Есть ли разница в шуме между усредненными фотографиями и фотографиями с длинной выдержкой?

При условии, что ваше изображение ISO100 не было недоэкспонировано, я бы не ожидал заметного снижения шума (за исключением, может быть, глубоких теней) при объединении изображений ISO1600 длительностью 5 1 секунды.

В печально известном другом треде я продемонстрировал, что изображение с ISO100 1/30 будет содержать больше шума (более низкое отношение сигнал/шум), чем изображение с ISO1600 1/30. То же количество, если бы свет, но более высокий ISO имел меньше шума.

Причиной этого было то, что шум считывания пропорционально больше на изображении ISO100 (поскольку считывание происходит после усиления). При «правильно» выставленном ISO100 шум считывания настолько мал по сравнению с сигналом, что любое уменьшение шума считывания, вероятно, незаметно.

редактировать: только что провел эксперимент

Я сделал одну фотографию при ISO100 16 секунд и 16 снимков при ISO1600, но только 1 секунду. Все изображения были хорошо экспонированы. Далее следуют два кадрирования: верхний ряд — одно изображение ISO1600, а два нижних — 16 изображений ISO1600, усредненных в Photoshop, и изображение ISO100. Я не буду говорить вам, в каком направлении находятся два нижних, чтобы посмотреть, сможет ли кто-нибудь на самом деле увидеть разницу - я, конечно, не могу!

Это очень хороший вопрос, но я боюсь, что ответ полностью зависит от характеристик датчика и его кривых отклика на стимул.

Если мы подумаем о шуме как об ошибке между реальным цветом и измеренным цветом, мы можем использовать статистическую модель, чтобы выяснить, сколько выборок с большей ошибкой мы должны взять, чтобы иметь ту же ошибку, что и одна более точная выборка. . Но для этого сначала нам нужно:

• Функция распределения шума (может быть, это и нормальное распределение, но я точно не знаю, инженер-электрик, который лучше знает, как работают датчики, может пролить свет на этот вопрос). Но, вспоминая свои статистические уроки, я думаю, что в данном случае это совершенно не имеет значения.
• Функция, которая связывает чувствительность с шумом (я думаю, что в идеальном датчике она должна быть линейной, но я предполагаю, что в реальном оборудовании повышение чувствительности приводит к гораздо большему уровню шума).

Имея это, легко применить некоторые формулы , чтобы вывести, сколько изображений с более высоким ISO вам нужно, чтобы компенсировать более высокий шум по сравнению с одним изображением с более низким ISO.

В сценарии с линейной чувствительностью к шуму при том же общем времени воздействия ошибка должна быть такой же ... И, глядя на отличный ответ @Matt Grum, кажется, что он довольно близок к реальному.

С технической точки зрения EV двух изображений идентичен. Вы поддерживаете одну и ту же экспозицию с обеими настройками, единственное, что действительно меняется, — это уровень шума. Количество шума, с которым вы столкнетесь при ISO 3200, будет довольно значительным, и даже смешивание всех 5 изображений вместе, вероятно, не даст изображения с таким низким уровнем шума и высокой детализацией, как одна 5-секундная выдержка при ISO 100.

Вы процитировали один из ответов Мэтта Грума в своем собственном ответе, однако в этом цитируемом утверждении прямо указано with the same amount of light coming into your camera. Если вы переходите с экспозиции 1 с при ISO 3200 на выдержку 5 с при ISO 100, вы увеличиваете количество света, попадающего на датчик. Для неподвижной сцены ISO 100, скорее всего, будет лучшим вариантом. Возможно, вы сможете уменьшить определенное количество шума, смешивая 5 кадров ISO 3200... но вы также увеличиваете количество шума в пять раз! Мало того, вы, вероятно, столкнетесь как с яркостным шумом, так и с цветовым шумом при таком высоком значении ISO, а цветовой шум труднее идентифицировать и удалить, не нарушая точность цветопередачи и детализацию.

Единственный раз, когда использование более высокого значения ISO было бы лучше, — это когда у вас физически нет возможности сделать это. Если вы не смогли сделать выдержку 5 с и были ограничены максимальной выдержкой в ​​1 с, то использование ISO 3200 будет лучшим вариантом, поскольку оно позволяет правильно выставить экспозицию. Использование ISO 100 и увеличение EV с постобработкой в ​​этот момент приведет к цифровому усилению шума, который действительно существует в изображении... который, хотя в основном невидим на немодифицированном изображении, будет более навязчивым, чем шум ISO 3200 при цифровом увеличении экспозиции.

Единственным реальным недостатком тактики мультиэкспозиции является вероятная потеря резкости, по крайней мере, при использовании зеркальной фотокамеры с фокальным затвором и обычного штатива. Датчики действительно крошечные, и убедиться, что они находятся в одном и том же месте для каждой экспозиции, сложно. Многократные задние панели (для камер среднего и большого формата), как правило, полагаются на лепестковые шторки, блокировку зеркала, которая распространяется на несколько экспозиций, и подставку для камеры (например, один из монстров Foba), а не на штатив.

Потеря резкости, о которой я говорю, была бы на уровне установки гораздо более сильного фильтра нижних частот (сглаживающего) перед датчиком. Назовите это размытием в полпикселя (все, что больше половины пикселя, можно минимизировать, сдвинув изображения перед усреднением). Вы можете восстановить некоторую кажущуюся резкость, объединив пиксели (метод уменьшения масштаба, который рассматривает квадраты пикселей как один пиксель; своего рода частный случай следующего соседа).

Длинные выдержки для одного снимка имеют свои проблемы с шумом, особенно при высоких температурах. Съемка с ISO 100 кажется хорошей идеей, но если экспозиция будет очень длинной, все равно будет тепловой шум — и с одной копией изображения вы застрянете с тем, что получите. Сенсор с активным охлаждением (как на астрономической спине) во многом решит проблему, но для этого нужен специализированный комплект. Тем не менее, вы можете быть уверены, что датчик останется более или менее на одном месте во время записи изображения, поэтому вы получите лучшую резкость.

Методы многократных выстрелов могут привести к меньшему шуму, чем одиночные выстрелы, особенно с хорошим алгоритмом комбинирования. Если у вас достаточно изображений, вы можете отбросить статистические аномалии перед усреднением по любому заданному пикселю. Примерно так и делаются астрономические снимки с низким блеском в высоком разрешении — звезда не является звездой, если она не появляется в явном большинстве снимков, а ее яркость рассчитывается путем усреднения.

Часть ответа Мэтта-Грума здесь развеет мои сомнения.

Если вы используете более низкое значение ISO (с таким же количеством света, попадающим в вашу камеру), вы получите недоэкспонированное изображение, а когда вы сделаете его ярче в постобработке, вы усилите как фотонный шум, так и шум считывания. Ваш общий шум будет выше.