Mengapa menggunakan ISO yang lebih tinggi dan kecepatan rana yang lebih cepat menghasilkan lebih banyak noise daripada menggunakan ISO yang lebih rendah dan kecepatan rana yang lebih lambat?

Saya mencoba melihat bagaimana jawaban ini berkorelasi dengan latihan. Jawaban itu pada dasarnya mengatakan bahwa saya perlu membiarkan cahaya yang cukup masuk ke kamera dan kemudian menggunakan nilai ISO tertinggi dan saya akan mendapatkan noise terendah.

Jadi saya membuat dua bidikan dengan kamera yang sama. Kamera memiliki bukaan yang diatur ke nilai tertentu, mode manual sepenuhnya, kamera pada tripod dan fokus pada objek yang jauh. Pemotretan dilakukan sekitar tengah malam, jadi agak gelap. Adegan itu adalah bangunan industri besar yang berdiri jauh di seberang lapangan dari kamera. Lapangan tidak memiliki sumber cahaya, semua lampu ada di gedung industri.

Saya tidak tahu apakah ini penting tetapi gambar ditulis sebagai JPEG di dalam kamera - tidak ada pemotretan untuk pemrosesan pasca mentah dan eksternal. Mungkin itu sebabnya saya melihat hasil yang tidak terduga.

Nilai ISO tertinggi kamera adalah 3200 (tidak menggunakan nilai ISO yang diperluas).

Jadi saya pertama memotret dengan ISO 1600 dan kecepatan rana diatur ke 1/125 detik dan kemudian saya memotret dengan ISO 3200 dan kecepatan rana diatur ke 1/250 detik. Jumlah cahaya harus identik dan memang kedua bidikan terlihat terpapar dengan benar dan terpapar dengan cara yang sama.

Ketika saya membuka gambar dalam penampil gambar dan memperbesar hingga seratus persen, saya melihat bahwa pemotretan ISO 1600 jauh lebih bersih daripada dengan ISO 3200. Saya memeriksanya beberapa kali dan saya yakin - itu bukan sebaliknya.

Kenapa ini? Apakah ini karena perbedaan pasca pemrosesan?

Jadi saya pertama memotret dengan ISO 1600 dan kecepatan rana diatur ke 1/125 detik dan kemudian saya memotret dengan ISO 3200 dan kecepatan rana diatur ke 1/250 detik. Jumlah cahaya harus identik dan memang kedua bidikan terlihat terpapar dengan benar dan terpapar dengan cara yang sama.

Jumlah cahaya tidak sama. Anda membiarkan cahaya dua kali lebih banyak ke dalam kamera pada 1/125 detik dari pada 1/250 detik. Anda kemudian memperbesar gambar dengan cahaya sebanyak setengahnya agar sesuai dengan kecerahan gambar lainnya. Dengan melakukan itu, Anda memperbesar noise pada gambar dengan faktor dua juga. Untuk membiarkan jumlah cahaya yang sama ke dalam kamera pada 1/250 detik, Anda juga harus membuka aperture kamera dengan satu pemberhentian dibandingkan dengan yang diatur pada 1/125 detik.

Ketika kita mengatakan noise dalam konteks gambar, yang sering kita maksudkan sebenarnya adalah Signal-to-Noise Ratio (SNR) .

Dalam konteks fotografi digital, 'level sinyal' ditentukan oleh jumlah cahaya dalam adegan dan seberapa banyak cahaya yang kami izinkan untuk memasuki kamera dengan memilih ukuran bukaan tertentu dan waktu rana.

Jumlah noise aktual dibagi menjadi dua tipe utama: Read noise dan photon shot noise. Read noise cukup konstan untuk kondisi pemotretan yang diberikan. Ini dapat dipengaruhi oleh suhu internal kamera, tetapi biasanya tidak akan berubah dari satu pemotretan ke pemotretan berikutnya dalam kondisi lingkungan umum yang sama. Photon noise, sering disebut noise 'shot' atau noise 'Poisson distribution' , adalah variabel dan meningkat dengan jumlah cahaya, tetapi meningkat pada tingkat yang lebih rendah daripada peningkatan cahaya.

Menyesuaikan ISO mempengaruhi seberapa banyak gabungan sinyal dan noise diperkuat. Meningkatkan pengaturan ISO akan melipatgandakan sinyal dan derau secara merata, sehingga SNR tetap sama. Namun, saat gambar diperbesar semakin menjadi lebih terang dan kita mungkin dapat melihat lebih banyak noise dalam gambar yang sebelumnya tertutupi dalam bayangan gambar yang lebih gelap.

Hasil akhirnya adalah semakin banyak cahaya yang diizinkan masuk ke dalam kamera, semakin sedikit pengaruh noise pada gambar karena SNR meningkat dengan menambahkan lebih banyak sinyal (cahaya) daripada noise tambahan .

Saran dalam jawaban yang dirujuk pada awal pertanyaan harus dipahami sebagai "... biarkan cukup cahaya ke dalam kamera dan kemudian gunakan nilai ISO tertinggi yang tidak menghasilkan highlight yang meledak. Jika cukup cahaya dibiarkan masuk ke dalam kamera, ISO ideal itu bisa menjadi pengaturan ISO minimum kamera. Hanya ketika kita dibatasi oleh jumlah cahaya yang tersedia, lebar bukaan maksimum kamera atau pengaturan bukaan yang diperlukan untuk mendapatkan kedalaman bidang yang diinginkan, atau waktu rana yang diperlukan untuk mencegah kekaburan subjek yang bergerak melakukan saran untuk meningkatkan ISO ke pengaturan tertinggi yang tidak mengekspos sorotan menjadi berlaku untuk pengaturan ISO yang lebih tinggi dari ISO dasar kamera.

Meningkatkan ISO tidak memberi Anda lebih banyak cahaya. Ini hanya memberitahu kamera untuk memperkuat sinyal yang berasal dari sensor untuk "mensimulasikan" cahaya tambahan. Namun, cahaya yang disimulasikan ini tidak seperti yang asli, karena ketika kamera memperkuat sinyal, ia juga memperkuat kebisingan.

Oleh karena itu, selalu lebih disukai untuk menggunakan kecepatan rana yang lebih lambat atau bukaan yang lebih luas jika memungkinkan, karena itu benar - benar memberi Anda lebih banyak cahaya. Dalam kasus Anda, karena aperturnya konstan, 1/125 akan memberi Anda cahaya dua kali lebih banyak dari 1/250, itulah mengapa tembakan 1/250 perlu diamplifikasi dua kali lebih banyak untuk mendapatkan hasil yang sama-sama terbuka.

Mendapatkan paparan yang benar adalah tujuannya. Kita berbicara tentang pengaturan dan penyesuaian kamera yang mengontrol jumlah energi cahaya yang akan diputar pada sensor gambar. Objektif; membuat gambar yang mengandung intensitas dan warna yang diinginkan.

Tiga jumlah membentuk paparan.

1. Kecerahan gambar 2. Panjang paparan 3. Sensitivitas sensor gambar

Ketiga komponen paparan dapat dimanipulasi. Kemungkinan, akan ada berbagai paparan yang menghasilkan hasil yang dapat diterima. Eksposur memiliki persamaan E = IT. Persamaan ini dikenal sebagai "hukum timbal balik". Dinyatakan secara verbal - Eksposur = Intensitas dikalikan dengan Waktu.

Kita dapat mengatur sensitivitas ke atas atau ke bawah. Kita berbicara tentang ISO dari chip pencitraan. Kualitas terbaik diperoleh ketika ISO ditetapkan rendah. Ini karena ketika kita menaikkan ISO, kita meningkatkan amplifikasi yang diperlukan untuk mendapatkan tujuan kita.

Sekarang chip CMOS berisi jutaan photosites, masing-masing dengan amplifier. Efisiensi setiap penguat sedikit berbeda. Perbedaan ini menginduksi “noise pola tetap. Noise adalah padanan statis dalam sistem audio. Semua sirkuit mengandung sinyal "baik" yang bercampur dengan sinyal "korup". Ini disebut "signal-to-noise-ratio". Saat kami meningkatkan amplifikasi, kedua bagian diintensifkan. Berita buruknya adalah, rasio bagian korup meningkat sehingga kita mendapatkan lebih banyak suara daripada yang kita inginkan. Kebisingan dipandang sebagai kurangnya keseragaman. Dengan kata lain, granularitas yang mirip dengan grain terlihat pada banyak gambar berbasis film.

Intinya adalah: Ada beberapa pengaturan yang menghasilkan eksposur yang benar. Anda harus memilih untuk menetapkan ISO serendah mungkin untuk mencapai efek keinginan. Berita baiknya adalah, rekayasa foto berjalan, chip dan perangkat lunak saat ini menghasilkan lebih sedikit noise yang terlihat pada rentang pengaturan ISO yang lebih tinggi. Keripik dan perangkat lunak masa depan membuat ini target yang bergerak.

Jawaban yang dirujuk berhubungan dengan situasi yang sangat spesifik. Seperti jawaban lain telah dicatat, untuk mengurangi noise pada gambar akhir, Anda perlu memasukkan lebih banyak cahaya (sinyal) ke kamera. Jawaban yang dirujuk didasarkan pada asumsi bahwa memasukkan lebih banyak cahaya ke dalam kamera tidak mungkin; Anda tidak dapat membuka apertur atau beralih ke kecepatan rana yang lebih lama, tetapi gambarnya masih kurang terang. Dalam situasi khusus itu , lebih baik meningkatkan ISO daripada mencerahkan pos.

Tanpa membahas semua rincian teknis, rasio sinyal-ke-noise pada sensor akan sama; meningkatkan ISO tidak akan mengurangi noise. Tetapi nilai-nilai dari sensor mendapatkan bulat ketika dikonversi ke file gambar. Meningkatkan ISO akan melipatgandakan nilai analog yang tidak dikelilingi, sementara brightening in post meningkatkan nilai digital bulat. Juga, output sensor (termasuk efek ISO) adalah linier, tetapi file gambar (apakah mentah, JPEG, atau apa pun) mengikuti respons nonlinier yang cocok dengan mata manusia. Efek gabungan adalah bahwa brightening pada post memposting nilai yang lebih gelap pada gambar. Itu membuat suara tampak lebih menonjol daripada jika kecerahan ditingkatkan melalui ISO.

Sejauh yang saya tahu, ISO yang diperluas benar-benar berlipat ganda setelah konversi ke data digital nonlinier, jadi tidak ada manfaat di sana lebih cerah dari pos.

Sumber utama noise pada sensor kamera adalah read and and shot noise. Saat Anda meningkatkan jumlah cahaya yang ditangkap (menambah waktu pencahayaan) kedua sumber kebisingan ini berkurang secara relatif. Satu pemberhentian cahaya tambahan akan meningkatkan rasio sinyal terhadap noise sekitar 41% hanya karena statistik kebisingan. Dengan demikian Anda akan selalu melakukan yang lebih baik dengan menangkap lebih banyak cahaya (waktu rana lebih lama) hingga Anda mencapai batas saturasi elektronik.

Meningkatkan ISO meningkatkan gain yang digunakan dalam kamera - ini menguatkan noise dan sinyal (ini juga menambah noise, tetapi itu biasanya bukan masalah di kamera modern). Untuk insiden cahaya yang sama meningkatkan ISO akan berarti mengurangi durasi rana, mengurangi jumlah cahaya yang ditangkap dan ini meningkatkan noise dan mengurangi rasio sinyal ke noise.

Mengurangi ISO dan meningkatkan jumlah cahaya yang ditangkap karenanya lebih baik dari sudut pandang noise. Namun begitu Anda mencapai ISO dasar dari sebuah kamera, reduksi lebih lanjut mengurangi rentang dinamis yang tersedia yang mungkin memiliki dampak merusak yang berbeda.

Itu tidak. Anda mendapatkan lebih sedikit noise dengan memotret pada ISO serendah mungkin, itulah sebabnya kamera high-end menawarkan ISO 64, 50 dan bahkan 32. Saat memotret pada ISO yang lebih rendah, pencahayaan harus lebih lama atau apertur harus lebih lebar. Dalam kedua kasus, Anda akan mendapatkan lebih banyak cahaya.

Lebih banyak cahaya meningkatkan sinyal relatif terhadap noise dan karenanya Anda mendapatkan output yang lebih bersih.

Perlu diingat bahwa beberapa ISO rendah Diperluas . Ini masih mengurangi noise gambar karena menurunkan data juga mengurangi noise tetapi dapat menghasilkan rentang dinamis yang lebih rendah tetapi tergantung pada bagaimana pembacaan sensor dilakukan.