ISO được thực hiện trong máy ảnh kỹ thuật số như thế nào?

Nếu tôi thay đổi cài đặt ISO trên máy ảnh của mình, rõ ràng mức tăng của hệ thống được tăng lên, khuếch đại tín hiệu từ cảm biến. Điều không rõ ràng với tôi là nơi diễn ra quá trình khuếch đại. Tôi thấy một số khả năng:

1. Trong cảm biến, bằng cách tăng điện áp hoặc một số cơ chế khác
2. Thông qua một bộ khuếch đại analog bên ngoài cảm biến
3. Kỹ thuật số, sau khi tín hiệu đã được số hóa, nhưng trước khi lưu trữ dữ liệu trong tệp RAW
4. Là một tham số chỉ được áp dụng trong việc tạo hình ảnh từ RAW

Nếu số 4 là đúng, thì bạn có thể chụp ảnh RAW quá mức 4 điểm ở ISO 1600, và sau đó trong quá trình xử lý hậu kỳ sẽ tạo ra một JPEG ở ISO 100 giống như khi ảnh gốc được chụp ở ISO 100.

Nếu # 1 hoặc # 2 là đúng, thì tệp RAW được chụp ở ISO 1600 thực sự sẽ chứa nhiều thông tin hơn về bóng và ISO 100 RAW sẽ chứa nhiều thông tin hơn về các điểm nổi bật.

1 ~ 2 và 3. Trên các CCD, bộ khuếch đại có hiệu quả ở góc của cảm biến, nhưng trên CMOS, có một bộ khuếch đại được tích hợp trong mỗi photosite, phân tán khắp cảm biến. Xem tại đây .

Như đã đề cập trong một điều mà tôi mới phát hiện ra , hầu hết các máy DSLR đều có bộ khuếch đại trước ADC (Chuyển đổi tương tự sang số). Chúng có xu hướng tối đa ở mức 800 hoặc 1600 ISO và tất cả đều được khuếch đại kỹ thuật số sau đó. Các đoạn sau đây giả sử một camera đạt tối đa khuếch đại analog của nó ở 1600:

Thật không may, các tệp RAW 12 hoặc 14 bit ngăn bạn thực hiện những gì bạn mô tả. Quá trình khuếch đại kỹ thuật số diễn ra trước khi các tệp RAW được lưu trữ. Có một giá trị tối đa có thể được lưu trữ, vì vậy khi bạn chụp 4 điểm dừng quá mức, mặc dù ADC không bão hòa, tệp RAW có thể sẽ bị cắt bớt. Tuy nhiên, kỹ thuật tiếp xúc quá mức không phải là clip nổi bật có hiệu quả trong việc giảm nhiễu và được gọi là ETTR (Expose To The Right).

Có, do khuếch đại tương tự, các tệp RAW ở ISO cao hơn có chứa nhiều chi tiết hơn. Tuy nhiên, ISO 1600 và ISO 12800 phải chứa cùng một lượng chi tiết bóng (trừ khi có một số xử lý đặc biệt bổ sung HOẶC ADC có độ chính xác cao hơn bất kỳ độ sâu bit nào mà tệp RAW của bạn được lưu trữ).

Mặc dù # 3 đúng trên ISO 1600, ISO 1600 RAW có thể chứa nhiều thông tin hơn về các điểm nổi bật vì chúng vẫn có thể được cắt qua quy trình khuếch đại kỹ thuật số. Vì lý do này và có lẽ những người khác (tuổi thọ pin, kích thước bộ đệm hiệu quả), khi chụp RAW, có thể có ích khi chụp ISO 1600 và chỉ cần đăng quá trình sau đó. Một lần nữa, tôi đã không kiểm tra điều này và nếu độ sâu bit hiệu quả của ADC cao hơn độ sâu bit của định dạng RAW, thì điều đó sẽ không đúng.

Có, cài đặt ISO sẽ ảnh hưởng đến dữ liệu hình ảnh được lưu trữ trong tệp RAW. Dưới đây là hai hình ảnh, được chụp cùng lúc / địa điểm (gần như - ảnh này được chụp bằng tay, không chú ý nhiều đến bố cục), với cùng khẩu độ (f / 2.8) và tốc độ màn trập (1/100).

Hình ảnh đầu tiên này được chụp ở ISO 100 và điều chỉnh +2 điểm dừng trong ACR thành ISO hiệu quả ~ 400. Tất cả các điều chỉnh bên cạnh phơi sáng đều bằng 0 (Không giảm nhiễu, làm sắc nét, điều chỉnh độ tương phản, v.v.)

Hình ảnh này được chụp ở ISO 1600 và điều chỉnh -2 điểm dừng trong ACR thành ISO hiệu quả ~ 400. Một lần nữa, tất cả các điều chỉnh đều bằng không.

Chú ý các điểm nổi bật trong hình ảnh thứ hai. Cùng một lượng ánh sáng chạm vào cảm biến mỗi lần, nhưng thông tin khác nhau được ghi trong tệp RAW.

Đúng. Cài đặt ISO là độ nhạy của cảm biến - trong thực tế, mức khuếch đại được áp dụng cho tín hiệu từ pixel trên cảm biến để có kết quả thực.

Về lý thuyết, bạn có thể đăng quá trình để tạo ra kết quả tương tự với ISO thấp hơn hoặc cao hơn bằng cách sử dụng bù phơi sáng - Tôi luôn thấy rằng tôi có kết quả tốt hơn nhiều khi chụp đúng "trong máy ảnh", điều đó khiến tôi tin rằng rằng việc khuếch đại được thực hiện theo cách tương tự trước khi số hóa.

Nếu số 3 là đúng, thì bạn có thể chụp ảnh RAW quá mức 4 điểm ở ISO 1600, và sau đó trong quá trình xử lý hậu kỳ sẽ tạo ra một JPEG ở ISO 100 giống như khi ảnh gốc được chụp ở ISO 100.

Không. Nếu bạn chụp ảnh với cài đặt ISO 100, bạn sẽ có mức phơi sáng khác (nhiều ánh sáng hơn trên chip) so với cài đặt ISO 1600. Bất kể mức độ khuếch đại (trong phần cứng hoặc phần mềm) đạt được như thế nào, ảnh ISO 1600 của bạn sẽ mang nhiều nhiễu hơn so với ảnh ISO 100.

Ống kính máy ảnh chiếu hình ảnh thu nhỏ của thế giới bên ngoài lên bề mặt của cảm biến hình ảnh nhạy cảm với ánh sáng được đặt bên trong và ở phía sau máy ảnh. Cảm biến hình ảnh này được bao phủ bởi hàng triệu hình ảnh. Hầu hết các hình ảnh được phủ lên bằng các bộ lọc màu đỏ, xanh lá cây hoặc xanh dương. Trong ánh sáng tiếp xúc từ cảnh chơi trên các hình ảnh. Chúng nhận được các lượt photon tương ứng với độ sáng của cảnh.

Các cú đánh photon tạo ra một điện tích trong photosite. Độ mạnh của điện tích này tỷ lệ thuận với số lần chạm photon. Số lần truy cập là sự kết hợp giữa thời gian màn trập mở và độ sáng cảnh và đường kính làm việc của ống kính (khẩu độ). Nếu độ sáng của cảnh yếu, tự động hóa máy ảnh hoặc nhiếp ảnh gia sẽ mở rộng khẩu độ làm việc và tốc độ màn trập bị chậm lại. Nếu tốc độ màn trập nhanh được chọn, khẩu độ làm việc phải được tăng lên, v.v.

Trong mọi trường hợp, cường độ của điện tích ở cuối phơi sáng là hình phạt. Logic tích hợp trong chip chuyển đổi điện tích thành tín hiệu tương tự yếu, sau đó được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu số. Đây là ứng dụng khuếch đại mà bạn đang hỏi về.

Nếu điện tích yếu, độ khuếch đại phải được tăng lên. Điện tích sẽ yếu nếu cảnh thiếu sáng. Sạc sẽ yếu nếu tốc độ màn trập được sử dụng là siêu nhanh. Chúng tôi mở đường kính làm việc của ống kính vì điều này cho phép nhiều năng lượng ánh sáng hơn. Chúng tôi có thể mang theo ánh sáng nhân tạo nếu độ sáng của cảnh cần tăng cường.

Hãy nói về khuếch đại: Khuếch đại trong máy ảnh kỹ thuật số tương ứng với việc tăng âm lượng của radio hoặc TV. Trong máy ảnh kỹ thuật số, khuếch đại cao hơn sẽ tăng cơ hội chụp các cảnh được chiếu sáng mờ hoặc tốc độ màn trập cao. Khuếch đại tăng được phân loại thành cài đặt ISO cao. ISO là viết tắt của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế. Họ có trách nhiệm chuẩn hóa độ nhạy tốc độ phim ảnh và ngành công nghiệp máy ảnh kỹ thuật số đã áp dụng phương pháp ghi nhãn độ nhạy ISO.

ISO tăng có giá: Đối với hầu hết các cảm biến hình ảnh, mỗi photosite có bộ khuếch đại riêng. Mỗi người có khả năng khuếch đại một chút khác biệt so với người hàng xóm của nó. Khi khuếch đại quá cao, tầm nhìn sẽ tái tạo thành màu đen thường đăng ký là màu xám đen. Điều này sẽ gửi thông tin sai lệch mà chúng ta gọi là tiếng ồn. Ngoài ra, nếu độ khuếch đại quá cao, một số điện tích có thể rò rỉ vào các hình ảnh liền kề, chúng tôi gọi đây là sự nở rộ. Có, ISO cao có thể và làm suy giảm nhưng nó cũng cho phép chụp ảnh trong điều kiện đầy thách thức. Công nghệ diễu hành trên các chip hình ảnh mới hơn và phần mềm máy ảnh giảm thiểu tiếng ồn và nở hoa tốt hơn.

Cảnh báo: Câu trả lời của tôi là 100% giai thoại và dựa trên kết quả từ Panny FZ-28, rất có thể không xử lý RAW giống như máy ảnh DSLR.

Phải nói rằng, tôi đã vật lộn với mức độ nhiễu trong điều kiện ánh sáng yếu kể từ ngày 1 với máy ảnh này. Chỉ có rất nhiều hiệu suất mà bạn có thể vắt ra từ một cảm biến nhỏ, nhưng tôi đã thử một số thứ để cố gắng có được kết quả tốt nhất có thể.

Vì tôi thấy tiếng ồn tăng đáng kể khi tôi tăng ISO, tôi thường cố gắng giữ cho ISO được ghim ở mức gần 100. Tuy nhiên, một trong những điều tôi đã thử là chụp RAW ở ISO 100 với ảnh được phơi sáng để duy trì màn trập tốc độ tôi muốn. Xử lý bài đăng cho phép tôi khắc phục phơi sáng (ở một mức độ nào đó), nhưng khi tôi làm điều đó, tôi thu được một lượng nhiễu dường như tương tự như khi tôi chỉ đặt ISO cao hơn để bắt đầu. Tôi thấy mức độ nhiễu rất tương đương khi tôi tăng ISO và phơi sáng (để tôi không phải tăng cường phơi sáng trong xử lý hậu kỳ), khiến tôi tin rằng có rất ít chỗ để "lừa hệ thống" theo cách này.

Tôi chưa thực hiện bất kỳ việc đọc nào để hỗ trợ điều này, nhưng dựa trên những gì tôi đã thấy, tôi có xu hướng tin rằng # 1 hoặc # 2 (cá nhân, tôi tin rằng số 1 ở trên là đúng.

RAW gần như là một kết xuất trực tiếp của đầu ra cảm biến vào bộ lưu trữ, vì vậy # 1 và / hoặc # 2 là những lựa chọn rõ ràng (mặc dù tôi nghĩ Canon thực hiện một số thao tác dữ liệu trước khi viết RAW và có thể những người khác cũng vậy).

Một cách tốt để tăng độ nhạy của cảm biến là tăng điện áp đặt trên nó. Điều này vừa làm tăng đầu ra cho đầu vào đã cho, vừa tăng nhiễu (cả hai thực sự được quan sát thấy xảy ra khi tăng EI trên máy ảnh kỹ thuật số).

Tôi gặp khó khăn trong việc hình dung cách bạn áp dụng một số loại khuếch đại ánh sáng trước cảm biến mặc dù có thể điều chỉnh khi đang bay (cảm biến có microlenses trên mỗi phần tử để thu ánh sáng cho phần tử đó, xác định kích thước phần tử và có nhỏ, nhưng cố định, có hiệu lực).

Tùy chọn 3 sẽ sửa đổi dữ liệu RAW sau khi thu thập, tương tự như sửa đổi tệp RAW sau khi đọc nó từ máy ảnh. Một số máy ảnh (xem ở trên) có thể thử điều này, đặc biệt là để lọc tiếng ồn. Hầu hết sẽ không và để lại cho nhà điều hành người dùng (thực tế những năm trước đã có một trận chiến giữa Canon và Nikon nơi Canon dường như tạo ra những hình ảnh sống động hơn nhiều so với Nikon, được phát hiện là do Canon áp dụng thao tác trên máy ảnh để dữ liệu RAW, gây ra một số tiếng ồn ào từ những người dùng không muốn máy ảnh của họ làm điều đó).

Xin lưu ý tất cả những điều này là dành cho máy ảnh DSLR tầm trung / cao cấp, với các mẫu máy ảnh cấp thấp có thể có rất nhiều chức năng lọc và cải tiến trong máy ảnh đang diễn ra, nhưng những người sử dụng những máy ảnh RAW không phải là máy ảnh RAW và chế độ RAW của chúng cũng có thể sạch sẽ.