AW: Zitat: "6 Mio Pixel sind genug"
Hallo,
das eigentliche Binning verbindet die entsprechenden Pixel elektrisch
vor der Signalverstärkung. Das hat den Vorteil, daß dann bei geringer Beleuchtung der vierfache Ladungswert bzw. Spannungswert zur Verfügung steht und damit das Signal Rauschverhältnis besser wird. Bei einem Schwarzweiss-Imager nimmt man i.a. 4 unmittelbar benachbarte Pixel, bei einem Farbimager 4 "benachbarte" gleicher Farbe, also in jede Richtung der übernächste.
Das muss aber der Imager hardwareseitig unterstützen und das macht nicht jeder. Dann kann man man das Binning "nachrechnen".
Man hat dabei prinzipiell zwei Möglichkeiten:
Zuerst demosaiking (Farbumrechnung) und jedem Einzelpixel Chrominanz und Luminanz (Farbart und Helligkeit) zuweisen und dann zwischen den 4 so gewonnenen benachbarten (Chrominanz-/Luminanz-) Pixeln mitteln. Diese Methode bietet sich an, wenn das Demosaiking auf Pixelebene in der Signalverarbeitung hardwaremäßig implementiert ist
- Die 4 "benachbarten" gleichfarbigen Pixel zu einem "Überpixel" zusammenaddieren und das Demosaiking über die "Überpixel" durchführen. Der Vorteil: Man rechnet mit größeren Werten und bekommt dadurch geringere rauschinduzierte Fehler bzw. Rundungsfehler.
Das berechnete Binning ist dem hardwaremäßigen unterlegen, da jeweils kleinere Spannungs-/Ladungswerte digitalisiert werden müssen und sich damit die Rauscheinflüsse in den Verstärkern und im A/D-Wandler (bzw. den Wandlern) stärker auswirken.
Größere Pixel (und damit weniger MPixel) sind bezüglich des Rauschens noch besser, da dann die lichtempfindliche Fläche des einen Pixels größer sein kann als die Summe der 4 kleineren. Schließlich benötigt man nur einmal den Platz für die Signalausleitung. Bei größeren Pixel kann deshalb der sog. Füllfaktor (Anteil der aktiven Sensorfläche an der gesamten Pixelfläche) größer werden.
Dabei wurde jetzt nur das Rauschen berücksichtigt.
Für die Auflösung, also z.B. den Treppenstufeneffekt sieht das anders aus. Hier kann man durch geschicktes Binning (auch gerechnetes) eine schönere Interpolation der Kanten erzeugen, als das bei weniger und dafür größeren Pixeln der Fall ist - solange man genügend Licht hat und das Rauschen vernachlässigen kann. Man hat ja auch mehr und differenziertere Informationen; kann also auch mehr herausholen.
Es gibt noch andere Ansätze, das Signal-Rauschverhältnis zu verbessern: Weg vom Bayer-Pattern, und hin zu alternativen, "spärlich besetzten" Mustern. Für Spezialanwendungen gibt es das schon, in Consumer-Kameras wohl noch nicht. Dabei wird das Muster so angeordnet, daß nicht über jedem Pixel ein Farbfilter ist. Die Farbfilter auf den Pixeln schlucken selbst im Durchlaßbereich etwa die Hälfte des Lichts, blaue noch mehr.
Aber das Demosaiking solcher neuer Filterarrays muß erst erarbeitet werden und bringt aufgrund der unterschiedlichen Pixelempfindlichkeiten eigene Probleme mit. Für das klassische Bayer Pattern haben die Kamerahersteller ihre ausgefeilten Demosiking Algorithmen fertig.
@Werner: Beim Demosaiking des klassichen Bayer-Patterns ist immer grün "übergewichtig". In einer quadratischen Anordnung dominiert aus Symmetriegründen die Zahl 4. Das paßt nicht so recht zu den 3 Grundfarben. Dann hat Bayer einfach grün zweimal genommen, mit der Begründung, daß das menschliche Auge im grünen Spektralbereich ebenfalls empfindlicher ist (V von Lambda-Kurve). Er hätte auch blau doppelt nehmen können mit der Begründung, daß die blauen Farbfilter mehr Licht schlucken als die anderen. Wäre für das Rauschen besser gewesen, wirkt aber nicht so natürlich.
Gruß
Jürgen
