вільному

ISO - одна з трьох вершин трикутника експозиції цифрової камери. Із трьох (час експозиції, діафрагма та ISO), мабуть, найменш зрозумілий ISO. Навіть менше, ніж відкриття. Насправді поширеною помилкою є думка, що чим вище значення ISO, тим більше зображення стає "галасливішим".

У цій статті ми побачимо, що високі налаштування ISO самі по собі не збільшують шум зображення. Більше того, вищий ISO може бути навіть корисним для фотографування при слабкому освітленні.

У цифровій фотографії ISO є стандартом (зокрема ISO 12232: 2006) для яскравості експозиції, розробленим Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO). Різні моделі датчиків камери мають різну чутливість, тому нам потрібно певним чином співвіднести їх, щоб експозиція отримувалась як найсвітліші.

Підписати

Сигнал - це частина фотографії, яку ми хочемо. Світло - це сигнал. Сигналом є зображення. Без сигналу (без світла) ми не можемо мати жодного зображення. Чим більше світла ми зможемо зібрати, тим більше сигналу ми матимемо. Загалом, чим більше сигналу, тим вища якість фотографії.

Шум

Шум - це частина фотографії, якої ми не хочемо. Шум - це інтерференція, яка виглядає як крапчасте зерно, яке затемнює сигнал і, отже, деталі фотографії. Зазвичай шум утворюється внаслідок нагрівання або недосконалості поведінки електроніки наших цифрових камер. Деякі шуми є випадковими при кожному пострілі (шум пострілу), і датчик камери видає постійний шум (шум зчитування перед потоком) або створюється електронікою після посилення сигналу датчика (шум зчитування). Загалом, чим більше шуму, тим нижча якість фотографії.

Відношення сигнал/шум (SNR)

SNR - це відношення сигналу до шуму на зображенні. Чим вищий SNR, тим вища якість зображення. Більше світла = більше сигналу → добре. Більше шуму → погано. Збирання більше світла - найкращий спосіб збільшити коефіцієнт шуму.

Динамічний діапазон

Це діапазон яскравості сцени, від найтемнішої і найяскравішої. Сцена з високим динамічним діапазоном одночасно матиме надзвичайно високе світло (як сонце) і надзвичайно темні плями (як повністю затінену чорну скелю). Сцена з низьким динамічним діапазоном має відносно рівномірне світло на всій сцені, де найяскравіші частини зображення не набагато яскравіші, ніж найтемніші частини. Камери фіксують лише обмежений динамічний діапазон світла. Якщо динамічний діапазон сцени досить високий, все, що перебуває поза діапазоном датчика камери, буде викинуто на чисто білий (у випадку дуже яскравих областей) або подрібнено на чисто чорний (у випадку на дуже темних ділянках). Загалом, кращим є сенсор камери, здатний уловлювати більший динамічний діапазон світла.

ISO - це посилення або посилення

Досить поширеною помилкою є те, що збільшення ISO збільшує чутливість датчика камери. ISO не змінює чутливість. Збільшення ISO просто збільшує яскравість фотографії, посилюючи сигнал датчика. У світі електроніки посилення іноді називають "посиленням". Подібно до того, як ми можемо «набрати» вагу, збільшивши свій раціон, ми можемо «набрати» блиск, якщо збільшимо ISO.

ISO жодним чином не впливає на кількість сигналу (світла), який може збирати датчик. Якщо ми дійсно хочемо отримати більшу чутливість з камерою, нам потрібно збільшити час експозиції або діафрагму діафрагми (зменшити f/число).

Більш високі значення ISO не збільшують шум

Це може суперечити тому, що ви, напевно, думаєте, що знаєте про ISO, але правда полягає в тому, що якщо все інше (час експозиції та діафрагма) залишаються незмінними, вищий ISO зробить наступне:

  • Яскравіше зображення.
  • Зменште загальний динамічний діапазон зображення.
  • У багатьох випадках (як при астрофотографії) зменшуйте видимий шум.

З огляду на це, можна задатися питанням, як це, що коли я використовую вищий ISO, я отримую більше шуму? Ось чому:

У напівавтоматичних режимах експозиції P (програма), S/Tv (пріоритет витримки затвора) або A/Av (пріоритет діафрагми) використання більш високого значення ISO призведе до зображення з більш відносним шумом. Більшість не усвідомлюють, що збільшення шуму відбувається не через збільшення ISO. Збільшення відносного шуму в напівавтоматичних режимах експозиції фактично відбувається за рахунок взаємного зменшення часу затвора або діафрагми. Більшість помилково приписують підвищений шум ISO, коли це насправді пов'язано з меншим коефіцієнтом шуму, оскільки в цих умовах в датчик потрапляє менше світла.

Коли в одному з цих напівавтоматичних режимів експозиції встановлено вищий ISO, камера намагатиметься компенсувати цей підвищений ISO зменшенням кількості світла, що надходить у камеру. Це зменшення світла здійснюється автоматично за рахунок зменшення часу експозиції (у режимі A/Av), зменшення розміру діафрагми (у режимі S/Tv) або комбінації обох (у режимі P).

Зменшення споживання світла через будь-яку з перерахованих причин є причиною того, що зображення видається більш шумним. І це не через вищий ISO. Це зменшення кількості світла, що доходить до датчика, призводить до зменшення сигналу, а зменшення сигналу створює нижчий SNR і, отже, більш шумне зображення.

Як шум змінюється залежно від діафрагми, витримки затвора та ISO

Просте порівняння може показати, що на відносний рівень шуму в першу чергу впливають витримка та діафрагма, і навряд чи впливає ISO. У наступних тестах усі налаштування залишаються ідентичними, крім того, який ми хочемо перевірити, який регулюється у два етапи. Потім під час пост-обробки зображення вирівнюються за яскравістю та порівнюються.

Далі наведено тестовий знімок, який ми використаємо в цій статті. Це знімок у форматі RAW, зроблений за допомогою Nikon D7000 та об’єктива Nikon 50 мм:

Щоб більш детально оцінити, як зміна параметрів впливає на шум, ми візьмемо як посилання збільшення фрагмента зображення. Ми встановимо 2 з 3 параметрів (ISO, діафрагма, час експозиції) і будемо спостерігати, як шум впливає на нього, змінюючи третій параметр.

Ми зробимо 4 фотографії для кожного випадку, а потім, у постпродакшн, ми компенсуємо надлишок (дефект) світла, віднімаючи (додаючи) відповідні кроки експозиції світла.

• Як шум змінюється залежно від часу експозиції

Зроблено чотири зображення із зазначеними параметрами. Час експозиції скорочується навпіл для кожного зображення, тому кількість світла, що надходить, рівно вдвічі. Для вирішення світлової проблеми, відповідна компенсація експозиції проводиться в постпродакшн.

  • 8 с, f/4, ISO 3200
  • 4s, f/4, ISO 3200 (+1 світловий крок у пост)
  • 2 с, f/4, ISO 3200 (+2 зупинки світла в пості)
  • 1s, f/4, ISO 3200 (+3 світлових зупинки в пості)

Завершення: чим коротший час експозиції, тим менше світла (сигналу) потрапляє в датчик. Це робить SNR нижчим, а зображення "більш шумним".

• Як шум змінюється залежно від діафрагми (f/число)

Було зроблено чотири зображення із зазначеними параметрами. На кожному зображенні діафрагма зменшується на повний шлях світла, тому кількість світла, що надходить, рівно вдвічі. Щоб вирішити проблему нестачі світла, відповідна компенсація експозиції проводиться в постпродукції.

  • 8 с, f/4, ISO 3200
  • 8 с, f/5,6, ISO 3200 (+1 світловий крок у пост)
  • 8 с, f/8, ISO 3200 (+2 зупинки світла в пості)
  • 8 с, f/11, ISO3200 (+3 світлових зупинки в пості)

Завершення: чим вище значення f/число, тим менша діафрагма і менше світла надходить у датчик. Як і в попередньому випадку, SNR також буде нижчим, а зображення буде "більш шумним".

• Як шум змінюється залежно від ISO

Зроблено чотири зображення із зазначеними параметрами. На кожному зображенні ISO збільшується до подвійного попереднього значення, тому кількість світла, необхідного для формування зображення, рівно вдвічі менше. Щоб вирішити проблему нестачі світла, відповідна компенсація експозиції проводиться в постпродукції.

  • 1s, f/4, ISO 3200 (-3 світлових зупинки в пості)
  • 1 с, f/4, ISO 6400 (-2 зупинки світла в пості)
  • 1 с, f/4, ISO 12800 (-1 світловий крок у пост)
  • 1 с, f/4, ISO 25600

Завершення: Зберігаючи решту параметрів фіксованими, збільшення ISO не вносить більше відносного шуму в зображення.

З трьох тестів, проведених на моєму Nikon D7000, час експозиції та діафрагма, очевидно, безпосередньо впливають на видимий рівень шуму на зображенні, тоді як ISO майже не впливає. Це зовсім інша поведінка від того, що багато людей очікують, коли думають про вищий ISO.

У фотографії при слабкому освітленні існує один аспект ISO, який може сильно вплинути на кількість сприйманого шуму для будь-якого даного параметра ISO: властивий електронний шум.

Завершення

Що насправді відбувається у наведених вище прикладах, це те, що коли до сенсора потрапляє менше світла (або через коротший час експозиції, або через менший діаметр діафрагми), до нього також надходить менше сигналу, і, отже, це зменшує сигнал до коефіцієнт шуму і підвищує рівень шуму.

Всупереч поширеній думці, вищий ISO не створює більше шуму, і використання більш високого ISO може виявитися справді корисним при зйомці в умовах слабкого освітлення. Запустіть тест на незмінність ISO на своїй камері, щоб визначити найкращі настройки ISO для зйомки астрофотографії. Поведінка ISO змінюється для кожної моделі камери, і тестування кожного параметра ISO може допомогти визначити найкращий ISO для найкращої шумової якості в астрофотографії.

Схожі повідомлення:

  • Як працює укладання зображень (очікує на розгляд)
  • Видаліть шум із зображень, склавши в GIMP (очікує на розгляд)
  • Відношення сигнал/шум (нахил)