haben gefeixt…)
Um das Problem zu lösen, haben die Hersteller den Verstärker wieder in Gang gesetzt und die sogenannten „Dual ISO“-Sensor erfunden. Die starten bei ISO 400 oder ISO 640 den Verstärker, der die Dynamik zwar nicht auf das Level wie bei Base-ISO hebt, aber zumindest eine Stufe höher. So hat die Sony Alpha1 grob bei 200 und 500 ISO die gleiche Dynamik im RAW – und bei 400 und 800. Base-ISO der Alpha liegt bei ISO 100.
Der Trick ist übrigens nicht wirklich neu, den hatte die E-3 schon eingebaut. Sie haben es nur nicht an die große Glocke gehängt. (Grund: ISO 250 und ISO 320 waren schlechter als ISO 400. Das wollten sie den Kunden nicht unter die Nase reiben. Mittlerweile ist das kein Bug, sondern ein Feature, das extra kostet …)
Fazit: Die Photodiode weiß nichts von ISO. Jeder Sensor ist also „ISO-los“. Ob und wie und wann der analoge Pegel bzw die digitalen Wert verstärkt/erhöht werden, hängt an der Auslegung durch den Kamerahersteller und der Auslegung des A/D-Wandlers bzw der RAW-Erstellung.
Was fängt man mit diesem Wissen nun an, außer abheften und in Foren damit angeben? Wenn man einen Sensor mit „Turbo“ hat, sollte man das Einsetzen des Turbos kennen, weil man dann eben nicht ISO 400 nimmt, sondern ISO 500. Ab ISO 800 ist das dann aber schon wieder völlig Wumpe. Kein moderner Sensor von Oly hat ein „Turboloch“. Man nehme also die zum Bild passende ISO und zwar die niedrigste die geht, ohne dass man großartig aufhellen muss, weil man dann Dynamik und Rauschabstand verliert. Deshalb halte ich überhaupt nichts von Auto-ISO. Bei mir ist ISO 200 festgenagelt, außer ich habe einen verdammt guten Grund, die ISO hochzusetzen.
Einer dieser Gründe ist Astro. Denn ich kann schlicht nicht beliebig lange belichten, weil mir sonst die Sterne davonlaufen. Selbst bei LiveComposite – Startrails – gehe ich bei f/2,8 auf ISO 400, weil die Sterne sonst zu „dünn“ werden. Denn selbst wenn ich statt 20 Sekunden 40 Sekunden belichte, hilft mir das nichts, weil ja die Sterne wandern. Ich kriege nur die Umgebung heller, aber nicht die Sterne.
Bilder: Diverse „Full-Well-Locations“ in Nürnberg.
„Wir fangen bei der Photodiode an. Je länger ich belichte, desto mehr Photonen sammle ich ein und desto höher ist die Dynamik meines Sensors. Klar soweit?“
Das bedeutet für mich, daß die Dynamik eines Sensors von der Belichtung abhängt – oder verstehe ich das jetzt falsch?
Grüße!
Peter
Klares Jein. Die mögliche Dynamik des SENSORS hängt von der Full-Well-Capacity ab. Die Dynamik des Bildes von der Belichtung und vom Motiv. Wenn das Motiv nur 7EV Dynamik hat, dann kannste so viel belichten wie Du willst, das wird nicht mehr.
Generell ist es IMMER eine blöde Idee, unterzubelichten um an der ISO zu sparen. Denn dann hat man eine geringere Dynamik. Der A/D-Wandler und der Konverter bei den Olys sorgen normalerweise dafür, dass Du bei der gewählten ISO und korrekter Belichtung eine optimale Dynamik hast. Also: Die Belichtungszeit so lange wie möglich wählen, damit der Sensor möglichst viel Photonen sammeln kann. Das garantiert die optimale Dynamik. Blende nach gewünschter Schärfentiefe wählen, ISO so gering wie möglich damit die benötigte Belichtungszeit noch erreichbar ist.
Aber spräche das dann doch nicht für Auto-ISO? Was habe ich nicht verstanden?
Auto-ISO ist dann interessant, wenn Du in M exakte Blende und exakte Belichtungszeit haben willst – und damit klar kommst, dass Du eine Belichtungskorrektur nur über Umwege hinkriegst (Ausnahme: PEN-F)
Oder Du konfigurierst an einigen Stellen im Menü die Auto-ISO-Logik speziell auf Deinen Anwendungsbereich. (Ist mir zu viel Huddel, aber es gibt Leute, die finden das supi.)
Für mich ist das Einfachste: kucken, ob die Belichtung grob passt, und im Zweifel die ISO so hoch setzen wie ich brauche. Aus. Die Anzahl der Fotos, bei denen eine höhere Dynamik überhaupt gefragt ist, ist so gering, dass ich mit der Methode keine Probleme habe.
Danke!
Die Auto-Iso-Logik der Olys orientiert sich (grob) an der „Kehrwert der Brennweite“-Faustformel. Sie macht oft die Belichtungszeiten (im A-Modus) deutlich kürzer, als wir es mit dem tollen Wackeldackel in den Cams (und einigen Objektiven) eigentlich brauchen…
Wenn du also ein Motiv hast, was keine kurzen Zeiten verlangt, und du die benötigte Brennweite mit Hilfe des Stabis auch nicht verwackelst, ist es viel schlauer, die Iso von Hand nur so hoch zu drehen, bis du die wirklich benötigte Belichtungszeit erreicht hast. Die Automatik würde in vielen Fällen die Iso deutlich höher drehen.
Beispiel:
Meine E-M1 (ohne Mark) will bei 100mm gerne mit 1/200sec belichten (das entspricht genau der „Kehrwert der Brennweite“-Faustformel auf KB-Bildwinkel gerechnet). Mit dem 12-100 schaffe ich aber @100mm 1/20sec (und länger) aus der Hand, 1/40sec locker und sicher. Das macht dann einen riesigen Unterschied, ob ich mit Iso200 fotografiere oder die Automatik die Isos auf 800 oder gar 1.600 hochtreibt…
Vielen Dank für den auch für (Fast-)Laien verständlichen Artikel (in Rekordzeit!)
Moderne Dual ISO Sensoren in Four Thirds-Grösse gibt es meines Wissens nur in Panasonic Kameras sowie in der interessanten Alice Camera. Es wäre schön, wenn es einen Dual ISO Sensor auch mal von OMDS gäbe… „Turbo“ und „Turboloch“ ist ein toller Vergleich!
Herzliche Grüsse, Gregor
Es gibt Leute, die das Belichtungsdreieck mögen. Damit wird ja suggeriert, dass Belichtungszeit, Blende und ISO in der digitalen Fotografie gleichwertig wären. Sind sie aber nicht (ganz). Für die Lichtmenge, die am Sensor ankommt, spielen nur Blende und Belichtungszeit eine Rolle. Und nur die Lichtmenge ist für den Abstand von Messwert zum „Nullpunkt“ relevant. Das beschreibst Du ja auch und ein paar Konsequenzen daraus. ISO ist also „nur“ eine Art Verstärkung.
Ich glaube, dass die „Verstärkung“ durch ISO eine relativ simple Multiplikation der Messwerte der einzelnen Sensels ist, also der Photodiodenmesswerte, wenn man so mag (Dual-ISO Sensoren meine ich dabei nicht, da kann man noch beim Kondensator tricksen). Ich glaube und habe dafür ein paar Indizien, dass die Kamera einfach den Multiplikationswert reinschreibt (z.B. 1 für ISO 200 bei Olys und 2 bei ISO 400 usw.) der anzuwenden ist im Sucher, im Display oder bei der weiteren Bearbeitung in der Kamera vor dem Abspeichern.
Würden im RAW-Format die unverfälschten Messwerte der Sensels gespeichert werden (was nicht der Fall ist), dann könnte man diese ISO-Verstärkung auch am Computer nachhupfen.
Praktisch gehe ich so vor wie Du auch. Ich überlege mir Belichtungszeit (meistens: so lange wie möglich, so kurz wie nötig) und Blende (passende Schärfe und Schärfentiefe) und bin meist auf ISO 200. Wenn mir das zu dunkel ist im Sucher, drehe ich die ISO halt rauf auf „gefällig“. Aber prinzipiell ISO 200 bei meinen Olys.
Die verkürzte Formulierung „es gibt kein ISO (in der digitalen Fotografie)“ finde ich nicht so schlecht. Wenn man z.B. glaubt (eigentlich benötigte) Belichtungslänge durch ISO kompensieren zu können, dann wird man sich mehr Rauschen einfangen, als nötig wäre, wenn man die Zusammenhänge verstanden hätte. Oder mit anderen Worten: Das Belichtungsdreieck ist nicht „richtiger“ als die Aussage, dass es kein ISO gibt – in der digitalen Fotografie. Finde ich zumindest.
Die ISO wird bei unterschiedlichen Sensoren unterschiedlich realisiert. Durch analoge Verstärkung, Mulitplikation von digitalen Werten oder einer Kombination aus beiden. Wie genau das gemacht wird, ist leider das Geheimnis der Kamerahersteller. Gelegentlich findet man in Datenblättern Werte für die analoge Verstärkungsmöglichkeit, aber das sagt nichts darüber aus, was davon tatsächlich verwendet wird.
Man kann sich mit diversen Tools helfen (und ein bisschen Mathematik) um Indizien zu sammeln. Mir scheint wichtiger, dass ISO jedenfalls nicht auf Augenhöhe ist mit Zeit und Blende.
Hallo in die Runde,
weil die Beiträge während der letzten Tage eher was für Mathematiker und Physiker waren und der kleine Chemiker damit immer irgendwie überfordert ist, hilft es vielleicht das (Mysterium) Licht einfach mal nur am Rande zu betrachten. Denn die Fotosensoren sind zwar sehr komplex, aber in der Welt der Sensortechnik genau aus diesem Grund eigentlich auch ziemlich weit zurück. Jetzt aber der Versuch einer Erklärung, der wissenschaftlichen Grundsatzdiskussionen nicht standhält und daher ersetzen wir auch einfach mal Licht durch Gas. Einfache Sensoren brauchen tatsächlich nur zwei Komponenten, moderne drei (vier).
1) Wenn man ein Gas messen will, muss es durch eine Öffnung (Loch mit Membrane) in den Sensor gelangen. Die Beschaffenheit des Loches bestimmt somit wieviel Gas eindringen kann. Wir sehen der Sensor ist eigentlich viel mehr als das worüber wir ständig diskutieren. In diesem Fall wäre es die Blende.
2) Das Gas (Licht) muss ja nun irgendwo hin und gemessen werden. Das Prinzip von elektochemischen Sensoren kennt jeder aus dem Schulunterricht. Das ist wie eine Batterie. Positive und negative Elektrode in Salzlösung getaucht und es fließt der Strom. Jetzt stellen wie uns einfach mal vor, das aufteffende Gas (Licht) setzt in einer Substanz durch eine chemische Reaktion Elektonen frei. Ein Gas wäre somit messbar, das Licht hinterlässt so ein Abbild.
Bis hierher ist das relativ einfach. Wir haben die Blende und die Reaktionszeit/Belichtungszeit.
3) Nun ist aber mein Gas sehr giftig (der Raum sehr dunkel) und ich brauche also einen hochempfindlichen Sensor der mir auch kleinste Mengen anzeigt. Ich benötige also eine Verstärkung (ISO) des Signals. Dafür benutzt der Chemiker einen Potentiostaten. Der macht eigentlich nicht mehr oder weniger als zusätzliche Elektronen ins System zu geben. Das Ding sollte dies halt nur immer im „irgendwie linearen“ Verhältnis zur tatsächlich von außen eindringenden Gas-/Lichtmenge tun.
4) Der Verstärker/Potentiosstat ist kein Wundermittel. Er verstärkt lediglich das Signal. Das Siganal ist halt der Ausschlag auf Deinem Messgerät, der durch das eintreffende Gas (Licht) verursacht wird. Blöderweise hat man nun auch ohne Gas ein kleines Signal (Grundrauschen). Die Anzeige steht nie ganz auf Null. Wenn ich nun kleinste Mengen von meinem Gas bestimmen will, dann liegt mein Signalausschlag leider kaum höher als dieses Grundrauschen. Setze ich dann den Potentiostaten (ISO) zur Verstärkung ein, erhöhe ich alle Signale, also die vom Messgas als auch vom Grundrauschen. Macht der Fotosensor beim Erhöhen der ISO nicht anders. Du siehst vielleicht mehr auf Deinem Bild, aber was Du siehst wird wieder teilweise vom ebenfalls erhöhten Grundrauschen überdeckt. Dumme Sensoren liefern dieses Signal an den Prozessor und der Anwender darf dann am Rechner versuchen die beiden Signale mehr schlecht als recht am Rechenknecht (Bildbearbeitung) auseinander zu friemeln. Der schlaue Sensor verfügt über ein ASIC. ASICs entlasten Prozessoren und letztendlich auch den User. In diesem Fall enthält der Baustein Firmware oder auch physikalische Funktionen, die das Rauschen zum Beispiel an seiner Regelmäßigkeit erkennen und herausrechnen können. Das klappt nicht hundertprozentig und machmal werden auch Anteile des eigentlich gewünschten Signals erfasst und weggegbügelt.
Fazit: Wie Manfred korrekt bechreibt, braucht es eigentlich nur die ersten beiden Komponenten (Blende, Verschlusszeit). Die „modernen“ Bausteine Verstärker (ISO) und ASIC braucht es unter optimalen Bedingungen nur um das Bild zu verbessern oder unter schwierigen Grenzbereichen um das Bild überhaupt noch sichtbar zu machen.
Warnung: Geht mit dem Quatsch den ich hier verzapft habe nicht in irgendwelche Foren und argumentiert damit herum. Die pysikalisch-chemischen Prozesse sind nicht korrekt beschrieben und man wird Euch das in der Luft zerreißen. Es soll halt nur Leuten wie mir, mit eingeschränkten mathematischen und physikalischem Verständnis eine ungefähre Vorstellung vermitteln, was hier überhaupt diskutiert wird. Eure Bilder macht Ihr auch so.
Wer sich tatsächlich für Funktionsprinzipien elektochemischer Sensoren interessiert (Achtung keine Fotoliteratur) kann sich mal bei den umfangreichen Publikationen der Firma Dräger (aus Lübeck) umschauen. Diese befanden sich auch in den Regalen einiger früherer Olympus-Mitarbeiter. Die Grundlagen der Sensortechnologie sind unabhängig davon, was eigentlich erfasst werden soll, für eletrochemische Sensortypen, alle gleich.
Beste Grüße
Frank
Hallo Manfred,
prima und einfach formuliert.
falls du der Manfred („aus Wien“) bist, der auch im Werksforum ( ist mittlerweile eine Sekte) gelegentlich schreibt,
dann möchte ich dir danken. Es gibt dort nur eine Handvoll Kommentatoren, die Konstruktives anbieten. Andernfalls natürlich auch Kompliment und die Einladung, auch hier öfters mal mitzutun. Was ich nicht verstehe, dass Leute wie du mit pefektem Deutsch und klaren Gedanken einen Halbklarnamen brauchen, um sich mitzuteilen. Wir sind eine kleine, verschworene Gemeinschaft und halten ein kleines Fähnchen hoch.
Wir sind keine Hosenscheißer. Ich habe das Gefühl, dass du hier wichtig bist.
Lieben Gruß
Werner
Danke Werner,
ich finde den Begriff „Werksforum“ ein bisschen abwertend. Für mich suggeriert das, dass im Oly-Forum nur „Systemtreue“ posten, hier aber die „Freigeister“, dort das Imperium, hier die Rebellen :-). Die Themenvielfalt ist im Oly-Forum naturgemäß größer als hier und v.a. kann dort formatbedingt auch besser mit Fotos oder Filmen argumentiert werden. Auch empfinde ich es dort nicht sektenhafter als hier, das ewige Abgleiten in Äquivalenzdiskussionen von Einzelnen dort ist allerdings ein wenig langweilig. Mich erinnert die Diskussion ob PAT oder Oly-Fourm stark an „Volksfront von Judäa“ gegen „judäische Volksfront“ :-). Immer wenn jemand mit „wir, gegen die anderen“ argumentiert, werde ich schon misstrauisch – außer vielleicht im sportlichen Wettkampf. In Summe bin ich an beiden Orten (und auch weiteren) sehr gerne und tausche mich auch aus. Reinhard sagt manchmal gute Dinge und manchmal auch Dinge, die ich für weniger gelungen halte, manchmal auch für falsch. Das macht aber nichts, ich habe selber auch schon Blödsinn geschrieben. Und selbst wenn man mal nicht einer Meinung ist, ist das aus meiner Sicht kein Problem. „To agree to disagree“ ist manchmal auch ok und passiert mir auch mit Freunden. Herablassend sollte man halt nicht werden 🙂 Zum Klarnamen: Ja, im Forum heiße ich „Manfred-Wien“ und Reinhard hat meinen Nachnamen auch in der eMail-Adresse, die ich zu jedem Posting angebe.
Ja, Manfred,
jeder von uns schreibt gelegentlich Mist. Wenn aber dann vom selben Autor fast immer auch sehr gute Beiträge kommen, haben alle was davon. Und da bist du einer der wertvollsten, deswegen habe dich direkt angeschrieben und manche deiner Spickzettel in die Bücher von Reinhard eingeheftet.
Ich selber habe zwei inkurable Marotten: ein Faible für lesbares Deutsch und ein offenes Visier in der Kommunikation.
Aber suum cuique, die Welt ist groß..
Hallo Werner,
ich lese Deine Kommentare sehr gerne – über den Abschnitt: Ich habe selber zwei inkurable Marotten: ein Faible für lesbares Deutsch… musste ich dann aber schon ein wenig schmunzeln 🙂
Grüße Joachim
Oh shit- äh- Kacke natürlich; hast mich erwischt…
Asche auf mein Haupt und errata corrige ( verdammt, wie heißt das auf deutsch?).
Muß also heißen: „mein Hang zu simplifizierter Langage“!
Danke für die Kritik, das Anglizismenluder lauert überall…