ทำไมการใช้ความไวแสง ISO ที่สูงขึ้นและความเร็วชัตเตอร์ที่สูงกว่าจึงให้เสียงมากกว่าการใช้ ISO ที่ต่ำกว่าและความไวชัตเตอร์ที่ช้าลง?

ฉันพยายามที่จะดูว่าคำตอบนี้มีความสัมพันธ์กับการปฏิบัติ คำตอบนั้นโดยทั่วไปบอกว่าฉันต้องปล่อยให้แสงเข้าไปในกล้องมากพอจากนั้นใช้ค่า ISO สูงสุดและฉันจะได้รับเสียงรบกวนต่ำสุด

ดังนั้นฉันจึงถ่ายรูปสองนัดด้วยกล้องเดียวกัน กล้องตั้งค่ารูรับแสงเป็นค่าเฉพาะโหมดแมนนวลอย่างสมบูรณ์กล้องอยู่บนขาตั้งกล้องและโฟกัสไปยังวัตถุที่อยู่ห่างไกล การถ่ายทำเสร็จประมาณเที่ยงคืนดังนั้นมันค่อนข้างมืด ที่เกิดเหตุเป็นอาคารอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ยืนห่างไกลจากทุ่งนา ฟิลด์นี้ไม่มีแหล่งกำเนิดแสงไฟทั้งหมดอยู่ในอาคารอุตสาหกรรม

ฉันไม่คิดว่ามันสำคัญ แต่ภาพเขียนด้วย JPEG ภายในกล้อง - ไม่ถ่ายภาพแบบดิบและประมวลผลภายนอก อาจเป็นเพราะเหตุใดฉันจึงเห็นผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด

ค่า ISO สูงสุดของกล้องคือ 3200 (ไม่ได้ใช้ค่า ISO แบบขยาย)

ดังนั้นก่อนอื่นฉันถ่ายด้วย ISO 1600 และตั้งค่าความเร็วชัตเตอร์ที่ 1/125 วินาทีจากนั้นฉันถ่ายภาพด้วย ISO 3200 และตั้งความเร็วชัตเตอร์ที่ 1/250 วินาที ปริมาณของแสงควรเท่ากันและแน่นอนว่าทั้งสองภาพดูถูกต้องและสัมผัสในลักษณะเดียวกัน

เมื่อฉันเปิดภาพในโปรแกรมดูภาพและซูมเข้าไปที่หนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ฉันเห็นว่า ISO 1600 shot นั้นสะอาดกว่าหนึ่งด้วย ISO 3200 ฉันตรวจสอบหลายครั้งแล้วและฉันแน่ใจว่า - ไม่ใช่วิธีอื่น

ทำไมนี้ เป็นเพราะความแตกต่างหลังการประมวลผลหรือไม่

ดังนั้นก่อนอื่นฉันถ่ายด้วย ISO 1600 และตั้งค่าความเร็วชัตเตอร์ที่ 1/125 วินาทีจากนั้นฉันถ่ายภาพด้วย ISO 3200 และตั้งความเร็วชัตเตอร์ที่ 1/250 วินาที ปริมาณของแสงควรเท่ากันและแน่นอนว่าทั้งสองภาพดูถูกต้องและสัมผัสในลักษณะเดียวกัน

ปริมาณแสงไม่เท่ากัน คุณปล่อยให้แสงส่องเข้ามาในกล้องมากถึงสองเท่าที่ 1/125 วินาทีมากกว่าที่ 1/250 วินาที จากนั้นคุณขยายภาพที่มีแสงมากถึงครึ่งหนึ่งเพื่อให้ตรงกับความสว่างของภาพอื่น ในการทำเช่นนั้นคุณขยายสัญญาณรบกวนในภาพด้วยปัจจัยสองอย่างเช่นกัน หากต้องการให้ปริมาณแสงเท่ากันในกล้องที่ 1/250 วินาทีคุณจะต้องเปิดรูรับแสงของกล้องหนึ่งจุดเมื่อเทียบกับที่ตั้งไว้ที่ 1/125 วินาที

เมื่อเราพูดเสียงในบริบทของภาพสิ่งที่เรามักจะหมายถึงจริงๆเป็นอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR)

ในบริบทของการถ่ายภาพดิจิตอล 'ระดับสัญญาณ' ถูกกำหนดโดยปริมาณของแสงในฉากและปริมาณแสงที่เราอนุญาตให้เข้าไปในกล้องโดยการเลือกขนาดรูรับแสงและเวลาชัตเตอร์โดยเฉพาะ

จำนวนเสียงที่แท้จริงแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: อ่านเสียงรบกวนและเสียงโฟตอนถ่ายภาพ สัญญาณรบกวนการอ่านค่อนข้างคงที่สำหรับเงื่อนไขการถ่ายภาพที่กำหนด อาจได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิภายในกล้อง แต่โดยปกติจะไม่เปลี่ยนจากภาพหนึ่งไปเป็นภาพถัดไปภายใต้สภาพแวดล้อมทั่วไปเดียวกัน เสียงโฟตอนมักเรียกว่าเสียง 'ยิง' หรือเสียง'กระจายปัวซง'เป็นตัวแปรและเพิ่มขึ้นตามปริมาณของแสง แต่เพิ่มขึ้นในอัตราที่ต่ำกว่าการเพิ่มขึ้นของแสง

การปรับค่า ISO ส่งผลต่อปริมาณสัญญาณและสัญญาณรบกวนที่ถูกรวมเข้าด้วยกัน การเพิ่มการตั้งค่า ISO จะทวีคูณทั้งสัญญาณและเสียงรบกวนเท่ากันดังนั้นSNR จึงยังคงเหมือนเดิม อย่างไรก็ตามเมื่อขยายภาพมากขึ้นจะสว่างขึ้นและเราอาจเห็นสัญญาณรบกวนในภาพที่ปิดบังอยู่ในเงามืดของภาพมากขึ้น

ผลลัพธ์ที่ได้คือว่าแสงมากขึ้นที่ได้รับอนุญาตเข้าไปในกล้องที่น้อยกว่าที่มีอิทธิพลต่อความดังของเสียงจะมีภาพเพราะSNRจะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มเพิ่มเติมสัญญาณ (แสง)กว่าเพิ่มเติมเสียง

คำแนะนำในคำตอบที่อ้างถึงในตอนต้นของคำถามคือต้องเข้าใจว่า"... ปล่อยให้แสงเข้ามาในกล้องให้เพียงพอจากนั้นใช้ค่า ISO สูงสุดที่ไม่ส่งผลให้เกิดไฮไลท์ที่ถูกเป่าออกมา กล้อง, ISO ในอุดมคตินั้นอาจเป็นการตั้งค่า ISO ขั้นต่ำของกล้องได้เฉพาะเมื่อเราถูก จำกัด ด้วยปริมาณแสงที่มีอยู่, ความกว้างรูรับแสงสูงสุดของกล้องหรือการตั้งค่ารูรับแสงที่ต้องการเพื่อให้ได้ระยะชัดลึกที่ต้องการ คำแนะนำในการเพิ่มความไวแสง ISO ให้สูงสุดที่ไม่ทำให้แสงมากเกินไปป้องกันการเบลอของวัตถุที่เคลื่อนไหวไฮไลท์สามารถใช้งานได้กับการตั้งค่า ISO ที่สูงกว่าค่า ISO พื้นฐานของกล้อง

การเพิ่ม ISO จะไม่ให้แสงมากขึ้น มันบอกให้กล้องขยายสัญญาณที่มาจากเซ็นเซอร์เพื่อ "จำลอง" แสงเพิ่มเติมเท่านั้น อย่างไรก็ตามแสงจำลองนี้ไม่เหมือนของจริงเพราะเมื่อกล้องขยายสัญญาณมันยังขยายสัญญาณรบกวนอีกด้วย

ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการเสมอที่จะใช้ความเร็วชัตเตอร์หรือรูรับแสงที่กว้างขึ้นถ้าเป็นไปได้เพราะผู้จริงๆให้แสงมากขึ้น ในกรณีของคุณเนื่องจากค่ารูรับแสงคงที่ 1/125 จะให้แสงมากถึง 1/250 สองเท่าซึ่งเป็นสาเหตุที่การขยายภาพ 1/250 จะต้องขยายให้ใหญ่ขึ้นสองเท่าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เปิดเผยเช่นเดียวกัน

การได้รับแสงที่ถูกต้องคือเป้าหมาย เรากำลังพูดถึงการตั้งค่ากล้องและการปรับที่ควบคุมปริมาณพลังงานแสงที่จะเล่นบนเซ็นเซอร์ภาพ วัตถุประสงค์; ทำภาพที่มีความเข้มและสีที่ต้องการ

ปริมาณสามค่าที่เปิดเผย

1. ความสว่างของภาพ 2. ความยาวของการรับแสง 3. ความไวของเซ็นเซอร์ภาพ

ส่วนประกอบทั้งสามของการเปิดรับแสงสามารถจัดการได้ ในทำนองเดียวกันจะมีช่วงของความเสี่ยงที่ให้ผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ การเปิดรับแสงมีสมการ E = IT สมการนี้เรียกว่า "กฎแห่งการแลกเปลี่ยน" ระบุด้วยวาจา - เปิดเผย = ความเข้มคูณด้วยเวลา

เราสามารถปรับความไวขึ้นหรือลง เรากำลังพูดถึง ISO ของชิปภาพ ได้คุณภาพที่ดีที่สุดเมื่อ ISO ต่ำ นี่เป็นเพราะเมื่อเราเพิ่มค่า ISO เราก็กำลังขยายการขยายที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของเรา

ตอนนี้ชิป CMOS มีจำนวน photosites นับล้านโดยแต่ละอันมีแอมพลิฟายเออร์ ประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์แต่ละตัวนั้นแตกต่างกันเล็กน้อย ความแตกต่างนี้ทำให้เกิด "สัญญาณรบกวนแบบคงที่ Noise เป็นส่วนที่คงที่ในระบบเสียง วงจรทั้งหมดมีสัญญาณ "ดี" ซึ่งสอดประสานกับสัญญาณ "เสียหาย" สิ่งนี้เรียกว่า“ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน” ในขณะที่เราขยายสัญญาณทั้งสองส่วนมีความเข้มข้นขึ้น ข่าวร้ายคืออัตราส่วนของส่วนที่เสียหายเพิ่มขึ้นเราจึงได้รับเสียงรบกวนมากกว่าที่เราต้องการ เสียงดังถูกมองว่าขาดความสม่ำเสมอ กล่าวอีกนัยหนึ่งเม็ดละเอียดคล้ายเม็ดในภาพจากภาพยนตร์หลายเรื่อง

บรรทัดล่างคือ: มีการตั้งค่าหลายอย่างที่ให้ค่าแสงที่ถูกต้อง คุณควรเลือกที่จะตั้งค่า ISO ให้ต่ำที่สุดเพื่อให้ได้ผลตามที่ต้องการ ข่าวดีก็คือวิศวกรรมภาพเดินหน้าชิปวันนี้และซอฟต์แวร์ให้เสียงรบกวนน้อยลงในช่วงกว้างของการตั้งค่า ISO ที่สูงขึ้น ชิปและซอฟต์แวร์ในวันพรุ่งนี้ทำให้เป้าหมายนี้เป็นที่จดจำ

คำตอบที่อ้างอิงคือการจัดการกับสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงมาก ดังคำตอบอื่น ๆ ที่ได้บันทึกไว้เพื่อลดสัญญาณรบกวนในภาพสุดท้ายคุณต้องได้รับแสง (สัญญาณ) มากขึ้นในกล้อง คำตอบที่อ้างอิงนั้นขึ้นอยู่กับข้อสันนิษฐานที่ว่าไม่สามารถเพิ่มแสงสว่างให้กับกล้องได้ คุณไม่สามารถเปิดรูรับแสงหรือเปลี่ยนเป็นความเร็วชัตเตอร์นานขึ้นได้ แต่ภาพยังคงเปิดรับแสงไม่เพียงพอ ในสถานการณ์เฉพาะนั้นจะดีกว่าการเพิ่ม ISO กว่าเพื่อเพิ่มความสว่างในโพสต์

โดยไม่ต้องลงรายละเอียดทางเทคนิคทั้งหมดอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่เซ็นเซอร์จะเหมือนกัน การเพิ่ม ISO จะไม่ลดเสียงรบกวน แต่ค่าจากเซ็นเซอร์จะถูกปัดเศษเมื่อแปลงเป็นไฟล์รูปภาพ การเพิ่ม ISO จะเพิ่มค่าอะนาล็อกที่ไม่มีการปัดเศษในขณะที่การเพิ่มความสว่างในโพสต์จะเป็นการเพิ่มค่าดิจิตอลแบบโค้งมน นอกจากนี้เอาต์พุตเซ็นเซอร์ (รวมถึงผลกระทบของ ISO) เป็นแบบเส้นตรง แต่ไฟล์รูปภาพ (ไม่ว่าจะเป็นแบบดิบ, JPEG หรืออะไรก็ตาม) เป็นไปตามการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นที่ตรงกับสายตามนุษย์ ผลรวมคือความสว่างในการโพสต์ posterizes ค่าความเข้มในภาพ นั่นทำให้เสียงดูเด่นกว่าที่เคยหากความสว่างเพิ่มขึ้นผ่าน ISO

เท่าที่ฉันรู้ ISO ที่ขยายเพิ่มขึ้นจะทวีคูณจริง ๆหลังจากการแปลงเป็นข้อมูลดิจิตอลที่ไม่ใช่เชิงเส้นดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ในการเพิ่มความสว่างในโพสต์

แหล่งกำเนิดเสียงหลักในเซ็นเซอร์กล้องคือการอ่านและการตัดเสียงรบกวน ในขณะที่คุณเพิ่มปริมาณแสงที่จับได้ (เพิ่มเวลาการเปิดรับแสง) ทั้งแหล่งที่มาของเสียงรบกวนจะลดลงค่อนข้างมาก การหยุดหนึ่งครั้งของแสงจะเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนประมาณ 41% เนื่องจากสถิติเสียงรบกวน ดังนั้นคุณจะทำได้ดีกว่าเสมอโดยการจับแสงเพิ่มเติม (เวลาชัตเตอร์นานขึ้น) จนกว่าจะถึงขีด จำกัด ความอิ่มตัวของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การเพิ่มความไวแสง ISO จะช่วยเพิ่มความได้เปรียบในการใช้กล้อง - สิ่งนี้จะขยายทั้งสัญญาณรบกวนและสัญญาณ (นอกจากนี้ยังเพิ่มสัญญาณรบกวนอีกบางส่วน สำหรับแสงตกกระทบจากเหตุการณ์เดียวกันที่เพิ่มขึ้น ISO จะหมายถึงการลดระยะเวลาของชัตเตอร์ลดปริมาณแสงที่ถ่ายและนี่เป็นการเพิ่มเสียงรบกวนและลดอัตราส่วนของสัญญาณต่อเสียงรบกวน

การลดความไวแสง ISO และการเพิ่มปริมาณแสงที่จับได้จึงดีขึ้นจากมุมมองจุดรบกวน อย่างไรก็ตามเมื่อคุณไปที่ ISO (ไม่ได้ขยาย) ฐานของกล้องการลดลงต่อไปจะลดช่วงไดนามิกที่มีอยู่ซึ่งอาจมีผลกระทบที่แตกต่างออกไป

มันไม่ใช่. คุณได้รับสัญญาณรบกวนน้อยลงด้วยการถ่ายภาพที่ ISO ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกล้องระดับไฮเอนด์จึงเสนอ ISO 64, 50 และแม้กระทั่ง 32 เมื่อถ่ายภาพด้วย ISO ที่ต่ำกว่าการเปิดรับแสงจะต้องยาวขึ้น ในทั้งสองกรณีคุณจะได้รับแสงสว่างมากขึ้น

แสงมากขึ้นจะเพิ่มสัญญาณเมื่อเทียบกับเสียงรบกวนและด้วยเหตุนี้คุณจะได้ผลลัพธ์ที่สะอาดยิ่งขึ้น

เก็บไว้ในใจว่าบาง ISO ต่ำจะขยาย สิ่งนี้ยังลดสัญญาณรบกวนของภาพเนื่องจากลดขนาดข้อมูลลงเพื่อลดสัญญาณรบกวนด้วยเช่นกัน แต่อาจส่งผลให้ช่วงไดนามิกต่ำลง แต่ขึ้นอยู่กับวิธีการอ่านค่าเซ็นเซอร์