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

[Dr. Frank]

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

1. Was mich technisch gesehen sehr erstaunt ist weniger der AD-Wandler als solches - die gibts in der nötigen Geschwindigkeit und Präzision doch schon etliche Zeit

2.Aber der nötige vorgelagerte Multiplexer für so viele Pixel bei so kleinen Ladungsmengen in den Pixeln - das ist alles andere als einfach
ich weis nicht wie die das anstellen die vielen Pixel seriell hintereinander anzusteuern und dabei das Signal soo wenig zu verfälschen.
Es geht hier um winzigste Ladungsmengen die korrekt in Digitalwerte umgesetzt werden müssen - und das in einer abartigen Geschwindigkeit...

1. Schnelle ADs gibt es eben leider nicht in der benötigten Qualität, das habe ich versuchen zu zeigen.

2. Der Multiplexer ist heute kein Problem mehr, das war es nur am Anfang der CMOS Sensorentwicklung.

Heutzutage besitzt jedes Pixel eine Lade- und Ausleseschaltung inklusive Verstärker.
Das sind idR jeweils 5 MOSFETs, die für eine sehr hochohmige Auslesung der Spannungen an den Photodioden und niederohmige Weitergabe an den da hinter liegenden Multiplexbus sorgen.

Die Umsetzung der winzigen Elementar-Ladungen (bis zu 80.000 Elektronen bei der 5D) in eine Spannung erfolgt in der Photodiode selbst. Diese wirklich als kleiner Kondensator mit einer Kapazität von Bruchteilen eines pF, demzufolge ergeben sich gut meßbre Spannungen von mehreren 100 mV (bei ISO 100).

Ich staune auch immer wieder über die enormen Anforderungen, die in einem solchen Kamerasystem auftreten.

Das ist aber vielen Usern gar nicht bewußt, die halt mal so über die vermeintliche Technologie Schwäche von Canon, aber auch von Nikon oder anderen schwadronieren.

Frank

[Pulmoll]

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

Ist doch gut, wenn canon nicht mehr so alleine auf einigen Gebieten der Digitalphotographie ist, oder?
Die Margen dürften immer noch erheblich sein, und wenn man die Preise der Kameras mit den analogen Bodies vergleicht, wird einem auch schwummerig.

Die Linsengeschichte ist zwar ein anderes Thema, aber ich stimme Dir natürlich zu.

Im Hinblick auf die 5D muß man fairerweise sagen, daß Nikon aktuell viele brandneue Vollformat- und digitaltaugliche Linsen herausbringt, die mit bestehenden und teilweise sehr alten Linsen von Canon aus der Vor-Digitalzeit verglichen werden.

Canon hingegen hat wohl ein neues Optikwerk eröffnet, und ein paar der neueren Linsen von dort scheinen bereits erheblich besser gerechnet zu sein. Spontan fällt mir das 70-200 f/4 L IS ein, und weitere Überarbeitungen werden erwartet.

An dieser Stelle muß Canon eventuell Know-How auf dem Gebiet der Weitwinkelobjektive aufholen.

Frank

Hallo Frank,

klar ist das gut. Konkurrenz belebt das Geschäft. Und wenn man noch das Glück hat, daß nicht der Preis das Ziel sei, sondern die Qualität: Grandios

Canon muß nicht nur eventuell aufholen...

ich wollte gar nicht unbedingt alte Linsen vergleichen. Aber alle neuen Optiken waren nicht so dramatisch besser. 2,8/14II, 2,8/16-35II habe ich getestet, und obwohl neu sind sie nach meiner Erfahrung nicht so deutlich besser, z.B. wie das alte 4,0/17-40. Und nicht wirklich gut.

Im Telebereich ist es etwas einfacher, und da ist Canon auch klassischerweise qualitativ besser aufgestellt.

Das 1,2/85II habe ich an der 5D, ich finde es gut, zweifach abgeblendet. Mich erstaunte nur die scheinbar gute Qualität des neuen Nikon 12-24.

Das 4,0/70-200 IS habe ich. Es ist untadelig bis gut, aber -ehrlich gesagt- ein 4,0/70-200er in guter Qualität zu dem Preis bauen ist nicht ganz so schwer. Das 2,8er hatte mich beispielsweise nicht überzeugt, im Vergleich zum 4,0er.

Gruss

Alex

PS: Aber zurück zum Thema: Auf den Sensor bezogen denke ich nach wie vor, daß Canon gut aufgestellt ist, und nachlegen kann, wenn man will.

Ich hoffe, ein 5D Nachfolger wird dahingehend ein echter Knaller. Mit guten Detaillösungen kann man sicher auch noch einiges verbessern. AA-Filter, neue Sensoren à la Foveon vielleicht, mehr Farbtiefe, mehr Dynamikumfang. Gerne auch unter 16 Megapixel. Das Zeug dazu haben sie.

[Nightshot]

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So sieht übrigens der A/D Wandler der 350D aus. 20D, 30D und 5D haben dann zwei davon. Eventuell kommt er ja jemandem bekannt vor.

[ceving]

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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.

Fühlt sich hier einer zum Propheten berufen, die Canon-User bei der Stange zu halten, damit nicht zu viele in den Genuss einer richtig guten Weitwinkellinse kommen?

cu Sascha

[alba63]

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

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

Das Zitat hab ich ja ganz übersehen, da geb ich noch schnell meinen Senf dazu:

Zum einen: Definiere Bildqualität. Farben? Dynamikumfang? Filmartige Bildwirkung? In allen drei Disziplinen setzt Canon keine Maßstäbe.

Schärfe, niedriges Rauschen? Das mag Physiker beeindrucken, aber es bewegt niemanden, der die Fotos ansieht. Was den Betrachter packt, sind die feinen Tonwerte, glaubwürdige, fein abgestufte, aber kräftige Farben. Bei Canon eher nicht so überzeugend.

Der Sensor einer 5d II wird "technisch" aber schon insofern nicht der absolute Überflieger werden, da man sich sonst das Wasser bei der 1er Serie selbst abgräbt. Das wird Canon nicht wollen.

Nach 2 Jahren 5d (ich hab sie noch) und kürzlicher Wiederentdeckung meiner alten Fuji S3 fällt mir auf, dass den files der 5d insgesamt deutlich "Charakter" fehlt, sie wirken kühl und steril, keine Tiefe, keine filmartige Wirkung.

Ich zweifle aber daran, dass Canon da was ändern wird/ will. Die liefern i.d.R. dieselbe Soße, mit ein wenig mehr von allem zum selben Preis.

Gruß
Bernhard

[Dr. Frank]

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

Zum einen: Definiere Bildqualität. Farben? Dynamikumfang? Filmartige Bildwirkung? In allen drei Disziplinen setzt Canon keine Maßstäbe.

Schärfe, niedriges Rauschen? Das mag Physiker beeindrucken, aber es bewegt niemanden, der die Fotos ansieht. Was den Betrachter packt, sind die feinen Tonwerte, glaubwürdige, fein abgestufte, aber kräftige Farben. Bei Canon eher nicht so überzeugend.

Der Sensor einer 5d II wird "technisch" aber schon insofern nicht der absolute Überflieger werden, da man sich sonst das Wasser bei der 1er Serie selbst abgräbt. Das wird Canon nicht wollen.

Gruß
Bernhard

Hallo Bernhard,

Du bringst es auf den Punkt, ... Physiker...und andere Menschen....

Deshalb habe ich ja auch die Überschrift "technischer Vergleich" gewählt; die von Dir genannten subjektiven Kriterien kann man meßtechnisch praktisch nicht ermitteln, mit einer "physikalischen" Definition würde ich mich auch enorm schwer tun. Sie gehören also nicht unbedingt unter diese Überschrift.

Nun, da Canon mit der 1Ds MK III eine 21 Mpix Kamera herausgebracht hat, würde sich eine 6D mit 16,7 MPix m.E. wieder ganz prima ins Schema einfügen.
Mit den 12,8 MPix der 5D gegenüber einer 1D MK II mit 8MPix und einer 1Ds mit 11 MPix (die 1Ds MK II gabs bereits) hat sich Canon seinerzeit ja auch nichts abgegraben.

Frank

[juli29]

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

Fühlt sich hier einer zum Propheten berufen, die Canon-User bei der Stange zu halten, damit nicht zu viele in den Genuss einer richtig guten Weitwinkellinse kommen?

bitte nicht den Preis vergessen...

[xforce]

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

Ist doch gut, wenn canon nicht mehr so alleine auf einigen Gebieten der Digitalphotographie ist, oder?
Die Margen dürften immer noch erheblich sein, und wenn man die Preise der Kameras mit den analogen Bodies vergleicht, wird einem auch schwummerig.

Weiss denn einer wieviel ungefähr ein KB Sensor wie in der 5D verbaut in der Herstellung kostet? Man hört ja des öfteren Horrorstories von bis zu 1000 Euro, meist jedoch von Leuten die wenig Ahnung haben.

Vom meinem früheren Job her weiss ich allerdings das die Hersteller gerade im High End Segment doch sehr hohe Margen fahren. Teilweise auch müssen, da die Entwicklungskosten recht hoch sind und im Gegenzug im oberen Segment die Stückzahlen gering sind.

Mein persönlicher Tip wäre 70 bis 120 Dollar. Und jetzt dürft ihr über mich herfallen.

Grüße,

Christian

[Roland Reiss]

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Eine CPU mit ca 1cm² Fläche kostet um die 100 Euro und das ist ein absolutes Massenprodukt. Jetzt rechne mal aus, was so ein Fullframe-Sensor für eine Fläche hat.

[kapverd]

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eine CPU als massenprodukt kostet keine 100. Im Nachwurf gibt es sie schon für 20.

[xforce]

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Eine CPU mit ca 1cm² Fläche kostet um die 100 Euro und das ist ein absolutes Massenprodukt. Jetzt rechne mal aus, was so ein Fullframe-Sensor für eine Fläche hat.

Ja der Vergleich mit CPUs wird gerne hergenommen. Da ein KB Sensor ungefähr die 9cm² Fläche hat heisst deine Antwort demnach 900 Euro?

Vielleicht zur Erinnerung. Die ersten Pentium sowie auch die ersten Pentium Pro hatten eine Die Fläche von ca 300mm² und wurden auch in vergleichsweise geringer Stückzahl hergestellt. Und die Kosten sind nicht nur von der Fläche abhängig sonst würde ein Sola Wafer ja unbezahlbar sein.

Eigentlich hatte ich gehofft das mir einer wenigstens eine Hausnummer nennen kann.

[Garfield]

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Ja der Vergleich mit CPUs wird gerne hergenommen. Da ein KB Sensor ungefähr die 9cm² Fläche hat heisst deine Antwort demnach 900 Euro?

Vielleicht zur Erinnerung. Die ersten Pentium sowie auch die ersten Pentium Pro hatten eine Die Fläche von ca 300mm² und wurden auch in vergleichsweise geringer Stückzahl hergestellt. Und die Kosten sind nicht nur von der Fläche abhängig sonst würde ein Sola Wafer ja unbezahlbar sein.

Eigentlich hatte ich gehofft das mir einer wenigstens eine Hausnummer nennen kann.

Hallo,

ich arbeite in der Halbleiterindustrie und kann sagen, dass ein 200mm Wafer (auf Wafern dieser Größe werden praktisch alle SLR Sensoren gefertigt) je nach Technologie und der Anzahl der Layer ca. 5000 - 10000 Euro einspielen muß, damit sich die Herstellung rechnet.
Auf einen 200mm Wafer passen 20 Sensoren im KB Format oder ca. 40 Sensoren im APC-C Format, siehe Fotos:

http://www.bilder-hochladen.net/file...-2-jpg-nb.html

http://www.bilder-hochladen.net/files/5tnb-1-jpg.html

Wenn man von ca. 10 schweren Defekten beim Herstellungsprozess verteilt auf einem Wafer ausgeht (das ist ein durchaus üblicher Wert), zerstört das im schlimmsten Fall 10 KB Sensoren, die restlichen 10 Sensoren sind also verwendbar. Beim APS Sensor sind somit 30 Sensoren nutzbar.
Schon dieses Verhältnis zeigt, dass die Herstellung eines KB Sensors mindestens 3 mal so teuer sein muß wie die eines APS-C Sensors.
Weiterer Nachteil und Kostentreiber ist die Tatsache, dass die Maschinen zum belichten der Strukturen (Belichtungsscanner, Preis pro Anlage: zweistelliger Millionen Bereich) ein maximales Feld von 26x33mm abdecken können.
Zu wenig für einen KB Sensor. Bei der Herstellung aktueller CPU's bei Intel oder AMD kann man so 4 oder 6 Prozessoren auf einmal belichteten.
Für einen KB Sensor mit ca 28x40mm Chipfläche bedeutet dies, im ersten Durchgang wird die eine Hälfte der 20 Sensoren pro Wafer belichtet und dann auf einer zweiten Maschine die andere Hälfte (Stiching).
Das macht die Sache weder billiger (doppelte Anzahl von Belichtungsvorlagen, so genannte Reticles), noch verringert dies den Ausschuß.
Wenn man also 5000 Euro pro Wafer ansetzt, kostet ein KB Sensor ca. 500 Euro, ein APS-C Sensor 150-200 Euro.
Genaue Zahlen über die Ausbeute pro Wafer (genannt Yield) sind in der Regel streng gehütete Betriebsgeheimnisse.

Ich hoffe dieser Einblick hilft die Herstellungskosten einschätzen zu können.


Ciao der Garfield.

[xforce]

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

Hallo Garfield,

vielen Dank für die interessanten Ausführungen. Eine Umstellung der Fertigung auf 300mm Waver könnte dann nochmals die Kosten senken. Wobei natürlich die Anschaffungskosten der Geräte sich auch rechnen muss, was wiedrum von der Stückzahl abhängt.

Ein schönes Wochenende euch allen

Christian

[Nightshot]

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

Genaue Zahlen über die Ausbeute pro Wafer (genannt Yield) sind in der Regel streng gehütete Betriebsgeheimnisse.

Wenn ich mir ansehe, dass auf einem 5D Sensor gerade mal etwa 400 Pixel defekt sind, die ausgemappt werden müssen, vermute ich mal, dass der Yield inzwischen gar nicht mal so schlecht sein kann.

[Dr. Frank]

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

...

Wenn man von ca. 10 schweren Defekten beim Herstellungsprozess verteilt auf einem Wafer ausgeht (das ist ein durchaus üblicher Wert), zerstört das im schlimmsten Fall 10 KB Sensoren,

Ciao der Garfield.

Hallo Garfield, das sind sehr interessante Betrachtungen.

Eine Ausfallrate von 50% der Sensoren auf einem Wafer scheint mir viel zu pessimistisch.

Bezüglich des Yields - auf welche Strukturgröße beziehen sich die 10 schweren Defekte? 10 Fehler pro Wafer oder pro Sensor, und welche Defektgröße- µm oder einige 10nm?

Die Struktur der Photodioden liegt doch im µm Bereich und sind angesichts der heutigen Defektgrößen bei den aktuellen nm-Strukturen also eher unempfindlich (äußert sich ggf als Hot Pixel).
Nur die Auslesetransistoren und Multiplexer dürften ebenfalls im nm liegen und damit einen echten Funktionsausfall produzieren.

Wenn einer der 5 Transistoren der Pixel-Ausleseschaltung betroffen wäre, verliert man lediglich ein Pixel (Stuck or Dead Pixel), was man ausmappen kann (gemäß Nightshots Argument).

Nur wenn einer der Multiplexer Transistoren betroffen wäre, müßte man den gesamten Sensor verwerfen, (in diesem Falle würde zB ein komplette Zeile oder Spalte ausfallen) und diese Wahrscheinlichkeit ist doch angesichts der Größenverhältnisse eher gering.

Kann man nicht einfach insgesamt - genau wie bei "normal" dimensionierten ICs und bei einem eingefahrenen Prozeß, einen Chip-Yield von > 95% ansetzen?
Dann würden auf einem Wafer mit KB Sensoren ab und an mal 1 Sensor ausfallen, was einen Preis von unter 300€ pro Sensor bedeuten würde.

Frank