Apakah ada perbedaan noise antara foto rata-rata dan foto eksposur lama?

27

Anggap saja saya menggunakan tripod, memotret pemandangan yang sangat tenang (juga gelap) dan saya mengambil foto-foto ini:

5 foto pada eksposur ISO 3200 dan 1s
1 foto pada eksposur ISO 100 dan 5s

Ada hal yang umum di antara item, dan ini adalah waktu total yang digunakan.

EV dari item pertama jauh lebih tinggi, bukan? Sekarang anggaplah saya rata-rata 5 foto di ISO 3200 untuk mengurangi noise, menghasilkan satu gambar.

Setelah itu, saya mengambil foto ISO 100 dan saya menyesuaikan level (yang akan meningkatkan noise) untuk mencapai EV yang sama dari foto campuran, dengan cara jika saya melihat 2 foto ini dari jauh mereka akan terlihat sama.

Apakah tingkat kebisingannya sama, membandingkan foto yang diblender dan foto yang disesuaikan tingkatannya?

Saya harap Anda mengerti maksud saya.

EDIT

Menanggapi komentar drewbenn

Juga, saya tidak berpikir bahwa memadukan 5 foto akan mengurangi kebisingan seperti yang Anda pikirkan

Memadukan foto mengurangi banyak noise, sebenarnya di sini adalah contohnya:

Saya mengambil 20 foto pohon dengan: ISO 1600, F4.1 dan 2s exp. Gambar atas menunjukkan seberapa banyak noise yang dimiliki gambar tersebut. Semakin rendah menunjukkan hasil rata-rata 20 foto dalam satu.

Sory untuk fokus yang buruk.

100% tampilan gambar asli dan satu campuran

Seperti yang Anda lihat, noise hampir sepenuhnya terhapus

EDIT2

Bagi yang bertanya, saya menggunakan perintah imagemagick yang sangat sederhana untuk rata-rata gambar:

convert [input1.JPG input2.JPG ...] -average output.JPG

Jika saya punya waktu nanti, saya akan mencoba melakukan salah satu eksperimen yang sedang Anda bicarakan. Saya kira tidak ada pola statis dan ini akan bervariasi pada setiap kamera.

EDIT3

Saya juga melakukan percobaan yang sedikit lebih berbeda:

Ini Adegannya:

Tempat kejadian

Dan saya telah mengambil set foto ini (aperture selalu sama), saya menggunakan mode manual.

01 @ ISO 100, 0,6s
02 @ ISO 200, 0,3s (rata-rata nanti)
04 @ ISO 400, 1 / 6s (rata-rata nanti)
08 @ ISO 800, 1/13 (rata-rata nanti)
16 @ ISO 1600, 1 / 25s (rata-rata nanti)

Setiap set memiliki EV yang sama persis, ini adalah hasilnya, dalam urutan yang sama:

Percobaan

Tampaknya ISO yang lebih tinggi, ada sedikit noise tetapi kurang detail juga.

noise-reduction iso-noise levels

— tomm89
sumber

1

Saya pikir itu akan mengurangi sedikit noise, dan noise itu bisa sama jumlahnya di foto dengan level yang disesuaikan.

— tomm89

4

Anda telah memberikan sampel rata-rata gambar ISO 1600. Saya juga ingin melihat satu gambar ISO 100 yang terpapar dengan baik. Saya masih percaya bahwa gambar ISO 100 akan menunjukkan noise rendah, dan mungkin detail yang lebih baik. Belum lagi fakta bahwa JAUH lebih sederhana daripada mengambil 20 gambar ISO 1600 dan rata-rata bersama-sama.

— jrista

2

Perangkat lunak apa yang Anda gunakan untuk mencampur dan metode blending apa yang digunakan?

— ilija veselica

2

Mengapa Anda tidak mencobanya saja dan beri tahu kami hasilnya?

— Chris

1

Dugaan Anda adalah "rata-rata" adalah rata-rata. Masalah dengan mean adalah Anda hanya menghaluskan noise ke dalam gambar, yang pada akhirnya akan mengurangi ketajaman. Median, di sisi lain, sebagian besar akan menghilangkan kebisingan di bawah ambang batas tertentu. Bisakah Anda mencoba median?

— rm999

9

Asalkan gambar ISO100 Anda tidak kurang terang, saya tidak akan mengharapkan pengurangan noise yang nyata (kecuali mungkin dalam bayangan yang dalam) dengan gambar ISO1600 5 1 detik yang digabungkan menjadi satu.

Dalam utas lainnya yang terkenal saya mendemonstrasikan bahwa ISO100 1/30 akan mengandung lebih banyak noise (signal to noise ratio lebih rendah) daripada gambar ISO1600 1/30. Jumlah yang sama jika ringan tetapi ISO yang lebih tinggi memiliki lebih sedikit noise.

Alasan untuk ini adalah bahwa noise baca secara proporsional lebih besar pada gambar ISO100 (karena pembacaan terjadi setelah amplifikasi). Dalam ISO100 yang terpapar dengan "benar" noise baca sangat kecil dibandingkan dengan sinyal bahwa pengurangan noise baca mungkin tidak terlihat.

sunting: baru saja melakukan percobaan

Saya memotret satu foto pada ISO100 16 detik, dan 16 foto pada ISO1600 tetapi hanya 1 detik. Semua gambar terpapar dengan baik. Berikut ini adalah dua krop, baris atas adalah gambar ISO1600 tunggal, dan dua bagian bawah adalah gambar ISO1600 16 rata-rata di Photoshop, dan gambar ISO100. Saya tidak akan memberi tahu Anda di mana di antara dua terbawah, untuk melihat apakah ada orang yang bisa membedakannya - saya tentu tidak bisa!

— Matt Grum
sumber

Jika gambar ISO 100 diekspos dengan benar, maka masing-masing gambar ISO 3200 pasti sudah terlalu terang-terangan (dengan 2,7 berhenti). Saya pikir itu lebih mungkin gambar ISO 3200 cukup terbuka. Jadi, kita harus merenungkan membandingkan 5 ISO 3200 gambar dengan satu ISO 640 gambar. (Saya lihat di Edit bahwa OP telah berubah menjadi 20 ISO 1600 gambar. Campuran mereka harus dibandingkan dengan gambar ISO 80 tunggal.)

— whuber

Ketika saya mencoba untuk menulis pertanyaan, poin saya adalah: 1 image dengan ISO rendah dan eksposur lebih lama dan serangkaian gambar (rata-rata kemudian) dengan ISO yang lebih tinggi dan eksposur yang sama a / n , menjadi sebuah waktu eksposur dari ISO rendah gambar dan n kuantitas gambar ISO tinggi. Tetapi semua ini berbicara dalam hal tidak meniup atau mengekspos salah satu gambar. Bisakah saya jelaskan sendiri?

— tomm89

+1 Jawaban Anda membuat saya bertanya-tanya apakah Anda benar-benar perlu mencampur semua 16 gambar bersama, dan jika tidak berapa banyak yang Anda butuhkan sebelum perbedaannya tidak terlihat. Apakah Anda mencoba menggabungkan setengah dari gambar ISO tinggi bersama?

— Benjamin Cutler

Bagaimana tepatnya Anda meratakan gambar secara bersamaan?

— jrista

1

@whuber Gambar tengah dari krop pertama adalah yang rata-rata, gambar tengah dari krop terakhir adalah ISO100 tunggal!

— Matt Grum

6

Ini adalah pertanyaan yang sangat bagus, tapi saya khawatir jawabannya sepenuhnya tergantung pada kinerja sensor dan kurva respons stimulusnya.

Jika kita menganggap kebisingan sebagai kesalahan antara warna asli dan warna yang diukur, kita dapat menggunakan model statistik untuk mengetahui berapa banyak sampel dengan kesalahan lebih besar yang harus kita ambil agar memiliki kesalahan yang sama dengan sampel tunggal yang lebih akurat. . Tetapi untuk melakukan itu, pertama-tama kita perlu:

Fungsi distribusi suara (mungkin distribusi normal, tapi saya tidak tahu pasti, seorang insinyur listrik yang tahu lebih baik bagaimana sensor bekerja dapat melemparkan cahaya ke masalah ini). Tetapi mengingat pelajaran statistik saya, saya pikir ini tidak masalah sama sekali dalam kasus ini.
Fungsi yang menghubungkan sensitivitas dengan noise (dalam sensor yang sempurna saya pikir itu harus linier, tapi saya rasa di perangkat keras dunia nyata, meningkatkan sensitivitas menghasilkan tingkat kebisingan yang jauh lebih besar).

Karena itu, mudah untuk menerapkan beberapa rumus untuk menyimpulkan berapa banyak gambar dari ISO yang lebih tinggi yang Anda butuhkan untuk mengkompensasi kebisingan yang lebih tinggi dibandingkan dengan gambar ISO yang lebih rendah.

Dalam skenario sensitivitas-terhadap-derau linear, dengan waktu bukaan total yang sama kesalahannya harus sama ... Dan melihat jawaban yang sangat bagus dari @Matt Grum, sepertinya cukup dekat dengan yang asli.

— fortran
sumber

1

Ini ide yang tepat. Namun, kita perlu menyadari bahwa tidak semua noise acak atau independen. Rumus SD yang Anda rujuk akan terlalu optimis. BTW, "sensibilité" (Prancis) = "sensitivitas" (Bahasa Inggris). "Sensibilitas" tidak berarti apa yang Anda pikirkan ...

— Whuber

1

Secara teknis, EV dari kedua gambar itu identik. Anda mempertahankan pencahayaan yang sama dengan kedua pengaturan, satu-satunya hal yang benar-benar berubah adalah tingkat kebisingan. Jumlah noise yang akan Anda temui dengan ISO 3200 akan menjadi cukup signifikan, dan bahkan memadukan 5 gambar secara bersamaan mungkin tidak akan menghasilkan gambar dengan noise dan detail sekecil satu eksposur 5 detik tunggal pada ISO 100.

Anda mengutip salah satu jawaban Matt Grum dalam jawaban Anda sendiri, namun pernyataan yang dikutip itu secara eksplisit menyatakan with the same amount of light coming into your camera. Jika Anda mengubah dari pencahayaan 1s pada ISO 3200, menjadi pencahayaan 5s pada ISO 100, Anda menambah jumlah cahaya yang mencapai sensor Anda. Dengan adegan diam, ISO 100 kemungkinan masih akan menjadi pilihan terbaik. Anda mungkin dapat mengurangi sejumlah kebisingan dengan memadukan 5 eksposur ISO 3200 ... tetapi Anda juga menambah jumlah kebisingan sebanyak lima kali juga! Tidak hanya itu, tetapi Anda mungkin akan menemui noise luminance serta noise warna pada ISO tinggi, dan noise warna lebih sulit untuk diidentifikasi dan dihilangkan tanpa merusak akurasi dan detail warna.

Satu-satunya saat ketika menggunakan ISO yang lebih tinggi akan lebih baik adalah ketika Anda secara fisik tidak memiliki pilihan untuk melakukannya. Jika Anda tidak dapat mengambil eksposur 5s, dan dibatasi sebagai maksimum 1s, maka menggunakan ISO 3200 akan menjadi pilihan terbaik karena memungkinkan untuk mengekspos dengan benar. Menggunakan ISO 100 dan meningkatkan EV dengan pemrosesan pos pada saat itu akan memperbesar secara digital noise yang ada dalam gambar ... yang sementara sebagian besar tidak terlihat dalam gambar yang tidak dimodifikasi, akan lebih mengganggu daripada noise ISO 3200 ketika Anda meningkatkan eksposur secara digital.

— jrista
sumber

Saya menulis di atas dengan asumsi bahwa bidikan pada 1s / ISO 3200 atau 5s / ISO 100 menghasilkan eksposur yang "benar". Setelah membaca kembali pertanyaan Anda, saya tidak tahu apakah itu benar atau tidak. Jika Anda menyatakan bahwa pencampuran 5 1s / ISO 3200 DIBUTUHKAN untuk menghasilkan pencahayaan yang benar, maka Anda mungkin benar-benar ingin melihat ke dalam membeli ... JAUH ... lensa lebih cepat, karena Anda tampaknya memotret dalam kondisi hampir murni kegelapan ...

— jrista

Eksposur tidak akan mengubah rata-rata foto dengan kondisi yang sama. Hal lain, Anda berbicara tentang jumlah cahaya yang mencapai sensor hanya satu dari ISO 3200 foto, bukan 5 rata-rata (yang biasanya 5 detik) karena itu saya membuat hubungan itu, total waktu 5 foto (seperti sebuah grup) dan foto ISO 80 adalah sama.

— tomm89

1

@jrista Sensor digital memanas dari waktu ke waktu, dan ini dapat secara dramatis meningkatkan noise, sehingga gambar ISO100 30an mungkin memiliki lebih banyak noise daripada serangkaian ISO1600 2s yang diambil selama beberapa menit dengan celah pendek antara masing-masing untuk membiarkan sensor menjadi dingin.

— Matt Grum

@jrista Ada kehalusan yang menarik dan mungkin penting di sini. "Peracikan" suara membaginya menjadi dua bagian: bagian sistematis, yang umum untuk semua gambar, dan bagian lain, yang bervariasi (cukup acak) dari satu gambar ke yang lain. Bagian sistematis tetap. Bagian yang bervariasi mengikuti hukum akar kuadrat: yaitu, amplitudo khas derau dalam menggabungkan n gambar adalah sekitar 1 / Sqrt ( n ) sama besarnya dengan amplitudo dalam satu gambar. Untuk menyelesaikan pertanyaan ini, yang benar-benar kita butuhkan adalah pemahaman kuantitatif yang lebih rinci tentang bagaimana noise bervariasi menurut ISO.

— whuber

@ Matt: Tentu, kebisingan dapat meningkat ketika sensor memanas, namun 30-an tidak terlalu lama paparan dalam skema besar, dan kebisingan yang disebabkan oleh peningkatan panas harus minimal untuk paparan 30-an di ISO 100. Selain itu, noise yang paling menonjol disebabkan oleh panas sensor adalah noise "fixed pattern", yang sangat mudah diperbaiki. Either way, saya pikir kita akan memerlukan beberapa bukti empiris untuk mendukung kedua kasus tersebut.

— jrista

1

Satu-satunya kelemahan nyata dari taktik multiple exposure adalah kemungkinan hilangnya ketajaman, setidaknya dengan SLR shutter-bidang fokus dan tripod biasa. Sensor sangat kecil, dan memastikan mereka berada di lokasi yang persis sama untuk setiap paparan adalah sulit. Punggung multishot (untuk kamera format menengah dan besar) cenderung bergantung pada daun daun jendela, penguncian cermin yang meluas di beberapa eksposur dan dudukan kamera (seperti salah satu unit monster Foba) daripada tripod.

Jenis kehilangan ketajaman yang saya bicarakan adalah pada tingkat menempatkan filter low-pass (antialiasing) yang jauh lebih kuat di depan sensor. Sebut saja blur setengah piksel (apa pun lebih dari setengah piksel dapat diminimalkan dengan menggeser gambar sebelum rata-rata). Anda dapat memperoleh kembali ketajaman yang tampak dengan piksel binning (teknik penskalaan bawah yang memperlakukan paha depan piksel sebagai piksel tunggal; semacam kasus khusus tetangga berikutnya).

Eksposur lama untuk satu pemotretan memiliki masalah noise sendiri, terutama pada suhu tinggi. Memotret pada ISO 100 terdengar seperti ide yang bagus, tetapi jika eksposur menjadi sangat lama, masih akan ada noise termal - dan dengan hanya satu salinan gambar, Anda terjebak dengan apa pun yang Anda dapatkan. Sensor yang didinginkan secara aktif (seperti pada bagian belakang astronomi) sebagian besar akan menghilangkan masalah, tetapi itu berarti kit khusus. Namun, Anda dapat cukup yakin bahwa sensor akan tetap lebih atau kurang di satu tempat saat gambar sedang direkam, sehingga Anda akan mendapatkan ketajaman yang lebih baik.

Teknik multishot dapat menghasilkan lebih sedikit noise daripada bidikan tunggal, terutama dengan algoritma penggabungan yang baik. Jika Anda memiliki cukup gambar, Anda dapat membuang anomali statistik sebelum rata-rata pada piksel tertentu. Itu cukup banyak bagaimana gambar astronomi magnitudo tinggi beresolusi tinggi - sebuah bintang bukan bintang kecuali itu muncul dalam sebagian besar tangkapan yang jelas, dan kecerahannya diperhitungkan dengan rata-rata.

Anda dapat menggeser gambar kurang dari 1 piksel dengan melakukan resampling, Anda juga dapat melakukan sesuatu yang disebut resolusi-super jika Anda memiliki banyak gambar yang tidak selaras yang memperlakukan lokasi sensel yang tidak tumpang tindih sebagai sampel tambahan dan dapat meningkatkan resolusi. lihat en.wikipedia.org/wiki/Super-resolution

— Matt Grum

Super-rez adalah strategi IR yang baik (ini bagus untuk mengubah gambar pengawasan menjadi bukti dan lain-lain), tetapi dapat memperkenalkan artefak (hanya pernyataan kesadaran; tidak mengoceh ide). Preferensi saya adalah untuk piksel yang paling cocok dengan aturan konsensus, tetapi persis seperti itu: preferensi saya (saya benci tepi yang diinterpolasi - mereka selalu terlihat seperti menutupi unsharp menutupi mata saya).

0

Sebagian dari jawaban Matt-Grum di sini akan menyelesaikan keraguan saya.

Jika Anda menggunakan ISO yang lebih rendah (dengan jumlah cahaya yang sama masuk ke kamera Anda), Anda akan mendapatkan gambar yang kurang terang dan ketika Anda mencerahkannya dalam pos, Anda akan memperbesar noise foton dan noise baca. Total kebisingan Anda akan lebih tinggi.

— tomm89
sumber

1

Jawaban Matt tidak benar-benar berlaku di sini, karena Anda mengganti ISO yang lebih rendah dengan paparan yang lebih lama. Dengan meningkatkan kecepatan rana ke 5s, Anda meningkatkan jumlah cahaya yang mencapai sensor, sehingga ISO yang lebih rendah akan menghasilkan noise yang lebih rendah. Silakan lihat balasan saya untuk jawaban Matt di utas yang sama.

— jrista

Sekali lagi, eksposur adalah sama dalam hal hanya satu gambar rata-rata.

— tomm89

Anda rata-rata gambar ke EV yang sama untuk tujuan mengurangi noise, tidak meningkatkan eksposur, jadi membandingkan satu gambar ISO 100 adalah sama dengan membandingkan dengan 1 atau 20 ISO rata-rata gambar ISO 3200.

— jrista