Dlaczego zastosowanie wyższej czułości ISO i krótszego czasu otwarcia migawki daje więcej szumu niż stosowanie niższego ISO i dłuższego czasu otwarcia migawki?

Próbuję zobaczyć, jak ta odpowiedź koreluje z praktyką. Ta odpowiedź w zasadzie mówi, że muszę wpuścić wystarczającą ilość światła do kamery, a następnie użyć najwyższej wartości ISO, a wtedy uzyskam najniższy poziom hałasu.

Więc robię dwa zdjęcia tym samym aparatem. Aparat ma ustawioną przysłonę na określoną wartość, tryb w pełni ręczny, aparat stoi na statywie i ustawia ostrość na określonym odległym obiekcie. Strzelanie odbywa się około północy, więc jest raczej ciemno. Scena to duży budynek przemysłowy stojący daleko od pola przed kamerą. Pole nie ma źródeł światła, wszystkie światła są na budynku przemysłowym.

Nie wiem, czy to ważne, ale zdjęcia są zapisywane w aparacie jako JPEG - bez fotografowania do surowego i zewnętrznego przetwarzania końcowego. Może dlatego widzę mój nieoczekiwany wynik.

Najwyższa wartość ISO aparatu to 3200 (bez użycia rozszerzonych wartości ISO).

Więc najpierw robię zdjęcia z ISO 1600 i czasem otwarcia migawki ustawionym na 1/125 sekundy, a następnie robię zdjęcia z ISO 3200 i czasem otwarcia migawki ustawionym na 1/250 sekundy. Ilość światła powinna być identyczna i rzeczywiście oba zdjęcia wyglądają odpowiednio naświetlone i naświetlone w ten sam sposób.

Kiedy otwieram zdjęcia w przeglądarce zdjęć i powiększam do stu procent, widzę, że ujęcie ISO 1600 jest znacznie czystsze niż jedno z ISO 3200. Sprawdziłem to kilka razy i jestem pewien - nie jest na odwrót.

Dlaczego to? Czy to z powodu różnicy przetwarzania końcowego?

Więc najpierw robię zdjęcia z ISO 1600 i czasem otwarcia migawki ustawionym na 1/125 sekundy, a następnie robię zdjęcia z ISO 3200 i czasem otwarcia migawki ustawionym na 1/250 sekundy. Ilość światła powinna być identyczna i rzeczywiście oba zdjęcia wyglądają odpowiednio naświetlone i naświetlone w ten sam sposób.

Ilość światła nie jest identyczna. Wpuszczasz do kamery dwa razy więcej światła w 1/125 sekundy niż w 1/250 sekundy. Następnie wzmocniono obraz o połowę mniej światła, aby dopasować jasność drugiego obrazu. W ten sposób wzmocniono również szum na obrazie dwa razy. Aby wpuścić tę samą ilość światła do aparatu na 1/250 sekundy, musisz również otworzyć otwór aparatu o jeden stopień w porównaniu z ustawieniem na 1/125 sekundy.

Kiedy mówimy o szumie w kontekście obrazu, często tak naprawdę mamy na myśli stosunek sygnału do szumu (SNR) .

W kontekście fotografii cyfrowej „poziom sygnału” jest określony przez ilość światła w scenie i ilość tego światła, które pozwalamy wejść do aparatu, wybierając konkretny rozmiar przysłony i czas otwarcia migawki.

Rzeczywisty hałas podzielony jest na dwa główne typy: Odczyt szumu i hałas wywołany fotonem. Szum odczytu jest dość stały dla danych warunków fotografowania. Może mieć na to wpływ temperatura wewnętrzna aparatu, ale zwykle nie zmienia się z jednego zdjęcia do drugiego w tych samych ogólnych warunkach otoczenia. Szum fotonowy, często nazywany szumem „wystrzeliwanym” lub „rozkładem Poissona” , jest zmienny i rośnie wraz z ilością światła, ale rośnie wolniej niż wzrost światła.

Dostosowanie ISO wpływa na wzmocnienie wzmacnianego sygnału i szumu . Zwiększenie ustawienia ISO zwielokrotnia zarówno sygnał, jak i szum, więc SNR pozostaje taki sam. Jednak wraz ze wzmocnieniem obrazu staje się on jaśniejszy i możemy być w stanie zobaczyć więcej szumu na obrazie, który był wcześniej maskowany w ciemniejszych cieniach obrazu.

Efektem końcowym jest to, że im więcej światła wpuszcza się do kamery, tym mniejszy będzie wpływ szumu na obraz, ponieważ SNR jest zwiększany poprzez dodanie więcej dodatkowego sygnału (światła) niż dodatkowego szumu .

Porada zawarta w odpowiedzi na początku pytania powinna być rozumiana jako „... wpuść wystarczającą ilość światła do kamery, a następnie zastosuj najwyższą wartość ISO , która nie spowoduje rozjaśnienia świateł. aparat, ta idealna czułość ISO mogłaby być minimalnym ustawieniem ISO aparatu. Tylko wtedy, gdy ogranicza nas ilość dostępnego światła, maksymalna szerokość przysłony aparatu lub ustawienie przysłony potrzebne do uzyskania pożądanej głębi ostrości lub czasu migawki potrzebnego do zapobieganie rozmazaniu poruszającego się obiektu radzi, aby zwiększyć ISO do najwyższego ustawienia, które nie prześwietla podświetleń, które mają zastosowanie do ustawienia ISO wyższego niż wyjściowy ISO aparatu.

Zwiększenie czułości ISO nie daje więcej światła. Mówi tylko kamerze, aby wzmocnić sygnał pochodzący z czujnika, aby „zasymulować” dodatkowe światło. Jednak to symulowane światło nie jest jak prawdziwe, ponieważ gdy kamera wzmacnia sygnał, wzmacnia również hałas.

Dlatego zawsze najlepiej jest stosować dłuższy czas otwarcia migawki lub szerszą przysłonę, jeśli to możliwe, ponieważ te naprawdę dają więcej światła. W twoim przypadku, ponieważ apertura jest stała, 1/125 da ci dwa razy więcej światła niż 1/250, dlatego strzał 1/250 musi zostać dwukrotnie wzmocniony, aby uzyskać podobnie naświetlone wyniki.

Celem jest uzyskanie prawidłowej ekspozycji. Mówimy o ustawieniach aparatu i regulacjach, które kontrolują ilość energii świetlnej, która będzie odtwarzana na matrycy. Cel; zrób obraz zawierający pożądane intensywności i kolory.

Ekspozycja składa się z trzech ilości.

1. Jasność obrazu 2. Długość ekspozycji 3. Czułość czujnika obrazu

Wszystkimi trzema składnikami ekspozycji można manipulować. Prawdopodobnie będzie szereg ekspozycji, które dadzą akceptowalne wyniki. Ekspozycja ma równanie E = IT. To równanie jest znane jako „prawo wzajemności”. Ustnie - Ekspozycja = Intensywność pomnożona przez Czas.

Możemy regulować czułość w górę lub w dół. Mówimy o ISO układu obrazującego. Najlepszą jakość uzyskuje się przy niskim ISO. Wynika to z tego, że kiedy podnosimy ISO, zwiększamy wzmocnienie wymagane do osiągnięcia naszego celu.

Teraz układ CMOS zawiera miliony stron internetowych, każde ze wzmacniaczem. Wydajności każdego wzmacniacza są nieco inne. Ta różnica powoduje „szum o stałym wzorze. Hałas jest odpowiednikiem zakłóceń w systemie audio. Wszystkie obwody zawierają „dobre” sygnały przeplatane z „uszkodzonymi” sygnałami. Nazywa się to „stosunkiem sygnału do szumu”. Wraz ze wzrostem wzmocnienia obie części są zintensyfikowane. Zła wiadomość jest taka, że ​​stosunek uszkodzonej części rośnie, więc dostajemy więcej hałasu, niż chcemy. Hałas jest postrzegany jako brak jednolitości. Innymi słowy, ziarnistość zbliżona do ziarna widocznego na wielu obrazach filmowych.

Najważniejsze jest to: Istnieje wiele ustawień, które zapewniają prawidłową ekspozycję. Prawdopodobnie powinieneś ustawić ISO tak nisko, jak to możliwe, aby osiągnąć pożądany efekt. Dobrą wiadomością jest to, że marsz inżynierii fotograficznej, dzisiejsze układy scalone i oprogramowanie powodują mniej zauważalny hałas w szerszym zakresie podwyższonych ustawień ISO. Jutrzejsze układy scalone i oprogramowanie utrzymują ten ruchomy cel.

Przywołana odpowiedź dotyczy bardzo konkretnej sytuacji. Jak zauważyły ​​inne odpowiedzi, aby zredukować szumy na końcowym obrazie, musisz uzyskać więcej światła (sygnału) do aparatu. Przywołana odpowiedź opiera się na założeniu, że więcej światła do kamery nie jest możliwe; nie można otworzyć przysłony ani przełączyć na dłuższy czas otwarcia migawki, ale obraz jest nadal niedoświetlony. W tej konkretnej sytuacji lepiej jest zwiększyć ISO niż rozjaśnić pocztę.

Bez wchodzenia we wszystkie szczegóły techniczne, stosunek sygnału do szumu na czujniku będzie taki sam w obu przypadkach; zwiększenie ISO nie zmniejszy hałasu. Ale wartości z czujnika są zaokrąglane po przekonwertowaniu na plik obrazu. Zwiększenie ISO zwielokrotnia nieuzasadnione wartości analogowe, a rozjaśnienie na słupku zwiększa zaokrąglone wartości cyfrowe. Ponadto sygnał wyjściowy czujnika (w tym efekt ISO) jest liniowy, ale pliki obrazów (surowe, JPEG lub cokolwiek innego) odpowiadają nieliniowej reakcji, która jest zgodna z reakcją ludzkiego oka. Połączony efekt polega na tym, że rozjaśnienie postu posteryzuje ciemniejsze wartości na obrazie. To sprawia, że ​​hałas wydaje się bardziej widoczny niż w przypadku zwiększenia jasności poprzez ISO.

O ile mi wiadomo, rozszerzone ISO faktycznie pomnaża się po konwersji na nieliniowe dane cyfrowe, więc nie ma żadnej przewagi nad rozjaśnieniem w poście.

Głównymi źródłami hałasu w czujniku aparatu są odczytywane i strzelane dźwięki. W miarę zwiększania ilości przechwytywanego światła (wydłużania czasu ekspozycji) oba te źródła szumu względnie się zmniejszają. Jeden dodatkowy stop światła zwiększy stosunek sygnału do szumu o około 41% po prostu ze względu na statystyki hałasu. Dzięki temu zawsze będziesz robić lepiej, przechwytując więcej światła (dłuższe czasy migawki), aż osiągniesz limit nasycenia elektroniki.

Zwiększenie czułości ISO zwiększa wzmocnienie zastosowane w kamerze - to wzmacnia zarówno szum, jak i sygnał (dodaje także nieco więcej szumu, ale zwykle nie stanowi to problemu w nowoczesnych aparatach). W przypadku tego samego padającego światła zwiększenie ISO będzie oznaczało skrócenie czasu otwarcia migawki, zmniejszenie ilości przechwytywanego światła, a tym samym zwiększenie szumu i zmniejszenie stosunku sygnału do szumu.

Zmniejszenie ISO i zwiększenie ilości przechwytywanego światła jest zatem lepsze z punktu widzenia hałasu. Jednak po dotarciu do podstawowego (nieujaśnionego) ISO aparatu, dalsze redukcje zmniejszają dostępny zakres dynamiczny, który może mieć inny szkodliwy wpływ.

To nie. Zmniejszasz szum, robiąc zdjęcia z najniższą możliwą czułością ISO, dlatego wysokiej klasy aparaty oferują czułość ISO 64, 50, a nawet 32. Podczas fotografowania z niższą czułością ISO ekspozycja musi być dłuższa lub apertura musi być szersza. W obu przypadkach uzyskałbyś więcej światła.

Więcej światła zwiększa sygnał w stosunku do szumu, dzięki czemu otrzymujesz czystszą moc wyjściową.

Pamiętaj, że niektóre niskie ISO są rozszerzone . To nadal redukuje szumy obrazu, ponieważ skalowanie danych również zmniejsza szum, ale może to skutkować niższym zakresem dynamicznym, ale zależy to od sposobu odczytywania czujnika.