Почему фотографии, сделанные со вспышкой, выглядят менее шумными?

Предполагая, что все остальные настройки экспозиции со вспышкой и без нее одинаковы, использование вспышки означает, что вы добавляете свет в сцену. Увеличение количества света в сцене означает увеличение количества света на объективе, что означает больше света на датчике. Это означает, что у датчика более высокое отношение сигнал/шум, что обычно означает меньший уровень шума.

Отношение сигнал/шум, или S/N, чрезвычайно важно для количества и качества шума в цифровой фотографии. Каждый пиксель в датчике имеет определенный диапазон яркости, который он поддерживает, от минимального уровня шума считывания (не совсем чистый черный, но близкий к нему) до чистого красного, зеленого или синего (при ISO 100 это называется полной емкостью, а обычно называется максимальной насыщенностью при всех настройках ISO). Чистый красный цвет, например, будет максимальным отношением сигнал/шум для этого пикселя. Пиксель 18% серой карты будет примерно 50% S/N. Чем ниже уровень сигнала, тем более заметным будет шум (из которого преобладает фотонный шум). Чем выше сигнал, тем меньше видимого шума.

Каждый раз, когда вы можете добавить в сцену свет, будь то вспышка, другой искусственный свет или даже источники естественного света, обычно улучшается соотношение сигнал/шум. При более высоких значениях ISO ваша максимальная насыщенность будет частью полной емкости лунки, что почти равнозначно недоэкспонированию (при ISO 100) на одну ступень для каждой ступени ISO, а затем увеличению экспозиции в постобработке на ту же величину. Если вы недоэкспонируете при ISO 100 на два шага, а затем увеличиваете на два шага в постобработке, это будет похоже на использование ISO 400 (с добавленной оговоркой, что вы также усилите шум считывания при нажатии на постобработку, но давайте предположим «идеальное " датчик ради упрощения обсуждения.)

Если вы недоэкспонировали на три ступени, а затем вставили в пост, это будет похоже на использование ISO 800. Прежде чем вставить в пост, вы заметите, что изображение довольно темное. Если вы делаете то же самое, недоэкспонируете на три ступени при ISO 100... но добавляете вспышку... немодифицированное изображение в посте должно быть немного ярче, чем первый снимок, недоэкспонированный на три ступени. Вспышка добавляет света, что увеличивает уровень сигнала. Увеличьте оба изображения так, чтобы они выглядели одинаково, а второй снимок должен казаться менее шумным, даже если только с небольшим отрывом ... для исправления экспозиции потребуется МЕНЬШЕ усиления.

Потому что они меньше шумят. Или, как указывает @jrista, лучшее соотношение сигнал/шум.

Делаем фотографии со светом. Вспышка просто добавляет света.

Представьте, что вы фотографируете черную кошку на куче угля в полночь без дополнительного освещения. На самом деле есть разница в свете, исходящем от кошки, угля или комнаты. Но отличия крошечные. Таким образом, датчики будут излучать случайное значение, основанное на тепловом шуме, случайном космическом излучении и т. д. Все это шум. Теперь добавим вспышку, и будут различия между котом, углем и комнатой, у вас есть сигнал.