Что такое «ISO» на цифровой камере?

Что такое «ISO» в целом и как определяется шкала?

Чем шкала ISO для светочувствительности пленки отличается от чувствительности ISO, используемой в цифровых камерах?

Всегда ли меньше ISO лучше?

Я понял, что у нас есть отличные вопросы/ответы по диафрагме, приличные по выдержке, и ничего, что действительно затрагивало бы суть этого третьего фактора экспозиции. Итак, поехали. :)
Есть четвертый фактор экспозиции: количество света. ;)
Это вопрос того, где вы размещаете свои термины. :) Для любой данной сцены существует определенное значение экспозиции, которое будет записывать изображение с определенным средним значением яркости. Регулируя диафрагму, время экспозиции или чувствительность, вы изменяете значение экспозиции, а для постоянной сцены изменяется «экспозиция» результирующего выходного изображения. Изменяя освещение, вы меняете саму сцену, а это означает, что для записи той же яркости на результирующем изображении потребуется другое значение экспозиции.
Традиционно EV — это просто Av × Tv. В наши дни, когда коэффициент усиления сенсора легко контролируется, это эффективно: Av × Tv × Sv = EV. Тогда EV/освещение = конечная экспозиция.
Справедливо; рассмотрение изменения освещения как «изменения сцены» и, следовательно, «отдельного» от значения экспозиции, кажется правильным способом его описания. Таким образом, вопрос о том, является ли освещение сцены «фактором экспозиции», безусловно, спорный, хотя мне нравится думать об этом именно так. :) Это, конечно, не тот, которым вы управляете изнутри камеры, хотя -- эээ, если только вы не управляете яркостью вспышки изнутри камеры. :)
См. photo.stackexchange.com/q/2946/378 для обсуждения того, как цифровые камеры реализуют ISO.
Но ISO не является частью экспозиции. Скорее, он определяет, как камера будет реагировать на полученную экспозицию.
@Mark Зависит от смысла слова «воздействие». По крайней мере, за последние 50 лет по крайней мере одно распространенное использование этого термина определенно включает ИСО. Ваше использование, возможно, более технически правильное , но это действительно тяжелая борьба с обычным использованием в этой области. Смотрите этот ответ для получения дополнительной информации.
@mattdm ваша вторая ссылка не работает. Я думаю, что неправильного понимания шума было бы намного меньше, если бы мы все использовали современное определение воздействия. Хотя я понимаю важность традиции.
Тьфу, я опубликую этот комментарий с фиксированной ссылкой, как только доберусь до компьютера. Следует перейти на photo.stackexchange.com/a/27588/1943.
FWIW Я думаю, что здесь достаточно места для полного ответа, который включает в себя различие, которое вы делаете, и почему это важно.

Ответы (7)

В фотографии ISO обычно относится к показателю « Скорость пленки », который я использую, включая ссылку на чувствительность цифрового сенсора .

Короче говоря, фактические буквы ISO — это название Международной организации по стандартизации (официально это не аббревиатура — больше информации здесь ), а в фотографии они относятся к стандарту ISO 12232:2006 и другим связанным стандартам: ISO 12232: 1998 г., ИСО 5800:1987, ИСО 6:1993 и ИСО 2240:2003. (Ссылки на странице Film Speed.) Фильм исторически также использовал стандарты ASA и DIN , первый использовал ту же систему нумерации, а DIN использовал совершенно другую шкалу.

Стандарты для пленки и цифровых технологий технически различаются (я не исследовал их достаточно подробно, чтобы полностью описать), но в целом они достаточно похожи, чтобы с практической точки зрения они были по существу одинаковыми (несмотря на отказ взаимности , который многие фильмы довольно склонны к этому, хотя цифровые обычно нет). Таким образом, если вы измеряете экспозицию с помощью своей цифровой камеры, вы можете использовать эту экспозицию с пленкой того же рейтинга, что и настройка ISO, которую вы использовали в цифровой камере, и ожидать получить аналогичную экспозицию (если только выдержка не длинная или короткая). достаточно для Reciprocity Failure для фильма) (также при условии аналогичного оборудования в остальном - никаких различий в фильтрах и т. д.).

И в цифре, и в пленке большее число указывает на большую чувствительность. Число, которое в два раза больше, в два раза более чувствительно (например, 200 в два раза чувствительнее, чем 100, 400 в два раза чувствительнее, чем 200, и т. д.). Таким образом, при съемке при относительно слабом освещении и необходимости относительно короткой (например, достаточно быстрой, чтобы остановить движение) выдержки, более высокий рейтинг чувствительности будет иметь важное значение (поэтому нет, чем ниже, тем лучше!)

В цифровых камерах (и аналогично, но по-другому в пленке) более высокие значения ISO имеют тенденцию создавать шум (сопутствующий эффект на пленке - увеличение зернистости ). Таким образом, хотя это не всегда лучше (это зависит от того, что вы собираетесь делать), более низкие значения ISO всегда (или, по крайней мере, почти всегда) ниже по шуму, что может быть желательно. (В случае съемки при слабом освещении, когда скорость затвора не имеет значения, длинные выдержки в сочетании с более низкими значениями ISO создадут «лучшее» изображение — хотя вполне возможно, что некоторым может понравиться эффект шума; снимать зернистость.)

Что касается того, как определяется масштаб, он основан на измерениях изображения, созданного на основе определенного сценария освещения . Детали сложны, поэтому я оставлю их в качестве упражнения для читателя. Подводя итог, можно сказать, что (для цифровых) это мера того, насколько быстро цифровой датчик «насыщается» светом. (Для фильма процесс связан, но отличается.)

Подводя итог: более высокое значение ISO более чувствительно, но более шумно (но не обязательно хуже), цифровые и пленочные устройства с одинаковым значением ISO (или ASA для пленки) будут иметь одинаковую чувствительность, а шкала основана на том, как быстро изображение станет " насыщенный" при определенном уровне освещения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Я готовлюсь к некоторым экспериментам, связанным с противоречивым ответом Мэтта Грума. Надеюсь , мои результаты дадут хороший, четкий и свободный от шума ответ на важный вопрос, который он поднимает: изображение с высоким значением ISO и низким количеством света будет менее шумным, чем изображение с низким значением ISO и таким же количеством света. на датчик , который затем усиливается при постобработке. Больше будет, надеюсь, в... РЕДАКТИРОВАТЬ: Ну, я не смог сделать это какое-то время. Я все еще могу сделать это в какой-то момент. В то же время, я также укажу на эту статьюв котором говорится о сравнении собственных и неродных значений ISO и количестве шума в них, что, хотя в статье об этом точно не сказано, я думаю, что, вероятно, напрямую связано именно с этим вопросом.

Я никогда не хотел спорить, этот ответ содержит много полезной информации, я просто хотел, чтобы люди знали, что допирование ISO не гарантирует снижения шума, и привести пример. Я подумал, что настало время, чтобы кто-то встал на защиту капитана ИСО в его неустанной борьбе со злым Доктором Ридом Шумом, за что он не получает признания, в то время как Мистер Тусклое Внутреннее Освещение уходит безнаказанным!
Рейтинги ISO могут быть указаны либо по линейной шкале (старый стиль рейтинга ASA), либо по логарифмической шкале (DIN). До относительно недавнего времени вы не могли использовать название ISO рядом с заявленным рейтингом, если не указывали значения по обеим шкалам, даже если кривые контраста и проявления точно соответствовали спецификации ISO. В какой-то момент кто-то (или комитет кого-то) наконец решил, что манипулирование двумя взаимозаменяемыми рейтингами никому ничего не дает (кроме Немецкого института норм), требует для отображения слишком много символов на ЖК-дисплее и т. д.
Изменение значения ISO не влияет на чувствительность сенсора цифровой камеры. Каждый датчик имеет только одну чувствительность, основанную на том, сколько заряда накапливается на каждый фотон, который его поражает. Изменение настройки ISO меняет степень усиления аналогового сигнала, поступающего с каждого фотосайта (a/k/a sensel, a/k/a pixel well) перед прохождением через аналого-цифровой преобразователь.
@MichaelC: хотя это, вероятно, верно (на самом деле я не знаю, но в этом есть смысл) с точки зрения электроники, с точки зрения фотографии, я думаю, что называть чувствительностью усиления... вероятно, будет менее запутанно (даже если технически неточное ), чем пытаться точно объяснить это аудитории, которая может вообще не понимать электронику. Таким образом, я склонен не пытаться что-либо редактировать. Тем не менее, я благодарю вас за этот комментарий. Для педантов и фанатов ЭЭ среди нас (я сам принадлежу к обоим лагерям) полезно провести различие.

TL;DR:  чтобы минимизировать шум, пропускайте через объектив как можно больше света (поскольку шум в основном вызван низким уровнем освещенности), используя соответствующие настройки диафрагмы и выдержки.

Затем, сохраняя эти настройки постоянными, увеличьте ISO настолько, насколько сможете (без обрезки светлых участков), так как это уменьшит долю сигнала, представляющего собой шум считывания.

Всегда ли меньше ISO лучше?

Нет!

Для фиксированного количества света, попадающего в камеру, снижение ISO не приведет к уменьшению шума (улучшение отношения сигнал/шум). Единственный способ уменьшить шум — это совместить снижение ISO с увеличением количества света, открывая диафрагму или оставляя затвор открытым дольше.

Если количество света, которое вы можете пропустить, ограничено (вы нажали на максимальную диафрагму и не можете использовать более длинную выдержку без появления размытия), то использование максимально возможного значения ISO (без пересветов) приведет к наименьшему шуму в кадре. изображение. Это может показаться нелогичным и вызовет отрицательные голоса (пока семь!), поэтому, пожалуйста, позвольте мне объяснить (см. мой ответ на комментарии в конце).

Высокие значения ISO не вызывают шума, отсутствие света вызывает шум. Причина, по которой люди связывают высокие значения ISO с шумом, заключается в том, что когда вы увеличиваете значение ISO в режиме приоритета выдержки или диафрагмы, камера либо закрывает диафрагму, либо увеличивает выдержку для компенсации, что уменьшает количество света, попадающего в камеру.

Вот объяснение того, почему слабое освещение приводит к шуму:

Один важный источник шума на изображениях возникает из-за случайной природы света и называется фотонным шумом или дробовым шумом. Фотоны испускаются случайным образом источниками света. Если вы соберете много фотонов, случайность усреднится, и вы получите почти одинаковое количество фотонов, излучаемых в каждом направлении. Если вы соберете гораздо меньше фотонов, число, собранное в соседних пикселях (которые должны видеть один и тот же цвет), может отличаться, что приводит к изменениям яркости, называемым шумом или зернистостью. Вот как отсутствие света приводит к шуму. См. Википедию: Дробовой шум .

Еще одним источником шума является шум чтения. Шум считывания возникает, когда аналоговые заряды на датчике оцифровываются (считываются). Шум считывания приблизительно постоянен в зависимости от количества захваченных фотонов. Увеличение ISO усиливает сигнал и, следовательно, фотонный шум, но шум считывания остается прежним.

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.

Вот пример этого эффекта на практике:

Эти изображения были сняты с одинаковыми настройками ISO и обработаны точно так же. Нижний явно более шумный, несмотря на то, что снят на ISO 100.

Если бы вы построили график зависимости шума от ISO для каждой пары выдержка/диафрагма, вы бы обнаружили, что шум всегда увеличивается (иногда лишь незначительно) при уменьшении ISO . Поэтому я не понимаю, как вы можете утверждать, что высокие значения ISO приводят к более шумным изображениям, учитывая, что при прочих равных более низкие значения ISO дают больше шума!

Ответ на комментарии

Извините, но ваше объяснение не меняет того факта, что ваше основное утверждение неверно. То, что вы обычно хотите использовать, — это самый низкий ISO, который даст правильную экспозицию с полезной комбинацией выдержки и диафрагмы.

Используемый вами метод не имеет реальных последствий, если вы думаете об этом, используя автоматический режим и выбирая значение ISO, которое приводит к тому, что затвор / диафрагма будет настолько длинным / широким, насколько вы можете сойти с рук, эквивалентен просто установке затвора / диафрагма должна быть максимально длинной/широкой, а затем установить ISO, чтобы получить правильную экспозицию.

Тем не менее, я не предлагал методологию съемки, я имел в виду, что для минимизации шума вы хотите пропустить как можно больше света, учитывая, что вы достигли этого с помощью затвора/диафрагмы/вспышки или чего-то еще, ISO должен быть как можно выше (до выделения клипа), так как все остальное приведет к недодержке и, следовательно, к большему шуму при чтении.

если вы на самом деле измените выдержку и/или диафрагму (следуя закону взаимности, как обычно делают), то угадайте, что: вы получаете больше фотонов на датчике для той же «экспозиции» (назовем это EV с поправкой на соответствующий ISO)! Так меньше шума!

Да, но вы не можете увеличить ISO и в то же время изменить настройки, чтобы пропустить меньше света, а затем сделать вывод, что у вас больше шума, потому что вы используете более высокое значение ISO. Особенно, когда вы можете показать, что если вы сами повысите ISO, вы уменьшите шум!

Это все равно, что купить машину с меньшим двигателем, чтобы уменьшить расход топлива, ездить везде с ногой в пол и делать вывод, что маленькие двигатели увеличивают расход топлива! Меняйте по одной переменной за раз.

То есть, если предположить, что все остальные вещи равны. Увеличение экспозиции при постобработке выявит шум, но если этот снимок с ISO 100 имел более длинную экспозицию, чтобы он был правильно экспонирован, разница в шуме может быть не столь очевидной. Кроме того, новые датчики делают это немного менее болезненным. :)
@John При сравнении имеет смысл оставить другие переменные одинаковыми, не так ли? В любом случае, я хочу сказать, что если бы снимок с ISO100 длился две секунды, он был бы менее шумным, но это было бы из-за дополнительного света , а не из-за более низкого ISO, потому что, когда количество света было одинаковым, более низкий ISO не привело к уменьшению шума.
Но да, я согласен, что новые датчики со сверхнизким уровнем шума при считывании, такие как Pentax K5, того стоят, как это показывает! Обратите внимание на других производителей!
Для полноты было бы неплохо также иметь пару примеров, показывающих, что происходит, если ISO слишком высок (т.е. вы обрезаете светлые участки).
Вау, отличное объяснение! Такие вещи отлично подходят для чтения новичкам (таким как я)! +1.
Нижняя картинка более шумная, потому что неправильно экспонирована, а не потому, что ISO ниже! Реалистичное сравнение выставило бы его на 1/2 секунды, а не на 1/30 секунды.
@whuber, он сравнивает аналоговое усиление с цифровым. См. первое предложение, где он говорит увеличить ISO до максимума без переэкспонирования (на самом деле это неправильно, переэкспонирование хорошо для шумов) и обрезания светлых участков (это должно быть единственным условием). В этом методе выбора экспозиции выдержка и диафрагма уже выбраны (@Matt, вы должны указать это явно, так как это, вероятно, запутает новичков) для творческого эффекта или минимизации движения руки/объекта. Следует подчеркнуть влияние диафрагмы и скорости затвора на увеличение количества света (свыше ISO).
-1. Извините, но ваше объяснение не меняет того факта, что ваше основное утверждение неверно. То, что вы обычно хотите использовать, — это самый низкий ISO, который даст правильную экспозицию с полезной комбинацией выдержки и диафрагмы. Недодержка (независимо от ISO) приведет к проблемам с шумом, но проблема именно в недодержке, а не в низком ISO.
Хорошее объяснение и хороший способ думать об этом!
Вы правы, на самом деле меньшее количество фотонов создает по крайней мере одну форму шума. Но если вы на самом деле измените выдержку и/или диафрагму (следуя закону взаимности, как это обычно делается), то угадайте, что: вы получите больше фотонов на сенсоре за ту же «экспозицию» (назовем это EV как с поправкой на рассматриваемое ISO)! Так меньше шума! Кроме того, ваше утверждение «обработано точно таким же образом» вводит в заблуждение: вы следовали той же методологии, но, конечно же, не тем же фактическим настройкам (например, компенсации «Экспозиция») - верно? Какая у вас была обработка?
Примечание. Я благодарю вас за указание и ссылку на различные типы шума ... эта часть этого ответа определенно полезна, так что спасибо!
Кроме того, примечание к моему первому комментарию: я полагаю, что технически закон взаимности больше не действует, когда вы добавляете ISO в смесь, но, надеюсь, моя точка зрения будет понятна. Чувствительность на 4 ступени ниже заслуживает увеличения значения экспозиции на 4 ступени (предположительно, больше времени (с выдержкой 1/2 дюйма), поскольку вы уже на 2,8, если только объектив не является объективом с диафрагмой f / 0,7. :D)
@lindes Я обработал фотографии точно так же, используя те же щелчки мыши (подробности на изображении). Если вы будете следовать закону взаимности, вы получите меньше шума , потому что теперь у вас больше света, а чем больше света, тем меньше шума! . Если вы снимаете на 1/30 с ISO1600, вы получаете шум, если вы снимаете на 1/30 с ISO100, вы получаете шум, если вы снимаете на 1/2 с ISO100, вы получаете очень мало шума. Фактором, который меняется между шумом и очень небольшим шумом, является скорость затвора! Это то, что люди просто отказываются принимать, но это так легко продемонстрировать...
@ Джерри Коффин , утверждение верно . На самом деле это приведет к тем же настройкам, что и ваше предложение! Отбрасывать ISO в автоматическом режиме до тех пор, пока затвор/диафрагма не станут настолько длинными/широкими, насколько это возможно, — это то же самое , что установить затвор и диафрагму настолько длинными/широкими, насколько это возможно, а затем увеличивать ISO до тех пор, пока вы этого не сделаете. получить правильную экспозицию! Пожалуйста, пересмотрите свой отрицательный голос, так как это важно (я видел, как люди снимали в ручном режиме, понижали ISO и недоэкспонировали, потому что они думали, что высокие значения ISO вызывают шум). Или, если вы все еще не согласны, приведите контрпример!
@everyone: я согласен с тем, что для данной экспозиции вы можете получить лучшее изображение, используя более высокое значение ISO. Но это кажется мне необычным способом действовать. Возможно, я застрял в старых пленочных привычках, когда нельзя было легко изменить скорость (у вас была одна скорость на корпус камеры, пока вы не меняли пленку), поэтому вы выбирали одну скорость и обходили ее. Но в большинстве ситуаций я думаю, что есть некоторая свобода действий либо в диафрагме, либо в скорости затвора, и именно с этим мы работаем, прежде чем увеличивать ISO. Тем более, при прочих равных условиях , повышение ISO — это всегда компромисс, а не улучшение.
@whuber Возможно, это странный способ думать об этом, и, вероятно, поэтому людям трудно принять эту концепцию. Я не согласен с вашим последним замечанием , что увеличение ISO всегда является компромиссом, а не улучшением , когда вы достигли точки, когда вы снимаете с широко открытой диафрагмы и не можете увеличить выдержку, поскольку это приведет к размытию объекта, а затем увеличить ISO. является хорошей мерой для уменьшения шума чтения и шума оцифровки, что я считаю улучшением.
@Matt Grum: Приглядевшись повнимательнее, я вижу, что вы использовали «автоконтраст» на обоих изображениях. Правильный? Конечно, они выглядели совсем по-другому (изображение ISO 100 было очень темным) до применения этого изменения... Да??? Если нет, то я глубоко сбит с толку тем, что мне кажется противоречащим тому, что я ожидал, и хочу понять, прежде чем комментировать дальше. Если это так, то я поддерживаю свое утверждение, что это тот же самый «процесс», но другая обработка .
В любом случае, результаты, которые вы показываете, интересны, и я, вероятно, попытаюсь воспроизвести их самостоятельно, чтобы посмотреть, что еще я могу узнать (и, возможно, впоследствии научить?) из этого.
@Matt Вы правы, но причина в этой ситуации для увеличения ISO не имеет ничего общего с тем, лучше ли высокое значение ISO для качества изображения: причина связана с контролем продолжительности экспозиции. Мне труднее представить ситуации (хотя, возможно, вы можете предложить некоторые), когда фотограф нашел диапазон значений диафрагмы и выдержки, которые создадут правильную экспозицию для предполагаемого изображения, и по причинам: «Потому что у меня есть свобода действий, чтобы уменьшить диафрагму и / или время выдержки, я думаю, что увеличу ISO, чтобы изображение получилось лучше».
@lindes Да, я использовал автоконтраст в Photoshop, чтобы нормализовать данные, чтобы их было легче визуализировать (изображение ISO100 было темнее). Нормализация является обычным явлением при сравнении экспериментальных данных, хотя, если бы я измерял отношение сигнал/шум, этот шаг не был бы необходим, и я мог бы получить ту же обработку , что и вы.
@whuber Люди не могут отделить настройку ISO от затвора / диафрагмы. Я не говорю, что если вы увеличите ISO, а затем уменьшите время диафрагмы/выдержки , вы получите лучшее изображение, я говорю, что если вы увеличите ISO и сохраните диафрагму/выдержку на прежнем уровне , вы получите лучшее изображение (при условии, что вы не не обрезать блики). Эти два утверждения очень разные. Перечитайте мой ответ. Я совершенно четко заявляю об этом в резюме TL; DR: чтобы свести к минимуму шум, направьте на объектив как можно больше света, используя настройку диафрагмы и выдержки, а затем увеличьте ISO, насколько это возможно.
Мэтт, возможно, все неправильно понимают то, что ты пытаешься объяснить. Я только что сделал пару примеров снимков, и ISO 100 всегда превосходит ISO 1600, когда обе настройки используют правильный затвор и диафрагму для получения правильной экспозиции. Я создал пример, чтобы попытаться продемонстрировать обе точки зрения. Пожалуйста, смотрите мой ответ для примера снимка, деталей экспозиции и пост-обработки, а также для дальнейшего обсуждения. Возможно, мы сможем найти всех на одной волне.
@jrista Я не верю, что существует такая вещь, как правильная экспозиция , если я увеличу ISO на стоп, не засветлю, а затем применю компенсацию экспозиции -1 в посте, значит ли это, что моя экспозиция была неправильной по сравнению к экспозиции, которую я бы получил, не увеличивая ISO? Я думаю, люди с трудом понимают, что можно выставлять ISO отдельно от диафрагмы затвора. Когда вы сохраняете затвор / диафрагму одинаковыми и увеличиваете ISO, вы фактически получаете немного меньше шума. Попытайся. Это демонстрирует, что ISO не вызывает шума сам по себе.
Btw не может видеть ваш ответ в данный момент по какой-то причине...
Извините, добавил больше контента, чем я изначально ожидал. Его видно сейчас.
@Matt: Что касается того, создает ли увеличение ISO шум, я действительно думаю, что это так. Всякий раз, когда вы усиливаете сигнал, вы также усиливаете базовый уровень шума в этом сигнале. Если собственный уровень считывания датчика составляет ISO 100, и вы усиливаете сигнал для поддержки ISO 1600, вы усиливаете ВЕСЬ сигнал, включая базовый уровень шума, создаваемый самим устройством (в данном случае цифровым датчиком). та же «экспозиция», более низкое значение ISO с более широкой диафрагмой или более длинным затвором приведет к МЕНЬШЕМУ шуму, а не к большему. Смотрите мой ответ для демонстрации этого.
Я думаю, что я понял из вашего ответа и комментариев до сих пор, так это то, что когда вы пытаетесь использовать определенный затвор и диафрагму, если использование низкого значения ISO приводит к недоэкспонированному изображению, а использование более высокого значения ISO приводит к правильно экспонированному изображению. , лучше использовать более высокое значение ISO. Кроме того, если вы выберете определенные значения выдержки и диафрагмы, установив максимальное значение ISO без обрезки светлых участков , а затем уменьшив экспозицию при постобработке, вы получите самое четкое изображение с наименьшим уровнем шума для выбранных вами значений выдержки и диафрагмы . Если я правильно понял, то полностью согласен!
@jrista 1- й ответ , усиливающий сигнал, усиливает шум в сигнале, да. Но усиление ISO [обычно] применяется перед считыванием, а во время считывания добавляется лишний шум. Таким образом, для того же сигнала его усиление перед считыванием означает, что шум считывания пропорционально меньше. Когда вы не усиливаете сигнал перед считыванием (т.е. используете ISO100), тогда, когда вы увеличиваете яркость изображения на компьютере, вы усиливаете сигнал (с присущим ему шумом) и шум считывания. Таким образом, вы получаете больше шума за счет цифрового усиления, а не аналогового.
Я согласен с тем, что если вы уменьшите ISO и используете большую диафрагму / более длинный затвор, это даст меньше шума, но вы пошли и изменили две переменные (количество света и ISO), а затем приписали снижение шума снижению ISO. Я приписываю снижение шума другой переменной — количеству света — и привел пример, демонстрирующий это.
Я думаю, что все, кто критикует ответ, должны прочитать мой комментарий, в частности, «вы должны указать это явно, так как это, вероятно, смутит»
@Matt Grum: Пока я сижу здесь, планирую и настраиваю свои тестовые снимки, чтобы иметь возможность говорить об этом дальше, я только что осознал, что может объяснить, почему ваш ответ кажется мне «неправильным»: вы говорите на «Изменять одну переменную за раз», и я полагаю, что вы думаете, что делаете это, но я не согласен: использование «автоматической экспозиции» вводит вторую переменную! Эта функция корректирует изображение по- разному , в зависимости от входных данных. Когда вы даете ему то, что я бы назвал недоэкспонированным изображением, оно усиливает все, включая теневой шум . Я скажу больше, когда обновлю свой ответ.
Для цифровых камер ISO имеет очень мало общего с шумом. Это просто вопрос механики цифрового датчика. Он присутствует во всех формах цифровых и аналоговых электрических датчиков. Использование более низкого значения ISO означает, что стробирование на датчике откалибровано для большего количества света, проходящего через объектив. Шум присутствует на всех уровнях ISO, вам просто нужно получить правильную экспозицию, независимо от настройки ISO, чтобы устранить ошибки в сенсорном массиве. При правильной экспозиции более низкий ISO DO дает более чистый снимок из-за более низкой погрешности в датчиках и прошивке.
@whuber Это сложная проблема, но, пытаясь сохранить все остальное, я стараюсь поддерживать постоянную яркость изображения, иначе это еще одна переменная, которая меняется. Если вы не применяете автоматические уровни (нормировку) и не измеряете отношение сигнал/шум, как это делается в большинстве научных условий, результаты будут такими же.
@Matt Независимо от того, появляется ли в этой теме чувство решения, я хочу поблагодарить вас за то, что вы подняли этот вопрос со знанием дела и вдумчиво, потому что обсуждение информативно и полезно. Читатели, возможно, увидят несогласие там, где его на самом деле нет, потому что (как показывает вклад @jrista на примере) мы можем описывать одни и те же явления по-разному. Ваша главная цель, кажется, состоит в том, чтобы бросить вызов общепринятому мнению о том, что низкий ISO всегда лучше. Я благодарен, что вы побудили нас пересмотреть это.
@whuber всегда пожалуйста. Причина, по которой я так страстно отстаиваю здесь свою точку зрения, заключается в нескольких случаях, когда я видел, как люди снижали ISO и недоэкспонировали изображение, думая, что они уменьшают шум. В разделе фотографии на Reddit кому-то, кто снимает ночью в ручном режиме, посоветовали понизить ISO, чтобы уменьшить шум. Я указал на ошибку в этом мышлении и получил значительное количество голосов против (потому что все знают, что высокое значение ISO означает больше шума, верно?), Так что я вроде как знал, чего ожидать!
Но теперь, после PP, на ISO 100 больше шума, потому что вы подняли уровень яркости. Это очень похоже на то, что делает повышение ISO. Вы можете в значительной степени утверждать, что нижнее изображение теперь эквивалентно ISO 1600, что имеет больше шума. Он более шумный, чем настоящий 1600, потому что, по сути, в корпусе ISO лучше справляется с шумом, чем PP. Тем не менее, я все еще согласен с тем, что самый низкий ISO не ВСЕГДА лучше всего использовать. Но увеличение его ДЕЙСТВИТЕЛЬНО создает больше шума.
@BBking Это один из способов взглянуть на это, однако я имею в виду конкретно свойства функции ISO на цифровых камерах, которая (в целом) использует аналоговое усиление и существует для уменьшения шума . Изменение настройки ISO не создает шума (за исключением небольшого количества), а лишь усиливает уже присутствующий шум из-за электроники камеры и дробового шума. Но он также усиливает сигнал, сохраняя практически неизменным соотношение сигнал/шум. Что действительно снижает отношение сигнал/шум, так это изменение выдержки или диафрагмы камеры в результате изменения пользователем ISO.
Согласен с 1-й строкой вашего аргумента. Но ваш пример смехотворен! Сравнение шума недоэкспонированного снимка с ISO 100, который был недоэкспонирован, а затем «скорректирован», с правильно выставленным снимком с ISO 1600, только доказывает, что вам нужно получить правильную экспозицию, и сбивает с толку большинство читателей!

По поводу заявления:

Всегда ли меньше ISO лучше?

Мнений по этой теме существует множество, и хотя они могут показаться взаимоисключающими, я не уверен, что это так. Здесь нет резких фраз: «Да, установка X ISO всегда лучше». Я думаю, что лучше, очень зависит от контекста... от того, что вы пытаетесь снять, и какой доступный свет.

Две точки зрения, высказанные здесь, включают:

  • Используйте максимально возможное значение ISO, чтобы максимизировать насыщенность (и, следовательно, минимизировать шум) без обрезки светлых участков.
  • Используйте минимально возможное значение ISO, чтобы свести к минимуму шум, используя правильный затвор и диафрагму для достижения правильной экспозиции.

Общее мнение состоит в том, что выбор минимально возможного значения ISO для достижения правильной экспозиции является наилучшим подходом. Однако это утверждение имеет большой скрытый смысл, поскольку минимально возможное значение ISO может не обязательно равняться ISO 100. Возможно, вам придется использовать более высокую скорость затвора или более узкую диафрагму для достижения желаемых творческих эффектов, что заставит вас использовать более высокое значение ISO для поддержания правильной экспозиции. Вы также можете столкнуться с проблемами с доступным светом и достичь пределов возможностей вашего объектива (например, максимальной диафрагмы) и быть вынуждены использовать более высокое значение ISO для достижения правильной экспозиции. Я думаю, это то, что Мэтт Грум пытался донести.

За исключением каких-либо конкретных творческих потребностей (например, скорость затвора, замораживающая действие, или большая глубина резкости при малой диафрагме), самое низкое значение ISO с необходимыми выдержкой и диафрагмой для получения «правильной» экспозиции (т. е. экспозиции, которая не является ни переэкспонированной, ни недоэкспонированной, или если вы следуете ETTR, тот, который не высветил ни одного блика), по-прежнему является лучшей практикой. Это можно легко продемонстрировать, как показано на примерах снимков ниже. Этот набор примеров снят с учетом нескольких вещей:

  1. Короткая выдержка не требуется, поэтому она может быть настолько длинной, насколько это необходимо для получения правильной экспозиции.
  2. Требований к глубине резкости нет, поэтому подойдет самая широкая диафрагма.
  3. Доступный свет фиксирован и не может быть изменен.
  4. Штатив и спусковой тросик будут использоваться для устранения дрожания камеры.

альтернативный текст

Самый четкий снимок, как видите, при ISO 100. При максимальной диафрагме ISO 100 требовалось время экспозиции 0,6 секунды. Это довольно долго, но поскольку движения не было, длительная выдержка не проблема. Снимок с ISO 1600 по-прежнему имеет правильную экспозицию и использует выдержку ровно на четыре ступени быстрее, чем снимок с ISO 100. Несмотря на правильную экспозицию, явно присутствует дополнительный шум. Последний снимок был еще одним снимком с ISO 100 с теми же настройками, что и снимок с ISO 1600, со значением экспозиции, скорректированным на +4EV в Lightroom. Уровень шума на этом снимке явно НАМНОГО выше, чем на двух других, поскольку он был улучшен цифровым способом.

Учитывая эти примеры, мы можем прийти к нескольким логическим выводам:

  • Использование минимального значения ISO для сцен без движения при съемке со штатива обеспечит минимально возможный уровень шума.
    • Обычен для пейзажей и натюрмортов.
    • Необычно для спорта, дикой природы, птиц или любой другой динамичной фотографии.
    • Зависит от таких вещей, как портретные снимки, однако, поскольку вы обычно можете контролировать количество доступного света для портретов, обычно возможен низкий ISO.
  • Использование минимального значения ISO для сцены, позволяющей правильно выставить экспозицию, сведет к минимуму шум, но может быть не самым низким уровнем шума.
    • Если вам нужно заморозить действие с высокой скоростью затвора или увеличить глубину резкости с узкой диафрагмой, вам может потребоваться увеличить ISO, чтобы сохранить экспозицию.
  • Снимать на самом низком ISO вне зависимости от ситуации — плохая идея.
    • Это часто приводит к недодержке (возможно, серьезной), когда доступный свет не оптимален.
    • Это приведет к значительно большему количеству шума при коррекции экспозиции в постобработке.

Я думаю, что хороший способ узнать, какие настройки ISO лучше всего подходят для различных сцен и освещения, — это установить для ISO значение «Авто», использовать ручной режим, сделать несколько снимков и просмотреть результаты. Автоматический замер экспозиции камеры всегда будет пытаться создать «правильную» экспозицию, и когда у вас есть сцена с широким диапазоном тонов, большую часть времени она должна выбирать правильную настройку. Вы также можете попробовать вручную установить более высокое или более низкое значение ISO, чем то, которое камера выбирает автоматически, и сделать снимок повторно, чтобы увидеть результаты. За исключением, возможно, пейзажной и натюрмортной фотографии, вы, вероятно, не найдете ни одной «правильной» или «лучшей» настройки ISO. Тем не менее, я верю, что общее эмпирическое правило всегда будет таким:

Используйте минимально возможное значение ISO, сохраняя правильную экспозицию для типа снимка, который вы делаете.

Для натюрморта это, вероятно, всегда будет минимальный исходный ISO (без использования какого-либо расширения ISO). Для пейзажа это, вероятно, будет более низкое значение ISO, например, 100 или 200. Для динамичной фотографии, включая спорт, дикую природу, птиц, детей и т. д., самое низкое значение ISO может меняться для каждого снимка и может варьироваться от ISO 200 до ISO 3200. или выше, и это будет очень зависеть от доступного света. Много света позволит вам использовать более низкие значения ISO, меньшее количество света потребует более высоких значений ISO. Независимо от того, какой ISO вы используете для съемки динамичных сцен, есть еще одно хорошее практическое правило:

Всегда лучше сделать снимок, чем пропустить его, потому что вам не нравятся настройки камеры, необходимые для его захвата.

Даже если вам нужно использовать ISO 3200, чтобы получить достойные спортивные снимки в помещении с объективом f/1.4, вы, по крайней мере, получите кадры. Эти снимки с ISO 3200 будут иметь более низкий уровень шума, чем снимки с ISO 1600, которые вы недоэкспонировали, а затем исправили с помощью постобработки, как показано в (довольно экстремальном) примере выше. Алгоритмы шумоподавления в наши дни также довольно продвинуты и могут значительно снизить уровень шума при съемке с высоким значением ISO до более приемлемого уровня. Это снова делает использование более высокого значения ISO, которое обеспечит правильную экспозицию, лучшим вариантом, чем более низкое значение ISO, которое, вероятно, приведет к недоэкспонированию и потребует коррекции после обработки.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Дальнейшие исследования, направленные на подтверждение утверждений Мэтта об ISO, привели к еще одному образцу изображения. Изображение ниже разделено на четыре полосы, две из которых представляют экспозицию в соответствии с методологией Мэтта, а две представляют экспозицию, при которой ISO поддерживается на максимально низком уровне. Утверждение заключалось в том, что при попытке экспонировать сцену вы устанавливаете диафрагму и затвор, затем используете максимально возможное значение ISO без высвечивания светлых участков и корректируете экспозицию с помощью постобработки, уменьшая EV, чтобы получить изображение с наименьшим шумом. Это противоречит обычному утверждению о том, что следует использовать самое низкое значение ISO и регулировать диафрагму и/или затвор, чтобы добиться правильной экспозиции для поддержания минимально возможного шума.

Тест на шум

Первая и третья полосы на изображении выше были сняты путем выбора определенной выдержки и диафрагмы, а затем максимального увеличения ISO без обрезки светлых участков. Вторая и четвертая полосы на изображении выше были сняты путем выбора ISO 100 и определенной диафрагмы, а также регулировки скорости затвора для достижения правильной экспозиции (без ETTR). Оба изображения были скорректированы в постобработке с использованием функции Lightroom «Автотон». что немного уменьшило экспозицию изображения с высоким ISO и почти не изменило изображение с ISO 100.

Между этими двумя снимками есть разница в три ступени ISO, а повышенный уровень шума изображения с ISO 800 очень четко виден в тенях. В средних тонах наблюдается некоторое увеличение шума на изображении с ISO 800 по сравнению с изображением с ISO 100. На всех уровнях тональности мелкие детали были в той или иной степени потеряны в изображении с ISO 800 по сравнению с изображением с ISO 100. Это можно наблюдать, рассматривая пульт в его крюке, на лицевой стороне ладони и в любых теневых тонах. В средних и светлых тонах уровень шума недостаточно высок, чтобы вызвать существенное ухудшение качества печати. Однако уровень шума в полутонах и тенях, вероятно, будет влиять на мелкие детали, например, при макросъемке или любых фотографиях, которые выходят за пределы разрешения объектива или сенсора.

Хотя компенсация отрицательной экспозиции при постобработке действительно снизила уровень шума изображения с высоким значением ISO до более приемлемого уровня, нет никаких сомнений в том, что использование минимально возможного значения ISO приведет к меньшему шуму, чем даже последующая компенсация отрицательной экспозиции изображения с высоким значением ISO. изображение.

Реальный вопрос заключается в том, всегда ли уместно использовать минимально возможное значение ISO? Если вы можете экспонировать сцену, которую пытаетесь заснять, без каких-либо нежелательных побочных эффектов, таких как размытие, недодержка и т. д., выберите самый низкий реальный ISO, который вы можете (расширенные настройки ISO обычно обеспечивают более низкую настройку ISO с помощью цифрового, а не аналогового, означает... поэтому, например, следует избегать использования расширения ISO 50.) Если вы не можетеэкспонируйте сцену, которую вы пытаетесь запечатлеть, без каких-либо нежелательных побочных эффектов, которые могут иметь место при фотографировании спорта или дикой природы, фотографировании концертов или при съемке в помещении любого действия, а затем увеличьте ISO до минимально приемлемого уровня. Это позволит вам правильно экспонировать сцену (т. е. устранить размытие в движении, выставить правильный уровень и т. д.).

Если у вас есть запас, переэкспонирование путем выбора максимально возможного значения ISO без обрезки светлых участков и применения некоторой отрицательной компенсации экспозиции при постобработке может помочь смягчить эффекты шума очень высокого значения ISO и будет лучшим выбором, чем выбор значения ISO. это слишком мало, а затем применить некоторую положительную компенсацию экспозиции при постобработке (что только усилит эффекты шума).

Я думаю, что вы исказили мою точку зрения, сказав: используйте максимально возможное значение ISO, чтобы максимизировать насыщенность (и, следовательно, минимизировать шум) без обрезки светлых участков. моя точка зрения такова: чтобы свести к минимуму шум, пропускайте через объектив как можно больше света, используя настройки диафрагмы и выдержки. Затем увеличьте ISO настолько, насколько сможете (без обрезки светлых участков). Я не знаю, как я могу заявить, что любые более ясные предложения будут приветствоваться.
В вашем примере показаны три кадра. Переходя от плохого к хорошему с точки зрения шума, вы получаете Низкое ISO, быстрый затвор - очень шумно, Высокое ISO, быстрый затвор - шумно, Низкое ISO, медленный затвор , чистый. Учитывая, что единственное постоянное различие между шумными и чистыми снимками — это выдержка, не кажется ли логичным заключить, что именно выдержка, а не ISO100, привела к более чистому изображению? Это также согласуется с теорией фотонного шума.
Кстати, +1 за то, что потратил время на расследование этого, а не просто отклонил его! Я думаю, что важным моментом, который я не упомянул, является то, что преимущество использования более низкого ISO заключается в том, что вы можете пропустить больше света, прежде чем обрезать блики, что позволит вам уменьшить шум (для пейзажей и т. д.), но я все еще утверждаю, что шум пропорциональна количеству света, которое вы пропускаете, а не ISO.
@Matt: Я думаю, вы только что все поняли: шум пропорционален количеству света, который вы пропускаете! Теперь, когда вы это заявили, я полностью понимаю вашу точку зрения. Я думаю, что то, что я сказал, правильно, хотя и более подробно, в том смысле, что если у вас нет другого выбора, кроме как выставить «меньше света», использование более высокого ISO даст менее шумное изображение. Мне придется поэкспериментировать с максимальным значением ISO без обрезки, уменьшить экспозицию во время постобработки и посмотреть на результаты. Я до сих пор не уверен, создаст ли это изображение с меньшим уровнем шума, чем при самой низкой настройке ISO.
@jrista Вот, собственно, и все. Другой ключевой момент заключается в том, что, хотя фотонный шум пропорционален тому, сколько света вы пропускаете, коварный шум чтения может привести к увеличению общего шума при снижении ISO! Чтобы убедиться в этом, посмотрите на второе и третье изображения: количество поступающего света одинаково, но панель ISO 100 явно более шумная! То, что вы сказали, не является неправильным, вы просто подходите к этому с другой стороны. Я надеюсь, что оба ответа будут способствовать пониманию людьми предмета.
@Matt: Что касается третьего изображения, я думаю, важно отметить, что «исходный» уровень шума был таким же, как и на первом изображении. Причина, по которой третье изображение выглядит намного более шумным, заключается в том, что его EV было увеличено на колоссальные четыре ступени в Lightroom. Это «усилило» шум, который был там, в цифровом виде, сделав его гораздо более очевидным. За исключением корректировки EV после обработки, уровень видимого шума на третьем изображении не выше, чем на первом... однако оно ужасно недоэкспонировано. Шум считывания становится очевидным только при «усилении» его во время постобработки.
Я должен был сказать, что когда я говорю о шуме, я имею в виду отношение сигнал/шум . Это наиболее распространенная мера шума, используемая в обработке сигналов, аудиотехнике и цифровой фотографии. На третьем изображении шум низкий, да, но поскольку сигнал очень слабый из-за недодержки, отношение сигнал/шум очень плохое.

ISO фактически является чувствительностью сенсора, будь то пленочный или цифровой. Теоретически ISO для цифровой камеры должно быть таким же, как и для пленочной камеры.

ISO на пленке определяется размером зерна химического вещества. Это будет означать, что разрешение будет лучше на пленке с более низким значением ISO. Кроме того, поскольку зернистость пленки — это все или ничего, это приведет к некоторой пятнистости или шуму.

То, как достигается ISO в цифровой камере, может помочь понять, почему это важно, и почему использование более высокого ISO не всегда хорошо. Я не знаю, как это было достигнуто в кино, поэтому я не могу говорить об этом, но я думаю, что в нем используются несколько схожие принципы.

Прежде всего, Мэтт проделал отличную работу, объяснив различные источники шума. То, что происходит в камере, на самом деле сводится к следующему.

  1. Свет попадает на датчик.
  2. Сигнал датчика проходит через цепь усиления . Величина усиления зависит от используемой настройки ISO.
  3. Затем значение сигнала проходит через преобразователь A2D . Что это будет делать, так это преобразовать усиленный сигнал в диапазон от 0 до 255 (или выше, в зависимости от количества битов в преобразователе), цифровой сигнал.

Затем камера может удалить некоторые из основных источников шума, особенно шум «темного тока». Это сигнал, если вы должны были разоблачить полную черноту.

Так что же на самом деле происходит, когда вы поднимаете ISO? В основном есть два пути, которые я расскажу ниже.

Если увеличить ISO и соответственно уменьшить выдержку, то уровень сигнала, поступающего в A2D-конвертер, останется прежним. Однако количество сигнала на датчике уменьшается. Это означает, что любой шум, зависящий от сенсора, будет усиливаться. Сюда входят такие вещи, как Shot Noise. Некоторые другие формы шума не будут усиливаться.

Второй вариант, если исходное изображение было недоэкспонировано, но ISO доводит его до правильной экспозиции. Можно повысить контрастность недоэкспонированного изображения, чтобы оно имело тот же максимум/минимум, что и правильно экспонированное изображение. Сигнал, выходящий из преобразователя A2D, будет иметь меньший диапазон. Это оставит только несколько уровней освещенности, что приведет к гораздо более шумному изображению, чем изображение с правильной экспозицией.

Еще несколько интересных вещей. Датчики имеют тенденцию к кровоточивости, если они насыщены соседними пикселями. Если изображение увеличить по ISO и уменьшить по выдержке, то оно не будет насыщаться на самом FPA, убирая некоторые артефакты. Это может привести к несколько лучшей производительности при насыщении.

В общем, высокое значение ISO на цифровой камере будет иметь меньше шума, чем такое же значение ISO на пленке, благодаря гораздо лучшему способу достижения высокого значения ISO.

Надеюсь, это не было слишком технически, но я просто рад поделиться своими знаниями в области электротехники с сообществом :-) Дайте мне знать, если у вас есть еще вопросы, и я постараюсь объяснить это еще лучше.

Отвечая на второй вопрос, я бы сказал, что более низкий ISO не всегда лучше, но в целом лучше использовать самый низкий ISO, который вы можете. Например, если вы снимаете в помещении, более высокое значение ISO позволит вам использовать более короткое время экспозиции, что приведет к меньшему размытию изображения при движении. Обычно я использую самое низкое значение ISO, которое позволяет мне не превысить ручной предел выдержки 1/lens_length. Но всегда есть исключения.

Следует отметить, что аналоговый сигнал не обязательно будет преобразовываться в 8-битное изображение. При работе с RAW битовая глубина изображения обычно составляет 12-16 бит, при этом очень немногие среднеформатные камеры предлагают полный 24-битный формат RAW. Количество цифровых уровней может быть любым: 255 (8 бит), 4096 (12 бит), 16384 (14 бит), 65536 (16 бит) или, в случае 24-битного MF, 16777216!
Существуют ли действительно МФ камеры с 24-битной оцифровкой? 16,78 миллиона — это во много раз больше, чем реальное количество фотонов, поражающих каждый пиксель (около 85 тыс.)! Поэтому дополнительные биты могут быть только кодирующим шумом.
@ Мэтт Грум, я не уверен в этом. Помните, что эти биты должны кодировать не только интенсивность фотона, но и длину волны. Я понимаю 24 бита для кодирования всех трех цветовых каналов. (Пожалуйста, дайте мне знать, если это неверно.) Это всего 8 бит на канал, покрывая (следовательно) только 8 EV. На низах дискретизация ужасная: скачок с 1 на 2 — это полный EV. Таким образом, мы могли бы ожидать значительного улучшения детализации теней, если бы смогли выйти за пределы 24 бит.
АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) кодирует только интенсивность, а не длину волны, поскольку во время оцифровки аналогового сигнала байеровская интерполяция не выполнялась. Я думал, что 24 бита предназначены для вывода цвета на более позднем этапе конвейера изображения, но это всего 8 бит на пиксель, что, безусловно, слишком мало для многоцелевой камеры.
@Matt: Я полагаю, что это был датчик Leica, о котором я читал, который выводит 24-битные изображения RAW на пиксель. Общее количество фотонов, попадающих на каждый пиксель, полностью зависит от времени выдержки, и камеры MF превосходны при длительной выдержке и низком значении ISO (50–80). Я не знаю, откуда взялось число 85k, но это звучит немного произвольно. Преимущество 24-битного RAW, как заявил Вубер, заключается в том, что ГОРАЗДО больше уровней выделяется для теней и гораздо больше места выделяется для светлых участков (без отсечения), чем при 16-битном RAW.
Тоновая кривая 24-битных сенсоров ослабляется больше, чем у других, чтобы максимизировать запас в светлых участках. Он также ослабляется, чтобы максимизировать динамический диапазон теней. Я посмотрю, смогу ли я найти статьи, которые я читал для справки. (Возможно, этот датчик на самом деле недоступен на рынке, а был просто прототипом или исследовательской концепцией, если я об этом думаю.)
@jrista Цифра 85k взята из «Практического руководства по фотометрии и анализу кривых блеска» Брайана Уорнера, Алана У. Харриса. Современные датчики способны на большее, но не в 200 раз больше, чтобы гарантировать 24 бита на пиксель. Да, количество фотонов, попадающих на каждый пиксель, зависит от времени экспозиции, но глубина избирательной ямы ограничена, поэтому дополнительные фотоны не регистрируются после насыщения.
Если DR сенсора не превышает 24 ступеней (маловероятно), тогда вам не нужна тоновая кривая, поскольку вы легко сохраняете всю информацию о тенях и светлых участках, которую позволяет физика, и у вас все еще есть запасные биты! Представьте себе идеальный датчик, который просто считает фотоны. Если вы принимаете только около ста тысяч фотонов до насыщения, вы никогда не запишете значение больше 100 000, поэтому остальные биты будут пустыми. Когда вы добавляете шум в уравнение, вы получите около 16 бит информации и 8 бит шума...
Насчет «Если увеличить ISO и соответственно уменьшить скорость затвора, то уровень сигнала, поступающего в преобразователь A2D, останется прежним» — когда скорость затвора уменьшена, это означает, что затвор работает медленнее, поэтому в датчик попадает больше света. ? Итак, вы добавляете к этому высокому ISO - разве это не делает чувствительность еще выше? Может вы имели в виду "при увеличении выдержки и соответственно поднятии ИСО?" - Я могу очень сильно запутаться здесь :-)
@MattGrum Полная емкость скважины частично зависит от размера пикселя. Чем больше пиксели, тем выше полная емкость лунки при прочих равных условиях. Вот почему более крупные датчики имеют больший динамический диапазон, чем датчики меньшего размера с аналогичным разрешением. Цифровые многоцелевые камеры, как правило, имеют гораздо большие пиксели, чем 35-мм камеры. Вероятно, вы правы в том, что 24 бита — это излишество, но переход от 16 бит только к 17 битам по-прежнему потребует места для 24 бит в большинстве вычислительных сред.

Скорость пленки

В аналоговой фотографии ISO измеряет чувствительность пленки к свету. Пленка с более высокой светочувствительностью быстрее достигнет точки насыщения (или передержки).

Вы можете использовать пленку с низким ISO при ярком свете. В более темных ситуациях может потребоваться более широкая диафрагма, чем у вас есть, или очень длинная выдержка.

Вы можете использовать пленку с высоким ISO, когда недостаточно света для правильной экспозиции. Однако, если вы используете его при большом количестве света, вам придется ограничивать попадание света на камеру с помощью выдержки и диафрагмы.

(Не очень хорошо разбираюсь в аналоговой фотографии, поэтому здесь мало информации.)

Цифровой ISO

В цифровой фотографии ISO в основном это :

Вау, это меньше 200 долларов за... ммм... отличная сделка!

Это просто произвольное число 1 , которое описывает величину усиления, применяемого к аналоговому сигналу 2 от датчика перед его преобразованием в цифровое число. Он показывает, сколько фотонов требуется для получения значения «единица» в результирующем цифровом пикселе.

Он не описывает чувствительность датчика.

Увеличение ISO не позволит вам увидеть больше света в темных условиях и не будет быстрее насыщать матрицу . Это просто растянет сигнал, поэтому для создания того же значения пикселя потребуется меньше света, а также усилится шум. Так изображение будет насыщаться быстрее, но вы не будете использовать весь потенциал сенсора.

Это хорошо или плохо?

Итак, если ISO усиливает шум, чем меньше, тем лучше? Нет. Если у вас недостаточно света, единственная альтернатива высокому ISO — это усиление изображения при постобработке, что усилит тот же шум, что и при ISO. Хуже того, это добавит еще больше шума. 3

Тогда откуда взялось распространенное заблуждение, что чем больше ISO, тем больше шум? Потому что люди, привыкшие к аналогу, выбирали номер ISO и придерживались его, а затем устанавливали экспозицию, чтобы предотвратить переэкспонирование результирующего изображения.

Это вверх ногами! Вы искусственно ограничиваете количество полезного света , попадающего на датчик, просто для того, чтобы удовлетворить произвольно выбранному ограничению. Меньше света, попадающего на матрицу, означает больше дробового шума 6 , который обычно является доминирующим видом шума.

Вместо этого выберите лучшую диафрагму и скорость затвора для ваших условий, используя самое низкое используемое значение ISO. Это уменьшит шум выстрела. Затем максимально поднимите ISO, не передергивая, чтобы уменьшить количество шума при чтении.

Или просто позвольте камере выбрать ISO автоматически.

Обновление: данные EMVA (примечание)

В отличие от классической фотографии, индустрия машинного зрения вообще не использует ISO. В машинном зрении усиление — это просто произвольное число, зависящее от камеры (именно это и есть усиление ), и мы используем данные EMVA для выбора камер. Эти данные позволяют объективно сравнивать производительность камер и позволяют прогнозировать качество изображения еще до того, как вы закажете камеру. ИСО не может этого сделать.

  • Квантовая эффективность [%]: процент фотонов, достигающих датчика, которые будут обнаружены как электроны. Это реальная цифровая «скорость пленки» — насколько быстро датчик преобразует свет в электрический сигнал.
  • Временной темный шум [e-]: фиксированное количество шума, которое вы получаете в электрическом сигнале пикселя из-за температуры и электронного шума, даже если свет вообще не попадает на датчик.
  • Насыщающая способность [ke-]: количество электронов, которое один пиксель может накопить до насыщения. Как правило, она пропорциональна площади пикселя, и это единственное, что действительно улучшается при использовании больших сенсоров. 4,5
  • Динамический диапазон [дБ]: отношение между наибольшим и наименьшим обнаруживаемым количеством света.
  • Отношение сигнал/шум (SNR) [дБ]: Наилучшее достижимое SNR, т. е. когда датчик почти насыщен.

Сноски:

1 Они устанавливают числа, чтобы изображение выглядело как изображение, снятое на пленку с такой чувствительностью ISO в аналогичных условиях. К сожалению, они не учитывают размер сенсора, что еще больше сбивает с толку распространенный миф о том, что сенсоры большего размера лучше работают в условиях низкой освещенности.

2 Некоторые камеры обманывают, усиливая цифровой сигнал после аналого-цифрового преобразования. Это не помогает с мифом о том, что более высокий ISO производит больше шума, когда на самом деле верно обратное.

3 Дополнительный шум называется шумом чтения, который создается аналого-цифровым преобразователем после применения ISO.

4 Другими словами, большие датчики лучше не в условиях низкой освещенности, а только при хорошем освещении. Затем вы можете позволить большому количеству света достигать вашего большого датчика, чтобы уменьшить шум выстрела — количество света, которое перенасытит меньшие датчики.

5 С большими сенсорами меняется еще одна вещь: для заданного поля зрения им требуются линзы с большим фокусным расстоянием. Большее фокусное расстояние означает, что одно и то же число f соответствует большему диаметру диафрагмы. Большая диафрагма означает более быстрый сбор света, но меньшую глубину резкости. Это может быть благословением или проклятием, в зависимости от вашего контекста.

6 Технически, чем больше света, тем больше дробового шума, но сигнал нарастает быстрее, чем шум. Это означает, что шум становится менее значительным, чем больше у вас света (отношение сигнал-шум увеличивается). Например, если дробовой шум равен 1 при значении пикселя 5, он будет равен 7 при значении пикселя 250. При значении 5 шум составляет 20% вашего изображения, но меньше 3% при значении 250.

Мне это очень нравится (и я чувствую, что это отвечает на фактический вопрос, который я собирался задать больше, чем любой из существующих ответов), но мне интересно, не могли бы вы немного подробнее остановиться на сноске 1? Есть что -то еще практичное в цифровом ISO 100 (или любом другом) и расчетах EV.
Кроме того, как насчет рейтинга ISO сенсора при самом низком доступном значении и концепции «базового ISO»?
@mattdm Я начал быстро исследовать сноску 1 (как именно производители говорят, что изображение «выглядит одинаково» в цифровом и аналоговом виде), и я наткнулся на две проблемы. Во-первых, я не могу понять, как перефразировать это в простом абзаце прямо сейчас. Во-вторых, это хуже, чем я думал, потому что производители используют разные методы, поэтому понимание конкретных методов, похоже, не очень полезно.
@mattdm О втором комментарии: любое значение ISO определяется путем растягивания выходного сигнала, чтобы заполнить 0-255 в значениях изображения (на 8-битном изображении). Изображение переэкспонируется, когда датчик сообщает значение, которое при текущих настройках выходит за этот диапазон. Например, 280. Затем это значение обрезается до 255, и информация теряется. Однако самый низкий ISO, который может дать камера, не ограничивается этим произвольным отображением. Оно ограничено самим датчиком, тем, сколько фотонов он может обнаружить до полного насыщения.
@mattdm На цифровой камере это единственный истинный предел передержки. Изображение, переэкспонированное при ISO-4000, вероятно, вообще не переэкспонировало сенсор. Коэффициент растяжения был просто выбран слишком большим, поэтому некоторые значения, которые датчик действительно измерял и сообщал, пришлось отбросить, потому что они не укладывались ниже значения 255.
@mattdm Во всяком случае, смысл, который я пытался подчеркнуть этим полуразглагольствованием, заключался в том, что номер ISO не имеет реальной ценности для сравнения камер. Это просто число, показывающее, насколько сильно был растянут входной сигнал. Как шкала от 1 до 10 на усилителе: ее можно использовать для знакомства с вашим усилителем, но два разных усилителя создают разную громкость на уровне 10. И усилитель, работающий на уровне 11, не обязательно громче.

В цифровой фотографии показатель чувствительности ISO не характеризует чувствительность сенсора. Настройка чувствительности ISO на цифровой камере управляет степенью усиления/умножения сигнала от сенсора после того, как данные уже захвачены. Чувствительность ISO не влияет на чувствительность сенсора, а больше похожа на «толчковую» обработку пленки, таким образом контролируя общую яркость результата.

Из-за ограничений аналогово-цифровых преобразователей в некоторых камерах более высокое значение ISO может привести к меньшему количеству шума и меньшему количеству теней.

Что я упустил во всех ответах до сих пор, так это то, что ISO в основном эквивалентен рейтингу ASA пленки, описывая константу материала, описывающую отношение световой экспозиции (интеграл по времени плотности светового потока на площадь) к насыщению среды (пленка отрицательные или максимальные значения датчика/файла в цифровом виде). Если вы работаете с датчиками/пленками/пластинами большего размера, сохраняя при этом то же значение ISO/ASA, вам потребуются физически большие апертуры, чтобы охватить большую площадь с той же яркостью. Для того же кадра у вас будет пропорционально большее фокусное расстояние, поэтому оказывается, что такие соотношения, как f / 2,8, хорошо сочетаются со значениями ISO и временем экспозиции, чтобы определить правильную экспозицию.

Теперь у пленки есть зерно, и пленка с более высокой чувствительностью будет достигать своих результатов за счет большего размера зерна. Аналогичным образом, более высокая чувствительность цифровых датчиков достигается за счет более крупных участков пикселей, что приводит либо к уменьшению количества пикселей, либо к необходимости использования датчиков большего размера. Очень регулярная сетка цифрового датчика и сравнительно высокая эффективность по сравнению с пленкой на самом деле делают важным еще один фактор: шум. Это возникает как электронный шум усиления/количественного определения, а также статистический шум регистрации фотонов (последний в некоторой степени относится к пленке, поскольку он также подвержен вероятности взаимодействия фотонов/зерен). Вы можете хранить пленку в темноте месяцами без изменений, но вы не можете запустить электронный датчик в темноте, не получив сигнала.

Теперь для значительного количества цифровых датчиков существует переменное (зависящее от ISO) аналоговое усиление сигнала датчика перед оцифровкой, поэтому выбор ISO оказывает постоянное влияние на содержание необработанного изображения. Если я правильно помню, датчики Sony под маркой Exmor не имеют такого аналогового усиления, поэтому их необработанные данные изображения не зависят от настройки ISO, а ISO больше зависит от применяемой постобработки, которая масштабирует эти данные до некоторой желаемой яркости.

Таким образом, в основном, чем больше количество пикселей, тем больше шума вы можете ожидать при более высоких значениях ISO, и большие площади сенсора помогут противостоять этому. Распределение более сложной электроники для CMOS-сенсоров на больших площадях также помогает снизить тепловыделение постоянно используемых сенсоров (необходимых для беззеркальных камер и/или просмотра в реальном времени или видео), а тепло сенсора является еще одним источником шума.

Что такое «ISO» на цифровой камере?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v