Kuvan koko ja kohina

[jmantyla]

Kysynpä tässä asioita, joista ei näy keskustelua. Eli suurimmassa osassa dslr-kameroista on Aps-kokoinen kenno, jonka koko on 25,1 × 16,7 mm.
Tästä kennosta eri tehtaat puristavat 6-12, jopa 18 mpix. Merkittävää kohinan lisääntymistä ei ilmeisesti tapahdu ainakaan noin 10-12 mpix asti. Jos pikseleitä revitään vielä lisää, kohinan täytynee lisääntyä, jolloin saavutettava hyöty kyseenalaistuu.
Nyt herää kysymys: mitä tapahtuu, jos Aps-kokoisella kennolla ottaa pienempiä kuvia kuin kameran maksimi salli? Eikös kohinan pitäisi vähentyä?
Pentax K200D:ssä on jpg-tallennuksella mahdollista ottaa 10, 6 ja 2 mpix kuvia. Samanlainen valikko lienee kaikissa dslr-kameroissa. Tein testin ja otin samasta kohteesta (auton takaosa n. 10 metrin päästä) seuraavat kolme kuvaa samalla Tamronin 17-50 mm zoomilla:

Lopputulos: parhaalta näyttää 6 mpix kuva, eikä tuo 2 mpix kuvakaan aivan toivoton ole, jos toki risujen ja lumihiutaleiden rajat alkavat mennä epäteräväksi.
Mitä oikeastaan tapahtuu, kun kuvakokoa samalla Ccd-kennolla pienennetään ja isonnetaan? Jos 10 mpix kameralla ottaisi 2 mpix kuvia, niin eikö kohinan pitäisi kaiken järjen mukaan vähentyä? Tapahtuuko silloin jonkinlainen binnaus?

Jorma M.
Kangasala

[Timpe]

Tästä keskusteltiin viime vuoden loppupuolella mm. Canon EOS 7D:n ketjussa tästä alkaen ja testikuvien kera esim. tässä viestissä.

En ole käytännössä suosinut noita pienempiä MRAW tai SRAW kuvia, koska itselleni on enemmän käyttöä suuremmalle resoluutiolle kuin alhaiselle kohinalle samassa kennokoossa. Kohinan saa poistettua PhotoShopissa täyskoon RAW-kuvista, mutta kerran kadotettua 18 Mpix resoluutiota ei saa takaisin. (Toki ottaisin silti mieluusti käyttööni täyskokoisen EOS 5D Mk II:n CMOS-kennon matalan kohinatason, mutta se ei ole teknisesti mahdollinen APS-kennolla kehityksen tässä vaiheessa.)

Kirjoitit tuolla näin:
"Jos pikseleitä revitään vielä lisää, kohinan täytynee lisääntyä, jolloin saavutettava hyöty kyseenalaistuu."
Tästä olen eri mieltä ainakin 7D:n tapauksessa, koska kameran muu tekniikka on kehittynyt samassa suhteessa resoluution kasvun kanssa. Kohinan määrä per pikseli on pysynyt jokseenkin samana vaikka kennon resoa onkin kasvatettu ja tämän vuoksi saan 18 Mpix kameran resoluutioedun suoraan käyttööni ilman eri kikkailua.

[Lauri Kangas]

Binnaus tosiaan vähentää kohinaa resoluution kustannuksella. Noita kameran pienempiä kuvakokoja käytettäessä tosin tapahtuu jotain ihan muuta kuin binnaus, eikä niiden pienennysalgoritmit välttämättä ole optimaalisia jos nimenomaan haluat kohinaa pois. Pahimmassa tapauksissa kamera saattaa suoraan valkata kennolta vain osan koko kennon pikseleistä, jotka sitten päätyvät pienennettyyn kuvaan eikä siinä kohina vähene mihinkään. Pienennyksen (tai vaikka binnauksen) voi hyvin tehdä vasta tietokoneella.

[jmantyla]

Noita kameran pienempiä kuvakokoja käytettäessä tosin tapahtuu jotain ihan muuta kuin binnaus, eikä niiden pienennysalgoritmit välttämättä ole optimaalisia jos nimenomaan haluat kohinaa pois.

En ole tätä koskaan kokeillut, mutta tulipahan mieleen selatessa kameran valikkoa. Varsinainen kysymys kuitenkin oli, että mitä näissä dslr-kameroissa oikein tapahtuu kuvakokoa pienennettäessä?
Jos se ei ole binnausta, mikä Ccd-kameroissa toimii ja on tehokasta, niin mitä se on? Käsittääkseni kamerat käyttävät koko kennoa myös pienempää kuvakokoa käytettäessä. Esim. tuo K200D:n 2mpix kuva on kooltaan aika tarkkaan puolta pienempi kuin 10 mpix kuva. Sama suhde on Atik 16HR Ccd-kamerassa käytettäessä binnausta.
Ehkä pitää joskus kokeilla ja katsoa mitä tapahtuu. Mutta ei sekään kerro kaikkea mitä dslr:ssa tapahtuu. Uteliaisuuttani kysyin.

Jorma M.

PS. Timpen mainitsemissa jutuissa kuvat eivät näy.

[Lauri Kangas]

Binnaaminen on selkeästi määritelty operaatio ja siinä esim. 2x2 pikselin alueelle osuvat countit lasketaan yhteen kuin kyseessä olisi yksi iso pikseli. Tällainen pikseli on neljä kertaa herkempi (melkein) kuin normaali pikseli ja sen takia binnatut kuvat myös saturoituvat nopeammin. Tuloksena saatava kuva sisältää neljä kertaa vähemmän pikseleitä eli mittasuhteet puolittuvat. Binnaamisella voi pienentää kuvan mittasuhteita vain kokonaislukukertoimin.

Muita pienennysalgoritmeja on monia, esim. nearest neighbor, bilinear, bicubic, b-spline, lanzcos jne. Jotkut näistä soveltuvat hyvin tiettyihin ja jotkut toisiin tarkoituksiin. Jotkut ohjelmat saattavat osata myös keskiarvobinnauksen, joka eroaa tuosta normaalista sillä että tulos jaetaan vielä neljällä. Jos käytetään datatyyppiä jossa ei ole ylärajaa, tulos on skaalausta vaille sama (jos ei, kuva voi palaa puhki).

Se mitä digijärkkärissä tapahtuu käytettäessä pienempiä kuvakokoja on mystiikkaa eikä valmistajat paljon siitä hiisku. Todennäköisesti siellä vain käytetään jotain likaista ja nopeaa kikkaa, joka riittää hyvin niille jotka haluavat gigan kortille neljätuhatta mummokuvaa.

[Timpe]

PS. Timpen mainitsemissa jutuissa kuvat eivät näy.

Juu, muutama linkeillä mainittu testikuva on jo mennyt bittitaivaaseen noista viesteistä, mutta ne "pöllinpää-kuvat" ovat kaikki tallella foorumilla ja noita pääsee näkemään kirjautumalla tänne sisään. Käsittääkseni ihan kattava kuvavertailu EOS 7D:n kohinatasoista eri herkkyyksillä ja eri RAW/MRAW/SRAW-tiedostokoolla.

[Meade-mad]

Olisiko mahdollista että Pentax olisi ratkaissut resolution muutoksen mahdollistaman binnauksen fiksummin kuin Canon?

jk

[jmantyla]

Olisiko mahdollista että Pentax olisi ratkaissut resolution muutoksen mahdollistaman binnauksen fiksummin kuin Canon?
jk

Kyllä, tai sitten ei? Taitaa olla liikesalaisuus. Taidan jossain välissä testata pitkillä valotusajoilla. Kuvakokojen suhde 1812x1216/3872x2592 on hämmästyttävän lähellä Atikin Ccd-kameran binnausta 4pix=1pix.

LK: Todennäköisesti siellä vain käytetään jotain likaista ja nopeaa kikkaa, joka riittää hyvin niille jotka haluavat gigan kortille neljätuhatta mummokuvaa.

Näin veikkaan. Tuo 1812x1216 viittaisi tähän. Kuvakoko 1812x1216 sallii nipin napin 10x13cm eli "kymppikuvan" riittävän tarkan paperivedoksen, jolloin mummo ja lapset ovat iloisia. Digikameravallankumous alkoi 2mpix pokkarikameroista. Ne mahdollistivat tämän peruskuvan.

Jorma M.