Почему существует нелинейная связь между уровнем шума (темной рамки) и настройкой ISO - Фотопедия
Новая
       656

Почему существует нелинейная связь между уровнем шума (темной рамки) и настройкой ISO

3 голосов
/ 07 января 2019

Согласно Действительно ли изменение ISO современной цифровой камеры действительно изменяет усиление электронного усилителя? , ISO физически усиливает сигнал аналогичным образом, поэтому он более эффективен, чем цифровой, так как не усиливать любой нисходящий шум, генерируемый АЦП.

Чтобы понять взаимосвязь между уровнем шума (стандартное отклонение) и ISO, я фиксирую последовательность темных кадров с различным ISO (3 кадра для каждого ISO, а другие настройки идентичны). Темные кадры записываются в условиях отсутствия света с закрытым объективом камеры, поэтому стандартное значение кадра должно отражать уровень шума в нем.

Захваченные темные кадры и связанные с ними статистические данные показаны ниже: 

|  ISO | Frame # |   Mean  |  Std  |
|  100 |    1    |  511.89 | 2.553 |
|  100 |    2    |  511.89 | 2.555 |
|  100 |    3    |  511.89 | 2.555 |
|  200 |    1    |  511.84 | 2.620 |
|  200 |    2    |  511.85 | 2.618 |
|  200 |    3    |  511.84 | 2.620 |
|  400 |    1    | 2048.00 | 3.618 |
|  400 |    2    | 2048.02 | 3.618 |
|  400 |    3    | 2048.01 | 3.617 |
|  800 |    1    | 2047.95 | 5.261 |
|  800 |    2    | 2047.96 | 5.260 |
|  800 |    3    | 2047.96 | 5.260 |
| 1600 |    1    | 2047.99 | 8.650 |
| 1600 |    2    | 2048.04 | 8.654 |
| 1600 |    3    | 2047.99 | 8.631 |

Прежде чем я увидел реальные измерения, я ожидал, что между ISO и стандартным значением кадра существовала сублинейная зависимость (поскольку чисто цифровое усиление должно отображать линейную зависимость).

Хотя моя гипотеза может быть верной, когда только проверяются данные с ISO от 400 до 1600, сублинейная функция не может интерпретировать соотношение, представленное в диапазоне ISO 100-400.

Также странно, что уровень черного был отрегулирован с 512 до 2048, когда ISO> = 400.

Итак, как мы можем интерпретировать стандартное значение кадра почти постоянно при изменении ISO от 100 до 200, и почему уровень черного регулируется, когда ISO> = 400?

Все данные собраны в камеру Canon EOS 5D mark IV.

UPDATE

Я нахожу следующее изображение из http://www.clarkvision.com/articles/iso/index.html, кажется, очень уместным с моим вопросом, но я не могу полностью понять описание там. enter image description here

1 Ответ

0 голосов
/ 13 января 2019

Основываясь на проверке ваших "захваченных темных кадров и связанной с ними статистики" и некотором опыте в технологии сканера документов, выясняется, что между ISO 400 и 200, Canon сдвинул 2 младших разряда, которые представляли большую часть шума, который вы пытались измерить.

Что касается диаграммы Кларка, экспозиции "без ISO", требующие ISO выше 1600, просто не имеют достаточного количества сигналов от фотонов для насыщения динамического диапазона АЦП. Между тем, динамический диапазон для экспозиций, требующих ISO менее 200, номинально ограничен разрядностью АЦП. Мое понимание этого изменения динамического диапазона при ISO 50 является решением продукта, учитывая, что многие конкурентные сравнительные снимки сделаны при ISO 100, искусственное уменьшение усиления дает более чистые тени и монохроматические цвета.

...