Зачем нужна настройка ISO при съемке в RAW?

Функция ISO на большинстве цифровых камер усиливает аналоговый сигнал перед считыванием и оцифровкой, что само по себе является источником шума. Если вы просто применяете коррекцию в цифровом виде, вы усиливаете шум чтения/квантования, а также сигнал.

Увеличение ISO в камере для учета недостатка света фактически уменьшает общий шум, видимый на изображении.

Вот часто используемый пример сравнения аналогового усиления с цифровой коррекцией:

Увеличить усиление сенсора — это не то же самое, что осветлить темное изображение в приложении для обработки изображений.

Вы не можете восстановить разрешение постобработки, которое не было захвачено.

Предположим, что темное изображение использует только четыре бита для каждого цвета: значения находятся в диапазоне 0-15 для красного, зеленого и синего. Тогда это фактически 12-битное изображение, только по 4 бита на каждый цветовой канал.

Никакие манипуляции с изображением не могут это исправить.

Это не означает, что усиление на датчике обязательно даст полное разрешение изображения: есть вопрос шума. Но, в любом случае, результат будет другим.

Имеет значение «структура усиления» конвейера обработки сигналов. Это хорошо известно в аудио. Увеличение усиления на микрофонном предусилителе — это не то же самое, что увеличение общей громкости на PA, даже если влияние на общую громкость такое же.

«Необработанный» просто означает, что данные с датчика не подвергаются сжатию с потерями, как JPEG. Он не имеет прямого отношения к этим вопросам. Без адекватного усиления фотоны не будут учитываться. Усиление — это, так сказать, чувствительность к приходу фотонов.

Это почти то же самое, что спросить , почему существует пленка с градацией ISO?

Нельзя ли все, что сделано в камере, сделать лучше в постобработке?

Ну, да. Но диафрагма и выдержка — это формы управления экспозицией, как и ISO. Вы бы спросили то же самое о глубине резкости? Какой смысл менять диафрагму при съемке в RAW, если я могу улучшить/изменить ее цифровым способом? Потому что на самом деле речь идет о контроле фотографа.

если это не повлияет на количество подсчитанных фотонов

ISO действительно влияет на количество фотонов, собранных для «правильной» экспозиции. ISO/выдержка/диафрагма компенсируют друг друга. Вы увеличиваете один, другой падает.

Учтите, что у вас постоянный источник света и фиксированные значения диафрагмы/выдержки. Изменение ISO не изменит количество захваченного света/фотонов. Однако результирующее изображение будет либо переэкспонировано, либо недоэкспонировано.

Пример: ƒ/5,6, выдержка 1/125, ISO 100

Если вы увеличите ISO, но по-прежнему хотите ту же экспозицию, у вас будет что-то вроде:

ƒ/5,6, 1/250, ISO 200 или ƒ/2,8, 1/125, ISO 200

В обоих случаях вы увеличили ISO, уменьшив количество захваченного света/фотонов.

Когда свет попадает на датчик, он все еще улавливает аналоговые сигналы. После выхода аналогового сигнала с датчика он проходит через усилитель. Вот тут-то и появляется значение ISO, по сути, это ручка громкости для усилителя.

После этого он проходит аналого-цифровой преобразователь. Затем его можно обработать в цифровом виде, отрегулировать, сжать или сделать что-то еще в соответствии с функциями вашей камеры. До любого из этих цифровых процессов он находится в форме данных RAW.

почему бы не оставить ISO на уровне 100 и настроить экспозицию позже (кроме предварительного просмотра в камере)?

Потому что низкий ISO увеличивает время затвора (в автоматическом режиме), и вам может понадобиться более короткая скорость затвора, чтобы предотвратить дрожание/размытие или что-то еще.

Удалено, так как теперь я думаю, что это чрезмерная информация, о которой я недостаточно знаю.

Основной ответ заключается в том, что он еще не выполнил никакой обработки. Сначала он проходит через усилитель (который вы контролируете ручкой громкости). RAW — это необработанное изображение.

Другими словами, почему бы не оставить ISO на уровне 100 и отрегулировать экспозицию позже (кроме предварительного просмотра в камере)?

1. Эффект зависит от реализации в вашей конкретной камере. Некоторые камеры реализуют аналоговое усиление (различной степени) до оцифровки сигнала, некоторые — нет. Вы можете снять набор экспозиций с различными значениями ISO, затем посмотреть на уровень шума и определить, что лучше всего подходит для вашей конкретной модели камеры. Некоторые подробности здесь . Кажется, что более новые камеры более высокого класса часто проектируются без ISO.

2. Съемка с базовым ISO и недоэкспонированием вместо использования более высокого ISO в камере — это проблема для просмотра изображений. Возможность видеть свои изображения сразу после экспонирования — одно из важнейших преимуществ цифровых камер по сравнению с пленочными. Моя камера может дать немного лучшие результаты, если снимать с ISO 100 и «нажимать» в редакторе, но преимущество правильного предварительного просмотра для меня важнее, чем небольшой шум.

Хм, я думаю, что ISO — это контроль того, какой электрический потенциал вы пропускаете через датчик.

Думайте об этом как о фотогальванических элементах (солнечных батареях), когда они накапливают электрический потенциал в конденсаторе или батарее, в конечном итоге потенциал сопротивления останавливает накопление большего заряда, если только более сильный источник света не освещает фотогальванику.

Сопротивление низкого ISO (что означает высокое сопротивление) предназначено для устранения неравномерной силы света от активации соседних датчиков света (которые могут создавать шум).

Когда вы повышаете ISO, это похоже на снижение этого потенциала и, следовательно, позволяет более низкому освещению вызвать приемлемый сигнал. Происходит следующее: когда мощный пакет фотонов попадает на датчик, он загорается, а также активирует окружающие датчики, создавая шум.

Шум виден на снимках с выдержкой при слабом освещении, но вместо этого приводит к передержке на снимках с выдержкой при сильном освещении (из-за того, что многие соседние источники света освещаются ... Представьте себе сильный дождь на поверхности воды в бассейне вместо нескольких капель здесь и там. Вы можете не могу сказать, где образуются рябь во время сильного дождя, но они довольно очевидны при небольшом дожде).

Следовательно, ISO — это физический атрибут, а не цифровое усиление или что-то в этом роде. При низком значении ISO свет даже не воспринимается как сигнал. При высоких значениях ISO окружающие датчики улавливают излишне сильные источники света.

Из-за этого лучше всего установить ISO так, чтобы он улавливал слабые световые пакеты, но не настолько высоким, чтобы окружающие датчики улавливали тот же самый световой пакет.

Предполагается, что необработанные файлы содержат в основном необработанные данные с датчика. Какой смысл иметь настройку ISO, если она не влияет на количество подсчитываемых фотонов, а только обеспечивает усиление? Нельзя ли все, что сделано в камере, сделать лучше в постобработке?

Вы предполагаете, что обработка ISO происходит исключительно в цифровой области, не влияя на аналоговую схему (увеличение напряжения датчика, увеличение аналогового усиления перед оцифровкой). Существуют датчики, так называемые «инвариантные по ISO», такие как датчики Sony Exmor, где это так. Другие делают только степени 2 в ISO через аналоговую схему и делают промежуточные значения «инвариантными ISO».

Для датчика, инвариантного к ISO, заданный выбор выдержки и диафрагмы для данной сцены приведет к одним и тем же необработанным данным независимо от настройки ISO.

Почему это все еще имеет значение?

Какой смысл иметь настройку ISO, если она не влияет на количество подсчитываемых фотонов, а только обеспечивает усиление?

Но настройка ISO, как правило , влияет на количество подсчитываемых фотонов, поскольку она определяет экспозицию для экспонометра. Только в «ручном» режиме выбор выдержки и диафрагмы будет фиксироваться фотографом, да и то камера будет

1. предупреждать об ожидаемой чрезмерной/недодержке
2. создайте JPEG на основе коэффициентов масштабирования и кривых, связанных с выбранным вами значением ISO.

Обратите внимание, что это принципиально отличается от пленки, где чувствительность определяет пространственную зернистость (в 3 измерениях) пленки, и увеличение экспозиции только уменьшит зернистость (из-за вертикального наложения), но не изменит ее фундаментально.

Для цифровых камер это приводит к правилу ETTR («экспонировать вправо»), когда вы пытаетесь экспонировать как можно ярче, не доводя матрицу до насыщения, а затем уменьшаете экспозицию до желаемого значения при постобработке, уменьшая силу экспонирования. шума вместе с мощностью сигнала. Для создания JPEG из камеры «ETTR» сводится к выбору самого низкого значения ISO, которое может дать вам желаемую яркость в конечном результате: основным регулятором для получения большей экспозиции с последующей компенсацией является настройка ISO.

Иногда есть «расширенный» низкий ISO: это равносильно выполнению коррекции экспозиции для получения большего количества света и компенсации его чисто в цифровом виде. Это имеет смысл только для датчиков, которые не являются инвариантными к ISO, потому что эти датчики работают таким образом для всех настроек ISO.

Другими словами, почему бы не оставить ISO на уровне 100 и отрегулировать экспозицию позже (кроме предварительного просмотра в камере)?

Просто - потому что у вас не хватает света. Когда у вас достаточно света, лучше оставить значение ISO равным 100. Но когда у вас меньше света, у вас есть три варианта сохранить правильную экспозицию: 1. Вы можете изменить выдержку на некоторое значение, которое все еще приемлемо, затем 2. Вы можете изменить диафрагму, и чем и часто 3. Вы должны изменить значение ISO.

Таким образом, изменение значения ISO необходимо, когда вам не хватает освещения.