ISO cao hơn có thực sự nên được ưu tiên (tất cả những thứ khác đều bằng nhau)?


44

Sự hiểu biết của tôi về cài đặt ISO trên máy ảnh kỹ thuật số là, không giống như máy ảnh phim, việc thay đổi ISO không gợi lên bất kỳ thay đổi vật lý nào trong máy ảnh. Thay vào đó, nó chỉ đơn giản là bảo máy ảnh nhân các điện áp tương tự mà nó đọc được từ các cảm biến với một số không đổi, làm tăng độ sáng của pixel đó trong hình ảnh JPEG đầu ra. Và vì các tệp RAW lưu các điện áp thực tế đã đọc, trước khi có bất kỳ thay đổi nào về độ sáng diễn ra, các giá trị trong tệp RAW sẽ giống nhau bất kể cài đặt ISO. Do đó, nếu bạn chỉ chụp ảnh ở định dạng RAW, cài đặt ISO hoàn toàn không có gì (Ngoài ra, điều đó có nghĩa là máy ảnh kỹ thuật số có ISO cao hơn hoàn toàn là một mánh lới quảng cáo tiếp thị) .

Tuy nhiên, bài đăng được bình chọn cao này mâu thuẫn với điều đó. Nó hiển thị hình ảnh sau:
Nhiễu ở cài đặt ISO
tuyên bố rằng cài đặt ISO không ảnh hưởng đến đầu ra RAW! Nó cũng nêu rõ "để giảm thiểu nhiễu, hãy lấy càng nhiều ánh sáng vào máy ảnh càng tốt, sau đó sử dụng ISO cao nhất bạn có thể mà không cần phơi sáng quá mức."

Nếu sự hiểu biết của tôi là chính xác, tất cả các hình ảnh có cùng tốc độ màn trập sẽ dẫn đến cùng một hình ảnh (RAW), bất kể cài đặt ISO. Tuy nhiên, nếu lời giải thích trong bài viết trên là chính xác, hình ảnh (RAW) được chụp với cài đặt ISO phơi sáng không chính xác không thể được sửa trong phần mềm mà không gây thêm nhiễu. (Tôi tìm thấy chủ đề này trực tuyến trong đó một số 'chuyên gia' tranh luận qua lại về cách hiểu nào là đúng, nhưng không bao giờ đi đến kết luận)


Để tìm hiểu cách hiểu nào là chính xác, tôi đã thử chụp ảnh ở nhiều ISO và tốc độ màn trập khác nhau, ở chế độ RAW + JPEG. Sau đó, tôi đã tải các tệp RAW vào Photoshop và áp dụng tự động sửa trong "Camera Raw" (trước khi chuyển đổi JPEG) .

Đây là những kết quả (bấm vào để phóng to) :

Ảnh RAW w / PS Tự động sửa
(Tất cả các ảnh được chụp bằng máy ảnh DSLR Sony a390. Khẩu độ f / 5.6, ống kính zoom 18-55mm được đặt thành 55mm)

Và để so sánh, đây là các JPEG được tạo cho các ảnh tương tự của máy ảnh (không áp dụng hiệu chỉnh Photoshop):

Hình ảnh JPEG w / PS Tự động sửa

Có vẻ như cả hai chúng ta đều sai (Cái gì!?! ?? !!?) . Cài đặt ISO chắc chắn có sự khác biệt lớn trong ảnh RAW cuối cùng, nhưng dường như ngay cả khi nó gây ra phơi sáng quá mức, sử dụng cài đặt ISO thấp nhất vẫn dẫn đến ít nhiễu nhất !!

Tôi giả sử rằng, để hiểu lý do tại sao, tôi cần biết chính xác cách cài đặt ISO hoạt động trong DLSR - ai đó có thể vui lòng giải thích điều đó cho tôi không? Là cảm biến bằng cách nào đó vật lý làm cho nhạy hơn, hoặc nó là một khuếch đại kỹ thuật số đơn giản (hoặc có thể tương tự) của tín hiệu điện áp? Hoặc nó hoạt động khác nhau trong các máy ảnh khác nhau (của tôi là một DLSR khá thấp) ? Nếu cảm biến không thực sự trở nên nhạy hơn, tại sao cài đặt ISO lại ảnh hưởng đến ảnh RAW? Tại sao một hình ảnh ISO100 thiếu sáng dẫn đến ít nhiễu hơn (sau khi chỉnh sửa photoshop) so với cùng một hình ảnh có cùng khẩu độ / màn trập tại (phơi sáng chính xác) ISO3200?


(Ít nhất, tôi nghĩ đó là những gì anh ấy đang nói. Bài viết không rõ ràng về việc tự động sửa lỗi được thực hiện đối với tệp RAW hay tệp JPEG. Tuy nhiên, tôi chỉ giả sử nó được thực hiện với RAW đối với JPEG sẽ là ngu ngốc - anh ta sẽ khuếch đại nhiễu nén + lượng tử hóa, chứ không phải nhiễu camera, làm cho toàn bộ bài viết không chính xác)


1
Câu hỏi tuyệt vời. Bản thân tôi đã có cùng một "mô hình tinh thần" của ISO, trong khi hiểu rằng hiệu suất thực tế dường như không hoàn toàn khớp với mô hình đó.
D. Lambert

1
Không có ích gì khi bạn so sánh sản lượng của 30D cổ điển năm 2006 và α390 cổ điển 2010. Độ sâu bit và "vĩ độ" đã thay đổi rất nhiều trong những năm qua, đến mức về cơ bản bạn đang so sánh Kodachrom (một bộ phim khá khó hiểu) với Kodacolor (đủ vĩ độ cho máy ảnh dùng một lần).

1
Vâng, không phải là một bản sao sau khi chỉnh sửa.
mattdm

1
Có thể tuyên bố rằng không có sự khác biệt giữa các giá trị ISO trong chế độ RAW là không chính xác nếu có khả năng các thuật toán phơi sáng tự động bị ảnh hưởng tiêu cực bởi nhiễu liên quan đến giá trị ISO cao hơn cho phép tốc độ màn trập chậm hơn.

2
@BBking: Đúng, đó là những gì cuối cùng tôi cũng đã thoát khỏi tất cả những điều này. Tôi vừa đọc từ bài viết của Matt câu nói gây sốc "Thật ra, ISO cao là tốt!" trong khi thiếu phụ đề ẩn ".. tốt so với việc tăng độ sáng trong bài, nhưng vẫn không tốt bằng tăng khẩu độ, tốc độ màn trập hoặc ánh sáng!"
BlueRaja - Daniel Pflughoeft

Câu trả lời:


55

Sẽ là sai lầm khi nghĩ rằng việc tăng ISO không dẫn đến thay đổi "vật lý" trong máy ảnh. Vấn đề với ISO là mọi người thường gọi nó là độ nhạy . Đó thực sự là một cách hiểu sai ... độ nhạy là một thuộc tính cố định của bất kỳ cảm biến nào và nó không thể thay đổi.

Độ nhạy thực sự đồng nghĩa hơn với hiệu suất lượng tử của photodiod, bao gồm phần trăm ánh sáng được lọc ra bởi bộ lọc cắt IR, bộ lọc thông thấp và mảng bộ lọc màu. Nói chung, hầu hết các máy ảnh DSLR ngày nay thực sự có độ nhạy 13-18% với ánh sáng ... điều đó có nghĩa là chỉ có khoảng 13-18% ánh sáng đi qua ống kính thực sự chạm tới photodiode và thực sự giải phóng một electron. Khoảng 60% ánh sáng trở lên được lọc bởi ngăn lọc và CFA, và hiệu suất lượng tử của photodiodes (tốc độ tấn công photon để giải phóng electron) trong các cảm biến hiện đại nằm trong khoảng từ ~ 45% đến ~ 60%.

ISO thực sự chỉ là một hướng dẫn cho thiết bị điện tử của máy ảnh để thay đổi cách sạc điện tử, tín hiệu tương tự, được lưu trữ trong cảm biến được khuếch đại để tạo ra mức phơi sáng thích hợp. Theo nghĩa đó, có sự thay đổi "vật lý" trong những gì thực sự xảy ra với tín hiệu hình ảnh trong thiết bị điện tử của cảm biến. Một mức tăng nhất định được áp dụng cho tín hiệu gốc trong cảm biến khi đọc. Việc tăng ISO làm thay đổi mức tăng này, dẫn đến sự khuếch đại tín hiệu ngày càng lớn hơn.

Câu hỏi của bạn là, việc tăng ISO có quan trọng không và việc thay đổi ISO có ảnh hưởng đến RAW không? Câu trả lời là CÓ và CÓ! Nếu bạn chụp mọi thứ ở ISO 100 và thay đổi "khuếch đại" kỹ thuật số trong bài, thì hình ảnh của bạn sẽ nhiễu hơn nhiều so với khi bạn sử dụng cài đặt phù hợp nhất trong máy ảnh của mình. Các cơ chế khuếch đại tín hiệu hình ảnh được thực hiện bởi máy ảnh vượt trội hơn rất nhiều so với tăng ISO kỹ thuật số cơ bản của bạn với một số loại công cụ xử lý bài như Lightroom. Hình ảnh mẫu từ Matt Grum mà bạn đã tham chiếu từ bài đăng gốc phải là một ví dụ lý tưởng về điều đó. Lưu ý rằng nhiễu trong ảnh ISO 100 được tăng cường kỹ thuật số tệ hơn nhiều so với ảnh ISO 1600? Có rất nhiều nhiễu màu xanh lam, các mẫu dải bắt đầu xuất hiện và mất chi tiết. Máy ảnh đã làm tốt hơn rất nhiều khi được yêu cầu sử dụng ISO 1600 ... có ít nhiễu hơn, chi tiết hơn, chi tiết sắc nét hơn.

Lý do thúc đẩy ISO trong máy ảnh tốt hơn là nó hoạt động với tín hiệu gốc, gốc ngay từ cảm biến trước khi bất kỳ thiết bị điện tử xuôi dòng nào có cơ hội đưa ra tiếng ồn bổ sung. Trong Bộ cảm biến hình ảnh CMOS (CIS), mỗi pixel đều có mạch giảm nhiễu tích hợp (CDS, lấy mẫu kép tương quan ... điều này đo điện tích tối trong pixel ở "thời gian đặt lại" và ghi nhớ nó để nó có thể được trừ khi đọc) cũng như bộ khuếch đại tích hợp. Khi mỗi cột pixel được đọc ra, điện tích của pixel sẽ được khử nhiễu đầu tiên bởi mạch CDS và điện tích "sạch" đó sau đó được khuếch đại trực tiếp trước khi được gửi đến mạch đọc ra được gửi đi. Chuyển đổi tương tự sang số, hoặc ADC, xảy ra tắt cảm biến chết trong chip DSP trong hầu hết các máy ảnh (có một số trường hợp ngoại lệ, nhiều hơn trong một khoảnh khắc).

ADC thường song song vừa phải, có thể có tám, mười sáu, có thể nhiều hơn trong một máy ảnh nhất định. Mặc dù là song song, mỗi người vẫn phải xử lý hàng trăm nghìn nếu không phải là hàng triệu pixel trong một phần của giây. Điều đó đòi hỏi tần số hoạt động cao, có xu hướng giới thiệu thêm tiếng ồn. Đây là nguồn chính của màu sắc và nhiễu dải trong hầu hết các máy DSLR thể hiện như vậy. Hình ảnh ISO 100 được tăng cường trong bài cũng đang tăng thêm tiếng ồn sau khi đọc được đưa xuống từ cảm biến .

Bằng cách tăng ISO trong máy ảnh, bạn khuếch đại tín hiệu hình ảnh trực tiếp và bất kỳ người đóng góp nào ở phía dưới gây nhiễu chỉ ảnh hưởng đến đầu dưới của tín hiệu. Điều này bảo tồn hình ảnh tỷ lệ tín hiệu nhiễu điện tử. Có một đóng góp bổ sung cho tiếng ồn không liên quan đến điện tử. Bản chất ngẫu nhiên của ánh sáng dẫn đến sự phân bố Poisson của các xung photon. Với tổng ít ánh sáng chiếu vào cảm biến, nhiễu Poisson sẽ cao hơn. Nếu bạn có một cảm biến không gây ồn, một cảm biến hoàn toàn không gây ra tiếng ồn điện tử nào ... thì việc sử dụng ISO 1600 sẽ giống như sử dụng ISO 100 và tăng cường độ phơi sáng thêm bốn điểm dừng. Lượng nhiễu trong hai hình ảnh sẽ giống hệt nhau và tất cả sẽ là nhiễu xuất phát từ bản chất vật lý ngẫu nhiên của ánh sáng.


Có một cảm biến trên thị trường hiện nay gần như không gây ồn ào. Các Sony Exmor cảm biến sử dụng rất tiên tiến, cột dây song song, ON-DIE Digital ADC / CDS đọc ra thiết kế. Không giống như hầu hết các cảm biến, duy trì tín hiệu tương tự trong suốt đường ống từ cảm biến đến DSP (cho đến ngay sau ADC), Exmor thực hiện cả CDS và ADC khi chết, và theo cách thức kỹ thuật số. Thay vì mỗi pixel có mạch CDS tương tự để đo dòng pixel tối trên mỗi pixel, Exmor thực hiện đọc lại, đọc lại đó ngay lập tức được chuyển đổi thành kỹ thuật số và lưu trữ toàn bộ cảm biến "dòng điện tối" trong một hình ảnh ảo của các giá trị âm. Khi thực hiện phơi sáng, tín hiệu hình ảnh được đọc ra, chuyển đổi thành kỹ thuật số và hình ảnh đặt lại âm được áp dụng cho hình ảnh phơi sáng dương.

Vì có một ADC trên mỗi cột trong Exmor, thay vì một ADC trên hàng chục cột, chúng có thể hoạt động ở tần số thấp hơn. Giữa việc sử dụng CDS kỹ thuật số, ADC trên mỗi cột và các thành phần tần số thấp hơn, Exmor giới thiệu độ nhiễu gần như bằng 0 , không đưa ra bất kỳ nhiễu dải có thể nhìn thấy hoặc nhiễu nào, và đối với tất cả các ý định và mục đích có thể được coi là cảm biến "không ồn ào".Vẫn còn một số tiếng ồn, và việc tăng cường phơi sáng trong bài sẽ đủ để dẫn đến tiếng ồn đó trở nên rõ ràng. Tuy nhiên, người ta có thể chụp ảnh ở ISO 100, nâng nó lên bốn điểm dừng và trông nó cũng đẹp như ảnh chụp ở ISO 1600. Thực tế, trong trường hợp của Exmor ... đó là Chính xác là trường hợp! Tất cả "khuếch đại" trong Exmor đều là kỹ thuật số, mặc dù các thiết bị điện tử cảm biến có xu hướng tốt hơn so với nâng thủ công trong bài, bằng một lề nhỏ.


Điều quan trọng nữa là phải nhận ra rằng việc tăng ISO tự nó không thực sự gây thêm nhiễu. ISO không phải là một nguồn gây nhiễu! Giả sử cảm biến không nhiễu, nếu bạn phơi sáng một cảnh tĩnh sao cho bạn đạt được mức phơi sáng thích hợp ở ISO 100 và phơi sáng cùng một cảnh tĩnh để bạn đạt được mức phơi sáng thích hợp ở ISO 3200, thì cảnh sau sẽ có nhiều nhiễu hơn. Lý do tại sao bạn hỏi? Tiếng ồn Poisson, thường được gọi là tiếng ồn Photon Shot, hoặc tiếng ồn do bản chất ngẫu nhiên của ánh sáng, là nguyên nhân. Trong ảnh ISO 100 được phơi sáng chính xác, bạn đang sử dụng khẩu độ rộng hơn, sử dụng màn trập dài hơn hoặc cả hai. Giả sử vì mục đích thảo luận, chúng tôi chỉ thay đổi tốc độ màn trập, để duy trì DOF và có được cảnh chính xác giống nhau ở cả ISO 100 và ISO 3200. Sự khác biệt về tốc độ màn trập là năm điểm dừng. Đó là sự khác biệt ba mươi hai lần về lượng ánh sáng ở cảm biến! Bạn càng có nhiều ánh sáng, nhiễu hạt photon sẽ càng rõ ràng ... tỷ lệ tín hiệu / nhiễu (SNR) của hình ảnh với độ nhiễu tự nhiên của nó cao hơn với hình ảnh ISO 100 được phơi sáng chính xác và thấp hơn nhiều với phơi sáng đúng hình ảnh ISO 3200.

Nếu chúng ta sử dụng Nikon D800 (sử dụng cảm biến Sony Exmor), chụp ảnh bị thiếu sáng bởi năm điểm dừng ở ISO 100 và một điểm khác được phơi sáng chính xác ở ISO 3200 và khuếch đại hình ảnh ISO 100, nó sẽ trở nên hơi ồn hơn so với Hình ảnh ISO 3200. Nó thực sự có cùng SNR so với nhiễu bắn photon, và sẽ có một phần rất nhỏ của nhiễu đọc cũng sẽ được khuếch đại cùng với phần còn lại của hình ảnh.


Vâng, bạn đã hỏi để biết chính xác ISO hoạt động như thế nào trong một máy ảnh kỹ thuật số hiện đại. Đây không phải là một lời giải thích hoàn chỉnh và các nhà sản xuất khác nhau xử lý các cài đặt ISO cao nhất định khác nhau. Ví dụ: các cảm biến Canon sẽ chỉ khuếch đại tín hiệu hình ảnh trực tiếp ra khỏi cảm biến đến một điểm nhất định và sau đó sẽ sử dụng bộ khuếch đại hạ lưu bổ sung giữa cảm biến và ADC để đạt được một số điểm dừng hàng đầu (ví dụ: trong máy ảnh đi đến ISO 6400, ISO 1600 là cài đặt "khuếch đại nguyên bản" tối đa và ISO 3200 và 6400 liên quan đến việc khuếch đại bổ sung, nhưng vẫn tương tự, khuếch đại.) Các cài đặt "ISO mở rộng" cũng đặc biệt trên hầu hết các máy ảnh. tăng kỹ thuật số. Vì vậy, bất kỳ cài đặt nào được gọi là HI, hoặc H1, H2, v.v., không phải là cài đặt ISO thực sự ... đó là cài đặt ISO giả.


1
Bạn cũng có thể muốn tăng tốc độ ISO nếu bạn chụp trong điều kiện ánh sáng yếu, chẳng hạn như trong nhà thể thao. Một lần nữa, đó không nhất thiết là về "phơi sáng" ... về mặt kỹ thuật, phơi sáng là về lượng ánh sáng tại cảm biến và chỉ bị ảnh hưởng bởi khẩu độ và màn trập. Một lần nữa, với thể thao ... bạn cần một màn trập đủ cao để đóng băng đầy đủ chuyển động trong các cầu thủ. Trong trường hợp chụp ảnh bầu trời đêm, ISO cao cuối cùng có thể trở thành "phơi sáng" ... nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Tôi có thể phơi sáng bầu trời đêm trong 45 giây ở 400 ISO mà không cần khởi động, nhưng khi chụp sao băng, một lần nữa, đó là ...
jrista

1
... Không cần thiết về tiếp xúc. Tôi muốn một tỷ lệ sáng nhất định giữa các thiên thạch và các ngôi sao. Phơi sáng dài làm tăng tỷ lệ độ sáng quá nhiều, dẫn đến các thiên thạch rất mờ. Phơi sáng ngắn hơn với kết quả ISO cao hơn trong "thời gian trên pixel" tương tự, cho phép tôi giảm tỷ lệ giữa các ngôi sao và thiên thạch, làm cho các thiên thạch tương đối sáng hơn và thú vị hơn. Nếu tôi muốn "phơi sáng" nhiều hơn, tôi sẽ sử dụng ống kính có khẩu độ rộng hơn, theo nghĩa đen sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn trên cảm biến ... tuy nhiên tôi vẫn sử dụng ISO cao hơn để bình thường hóa thời gian trên pixel cho mưa sao băng.
jrista

1
Đầu tiên, tôi không chắc máy ảnh của bạn có thể có ISO "cơ sở" 400 như thế nào, nếu nó cũng có ISO 100. Thông thường, ISO 100 là cài đặt giúp "sử dụng đầy đủ" cảm biến. Nếu FWC là 60.000 electron, thì ISO 100 sẽ đảm bảo độ bão hòa tối đa về mặt điện tử là 60.000 và sẽ áp dụng mức tăng cần thiết để đảm bảo điện tích trị giá 60.000 electron chuyển sang đơn vị kỹ thuật số tối đa (giả sử không có độ lệch lệch, trong 14 cảm biến -bit sẽ là 2 ^ 14 hoặc 16384.) ISO 400 sẽ yêu cầu tăng để tăng để đảm bảo tối đa. Đã ngồi. trong số 15.000 chuyển đổi thành một đơn vị kỹ thuật số 16384, v.v.
jrista

1
Đã có rất nhiều bình luận trên mạng về việc Canon sử dụng ISO cơ bản là 160. Đó cũng là một lời ngụy biện, bởi vì mọi người liên quan trực tiếp đến tiếng ồn và ISO quá nhiều. Canon sử dụng cơ chế ISO lẻ. Bộ khuếch đại của chúng chỉ có khả năng thực hiện các bước dừng hoàn toàn, do đó, mọi cài đặt dừng thứ ba hoặc nửa dừng phải được "đẩy" hoặc "kéo" từ cài đặt dừng toàn bộ gốc. ISO 125 là một điểm dừng 1/3 của ISO 100 được thực hiện bởi bộ khuếch đại xuôi dòng (cảm biến sau / ADC). ISO 160 là điểm dừng hạ lưu 1/3 của ISO 200. Tương tự với 250/320, 500/650, 1000/1250, v.v. ISO cơ sở vẫn là 100.
jrista

2
Phơi sáng đẩy có nhiều tiếng ồn hơn cài đặt mà chúng dựa vào. ISO 125, 250, 500 và 1000 đều có nhiều nhiễu hơn so với ISO 100, 200, 400 và 800 gốc của chúng. Ngược lại, phơi sáng kéo có ít nhiễu hơn so với cài đặt mà chúng dựa vào. ISO 160, 320, 640 và 1250 có ít nhiễu hơn so với ISO 200, 400, 800 và 1600 của cha mẹ. Sự khác biệt về tiếng ồn thường khá rõ ràng, đó là lý do tại sao nhiều người nghĩ rằng Canon sử dụng ISO cơ bản là 160, kể từ đó nó thường trông sạch hơn ISO 100. ISO cơ bản thực sự tốt và thực sự 100, nhưng đôi khi những huyền thoại như vậy rất khó để gỡ lỗi.
jrista

4

Thay đổi cài đặt ISO sẽ tạo ra sự thay đổi trong máy ảnh , nó thay đổi sự khuếch đại chip. Các điện áp được tạo ra bởi ánh sáng tới được khuếch đại trước khi số hóa. Lý do cho điều này là tín hiệu tương tự thu nhiễu trên đường đến ADC (bộ chuyển đổi tương tự sang số). Trước tiên, bằng cách khuếch đại tín hiệu yếu, hiệu ứng của nhiễu này sẽ giảm so với số hóa tín hiệu yếu và sau đó áp dụng khuếch đại toán học cho các giá trị số hóa (đó là những gì Photoshop đang làm trong ví dụ của bạn), vì điều này khuếch đại nhiễu đọc.

Lý do bạn không gặp phải hiệu ứng tương tự khi sử dụng Sony a390 là vì model này có công nghệ được cấp bằng sáng chế của Sony được thiết kế để giảm đáng kể sự tích tụ tiếng ồn trên đường đến ADC. Ưu điểm duy nhất để sử dụng cài đặt ISO trong máy ảnh là giảm nhiễu lượng tử hóa có thể phát sinh nếu không có đủ giá trị kỹ thuật số để biểu thị các thay đổi nhỏ trong tín hiệu yếu. Ngoài ra, ISO gần như dư thừa (hoặc tệ hơn là nó phản tác dụng như thể đo sáng không chính xác, hình ảnh ISO cao có thể bị cắt trong khi hình ảnh ISO thấp thì không).


Khuếch đại tương tự sẽ không làm giảm tiếng ồn - trên thực tế, bộ khuếch đại sẽ luôn tạo ra một lượng nhiễu nhỏ. Tuy nhiên, điều đó vẫn tốt hơn là thực hiện khuếch đại sau khi chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, vì điều đó sẽ khiến bạn mất dữ liệu có giá trị bit thấp nhất (khiến hình ảnh bị giảm chất lượng - đây là ý nghĩa của lượng tử hóa tiếng ồn) . ... Hãy nghĩ về nó, lời giải thích này sẽ giải thích tại sao ISO3200 có độ nhiễu cao hơn trong các hình ảnh của tôi ở trên - tôi tự hỏi liệu đó có phải là lý do chính xác / duy nhất không?
BlueRaja - Daniel Pflughoeft

@ BlueRaja-DannyPflughoeft Mỗi bước trong quy trình sẽ thêm tiếng ồn 'dòng tối'. Đó là lý do tại sao giá trị điện áp tương tự cho mỗi giác quan được khuếch đại khi chết ở mức cảm biến trước khi nó được đọc ra (đối với cảm biến CMOS). Khuếch đại analog không làm giảm nhiễu "photon" do tính chất ngẫu nhiên của ánh sáng ảnh hưởng đến mật độ của photon tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào trong trường ánh sáng, nhưng chắc chắn làm giảm hiệu ứng của nhiễu đọc (a / k / a nhiễu dòng tối ) được thêm vào giữa mỗi giác quan và DAC.
Michael C

4

Và vì các tệp RAW lưu các điện áp thực tế đã đọc, trước khi có bất kỳ thay đổi nào về độ sáng diễn ra, các giá trị trong tệp RAW sẽ giống nhau bất kể cài đặt ISO.

Giả định này không chính xác. Cài đặt ISO trong máy ảnh kỹ thuật số thay đổi mức khuếch đại điện áp tương tự từ mỗi cảm biến (giếng pixel) trước khi tín hiệu được đọc ra, ít chuyển đổi thành thông tin kỹ thuật số.

Những gì được ghi lại trong các tệp thô là các giá trị của tín hiệu tương tự được khuếch đại được chuyển đổi thành thông tin kỹ thuật số. Lý do cho điều này là có thêm tiếng ồn được thêm vào bởi các đường dẫn điện tử giữa cảm biến và bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự (DAC). Nếu các điện áp tương tự từ mỗi giác quan không được khuếch đại trước khi đọc ra, chúng sẽ yếu đến mức nhiễu 'dòng điện tối' được thêm vào bởi đường đi giữa cảm biến và DAC sẽ lấn át tất cả trừ tín hiệu mạnh nhất (ví dụ như mọi thứ trừ hình ảnh được chụp trong ánh sáng rất mạnh và / hoặc trong khoảng thời gian rất dài).

Do đó, nếu bạn chỉ chụp ảnh ở định dạng RAW, cài đặt ISO hoàn toàn không có gì (Ngoài ra, điều đó có nghĩa là máy ảnh kỹ thuật số có ISO cao hơn hoàn toàn là một mánh lới quảng cáo tiếp thị).

Vì tiền đề ban đầu của bạn, được trích dẫn ở trên, không chính xác nên nó kết luận rằng kết luận dựa trên tiền đề không chính xác đó là không chính xác. Những gì được chuyển đổi bởi ADC và được ghi lại trong dữ liệu ảnh thô bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự khuếch đại khi chết của điện áp tương tự từ mỗi cảm biến.

Lời khuyên trong câu trả lời được tham chiếu ở đầu câu hỏi là được hiểu là "... hãy cho đủ ánh sáng vào máy ảnh và sau đó sử dụng giá trị ISO cao nhất mà không dẫn đến các điểm nổi bật. Nếu đủ ánh sáng chiếu vào máy ảnh, ISO lý tưởng đó cũng có thể là cài đặt ISO tối thiểu của máy ảnh. Chỉ khi chúng tôi bị giới hạn bởi lượng ánh sáng khả dụng, độ rộng khẩu độ tối đa của máy ảnh / cài đặt khẩu độ cần thiết để có được độ sâu trường mong muốn hoặc thời gian màn trập cần thiết tránh làm mờ đối tượng chuyển động, lời khuyên là tăng ISO lên cài đặt cao nhất không quá mức các điểm nổi bật có thể áp dụng cho cài đặt ISO cao hơn ISO cơ sở của máy ảnh.


3

Các cảm biến không thể được thực hiện ít nhiều nhạy cảm. Họ chỉ đơn giản trả lời các bức ảnh bằng cách giải phóng một điện tích được tích lũy trên mỗi photosite.

Phí đó là một đại lượng tương tự . Về mặt kỹ thuật, nó rời rạc ở cấp độ nguyên tử nhưng được coi là một giá trị tương tự. Khi ISO được đặt trên máy ảnh, những thay đổi là điểm bão hòa sẽ được ánh xạ tới giá trị kỹ thuật số cao nhất có thể. Các khoản phí thấp hơn được ánh xạ tỷ lệ theo bộ chuyển đổi A / D, đó là lý do tại sao bạn vẫn nhận được cùng một pixel độ sâu trên mỗi pixel ở tất cả các ISO thông thường . Trái ngược với ISO mở rộng thường được xử lý kỹ thuật số.

Đầu ra RAW là ghi lại các giá trị kỹ thuật số và do đó bị ảnh hưởng bởi ISO. Nếu bạn nhân nhiều tín hiệu kỹ thuật số để mô phỏng ISO, bạn sẽ mất độ sâu bit và nhiều bất kỳ nhiễu nào có trong tín hiệu tương tự.


2
Nếu bạn khuếch đại tín hiệu tương tự thì bạn cũng nhân bất kỳ nhiễu nào có trong tín hiệu, phím đó là khuếch đại tín hiệu trước khi tích lũy quá nhiều nhiễu.
Matt Grum

Câu trả lời này đã xác minh những gì tôi đã giả định trong câu hỏi - nhưng điều này không giải thích tại sao ISO3200 sẽ có nhiều nhiễu hơn khi được phơi sáng chính xác hơn ISO100 ở cùng khẩu độ / tốc độ màn trập, hoặc tại sao kết quả của tôi lại khác với Matt
BlueRaja - Danny Pflughoeft

3

Tôi tin rằng giả định của bạn là không chính xác. Mặc dù trong một số máy ảnh có thể có mức tăng cố định và ISO hoàn toàn là lọc kỹ thuật số (có thể thực hiện ngoại tuyến dễ dàng như vậy), tôi tin rằng trên nhiều máy ảnh, cài đặt ISO thực sự kiểm soát mức tăng tương tự của máy dò.

ISO cao hơn là không mong muốn, bởi vì tăng nhiều hơn có nghĩa là nhiều nhiễu hơn.

Trong bất kỳ hệ thống khuếch đại tương tự nào, dàn khuếch đại là rất quan trọng để có được tín hiệu tốt nhất. Trong hệ thống nhiếp ảnh, lợi ích đầu tiên của chúng tôi là khả năng thu thập ánh sáng của ống kính. Mức tăng thứ hai là độ nhạy của phim, hoặc mức tăng điện tử thực tế của máy dò, tùy từng trường hợp.

Các kết quả ít nhiễu nhất thu được nếu bạn cho đủ ánh sáng và chỉ sử dụng mức tăng vừa phải.

Sử dụng mức tăng nhiều hơn (ISO cao hơn) trong máy dò là "điều ác cần thiết" trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc khi cần phơi sáng ngắn để loại bỏ mờ chuyển động, hoặc khẩu độ thấp là cần thiết cho độ sâu trường ảnh.

Sự lựa chọn ISO về cơ bản được điều khiển bởi các thông số khác: ánh sáng / khẩu độ có sẵn và tốc độ màn trập.


1

Mặc dù không phải là không chính xác, nhưng tuyên bố trong câu trả lời đó là khó hiểu.

Câu trả lời là không so sánh nhiễu ở các cài đặt ISO khác nhau, nó so sánh sự khác biệt giữa khuếch đại analog và kỹ thuật số. Đặt ISO cao hơn sử dụng khuếch đại analog, để thực hiện tốt hơn so với phơi sáng hình ảnh và bù trong xử lý hậu kỳ, vì điều đó sử dụng khuếch đại kỹ thuật số.

Một tuyên bố hữu ích hơn sẽ là:

Nếu bạn muốn giảm thiểu nhiễu, bạn nên sử dụng cài đặt ISO thấp nhất có thể. Bạn chỉ nên sử dụng cài đặt ISO cao hơn nếu bạn cần nó để có được mức phơi sáng chính xác, khi bạn không thể nhận được nhiều ánh sáng hơn vào máy ảnh.


1

Để giảm thiểu nhiễu, bạn muốn có nhiều ánh sáng nhất có thể trên cảm biến, theo (1) không cắt các điểm nổi bật mà bạn muốn giữ chi tiết, (2) cài đặt khẩu độ cho độ sâu trường mong muốn của bạn và (3) cài đặt màn trập tốc độ làm mờ chuyển động mong muốn của bạn (chủ thể và máy ảnh) hoặc thiếu mờ chuyển động.

Sẽ tăng trợ giúp ISO nếu bạn thực hiện những điều đã nói ở trên và vẫn ở dưới mức cắt các điểm nổi bật mong muốn? Nếu tăng ISO giảm nhiễu đọc, nó có thể giúp. Nó phụ thuộc vào cảm biến trong máy ảnh của bạn. Trong một số cảm biến, bạn sẽ nhận được ít nhiễu hơn nếu bạn tăng ISO, ít nhất là tới một điểm. Trong cảm biến khác (đôi khi được gọi là không có ISO), độ nhiễu đọc không tăng theo ISO.

Điều này giả sử bạn đang chụp nguyên.


1

Tôi đã xem xét vấn đề bạn thấy nhiều nhiễu hơn trong chương trình ISO cao hơn so với ảnh Iso 100 mặc dù mọi người đều nói với bạn rằng điều đó ngược lại. Mọi người đang nói với bạn tại sao nó phải ngược lại và Jrista nói với bạn tại sao hiệu ứng không rõ ràng với máy ảnh của bạn như với máy ảnh Canon (gần bằng nhau). Nhưng bạn lưu ý rằng nó dường như ít tiếng ồn hơn trong iso 100 được tăng cường và không bằng hoặc nhiều tiếng ồn hơn .

Tôi đã đi trước nhìn vào kết quả của bạn. Kết luận của bản trình diễn Matt ban đầu giả định rằng kết quả cuối cùng là cùng một hình ảnh từ cùng một điều kiện, khi đó bạn tăng ISO so với tăng Phơi sáng trong bài để phơi sáng đúng cách. Tức là cùng độ sáng @ cùng một ánh sáng đến. Vì vậy, tôi so sánh hàng 0,01s của bạn so với biểu đồ iso 3200 và thấy rằng bạn không tăng iso 100 nhiều như iso 3200. có sự khác biệt khoảng 40%.

iso3200 sáng hơn 40

Nếu chúng tôi tăng hình ảnh iso 100 của bạn để phù hợp với iso 3200 tốt hơn, hãy xem kết quả:

tăng thêm tới iso 100

Bây giờ nó trông khá bằng nhau nếu bạn nhìn vào sức mạnh của tiếng ồn, vì vậy Jrista nói đúng về cảm biến gần như hoàn hảo của bạn. Có lẽ kết cấu trong bóng tối tốt hơn một chút với iso 3200 và các hạt màu xanh lam có vẻ lớn hơn, nhưng thật khó để kết luận chất lượng nhiễu trong các hình ảnh được chuyển đổi trên web này. chúng ta cần xem kết quả trên nguyên liệu.


0

Một câu trả lời rất nhanh: tăng cài đặt iso bạn đang áp dụng mức tăng lớn hơn cho tín hiệu. Điều này có nghĩa là bạn đang nhân theo cách "tương tự" (khuếch đại dòng điện) chứ không phải theo cách "kỹ thuật số", (nhân một số với 2, 4 .... và cứ thế, tương ứng với mô hình tinh thần của bạn ).

Trong những năm qua, một thuật ngữ đang trở nên phổ biến (tôi không nghĩ nó được lựa chọn đặc biệt) mô tả một cảm biến hoạt động như bạn tưởng tượng, và đó là "máy ảnh cô lập".


0

Trước khi tôi chấp nhận câu trả lời, tôi chỉ muốn thêm một bản tóm tắt về những gì tôi đã học được từ tất cả các câu trả lời tuyệt vời này và một số nguồn khác. Tôi đã thấy một số người dùng khuyên bạn "sử dụng ISO cao nhất bạn có thể mà không cần quá mức", mà không có bất kỳ lời giải thích hoặc vòng loại bổ sung nào, điều này hoàn toàn sai.

Tôi đang làm cho nó trở thành cộng đồng-wiki, vì vậy hãy thoải mái thêm vào nó hoặc sửa chữa bất kỳ sai lầm nào.


Máy ảnh kỹ thuật số ISO Cheat Sheet

  • Sử dụng ISO thấp nhất (đối với độ phơi sáng nhất định, nghĩa là bạn cũng phải thay đổi cả khẩu độ hoặc tốc độ màn trập) sẽ luôn mang lại cho bạn ít nhiễu nhất; tuy nhiên, nó sẽ không luôn luôn cung cấp cho bạn hình ảnh tốt nhất .

    Ví dụ: có tốc độ màn trập chậm ở ISO 100 có thể khiến hình ảnh bị mờ một chút, trong khi có tốc độ màn trập nhanh hơn ở ISO 400, mặc dù có nhiều nhiễu hơn, có thể trông tốt hơn do thiếu mờ (và nhiễu có thể không thậm chí có thể nhìn thấy) .

    Không có quy tắc tốt để biết khi nào đây sẽ là trường hợp. Bạn nên thử nghiệm rất nhiều để có được trực giác này.

    • Các giá trị ISO không phải some-power-of-2 * 100là ngoại lệ đối với quy tắc này, có thể được ưu tiên hơn các giá trị ISO thấp hơn. Xem ví dụ ở đây .

    • Trái với câu trả lời này , tất cả các cài đặt khác đều bằng nhau và không bị cắt, tất cả các cài đặt ISO sẽ gần như tương đương về hình ảnh RAW được tự động sửa. Sự khác biệt là cài đặt ISO thấp hơn sẽ có nhiễu tương phản / lượng tử hóa ít hơn, do mất thông tin (vì hiệu chỉnh phơi sáng được thực hiện bằng kỹ thuật số, thay vì tương tự) , nhưng thực tế sẽ có xu hướng nhiễu ít hơn một chút , bởi vì các bộ khuếch đại được sử dụng bởi ISO cao hơn tạo ra một số nhiễu và bởi vì ISO cao hơn nhạy hơn với nhiễu bắn .

      Đây chính xác là những gì tôi quan sát thấy trong các hình ảnh trong câu hỏi.

    • Đối với một số cảm biến, việc tăng ISO có thể giảm nhiễu đọc, ít nhất là tới một điểm. Xem http://www.sensorgen.info/

  • Nếu kích thước khẩu độ hoặc tốc độ màn trập linh hoạt cho ảnh bạn muốn chụp (nghĩa là sẽ không gây mờ, sẽ không ảnh hưởng đến tầm nhìn nghệ thuật của bạn, v.v.) , hãy sử dụng kết hợp cho phép bạn có ISO thấp nhất có thể , trong khi vẫn có độ phơi sáng thích hợp, để giảm thiểu tiếng ồn.

    • Nếu kích thước khẩu độ hoặc tốc độ màn trập linh hoạt cho ảnh bạn muốn chụp (nghĩa là sẽ không gây mờ, sẽ không ảnh hưởng đến tầm nhìn nghệ thuật của bạn, v.v.) , hãy sử dụng kết hợp mang lại nhiều ánh sáng nhất cho cảm biến , miễn là bạn không cắt các điểm nổi bật mà bạn muốn giữ chi tiết.
  • Nếu kích thước khẩu độ và tốc độ màn trập vừa cứng vừa không thể thay đổi, hãy chọn ISO cung cấp độ phơi sáng thích hợp để giảm thiểu nhiễu.

    • Điều này có thể không phải lúc nào cũng có thể. Nếu bạn phải chọn giữa ISO thấp hơn bị phơi sáng và ISO cao hơn bị phơi sáng quá mức, nói chung tốt hơn là chọn ISO cao hơn và khắc phục phơi sáng trong bài.
  • Nếu kích thước khẩu độ và tốc độ màn trập vừa cứng vừa không thể thay đổi, hãy chọn ISO cung cấp kết quả ở mức nhiễu đọc thấp nhất, miễn là bạn không cắt các điểm nổi bật trong đó bạn muốn giữ chi tiết và điều chỉnh độ sáng trong bài.


Thêm thông tin

  • Các giá trị từ cảm biến của máy ảnh là tương tự, nhưng cần phải được chuyển đổi sang kỹ thuật số để được sử dụng bởi máy tính. Bất kỳ sự khuếch đại nào của các giá trị này phải được thực hiện trước khi chuyển đổi kỹ thuật số tương tự, để tránh mất thông tin (nhiễu lượng tử hóa) . Cài đặt ISO trong máy ảnh kiểm soát mức độ khuếch đại analog được thực hiện. Đây là lý do tại sao cài đặt ISO ảnh hưởng đến đầu ra RAW.

  • Cài đặt "Tự động ISO" trên nhiều máy ảnh sẽ không vượt quá một ISO nhất định (để tránh nhiễu) , ngay cả khi ISO đó là cần thiết để phơi sáng thích hợp. Trong những trường hợp đó, bạn sẽ phải đặt ISO theo cách thủ công.

  • Đồng hồ đo phơi sáng không phải lúc nào cũng đúng, vì vậy việc tìm ra mức phơi sáng chính xác có thể cần một số thử nghiệm.

  • Hình ảnh đôi khi được cố ý phơi sáng quá mức, để giảm nhiễu và thu được độ sâu bit hữu ích nhất có thể từ tệp đầu ra RAW. Điều này được gọi là Expose To The Right (ETTR) ( Xem thêm ) . Trong trường hợp này, tất cả các quy tắc Cheat-Sheet ở trên vẫn được áp dụng; chỉ cần thay thế cụm từ "phơi sáng thích hợp" bằng "phơi sáng quá mức không cắt cao nhất".

    • Tiếp xúc quá nhiều sẽ khiến các giá trị bị cắt bớt (tối đa vì chúng cao hơn cảm biến có thể xử lý) . Đây là lý do tại sao không thể khôi phục lại các ảnh chụp ISO 800 và ISO 3200 ở bên trái hình ảnh trong câu hỏi.

Tôi coi "phơi sáng thích hợp" là "phơi sáng không cắt cao nhất" và thường là "phơi sáng cao nhất chỉ cắt nổi bật", bởi vì "lowcontrast" như trong ví dụ hiếm khi xảy ra, và phơi sáng quá mức theo định nghĩa nhiều hơn thế, nghĩa là nó sẽ clip nhiều hơn nữa.
Michael Nielsen

"... và bởi vì ISO cao hơn nhạy hơn với nhiễu bắn." Chỉ khi lượng ánh sáng thu được ít hơn! Nhiễu bắn là kết quả của sự phân bố ngẫu nhiên các photon trong trường ánh sáng. Như với bất cứ điều gì bị ảnh hưởng bởi tính ngẫu nhiên, cỡ mẫu càng cao, độ lệch so với định mức càng thấp trong giá trị trung bình. Cỡ mẫu càng thấp, độ lệch chuẩn so với định mức sẽ càng cao.
Michael C

"Đây chính xác là những gì tôi quan sát được trong các hình ảnh trong câu hỏi." Những gì bạn quan sát được là phần mềm chuyển đổi của bạn không "tự động tăng" hình ảnh ISO lên cùng độ sáng với hình ảnh ISO 3200. Vui lòng xem câu trả lời của @MichaelNielsen.
Michael C
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.