Có nhiễu trong hình ảnh hay không phụ thuộc vào Meg Megixixels Hay hoặc ISO ISO?


Câu trả lời:


15

Tiếng ồn bắt nguồn do một số yếu tố, xem:

Tiếng ồn trong một bức ảnh kỹ thuật số là gì?

Việc tăng số lượng megapixel giữ cho mọi thứ khác không đổi (kích thước cảm biến, công nghệ, v.v.) sẽ làm tăng nhiễu trên mỗi pixel, nhưng cũng có tác dụng làm cho nhiễu hạt mịn hơn mà ít bị phản đối hơn.

ISO không tự tăng nhiễu, chỉ khi bạn kết hợp tăng ISO với giảm thời gian màn trập / khẩu độ đóng.

[Có lẽ] đáng để nhắc lại điều này một lần nữa ở đây ...

Tăng ISO trong khi giữ tốc độ màn trập / khẩu độ không đổi không làm tăng nhiễu :

Dưới đây là một ví dụ, vì ảnh chụp ISO 100 bị thiếu sáng, việc nâng ISO lên 1600 mang lại kết quả ít ồn hơn!


Tôi không chắc tại sao chủ đề ISO này luôn mang đến một cuộc tranh luận sôi nổi như vậy.
rfusca

@fusca: bởi vì mọi người nhầm lẫn mức nhiễu với tỷ lệ tín hiệu / nhiễu và vì bạn không cần bằng kỹ sư quang học để trở thành một nhiếp ảnh gia giỏi :)
Colin K

9
Bởi vì nó phản trực giác và bởi vì hình ảnh nhiễu có xu hướng được chụp với ISO cao, bằng cách liên kết, họ gán điều này cho ISO cao. Vì vậy, khi bạn đi cùng và nói "tăng ISO thực sự cải thiện tỷ lệ nhiễu tín hiệu (tất cả những thứ khác bằng nhau)", mọi người từ chối chấp nhận nó, ngay cả khi bạn cung cấp kết quả của một thử nghiệm đơn giản chứng minh điều này.
Matt Grum

@MattGrum Tôi đang thiếu một cái gì đó ở đây, làm thế nào bạn chụp bức ảnh đầu tiên có cùng khẩu độ và tốc độ màn trập như trong bức ảnh thứ hai nhưng với ISO cao hơn và bức ảnh đầu tiên không sáng hơn bức ảnh thứ hai?
K ''

1
@Akram Tôi đã áp dụng các mức tự động cho cả hai hình ảnh để bình thường hóa độ sáng, vì tôi muốn so sánh tín hiệu với tỷ lệ nhiễu (điều này quan trọng hơn nhiều so với mức nhiễu tuyệt đối).
Matt Grum

3

Khi nói đến ISO , đó là một cách hiểu sai làm tăng ISO làm tăng nhiễu. Nó không làm gì cả. Lý do ISO cao tạo ra hình ảnh nhiễu hoàn toàn là do ISO cao hơn, bạn phải cắt lượng ánh sáng (tín hiệu) chạm vào cảm biến, cuối cùng là tăng tỷ lệ nhiễu trước khi khuếch đại ISO thậm chí diễn ra.


1

Câu trả lời ngắn gọn là cả hai, nhưng nó đòi hỏi một số lời giải thích.

Megapixels. Có, nhưng chỉ khi chúng ta nói về 12MP so với 24MP cho một kích thước cảm biến nhất định . Vấn đề không phải là số megapixel tuyệt đối trên mỗi se, mà là kích thước của từng pixel riêng lẻ. Xô trong mưa là tương tự phổ biến được sử dụng. Về cơ bản, nếu bạn có hai thùng ngoài trời mưa, cái lớn hơn với diện tích gấp đôi cái kia, cái lớn hơn sẽ thu được gấp đôi lượng nước (hoặc photon).

Đây là tất cả về tỷ lệ tín hiệu-nhiễu.

Photon chạm photodiode -> photodiode phát ra electron -> electron được lưu trữ trong một tế bào -> điện tích tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu số bằng đơn vị tương tự sang số (ADU). Rough, anyway.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Mức khuếch đại diễn ra ở giai đoạn ADU được xác định bởi mức ISO. Vấn đề là dọc đường xảy ra tiếng ồn. Theo tiếng ồn, chúng tôi muốn nói đến tín hiệu không mong muốn - mức điện tích được lưu trữ trong giếng không phản ánh 100% việc đọc ánh sáng trong một thế giới hoàn hảo. Có nhiều lý do cho việc này (một số trong đó là tự nhiên và không thể tránh được - chi tiết [tại đây] [2]). Ở các mức ISO cao hơn, tín hiệu cần được khuếch đại hơn nữa làm tăng tác động của nhiễu không mong muốn này dưới dạng phần trăm của tổng tín hiệu.

Các số sau đây là tùy ý, nhưng giả sử ở ISO 100, bạn có 4 đơn vị nhiễu trong số tín hiệu 12,5 đơn vị được thu thập và tại ISO 400, bạn có 4 đơn vị trong số 10 đơn vị được thu thập. Ghi chú...

  • các mức nhiễu trước khi khuếch đại không phụ thuộc vào ISO được chọn).
  • ở ISO 400 1/4 càng nhiều ánh sáng được thu thập (ISO 400 là hai điểm dừng trên ISO 100). Nhân đôi ISO, một nửa lượng ánh sáng thu được.

Quá trình khuếch đại cần đưa tín hiệu lên 100.

  • ISO 100 (x2): 8/100 = 8% nhiễu.
  • ISO 400 (x8): 32/100 = 32% nhiễu.

Vì vậy, sự gia tăng ISO dẫn đến nhiều tiếng ồn hơn. Nếu các pixel riêng lẻ của chúng tôi lớn gấp đôi để không cần khuếch đại (một lần nữa, đây chỉ là để giải thích khái niệm này) thì điều sau đây sẽ là đúng.

  • ISO 100: 4 đơn vị nhiễu cho 100 đơn vị tín hiệu tổng (4%)
  • ISO 400: 4 đơn vị nhiễu cho 25 đơn vị tín hiệu tổng (16%)

... Và tiếng ồn sẽ giảm đi.


0

Cả hai yếu tố này có thể có tác động đến tiếng ồn. Trong hai, hiệu ứng của ISO là rõ ràng nhất. Tất cả các máy ảnh kỹ thuật số thể hiện nhiễu hình ảnh tăng khi ISO tăng. Ví dụ, tùy thuộc vào máy ảnh, bạn có thể thấy ít hoặc không có nhiễu ở ISO 100 và tỷ lệ thuận hơn khi bạn tiếp cận cài đặt ISO tối đa cho máy ảnh của mình (thường là 1600 đến 6400 trở lên). Có rất nhiều ví dụ về điều này cho mọi máy ảnh trên thị trường (đánh giá cho từng máy ảnh cụ thể thường sẽ hiển thị các ví dụ).

Kích thước hình ảnh (megapixel) không ảnh hưởng trực tiếp đến nhiễu, nhưng nó gián tiếp tác động đến nhiễu khi bạn xem xét hai cảm biến có cùng kích thước. Trong trường hợp này, tất cả mọi thứ đều bằng nhau, cảm biến megapixel lớn hơn sẽ hiển thị nhiều nhiễu hơn do tác dụng phụ của việc cố gắng "ép" nhiều pixel hơn vào cảm biến có kích thước tương tự. Mặc dù điều này có thể được hiển thị trong một số trường hợp nhất định trong một dòng máy ảnh, nhưng yếu tố này có thể khó xác định vì máy ảnh cũng thường được nâng cấp cảm biến hoặc công nghệ xử lý giúp quản lý tiếng ồn hiệu quả hơn.

Có một số câu trả lời tuyệt vời trên trang web này đã liên quan đến các khía cạnh cụ thể của tiếng ồn. Nếu bạn tìm kiếm "tiếng ồn", bạn sẽ tìm thấy tất cả các loại đọc tuyệt vời .


1
Tất cả các máy ảnh kỹ thuật số thể hiện nhiễu hình ảnh tăng lên khi ISO tăng không đúng sự thật. Trên thực tế, cách duy nhất để tăng nhiễu là nếu bạn giảm lượng ánh sáng chiếu vào. Tăng ISO trong khi vẫn giữ nguyên tốc độ màn trập và khẩu độ sẽ làm giảm nhiễu (hoặc các điểm nổi bật trong clip).
Matt Grum

1
@Colin: Tăng ISO làm tăng nhiễu, nếu điều chỉnh khẩu độ và / hoặc tốc độ màn trập để giảm lượng ánh sáng tới cảm biến , như trường hợp thường ở chế độ tự động. Đối với một số người, giả định này rất tự nhiên đến mức quá rõ ràng. Đối với những người khác, giả định này rất kinh tởm đến nỗi họ bùng phát trong tổ ong.
coneslayer

1
@Matt Grum: Nhưng bạn đã phải làm gì để chụp những bức ảnh đó? Với cùng cài đặt khẩu độ và khẩu độ, bạn phải sử dụng nhiều ND cho ảnh chụp ISO cao hoặc tăng độ sáng hình ảnh rất nhiều trong xử lý hậu kỳ cho ảnh ISO thấp (hoặc một số thao tác khác về mức độ ánh sáng). Điều đó có nghĩa là SNR của bạn trên cảm biến thực sự tồi tệ hơn nhiều trong ảnh chụp ISO thấp. Điều đó đã thay đổi SNR thực tế tại cảm biến, do đó, bất cứ điều gì bạn làm sau đó để làm cho hình ảnh có thể so sánh được sẽ khuếch đại rất nhiều nhiễu trong hình ảnh mờ hơn.
Colin K

1
@Colin xin lỗi Tôi đã không đọc một chút về SNR, vâng, bạn có mức độ nhiễu tuyệt đối cao hơn khi bạn tăng ISO nhưng bạn nhận được tín hiệu tốt hơn về tỷ lệ nhiễu. Khi tôi nói về nhiễu tôi có nghĩa là tín hiệu tỷ lệ nhiễu, vì đây là yếu tố quyết định mức độ nhiễu bạn nhìn thấy trong một hình ảnh. Để trả lời câu hỏi của bạn, ảnh ISO100 bị thiếu sáng. Bằng cách tăng cường phơi sáng bằng kỹ thuật số, tôi đã khuếch đại cả nhiễu hình ảnh đọc nhiễu cho SNR tệ hơn so với ảnh ISO cao được khuếch đại tương tự.
Matt Grum

3
@Matt: Sau đó, đó là sự tiếp xúc đúng đắn giúp bạn có SNR tốt hơn. Áp dụng mức tăng cho tín hiệu (tương tự hoặc kỹ thuật số), tốt nhất, không ảnh hưởng đến SNR, và trên thực tế thực sự làm giảm SNR phần nào. ISO cao hơn chỉ giúp bạn có SNR tốt hơn khi nó cho phép bạn có được mức phơi sáng tốt hơn. Bản demo của bạn bị thiếu sót theo nghĩa là ảnh 100 ISO không được phơi sáng đúng cách. Nếu bạn lặp lại thử nghiệm, nhưng sử dụng các bộ lọc ND hoặc thay đổi ánh sáng để làm cho ảnh ISO thấp được phơi sáng chính xác, nó sẽ có SNR bằng hoặc tốt hơn so với ảnh ISO cao.
Colin K

0

Nguyên nhân chính gây ra nhiễu trong ảnh là do Photon Shot noise do không thu đủ ánh sáng ... Nhiễu này là do sự ngẫu nhiên của ánh sáng / photon. Khi thu được rất ít ánh sáng, nhiều khả năng các giác quan (pixel) sẽ nhận được không đầy đủ hoặc thậm chí không có ánh sáng. Hãy nghĩ về điều này như được tiếp xúc với mưa ... một lần tiếp xúc ngắn với vòi hoa sen nhẹ và bạn sẽ không hoàn toàn bị ướt / phủ.

ISO chỉ đơn giản cho phép bạn thu thập ít ánh sáng hơn (khẩu độ nhỏ hơn / SS nhanh hơn).

Nhiều MP hơn (cảm giác / khu vực) chỉ đơn giản là phân chia ánh sáng được thu thập xa hơn (bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi tính ngẫu nhiên). Nhưng nếu kích thước cảm biến là như nhau và hình ảnh được hiển thị ở cùng kích thước vật lý, thì hình ảnh sẽ có cùng ánh sáng cho mỗi khu vực và do đó có cùng đặc điểm nhiễu, bất kể số lượng MP.


0

Một số câu trả lời tốt đẹp rồi. 2 xu của tôi. Tôi đang cố gắng để làm cho một danh sách đầy đủ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến ISO là:

  1. Lượng ánh sáng chạm vào cảm biến. Ít tiếng ồn hơn. Ở một mức độ nào đó, bạn có thể điều khiển nó điều khiển khẩu độ và tốc độ màn trập, hoặc thêm nhiều ánh sáng vào cảnh.

  2. Chất lượng của cảm biến. Nói cho chính nó.

  3. Khu vực của cảm biến. Càng lớn tiếng ồn càng ít.

  4. Nhiệt độ làm việc của cảm biến. Càng lạnh thì càng ít tiếng ồn.

  5. Diện tích trên mỗi giác quan (pixel) ở đây Megapixels có một chút tác động, nhưng biến này được bù bởi diện tích của cảm biến. Nếu hai cảm biến có cùng kích thước, nhưng số megapixel khác nhau thì megapixel thấp hơn sẽ có ít nhiễu hơn, nhưng kết quả tương tự thể đạt được khi lấy lại số megapixel lớn hơn cho số thấp hơn.

  6. Độ phóng đại của tín hiệu. Xem điểm 7.

  7. Các tính toán được thực hiện bởi máy ảnh để bù đắp cho nó. Đây là lúc ISO phát huy tác dụng, thuật toán được sử dụng để tăng ISO được tính cho các đặc điểm cụ thể của cảm biến. Dưới đây là một trong những lợi thế của việc sử dụng bộ xử lý hiện đại hơn, bên cạnh các cảm biến hiện đại hơn. Một tính toán khác có thể được thực hiện là tính trung bình của ảnh phơi sáng dài.

  8. Lượng thao tác mà người dùng thực hiện đối với tệp, tham khảo mức độ tăng của bóng được thực hiện bằng cách sử dụng các đường cong ví dụ.

  9. Việc xử lý hậu kỳ được thực hiện đối với một tệp, đề cập đến thuật toán giảm nhiễu.

  10. Một số kỹ thuật giảm nhiễu khác như kết hợp các bức ảnh khác nhau. Điều này tương tự như lượng ánh sáng chiếu vào cảm biến (điểm 1) nhưng được thực hiện một cách giả tạo.

  11. Bất kỳ việc lấy mẫu lại được thực hiện cho tập tin. Lấy mẫu lại một tệp có nhiễu bằng thuật toán lấy trung bình như bicubic sẽ làm mịn nó. Xem điểm 5.


Mỗi


-4

Trả lời: ISO

Ví dụ:

  • ISO 80 (iso thấp) -> hình ảnh không bị nhiễu

  • ISO 6400 (iso cao) -> hình ảnh có nhiều nhiễu

Nếu bạn tăng mức ISO, bạn sẽ có năm bức ảnh nhiễu hơn.


1
Ví dụ về bộ đếm: ISO 100 (iso thấp) -> hình ảnh có nhiều nhiễu, ISO 6400 (iso cao) -> hình ảnh có ít nhiễu. Bằng chứng: mattgrum.com/ISOcomparison/ISO_100_vs_ISO_1600.jpg
Matt Grum

2
@Matt: Bạn chắc chắn là đúng, nhưng tôi nghĩ rằng cách mà hầu hết các nhiếp ảnh gia nghĩ về mọi thứ là khi bạn tăng ISO, bạn bù lại mức tăng đó với tốc độ màn trập nhanh hơn hoặc khẩu độ nhỏ hơn, để tạo ra (khoảng) cùng một bức ảnh. (Trong hầu hết các chế độ tự động, cách suy nghĩ này tương ứng với cơ chế chụp.) Tôi nghĩ rằng chúng ta nên khuyến khích mọi người nêu ra giả định đó bằng văn bản của họ, thay vì chỉ nói rằng họ sai.
coneslayer

2
Ok, vì vậy, mọi hình ảnh ISO cao nhiễu sẽ còn ồn hơn nếu được chụp với ISO thấp hơn. Tương tự như vậy, mọi ISO cao nhiễu sẽ ít nhiễu hơn nếu được chụp với độ phơi sáng lâu hơn. Vì vậy, tôi không hiểu tại sao mọi người gọi nó là "nhiễu ISO cao" và không phải là "nhiễu ánh sáng không đủ". ISO không tạo ra nhiễu, đó chính xác là những gì tuyên bố như "tất cả các máy ảnh kỹ thuật số thể hiện nhiễu hình ảnh tăng khi ISO tăng" ngụ ý. Thay vào đó, nếu bạn nói "tất cả các máy ảnh kỹ thuật số biểu hiện nhiễu tăng khi ánh sáng tới giảm", bạn sẽ đúng mà không cần phải đưa ra bất kỳ giả định nào!
Matt Grum

3
"Được rồi, mọi hình ảnh ISO cao nhiễu sẽ còn ồn hơn nếu được chụp với ISO thấp hơn." Chỉ theo giả định không có căn cứ của bạn rằng tốc độ màn trập và khẩu độ vẫn cố định. Đó không nhất thiết là cách mà hầu hết các nhiếp ảnh gia thực sự nghĩ về mọi thứ.
coneslayer
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.