Чому при використанні більш високої ISO та більшій швидкості затвора випускається більше шуму, ніж при використанні нижчої ISO та меншої швидкості затвора?

Я намагаюся побачити, як ця відповідь співвідноситься з практикою. Ця відповідь, по суті, говорить, що мені потрібно впустити достатньо світла в камеру, а потім використовувати найвище значення ISO, і тоді я отримаю найнижчий шум.

Тому я роблю два знімки з однаковою камерою. Камера має діафрагму, встановлену на певне значення, повністю ручний режим, камера знаходиться на штативі та зосереджена на певному далекому об’єкті. Зйомка робиться близько півночі, тому досить темно. Сцена - велика промислова будівля, що стоїть далеко через поле від камери. Поле не має джерел світла, всі світильники знаходяться на промисловому будинку.

Я не знаю, якщо це важливо, але зображення записані у форматі JPEG всередині камери - без зйомки в режимі «сирі» та зовнішньої післяобробки. Можливо, тому я бачу свій несподіваний результат.

Найвище значення ISO для камери - 3200 (не використовують розширені значення ISO).

Тому я спершу знімаю з ISO 1600, а швидкість затвора встановлюється на 1/125 секунди, а потім я знімаю з ISO 3200, а швидкість затвора встановлюється на 1/250 секунди. Кількість світла має бути однаковою, і дійсно обидва знімки виглядають належним чином та оголюються однаково.

Коли я відкриваю фотографії в засобі перегляду зображень і на 100 відсотків збільшую масштаб, я бачу, що знімок ISO 1600 набагато чистіший, ніж один із ISO 3200. Я перевірив це кілька разів і впевнений - це не навпаки.

Чому це? Це через різницю після обробки?

Тому я спершу знімаю з ISO 1600, а швидкість затвора встановлюється на 1/125 секунди, а потім я знімаю з ISO 3200, а швидкість затвора встановлюється на 1/250 секунди. Кількість світла має бути однаковою, і дійсно обидва знімки виглядають належним чином та оголюються однаково.

Кількість світла не тотожне. Ви пропускаєте в камеру вдвічі більше світла на 1/125 секунди, ніж на 1/250 секунди. Потім ви посилили зображення наполовину менше світла, щоб відповідати яскравості іншого зображення. Роблячи це, ви посилили шум у зображенні також у два рази. Щоб пропустити стільки ж світла в камеру за 1/250 секунди, вам також потрібно буде відкрити діафрагму камери на одну зупинку порівняно з тим, де вона була встановлена ​​на 1/125 секунди.

Коли ми говоримо про шум у контексті зображення, те, що ми часто маємо на увазі, - це коефіцієнт сигналу-шуму (SNR) .

У контексті цифрової фотографії рівень "сигналу" визначається кількістю світла в сцені та кількістю цього світла, який ми дозволяємо ввійти в камеру, вибравши конкретний розмір діафрагми та час затвора.

Кількість фактичного шуму ділиться на два основні типи: шум читання та шум фотона. Шум читання є досить постійним для даної умови зйомки. На неї може впливати внутрішня температура камери, але вона зазвичай не змінюватиметься від одного знімка до іншого при тих же загальних умовах навколишнього середовища. Фотонний шум, який часто називають шумом "пострілу" або "шумом розповсюдження Пуассона" , мінливий і збільшується зі збільшенням кількості світла, але збільшується з меншою швидкістю, ніж збільшення світла.

Налаштування ISO впливає на посилення сигналу та шуму в поєднанні . Підвищення налаштування ISO помножує і сигнал, і шум порівну, тому SNR залишається однаковим. Однак, чим більше посилюється зображення, тим воно стає яскравішим, і ми можемо побачити більше шуму в зображенні, який раніше маскувався у темніші тіні зображення.

Кінцевий результат полягає в тому, що чим більше світла, яке дозволено в камеру, тим менше буде вплив шуму на зображення, оскільки SNR збільшується, додаючи більше додаткового сигналу (світла), ніж додатковий шум .

Пораду у відповіді, на яку посилається на початку запитання, слід розуміти як "... пустіть у камеру достатню кількість світла, а потім використовуйте найвище значення ISO , яке не призводить до видування світла . Якщо достатньо світла пропускається у камера, цей ідеальний ISO цілком може бути мінімальним параметром ISO камери. Тільки тоді, коли ми обмежені кількістю доступного світла, максимальною шириною діафрагми камери або налаштуванням діафрагми, необхідними для отримання бажаної глибини різкості, або часу затвора, необхідного для запобігання розмиванню предмета, що рухається, дає поради підвищити ISO до найвищої настройки, що не перекриває яскраві яскравості, що застосовуються для встановлення ISO, що перевищує базовий рівень камери ISO.

Підвищення ISO не дає більше світла. Це лише каже камері підсилити сигнал, що надходить від датчика, щоб "імітувати" додаткове світло. Однак це імітаційне світло не схоже на реальну річ, адже коли камера підсилює сигнал, вона також підсилює шум.

Отже, завжди бажано використовувати більш повільну швидкість затвора або ширшу діафрагму, якщо це можливо, тому що вони дійсно дають більше світла. У вашому випадку, оскільки діафрагма є постійною, 1/125 дасть вам удвічі більше світла, ніж 1/250, саме тому 1/250 знімка потрібно посилити вдвічі більше, щоб отримати аналогічно оголені результати.

Правильна експозиція - мета. Ми говоримо про налаштування камери та регулювання, які контролюють кількість світлової енергії, яка буде відтворюватися на датчику зображення. Мета; зробіть зображення, що містить бажану інтенсивність та кольори.

Три кількості складають експозицію.

1. Яскравість зображення 2. Довжина експозиції 3. Чутливість датчика зображення

Усіма трьома компонентами експозиції можна маніпулювати. Ймовірно, буде коло експозицій, які дають прийнятні результати. Експозиція має рівняння E = IT. Це рівняння відоме як «закон взаємності». Усно заявлено - експозиція = інтенсивність, помножена на час.

Ми можемо регулювати чутливість вгору або вниз. Ми говоримо про ISO чіпа візуалізації. Найкраща якість досягається, коли ISO встановлюється низьким. Це тому, що коли ми піднімаємо ISO, ми збільшуємо посилення, необхідні для досягнення своєї мети.

Тепер чіп CMOS містить мільйони фотосайтів, кожен з підсилювачем. ККД кожного підсилювача трохи відрізняється. Ця різниця індукує "шум фіксованої картини". Шум - аналог статики в аудіосистемі. Усі схеми містять "хороші" сигнали, переплутані з "пошкодженими" сигналами. Це називається “співвідношення сигнал / шум”. По мірі посилення обидві частини посилюються. Погана новина полягає в тому, що співвідношення корумпованої частини посилюється, таким чином ми отримуємо більше шуму, ніж ми хочемо. Шум сприймається як відсутність рівномірності. Іншими словами, зернистість, схожа на зерно, спостерігається на багатьох знімках, заснованих на кіно.

Суть полягає в тому, що: Є декілька налаштувань, які дають правильну експозицію. Ви, мабуть, вирішите встановити ISO як мінімум, щоб досягти ефекту бажання. Хороша новина полягає в тому, що фотоінженерія продовжується, сьогоднішні мікросхеми та програмне забезпечення видають менш помітний шум у ширшому діапазоні підвищених налаштувань ISO. Завтра чипи та програмне забезпечення завтра зберігають цю рухому ціль.

Відповідна відповідь стосується дуже конкретної ситуації. Як зазначали інші відповіді, для зменшення шуму в кінцевому зображенні потрібно отримати більше світла (сигналу) у камеру. Відповідна посилання заснована на припущенні, що отримати більше світла в камеру неможливо; ви не можете відкрити діафрагму або переключитися на більш високу швидкість затвора, але зображення все ще недоекспоновано. У цій конкретній ситуації краще підвищити ISO, ніж посвітлішати на посаді.

Не вдаючись до всіх технічних деталей, співвідношення сигнал-шум у датчика буде однаковим і в будь-якому випадку; підвищення ISO не зменшить рівень шуму. Але значення датчика округляються при перетворенні у файл зображення. Підвищення ISO примножує необмежені аналогові значення, тоді як яскравість у пост збільшує округлені цифрові значення. Крім того, вихідний датчик (включаючи ефект ISO) лінійний, але файли зображень (будь то сирі, JPEG чи будь-які інші) слідують за нелінійною відповіддю, що відповідає характеристиці людського ока. Комбінований ефект полягає в тому, що яскравіше в пості позначає темніші значення зображення. Це робить шум здаватися більш помітним, ніж він би, якби яскравість збільшувалася через ISO.

Наскільки я знаю, розширений ISO насправді розмножується після перетворення в нелінійні цифрові дані, тому користі над яскравістю в пості немає.

Основними джерелами шуму в датчику камери є зчитування та зйомка шуму. У міру збільшення кількості потрапляючого світла (збільшення часу експозиції) обидва ці джерела шуму відносно зменшуються. Одна додаткова зупинка світла збільшить співвідношення сигнал / шум приблизно на 41% просто завдяки статистиці шуму. Таким чином, ви завжди будете робити краще, захоплюючи більше світла (довший час затвора), поки не досягнете межі насичення електроніки.

Підвищення ISO збільшує коефіцієнт посилення, що використовується у камері - це посилює і шум, і сигнал (він також додає ще трохи шуму, але це, як правило, не є проблемою для сучасних камер). Для одного і того ж падаючого світла підвищення ISO буде означати скорочення тривалості затвора, зменшення кількості захопленого світла, а це збільшення шуму та зменшення співвідношення сигнал / шум.

Отже, зниження рівня ISO та збільшення кількості світла, що потрапляє, краще з точки зору шуму. Однак, як тільки ви дістанетесь до базової (непідсиленої) ISO камери, подальше зменшення зменшує доступний динамічний діапазон, який може мати різний згубний вплив.

Це не. Ви отримуєте менше шуму, знімаючи найнижчий з можливих ISO, тому камери високого класу пропонують ISO 64, 50 та навіть 32. Під час зйомки з нижчим ISO експозиція повинна бути довшою або діафрагма повинна бути ширшою. В обох випадках ви отримали б більше світла.

Більше світло збільшує сигнал відносно шуму, а отже, ви отримуєте більш чистий вихід.

Майте на увазі, що деякі низькі показники ISO розширюються . Це все ще зменшує шум зображення, оскільки масштабування даних також зменшує шум, але це може призвести до зниження динамічного діапазону, але це залежить від способу зчитування датчика.