Что лучше: снимать с более высоким значением ISO или использовать более низкое значение ISO и увеличить экспозицию при постобработке?

Насколько я понимаю, более высокое значение ISO дает более зернистую фотографию.

Боюсь, ваше понимание неверно. Высокий ISO не обязательно дает более зернистую фотографию, так как есть другие факторы. В некоторых случаях может случиться так, что снижение ISO увеличивает шум. Некоторое время назад я провел эксперимент, чтобы доказать это:

То, что вы видите, это именно то, что вы описываете: одно изображение, снятое при ISO 1600 без редактирования, по сравнению с той же фотографией, снятой при ISO 100, но более яркой в ​​посте, чтобы соответствовать первому изображению.

Как видите, изображение с ISO 100 значительно шумнее.

Что происходит, так это то, что изображения содержат дробовой шум и шум чтения . Дробовой шум возникает из-за того, что фотоны испускаются случайным образом источниками света, что приводит к изменению света, попадающего на каждую часть датчика. Шум считывания возникает при передаче аналогового сигнала от датчика к АЦП .

Что делает настройка ISO на камере, так это усиливает аналоговый сигнал перед считыванием и оцифровкой. При усилении сигнала дробовой шум тоже усиливается, поэтому отношение сигнал/шум остается тем же. Однако шум считывания не усиливается, как это происходит после усиления. Когда вы снимаете с низким значением ISO и увеличиваете яркость изображения в программном обеспечении, фотонный шум и шум считывания усиливаются, что приводит к более высокому уровню шума.

Так почему же считается, что ISO определяет шум изображения?

Это правда, что самый низкий возможный уровень шума достигается при самом низком значении ISO, когда на матрицу попадает как можно больше света .

Верно и то, что наибольшая скорость для моей машины достигается на пятой передаче. Но это не значит, что включение пятой передачи при работающем на холостом ходу двигателе увеличит мою скорость. Самое большое влияние на скорость имеет положение дроссельной заслонки. Редуктор просто предотвращает остановку или перегрузку двигателя.

Точно так же наибольшее влияние на шум оказывает общее количество света, падающего на сенсор. Но вы должны установить ISO, чтобы избежать чрезмерной или недостаточной экспозиции изображения.

ISO не имеет прямого отношения к шуму, если у вас очень тусклая сцена с небольшим количеством света, падающим на датчик, шум будет независимо от настройки ISO. Точно так же, если на датчик падает много света, у вас будет очень мало шума независимо от настройки ISO (хотя у вас может быть передержка!)

Еще одна проблема с восприятием шума и ISO заключается в том, что в любом из автоматических режимов съемки P/Tv/Av увеличение ISO приведет к тому, что камера изменит выдержку и/или диафрагму, что приведет к меньшему количеству света, попадающего на матрицу, что означает больше шума. . Однако в ручном режиме с фиксированной выдержкой и диафрагмой увеличение ISO не приведет к увеличению шума на изображении .

Так почему все это имеет значение? В конце концов, если вам нужен самый низкий уровень шума, который может предложить ваша камера, просто установите ее на штатив, выберите ISO 100 и оставьте затвор открытым как можно дольше, прежде чем изображение станет переэкспонированным.

Проблема в том, что если сначала подумать об ISO, это может привести к недоразумениям. Например, при использовании вышеописанного подхода при тусклом свете с широко открытой диафрагмой затвор может выдерживать максимальное значение 1/30 с. Люди помнят, что ISO 100 = часть с самым низким уровнем шума , забывают о необходимости получить правильную экспозицию (или вводят в заблуждение изображение на задней панели ЖК-дисплея, которое может выглядеть хорошо экспонированным, когда вы смотрите на экран в темноте) и в конечном итоге изображение недоэкспонировано, что дает больше шума, чем если бы они снимали, скажем, при ISO 400.

Точно так же правильно будет сказать, что минимально возможный уровень шума достигается, когда на матрицу попадает как можно больше света (без передержки изображения) и максимально высокое значение ISO (без передержки изображения) . В большинстве случаев максимально возможное значение ISO будет равно 100.

Думая сначала об уровне света, затем ISO позволяет избежать ловушек, когда есть некоторый предел того, сколько света вы можете получить на датчик во время экспозиции.

Есть и другие недоразумения, возникающие из-за того, что ISO рассматривается как основной фактор, определяющий шум. Одно из таких недоразумений связано с базовым (минимальным родным) ISO камеры. Кто-то с камерой Y, чей базовый ISO равен 200, может подумать: «Поскольку ISO 200 дает мне самые чистые изображения, не было бы здорово иметь ISO 50, как у камеры X». Теперь может случиться так, что камера Y имеет датчик с фантастической квантовой эффективностью и очень хорошими микролинзами, что означает, что она очень эффективно улавливает свет, поэтому изображения быстро переэкспонируются, что приводит к высокому базовому ISO. Камера X может иметь гораздо более старый сенсор с плохим QE, отсутствием микролинз и низким коэффициентом заполнения. Он тратит много света и, следовательно, требует более длительных выдержек. Он также создает изображения с тем же уровнем шума при ISO 50, что и Y при ISO 200.

Наконец, размышление о свете в первую очередь помогает объяснить датчики с «менее ISO», такие как последняя партия датчиков Sony, используемых в таких камерах, как Pentax K5 или Nikon D800. Шум считывания настолько низок, что не имеет никакого значения, если вы усиливаете сигнал перед считыванием, а это означает, что вы можете получить сопоставимые результаты при многих различных настройках ISO, доказывая, что ISO не несет ответственности за шум изображения.

Я предпочитаю снимать в ручном режиме с авто-ISO. Это позволяет мне выбрать глубину резкости и степень размытия движения, которые я хочу/могу допустить на изображении, а затем камера минимизирует шум для меня.

Если iso 3200 не переэкспонирован, то iso 100 очень темный, а не просто совсем темный. В 8-битном диапазоне это будет значение от 0 до 15 пикселей, поэтому очень шумно, а iso 3200 будет вполне нормально, за исключением темных областей.

Эти изображения представляют собой ISO 200 400 800 1600 слева направо на старом Canon 400D, где, как известно, высокие значения ISO были плохими. Но все же лучше всего ISO 1600.

Больше

Действительно, лучший способ понизить уровень шума — это добавить света на датчик через настройки или добавить свет в сцену. Эти операции имеют свою цену: добавление света изменяет сцену , которую мы хотим запечатлеть, добавление света через время выдержки рискует размытием движения , которое может быть хуже , чем шум, а открытие диафрагмы (если возможно) уменьшает глубину резкости и делает объектив мягким . и, возможно, даже добавить немного окантовки .

Здесь я добавил вспышку, исо 200-800 (1600 пересветил бы):

Больше

Здесь мы видим, что теперь света достаточно, чтобы сделать изображение с низким уровнем шума во всех случаях — особенно обратите внимание, что увеличение iso по-прежнему не делает изображение более шумным. Недостаток света делает его шумным, не высокое исо.

В заключение, свет > iso, но выше iso != ваш враг; это ваш друг, когда свет подводит вас.

Формально лучше идти с более высоким ISO, при условии, что более высокое ISO реализовано так, как оно должно быть реализовано: как более высокий коэффициент усиления для внутреннего усилителя аналогового сигнала в камере, т.е. усилитель сигнала, который работает в сигнале перед он преобразуется в дискретную цифровую форму.

С чисто математической точки зрения внутренний усилитель также «умножает» сигнал, как это делает ползунок «Экспозиция» в некоторых программах постобработки. Однако умножение выполняется на аналоговой стороне потока обработки до преобразования сигнала в цифровую форму. Это исключает любые ошибки округления, которые неизменно возникают, когда умножение (или практически любое другое преобразование значения изображения) выполняется над дискретными оцифрованными значениями.

Конечно, для того, чтобы все это работало, ваша камера должна реализовывать настройку ISO специально, регулируя коэффициент усиления внутреннего аналогового усилителя. Более дешевые цифровые камеры могут реализовывать «поддельные» настройки ISO, сохраняя постоянным коэффициент усиления усилителя и умножая данные изображения после их преобразования в цифровую форму. Такая реализация не даст абсолютно никаких значимых преимуществ по сравнению с тем, что вы можете сделать при постобработке. Это то же самое, что ползунок «Экспозиция» в программах постобработки.

Между тем, многие современные зеркальные камеры реализуют большинство своих настроек ISO, регулируя усиление усилителя, при этом «имитируя» самые экстремальные настройки ISO (самые высокие и / или самые низкие) с помощью цифрового умножения. Нет смысла использовать такие смоделированные значения ISO по причинам, упомянутым выше. Некоторые камеры могут реализовывать «стандартные» значения ISO (например, 100, 200, 400, 800 и т. д.), регулируя коэффициент усиления усилителя и имитируя дробные значения ISO путем цифрового умножения ближайшего «стандартного» значения ISO. Опять же, нет смысла использовать такие смоделированные значения ISO.

Чтобы немного поправить ваше утверждение,

«При более высоком значении ISO изображение будет более зернистым при стандартной экспозиции ».

Используемое значение ISO не влияет на свет, попадающий в камеру, или на чувствительность сенсора к свету. Определенное количество сигнала должно быть зарегистрировано, чтобы заглушить шум, присущий системе. При высоком значении ISO датчик обрабатывает меньшее количество света как большее количество света и, таким образом, быстрее формирует изображение, но имеет больше шума.

Это же изображение, снятое с более низким значением ISO, но с той же скоростью, по-прежнему будет иметь такое же количество шума, но, как указывает Мэтт Грум, цифровое преобразование, вероятно, усилит шум и, таким образом, ухудшит общее изображение по мере изменения уровней. in будет таким низким, когда все еще находится в аналоговой форме.

Причина того, что при стандартной экспозиции меньше шума, заключается в том, что дополнительное время, в течение которого свет собирается датчиком, приводит к большему сигналу по сравнению с относительно постоянным уровнем шума.

В основном вы получаете шум как из-за колебаний мощности в камере, так и из-за шума от датчика изображения, если вы используете более низкий ISO и не делаете стандартную экспозицию.

Если у вас есть штатив и вы можете, используйте низкое значение ISO. Если вы не можете использовать штатив, увеличьте ISO, потому что зернистые изображения лучше, чем дрожащие. Очень темное изображение не может быть восстановлено (как сожженное), как только на нем появляются «полные темные области», потому что восстанавливать нечего (детали отсутствуют). Так что, если вы можете видеть что-то через видоискатель и после съемки у вас все еще есть детали, все в порядке. Также проверьте гистограмму.

Это зависит от камеры. Увеличение ISO усиливает сигнал с датчика, и это отличается от повышения яркости изображения в посте. Высокое значение ISO можно рассматривать как аппаратное усиление, в то время как повышение яркости в постобработке можно рассматривать как программное усиление.

Увеличение ISO может привести к уменьшению шума, а может и нет, по сравнению с повышением яркости при постобработке. Большинство камер усиливают сигнал только до определенной точки (от 400 до 1000 ISO или около того) и добиваются эффективного увеличения ISO вдобавок к этому программными манипуляциями. Опять же, в какой момент это происходит, зависит от модели камеры.

Вам нужно протестировать конкретную модель камеры, чтобы узнать, как отличаются эффекты повышения яркости при высоких значениях ISO и PP.

В любом случае вам нужна хорошая экспозиция, то есть вам нужны необработанные данные с наиболее полезной информацией, и экспозиция с использованием правильной техники обычно является хорошим способом добиться этого.

Вы говорите о цифровом фотоаппарате здесь. Если при равной выдержке качество можно было улучшить за счет понижения значения ISO и цифрового усиления сигнала, то почему бы камере не сделать это самой? Какой смысл искусственно делать изображение хуже, чем оно может быть?

Вы могли бы возразить, что с пленкой подобные методы могут иметь некоторый смысл, поскольку экспозиция и лабораторная обработка — это две разные стадии, контролируемые разными актерами, и если бы вы контролировали обоих актеров, а не только одного, вы могли бы улучшить результаты так, как вы могли бы. только контролируя экспозицию.

Но цифровая фотография, созданная камерой, полностью находится под контролем камеры. Если недоэкспонирование, а затем усиление результата в цифровом виде было бы лучшим способом продвижения вперед, именно так будет реализована ISO (фактически, «инвариантные по ISO» датчики, такие как новые датчики Sony Exmor, делают это таким образом; но с множеством других / более старых / меньших датчики, схемы в аналоговой области могут работать лучше, если предполагается меньшее воздействие).