Почему при использовании более высокого ISO и более высокой скорости затвора получается больше шума, чем при более низком ISO и более медленной скорости затвора?

Question

Я пытаюсь понять, как этот ответ соотносится с практикой. Этот ответ в основном говорит, что мне нужно дать достаточно света в камеру, а затем использовать самое высокое значение ISO, и тогда я получу наименьший шум.

Итак, я делаю два снимка одной и той же камерой. Камера имеет диафрагму, установленную на определенное значение, полностью ручной режим, камера находится на штативе и сфокусирована на конкретном удаленном объекте. Съемка ведется около полуночи, поэтому довольно темно. Сцена представляет собой большое промышленное здание, стоящее далеко от поля перед камерой. На месторождении нет источников света, все огни находятся на промышленном здании.

Не знаю, важно ли это, но изображения записываются в формате JPEG внутри камеры - без съемки в необработанную и внешнюю постобработку. Может быть, поэтому я вижу свой неожиданный результат.

Максимальное значение ISO в камере - 3200 (без использования расширенных значений ISO).

Итак, сначала я снимаю с ISO 1600 и выдержкой 1/125 секунды, а затем снимаю с ISO 3200 и выдержкой 1/250 секунды. Количество света должно быть одинаковым, и в действительности оба снимка выглядят правильно и экспонируются одинаково.

Когда я открываю изображения в средстве просмотра изображений и увеличиваю их на сто процентов, я вижу, что снимок ISO 1600 намного чище, чем снимок с ISO 3200. Я проверял это несколько раз, и я уверен - это не другой способ вокруг.

Почему это? Это из-за разницы в постобработке?

Answer 1

Итак, сначала я снимаю с ISO 1600 и выдержкой 1/125 секунды, а затем снимаю с ISO 3200 и выдержкой 1/250 секунды. Количество света должно быть одинаковым, и в действительности оба снимка выглядят правильно и выставлены одинаково.

Количество света не идентично. Вы пропускаете вдвое больше света в камеру за 1/125 секунды, чем за 1/250 секунды. Затем вы усиливаете изображение вдвое меньше света, чтобы соответствовать яркости другого изображения. При этом вы усилили шум на изображении также в два раза. Чтобы пропустить такое же количество света в камеру за 1/250 секунды, вам также необходимо открыть диафрагму камеры на одну ступень по сравнению с той, которая была установлена ​​на 1/125 секунды.

Когда мы говорим шум в контексте изображения, мы часто имеем в виду отношение сигнал-шум (SNR) .

В контексте цифровой фотографии «уровень сигнала» определяется количеством света в сцене и количеством света, которое мы позволяем войти в камеру, выбрав определенный размер диафрагмы и время затвора.

Количество фактического шума подразделяется на два основных типа: шум считывания и шум фотонного выстрела. Считываемый шум довольно постоянен для данного условия съемки. На нее может влиять внутренняя температура камеры, но она обычно не меняется от одного снимка к другому при тех же общих условиях окружающей среды. Фотонный шум, часто называемый «дробным» шумом или «пуассоновским распределением» шума, является переменным и увеличивается с увеличением количества света, но увеличивается с меньшей скоростью, чем увеличение света.

Настройка ISO влияет на степень усиления сигнала и шума . Увеличение значения ISO умножает и сигнал, и шум в равной степени, поэтому SNR остается неизменным. Однако, по мере того как изображение усиливается, оно становится ярче, и мы можем видеть больше шума на изображении, которое было ранее замаскировано в более темных тенях изображения.

Конечным результатом является то, что чем больше света попадает в камеру, тем меньше влияние шума на изображение, поскольку SNR увеличивается за счет добавления дополнительного дополнительного сигнала (свет) чем дополнительно шум .

Рекомендацию в ответе, на которую ссылаются в начале вопроса, следует понимать как "... пропустите достаточное количество света в камеру, а затем используйте самое высокое значение ISO , которое не приведет к взрыву Если в камеру попадает достаточное количество света, этот идеальный ISO вполне может быть минимальным значением ISO камеры. Только когда мы ограничены количеством доступного света, максимальной шириной диафрагмы камеры или настройкой диафрагмы. необходимо получить желаемую глубину резкости или время затвора, необходимое для предотвращения смазывания движущегося объекта, дает совет увеличить ISO до максимального значения , которое не переэкспонирует блики становится применимо к настройке ISO выше базовый уровень камеры ISO.

Answer 2

Увеличение ISO не дает вам больше света. Он только говорит камере усиливать сигнал, поступающий от датчика, чтобы «имитировать» дополнительный свет. Однако этот имитируемый свет не похож на настоящий, потому что, когда камера усиливает сигнал, он также усиливает шум.

Следовательно, всегда предпочтительнее использовать более короткую выдержку или более широкую диафрагму, если это возможно, потому что эти действительно дают вам больше света. В вашем случае, поскольку диафрагма постоянна, 1/125 даст вам вдвое больше света, чем 1/250, поэтому снимок 1/250 необходимо усилить вдвое, чтобы получить аналогичные результаты.

Answer 3

Ссылочный ответ имеет дело с очень конкретной ситуацией. Как уже отмечалось в других ответах, чтобы уменьшить шум на конечном изображении, вам нужно получить больше света (сигнала) в камеру. Ссылочный ответ основан на предположении, что получить больше света в камеру невозможно; Вы не можете открыть диафрагму или переключиться на более длинную выдержку, но изображение все еще недодержано. В этой конкретной ситуации лучше увеличить ISO, чем осветлить в посте.

Не вдаваясь во все технические детали, отношение сигнал / шум на датчике будет в любом случае одинаковым; увеличение ISO не уменьшит шум. Но значения от датчика округляются при преобразовании в файл изображения. Увеличение ISO умножает необоснованные аналоговые значения, в то время как увеличение яркости в посте увеличивает округленные цифровые значения. Кроме того, выходной сигнал датчика (включая влияние ISO) является линейным, но файлы изображений (независимо от того, являются ли они необработанными, JPEG или какими-либо иными) следуют нелинейному отклику, который соответствует отклику человеческого глаза. Комбинированный эффект состоит в том, что осветление в посте постеризует более темные значения в изображении. Это делает шум более заметным, чем если бы яркость была увеличена с помощью ISO.

Насколько я знаю, расширенный ISO фактически умножает после преобразования на нелинейные цифровые данные, поэтому нет никакой выгоды по сравнению с улучшением освещения в посте.

Answer 4

Цель - получить правильную экспозицию. Мы говорим о настройках камеры и настройках, которые контролируют количество световой энергии, которая будет играть на датчике изображения. Цель; сделать изображение, содержащее желаемые интенсивности и цвета.

Три величины составляют экспозицию.

1. Яркость изображения 2. Длительность экспозиции 3. Чувствительность датчика изображения

Все три компонента воздействия можно манипулировать. Вероятно, будет ряд воздействий, которые приведут к приемлемым результатам. Выдержка имеет уравнение E = IT. Это уравнение известно как «закон взаимности». В устной форме - Экспозиция = Интенсивность, умноженная на Время.

Мы можем настроить чувствительность вверх или вниз. Мы говорим об ISO чипа изображения. Наилучшее качество достигается при низком значении ISO. Это потому, что когда мы поднимаем ISO, мы увеличиваем усиление, необходимое для достижения нашей цели.

Теперь чип CMOS содержит миллионы фотосайтов, каждый с усилителем. Эффективность каждого усилителя немного отличается. Эта разница вызывает «шум фиксированной модели». Шум является аналогом статики в аудиосистеме. Все схемы содержат «хорошие» сигналы, смешанные с «искаженными» сигналами. Это называется «отношение сигнал / шум». Когда мы увеличиваем усиление, обе части усиливаются. Плохая новость заключается в том, что доля коррумпированной части растет, поэтому мы получаем больше шума, чем хотим. Шум рассматривается как отсутствие единообразия. Другими словами, зернистость сродни зернистости, наблюдаемой во многих фильмах.

Суть: есть несколько настроек, которые дают правильную экспозицию. Скорее всего, вам следует установить минимальное значение ISO для достижения желаемого эффекта. Хорошая новость заключается в том, что фототехническое шествие продолжается, современные чипы и программное обеспечение дают менее заметный шум в более широком диапазоне повышенных настроек ISO. Фишки и программное обеспечение завтрашнего дня делают эту движущуюся цель.

Answer 5

Основными источниками шума в датчике камеры считываются и снимаются шумы. По мере увеличения количества захваченного света (увеличения времени экспозиции) оба этих источника шума уменьшаются относительно. Одна дополнительная остановка света увеличит отношение сигнал / шум примерно на 41% просто из-за статистики шума. Таким образом, вы всегда будете делать лучше, захватывая больше света (более длительное время затвора), пока не достигнете предела насыщения электроники.

Увеличение ISO увеличивает усиление, используемое в камере - это усиливает как шум, так и сигнал (это также добавляет немного шума, но это обычно не проблема в современных камерах). Для того же падающего света увеличение ISO будет означать уменьшение длительности затвора, уменьшение количества захваченного света, и это увеличение шума и уменьшение отношения сигнал / шум.

Уменьшение ISO и увеличение количества захваченного света, следовательно, лучше с точки зрения шума. Однако, как только вы доберетесь до базового (неусиленного) ISO камеры, дальнейшие сокращения уменьшат доступный динамический диапазон, что может оказать другое вредное воздействие.

Answer 6

Почти хочется, чтобы у тебя был фильм, не так ли? Пленка не имеет проблем SNR, так как не происходит усиления с помощью цифровых схем.

Answer 7

Это не так. Вы получаете меньше шума, снимая при минимально возможном значении ISO, поэтому высококачественные камеры предлагают ISO 64, 50 и даже 32. При съемке с меньшим значением ISO экспозиция должна быть больше или диафрагма должна быть шире. В обоих случаях вы получите больше света.

Чем больше света увеличивает сигнал относительно шума, тем самым вы получаете более чистый выходной сигнал.

Имейте в виду, что некоторые низкие значения ISO Расширен . Это по-прежнему уменьшает шум изображения, поскольку уменьшение данных также уменьшает шум, но это может привести к уменьшению динамического диапазона, но это зависит от того, как выполняется считывание с датчика.