Является ли аналоговое усиление действительно только степенью двойки?

Контекст

Я использую Nikon D5200, который имеет дополнительные значения ISO между степенями двойки, которых не предлагает Nikon D60.

  • D60 предлагает 100, 200, 400, 800, 1600 (интервал 1 стоп).
  • D5200 предлагает еще два значения (интервал 1/3 ступени) между каждой степенью двойки, предоставленной D60: 100 / 125 / 160 / 200 / 250 / 320 / 400 / 500 / 640 / 800 / 1000 / 1250 / 1600 / 2000 / 2500 / 3200 / 4000 / 5000 / 6400 / 12800 / 25600

(Я опытный пользователь StackExchange и довольно продвинутый фотограф-любитель. Во избежание недоразумений, возможно, вы захотите увидеть мой профиль ).

ISO обычно означает аналоговое усиление

Как уже было задокументировано, в большинстве случаев разница между фотографией, сделанной, например, при ISO 200, и другой при ISO 400, при прочих равных условиях, заключается в том, что на этапе аналого-цифрового преобразования применяется усиление аналогового усиления. Источники: NX101 -- Capture NX -- Что такое NEF от Nikon и как ISO реализован в цифровых камерах? - Обмен фотографиями

Являются ли все значения ISO действительными отдельными аналоговыми усилениями?

Недавно друг сказал мне, что с аналоговым усилением на самом деле реализованы только значения ISO степени двойки , а другие значения (например, 250, 320) на самом деле представляют собой цифровую постобработку и, следовательно, менее интересны с точки зрения шума и динамического диапазона. -Посмотреть. Например "съемка на 640 теряет часть информации". То же самое можно сказать и об обучении: что нового вы узнали о своем снаряжении, чего хотели бы узнать раньше? - Обмен фотографиями . Он гласит:

Например, промежуточные стопы (например, 640 ISO) — это программный толчок выше ISO 400.

Если бы только степень двойки ISO была реальным аналоговым усилением...

Если бы ISO 640 был программным толчком выше ISO 400, это означало бы, что ISO 640 не дает никакого преимущества в шуме по сравнению с ISO 400, а только, возможно (в зависимости от сцены), теряется из-за постобработки некоторых светлых участков, которые были бы доступны при ISO 400. Или что еще?

Это также может быть программное уменьшение ISO 800, точно так же, как ISO 50 в Nikon D800 и D800E было программным уменьшением ISO 100, не так ли? (источник: 24 вещи, которые вам нужно знать о новом Nikon D810 ).

В этом последнем случае шум при ISO 640 будет таким же хорошим, как при ISO 800 (при прочих равных, лучше, чем при ISO 400, как объяснено в разделе Что такое «ISO» в цифровой камере? (в зависимости от сцены) не достигает такого количества светлых участков, как фактическое значение ISO 800 (аналоговое отсечение). Или что еще?

Возможно, фактическая обработка только «намекает» на постобработку (базовая кривая, динамическое освещение и т.п.), создавая изображение, которое на самом деле имеет общую экспозицию, требуемую с точностью до 1/3 ступени, без реальных серьезных потерь. В этом случае фактическая экспозиция RAW может измениться только на степень двойки ISO, а не на 1/3 ступени. Такие гипотезы можно подтвердить, взяв RAW и JPEG на всех ISO и посмотрев, как они себя ведут.

А может это все придирки?

Вопрос, вкратце

  • Правда ли, что аналоговое усиление зависит только от степени двойки? В камерах Никон? В других?
  • Следует ли предпочесть съемку только с ISO, равным степени двойки? Или только в определенных случаях (съемка в формате JPEG, сцены с высоким динамическим диапазоном и т. д.)?
> Правда ли, что аналоговые коэффициенты усиления равны степени двойки? В камерах Никон? В других? В Nikon нет, аналоговое усиление тоже имеет промежуточные значения. На некоторых Canon аналоговое усиление составляет только степень 2 в сочетании с цифровыми манипуляциями. Чтобы проверить, является ли выигрыш «честным», нужно выполнить некоторый анализ, подобный этому: photographylife.com/riddle-intermediate-iso-settings .
Вторая часть вашего обобщенного вопроса подробно рассмотрена в этом ответе: photo.stackexchange.com/a/43758/15871

Ответы (2)

Все зависит от конкретной модели камеры и конструкции сенсора и установленной прошивки.

Многие камеры Nikon с датчиками производства Sony усиливают базовые сигналы с шагом 1/3 ступени. Другие камеры Nikon этого не делают. Даже некоторые сенсоры Sony этого не делают.

Как давний фотограф Canon, я могу более подробно объяснить, как это работает практически со всеми их датчиками, выпущенными за последнее десятилетие или около того.

Большинство цифровых зеркальных фотокамер Canon устанавливают аналоговое усиление даже при ступенях ISO (например, ISO 100, 400, 800 и т. д.).

+1/3 ступени (например, ISO 125, 250, 500 и т. д.) используют ближайшую четную остановку ISO и недоэкспонируют на 1/3 ступени (если вы используете режим автоматической экспозиции, такой как приоритет Av или приоритет Tv), затем нажмите экспозицию на 1/3 ступени при преобразовании в JPEG. Это имеет тенденцию увеличивать шум в тенях (потому что, когда вы недоэкспонируете, а затем увеличиваете экспозицию, вы также усиливаете шум), а также уменьшает динамический диапазон на 1/3 ступени, так как все, что находится в пределах 1/3 ступени насыщения, когда делается фотография, выдувается. при увеличении на 1/3 стопа.

-1/3 ступени (например, ISO 160, 320, 640 и т. д.) переэкспонируются на 1/3 ступени (если вы используете режим автоматической экспозиции, такой как приоритет Av или Tv), а затем уменьшают экспозицию при преобразовании в JPEG. . Это в значительной степени эквивалентно экспозиции вправо на 1/3 ступени: вы получаете немного лучшую производительность с точки зрения шума в тенях за счет немного меньшего динамического диапазона в светлых участках.

Даже если вы снимаете в режиме ручной экспозиции и сами выбираете Tv и Av, камера будет включать в файл RAW инструкции по увеличению/уменьшению экспозиции на 1/3 ступени при преобразовании файла RAW. Экспонометр в видоискателе, когда вы делаете снимок, также будет отражать разницу в 1/3 ступени. Если измеритель показывает правильную экспозицию, скажем, для ISO 200, f/5,6 и 1/100 секунды, он покажет недодержку -1/3 ступени для ISO 160, f/5,6 и 1/100 секунды при измерении точно такой же сцены. .

Чтобы узнать о практических последствиях использования ступеней +1/3 и -1/3 с такой камерой, а также о некоторых ссылках на некоторые очень интересные тестовые данные, см. этот ответ на вопрос «Действительно ли лучше снимать с полными значениями ISO». ?

Спасибо. Упомянутая вами ссылка содержит интересную информацию, хотя, похоже, недостаточно различает уровень шума и отношение сигнал/шум. Ссылка от Илии Борга кажется более управляемой (эксперименты, проведенные на Canon 5D Mark II).
Просто еще раз внимательно перечитайте свой вопрос. Где SNR упоминается как конкретная часть вашего вопроса? Не говоря уже о том, что воспринимаемый шум всегда больше связан с SNR, чем с абсолютным уровнем шума.
Илия, кажется, пропускает поезд, когда не видит, как увеличение фактического значения экспозиции на 1/3 ступени при неизменном шуме при съемке на -1/3 ступени (160, 320, 640 и т. д.) помогает уменьшить шум в тенях. . Если снимать вручную и использовать одни и те же Тв и Ав для кадра на ИСО 160 и ИСО 200 то он правильный - разницы в ОСШ нет. Но увеличение количества света, попадающего в камеру, за счет использования более медленного Tv или более широкого Av приведет к увеличению SNR при уменьшении запаса.
То есть, если у вас нет крышки объектива на камере, так что значение Av совершенно бессмысленно, поскольку истинное значение Av в этом случае приближается к f/∞!
Спасибо за ваши проницательные комментарии @MichaelClark. Наверное, мне не стоило задавать два вопроса. :-) Первое в моем резюме основано на фактах и, следовательно, относительно просто, в то время как второе попадает в очень сложную область из-за стольких запутанных параметров (какие базовые гипотезы, что изменить, что оставить постоянным, множество комбинаций с разными выводами).
Чтобы было еще понятнее: то, что измеряет Илия, не является SNR, поскольку с закрытой крышкой объектива нет измеряемого сигнала.

— Это все придирки? Я бы почти сказал «да», особенно для последних камер Nikon, все из которых используют датчики Sony, которые имеют приятное свойство быть «инвариантным к ISO» — не имеет значения, увеличиваете ли вы усиление в камере или делаете это. в постобработке, так как вы получаете практически тот же результат.

Датчики Canon и датчики, используемые в старых Nikon, не обладают такой же неизменностью ISO, поэтому это потенциально более интересно там, но все же гораздо менее важно в реальном мире, чем просто сделать правильный снимок. Фотографии не сделаны в лабораторных тестах.

Nikon D5200 основан не на Sony, а на сенсоре Toshiba 5105, как и некоторые другие камеры Nikon. D4 (s), а также Df - это конструкция датчика Nikon, они не являются инвариантными по ISO. Некоторые датчики, которые Sony использует сами, не являются ISO-инвариантными, например датчик в Sony A7S; и Nikon D810 тоже не все так просто.
Я сомневаюсь, что это придирка при съемке в формате JPEG, где идея может заключаться в том, чтобы максимально избежать необходимости постобработки, а в динамическом диапазоне гораздо меньше свободы действий.
Пример инвариантности ISO см. на сайте dpreview.com/reviews/nikon-d750/14 .
Спасибо - не стесняйтесь редактировать это, или я сделаю это, когда вернусь из отпуска и на нормальном компьютере.