Perché l'uso di ISO più elevati e una velocità dell'otturatore più elevata producono più rumore rispetto all'utilizzo di ISO più bassi e una velocità dell'otturatore più lenta?

Sto cercando di vedere come questa risposta sia correlata alla pratica. Questa risposta in sostanza dice che devo lasciare abbastanza luce nella fotocamera e quindi utilizzare il valore ISO più alto e quindi otterrò il rumore più basso.

Quindi faccio due scatti con la stessa fotocamera. La fotocamera ha un'apertura impostata su un valore specifico, la modalità completamente manuale, la fotocamera è su un treppiede e focalizzata su un oggetto lontano specifico. Le riprese sono fatte intorno a mezzanotte, quindi è piuttosto buio. La scena è un grande edificio industriale in piedi lontano attraverso un campo dalla telecamera. Il campo non ha sorgenti luminose, tutte le luci si trovano nell'edificio industriale.

Non so se è importante, ma le immagini sono scritte come JPEG all'interno della fotocamera - nessuna ripresa per post-elaborazione grezza ed esterna. Forse è per questo che vedo il mio risultato inaspettato.

Il valore ISO massimo della fotocamera è 3200 (non utilizza valori ISO estesi).

Quindi scatto prima con ISO 1600 e la velocità dell'otturatore impostata su 1/125 di secondo, quindi scatto con ISO 3200 e la velocità dell'otturatore impostata su 1/250 di secondo. La quantità di luce dovrebbe essere identica e in effetti entrambi gli scatti sembrano adeguatamente esposti ed esposti allo stesso modo.

Quando apro le immagini in un visualizzatore di immagini e ingrandisco al cento per cento vedo che lo scatto ISO 1600 è molto più pulito di uno con ISO 3200. L'ho verificato più volte e ne sono sicuro - non è il contrario.

Perchè è questo? È a causa della differenza di post-elaborazione?

Quindi scatto prima con ISO 1600 e la velocità dell'otturatore impostata su 1/125 di secondo, quindi scatto con ISO 3200 e la velocità dell'otturatore impostata su 1/250 di secondo. La quantità di luce dovrebbe essere identica e in effetti entrambi gli scatti sembrano adeguatamente esposti ed esposti allo stesso modo.

La quantità di luce non è identica. Lasciare il doppio della luce nella fotocamera a 1/125 di secondo rispetto a 1/250 di secondo. Quindi hai amplificato l'immagine con metà della luce per abbinare la luminosità dell'altra immagine. In tal modo, hai amplificato il rumore nell'immagine anche di un fattore due. Per lasciare la stessa quantità di luce nella videocamera a 1/250 di secondo, è necessario anche aprire l'apertura della videocamera di un arresto rispetto a dove era impostata a 1/125 di secondo.

Quando diciamo rumore nel contesto di un'immagine, ciò che spesso intendiamo veramente è il rapporto segnale-rumore (SNR) .

Nel contesto della fotografia digitale, il "livello del segnale" è determinato dalla quantità di luce nella scena e dalla quantità di luce che permettiamo di entrare nella fotocamera selezionando una particolare dimensione di apertura e tempo di posa.

La quantità di rumore reale è divisa in due tipi principali: lettura del rumore e rumore del colpo di fotone. Il rumore di lettura è abbastanza costante per una determinata condizione di scatto. Può essere influenzato dalla temperatura interna della fotocamera, ma di solito non cambia da uno scatto all'altro nelle stesse condizioni ambientali generali. Il rumore fotonico, spesso chiamato rumore "sparato" o rumore "distribuzione di Poisson" , è variabile e aumenta con la quantità di luce, ma aumenta a una velocità inferiore rispetto all'aumento della luce.

La regolazione ISO influisce sull'amplificazione del segnale e del rumore combinati . Aumentando l'impostazione ISO si moltiplicano sia il segnale che il rumore allo stesso modo, quindi il SNR rimane lo stesso. Tuttavia, man mano che l'immagine viene amplificata, diventa più luminosa e potremmo essere in grado di vedere più rumore nell'immagine che era precedentemente mascherata nelle ombre più scure dell'immagine.

Il risultato finale è che maggiore è la quantità di luce consentita nella fotocamera, minore è l'influenza che il rumore avrà sull'immagine perché il SNR viene aumentato aggiungendo più segnale (luce) aggiuntivo rispetto al rumore aggiuntivo .

Il consiglio nella risposta a cui si fa riferimento all'inizio della domanda deve essere inteso come "... lasciare abbastanza luce nella fotocamera e quindi utilizzare il valore ISO più alto che non si traduca in luci soffiate. Se viene lasciata abbastanza luce nella la fotocamera, quell'ISO ideale potrebbe essere l'impostazione ISO minima della fotocamera. Solo quando siamo limitati dalla quantità di luce disponibile, dalla larghezza di apertura massima della fotocamera o dall'impostazione di apertura necessaria per ottenere la profondità di campo desiderata o il tempo di otturazione necessario per evitare di sfocare un soggetto in movimento consiglia di aumentare l'ISO all'impostazione più alta che non sovraesporre le alte luci diventano applicabili a un'impostazione ISO superiore all'ISO di base della fotocamera.

L'aumento dell'ISO non ti dà più luce. Dice solo alla telecamera di amplificare il segnale proveniente dal sensore per "simulare" luce aggiuntiva. Tuttavia, questa luce simulata non è come la cosa reale, perché quando la telecamera amplifica il segnale, amplifica anche il rumore.

Quindi, è sempre preferibile utilizzare una velocità dell'otturatore più lenta o un'apertura più ampia, se possibile, perché ti danno davvero più luce. Nel tuo caso, poiché l'apertura è costante, 1/125 ti darà il doppio della luce di 1/250, motivo per cui lo scatto 1/250 deve essere amplificato due volte tanto per ottenere risultati esposti allo stesso modo.

L'obiettivo è ottenere un'esposizione corretta. Stiamo parlando di impostazioni e regolazioni della fotocamera che controllano la quantità di energia luminosa che giocherà sul sensore di immagine. L'obiettivo; creare un'immagine contenente le intensità e i colori desiderati.

Tre quantità compongono l'esposizione.

1. Luminosità dell'immagine 2. Durata dell'esposizione 3. Sensibilità del sensore dell'immagine

Tutti e tre i componenti dell'esposizione possono essere manipolati. Probabilmente ci sarà una serie di esposizioni che produrranno risultati accettabili. L'esposizione ha un'equazione E = IT. Questa equazione è conosciuta come la "legge della reciprocità". Dichiarata verbalmente - Esposizione = Intensità moltiplicata per il Tempo.

Possiamo regolare la sensibilità su o giù. Stiamo parlando dell'ISO del chip di imaging. La migliore qualità si ottiene quando l'ISO è impostato su un valore basso. Questo perché quando aumentiamo gli ISO, aumentiamo l'amplificazione richiesta per raggiungere il nostro obiettivo.

Ora il chip CMOS contiene milioni di photosite, ognuno con un amplificatore. Le efficienze di ciascun amplificatore sono leggermente diverse. Questa differenza induce "rumore a trama fissa. Il rumore è la controparte dell'elettricità statica in un sistema audio. Tutti i circuiti contengono segnali "buoni" mescolati a segnali "corrotti". Questo si chiama "rapporto segnale-rumore". Mentre aumentiamo l'amplificazione, entrambe le parti si intensificano. La cattiva notizia è che il rapporto tra la parte corrotta aumenta e quindi otteniamo più rumore di quanto desideriamo. Il rumore è visto come una mancanza di uniformità. In altre parole, una granularità simile alla grana vista in molte immagini basate su film.

La linea di fondo è: ci sono più impostazioni che producono un'esposizione corretta. Probabilmente dovresti scegliere di impostare l'ISO il più basso possibile per ottenere l'effetto desiderato. La buona notizia è che l'ingegneria fotografica avanza, i chip e il software di oggi producono un rumore meno evidente su una gamma più ampia di impostazioni ISO elevate. I chip e il software di domani mantengono questo obiettivo in movimento.

La risposta di riferimento riguarda una situazione molto specifica. Come hanno notato altre risposte, per ridurre il rumore nell'immagine finale, è necessario ottenere più luce (segnale) nella videocamera. La risposta di riferimento si basa sul presupposto che non è possibile ottenere più luce nella fotocamera; non è possibile aprire l'apertura o passare a una velocità dell'otturatore più lunga, ma l'immagine è ancora sottoesposta. In quella situazione specifica , è meglio aumentare l'ISO che schiarire in post.

Senza entrare in tutti i dettagli tecnici, il rapporto segnale-rumore sul sensore sarà lo stesso in entrambi i casi; l'aumento dell'ISO non ridurrà il rumore. Ma i valori del sensore vengono arrotondati quando convertiti in un file di immagine. L'aumento dell'ISO moltiplica i valori analogici non arrotondati, mentre l'illuminazione in post aumenta i valori digitali arrotondati. Inoltre, l'uscita del sensore (incluso l'effetto ISO) è lineare, ma i file di immagine (sia grezzi, JPEG o altro) seguono una risposta non lineare che corrisponde a quella dell'occhio umano. L'effetto combinato è che schiarire in post posterizza i valori più scuri nell'immagine. Ciò rende il rumore più evidente di quanto sarebbe se la luminosità fosse aumentata attraverso l'ISO.

Per quanto ne so, l'ISO esteso in realtà si moltiplica dopo la conversione in dati digitali non lineari, quindi non vi è alcun vantaggio rispetto all'illuminazione in post.

Le principali fonti di rumore in un sensore della fotocamera sono il rumore letto e sparato. Aumentando la quantità di luce catturata (aumentando il tempo di esposizione), entrambe queste fonti di rumore diminuiscono relativamente. Un ulteriore stop di luce aumenterà il rapporto segnale-rumore di circa il 41% semplicemente grazie alle statistiche del rumore. In questo modo farai sempre meglio catturando più luce (tempi di posa più lunghi) fino a raggiungere il limite di saturazione dell'elettronica.

L'aumento dell'ISO aumenta il guadagno utilizzato nella fotocamera - questo amplifica sia il rumore che il segnale (aggiunge anche un po 'più di rumore ma di solito non è un problema nelle moderne fotocamere). Per lo stesso incidente, aumentare l'ISO significherà ridurre la durata dell'otturatore, ridurre la quantità di luce catturata e questo un aumento del rumore e una riduzione del rapporto segnale-rumore.

Ridurre gli ISO e aumentare la quantità di luce catturata è quindi migliore dal punto di vista del rumore. Tuttavia, una volta raggiunti gli ISO di base (non amplificati) di una telecamera, ulteriori riduzioni riducono la gamma dinamica disponibile che può avere un diverso effetto dannoso.

Non è così. Ottieni meno rumore scattando con l'ISO più basso possibile, motivo per cui le fotocamere di fascia alta offrono ISO 64, 50 e persino 32. Quando scatti con un ISO inferiore, l'esposizione deve essere più lunga o l'apertura deve essere più ampia. In entrambi i casi, otterresti più luce.

Più luce aumenta il segnale rispetto al rumore e quindi si ottiene un'uscita più pulita.

Tieni presente che sono stati espansi alcuni ISO bassi . Ciò riduce ancora il rumore dell'immagine poiché il ridimensionamento dei dati riduce anche il rumore, ma può comportare una gamma dinamica inferiore ma dipende da come viene eseguita la lettura del sensore.