?

Log in

No account? Create an account
Previous Entry Share Next Entry
Шумим, братец, шумим © Репетилов
sail2ithaki
"И последний важнейший при фотографировании параметр - светочувствительность матрицы. Измеряется светочувствительность в единицах ISO.

Вот стандартные значения ISO для различных фотокамер:

100, 200, 400, 800, 1600, 3200.

Изредка встречается ISO 50, ну и также используются различные высокие ISO - 6400, 12800, 24000, вплоть до ISO 102400, хотя на таких высоких ISO могут снимать только очень дорогие камеры.

...

Для цифровых камер чисто физически увеличение значения светочувствительности означает усиление сигнала, получаемого с каждого пиксела матрицы.

При увеличении сигнала увеличиваются помехи - посторонние сигналы, не относящиеся к объекту съемки. В результате на конечном кадре появляется так называемый "шум" - артефакты в виде точек."

=======

Никакого ISO. Для сенсоров (матриц) в части светочувствительности специфицируются:
Responsivity xxx V/lux-sec (для определенной длины волны, часто это 550nm)
Responsivity xx V/μJ/cm2 (для определенной длины волны, часто это 550nm)
Sensitivity xxx mV для определенного метода считывания, определенных условий освещения, определенного времени накопления заряда
Output Sensitivity xxx μV/e-
Quantum efficiency xx% (длина волны)

Параметры фиксируются на этапе проектирования и макетирования, установками на камере не меняется.

Установка "светочувствительности" на камере не всегда связана с изменением коэффициента усиления. Она может быть просто тэгом, а может - коэффициентом умножения. При изменении установки "светочувствительности" на камере "светочувствительность" матрицы не меняется. Меняется выходная громкость, а не уровень записи; уровень записи остается прежним - если воспользоваться некоторой аналогией.

При увеличении усиления у многих камер (вплоть до определенного значения этого усиления, иными словами - до определенной установки ISO) шум считывания падает. Именно этот шум в основном и определяет, насколько тени пригодны к работе; то есть тени при использовании повышенного ISO шумят меньше, чем при вытягивании этих теней при конвертации или в Photoshop'е. Таблицы данных - к примеру, на sensorgen.info , там же есть и методика расчета.

Посмотрим на Sony A7S. Шум считывания снижается до установки ISO 51200, колебания значения шума при более высоких значениях ISO означают включение шумоподавления. ISO 50 - очевидная аномалия, вызванная передержкой, так как отдельной установки усиления для него нет, она совпадает с установкой усиления для ISO 100. Изменение характера снижения шума на ISO 1600 означает подключение второй ступени усиления.

Этот график типичен, но иногда встречается и совсем иной, например, у D7000. Значения шума считывания у этой камеры практически постоянны в диапазоне установок ISO от 100 до 1600. Для таких камер съемка в raw на базовом ISO с последующим увеличением яркости при конвертации по сравнению cо съемкой на повышенном ISO не приводит к росту шумов в тенях, зато сохраняет больше информации в светах, которые потеряются из-за отсечки на усилителе.

Увеличение установки ISO на 1 ступень обычно обрезает света также на 1 ступень. Как только динамический диапазон при увеличении ISO на 1 ступень снижается также на 1 ступень - смысл в дальнейшем увеличении ISO становится отрицательным, шумы на снижаются, а вот света обрезаются на ступень раньше. Для Canon EOS 5D Mark III, к примеру, это ISO 3200.

Однако, видимый эффект часто определяется используемым конвертором. Все вышесказанное в части техники съемки имеет ограниченную применимость для тех, кто предпочитает Adobe Lr/ACR. И уж точно малоприменимо, если Вы не снимаете в raw. Однако знание - сила. Оно помогает в выборе конвертора под условия съемки, при выборе камеры, и при принятии решения о том, снимать ли в raw или для данной задачи вполне подойдет и JPEG.

Описание шума как "артефактов в виде точек" оставим за скобками, пожалуй.


  • 1
Г-на Экслера нисколько не оправдываю, как был он трусливым говном, так и остался.
Но для большинства тех, кто хочет взять камеру и снимать (а уж тем более для тех, у кого вдруг с приходом iOS8 в айфончике в продвинутых приложениях появились ручные настройки и ИСО в том числе) - достаточно информации о том, что ИСО = "чувствительность", и чем оно больше, тем больше шума.

Как человек практичный, я считаю, что фотографу с изначально неплохой камерой, который не ставит целью выжать из аппарата просто всё до последней капли, а просто снимает и философски смотрит на полступени ДД внизу или вверху, - этого будет достаточно, чтобы всю жизнь снимать, ни о чем лишнем не думать и делать прекрасные кадры :)

Хотя конечно знание - сила, спорить тут не о чем.

В своей книге будущей про свет и освещение мне тоже приходится по пути много что (корректно и аккуратно) упрощать, упЛощать и прощать :) Иначе это будет издание в трёх томах, которое я буду дописывать еще лет десять, как Толстой. And I have life to live, btw.

> ИСО = "чувствительность", и чем оно больше, тем больше шума.

Шум зависит от экспозиции, не от ISO. Если Вы не видите разницы - спрашивайте, обсудим.

>> достаточно информации о том, что ИСО = "чувствительность", и чем оно больше, тем больше шума.

Тем больше будет их удивление, когда они узнают, что это не так.

Кое-как въезжаю)))
Если не против, поясните вот на примере Nikon D700, если взять цифирки из таблички http://sensorgen.info/NikonD700.html.
Грубо говоря выше 400 подниматься смысла нет или можно в некоторых случаях и 800 ставить?

Если смотреть на шум считывания, там breakpoint на ISO 1600. Если смотреть только на динамический диапазон, то ISO 800. По моим старым экспериментам, в 1600 практически нет смысла. Там на промежуточном между 800 и 1600 лучше остановиться, кажется - 1200. Сами Никон нежно пишут о всех своих камерах - The "normal" range of ISO is about 200 to 1600.

Edited at 2014-10-30 05:01 pm (UTC)

Благодарю! С 400 можно вообще не слазить теперь.

Вопрос о практическом применении.
Представим такую ситуацию: камера настроена на определенную экспозицию. Снимаю кадр.
Затем, не меняя экспозицию, увеличиваю ISO на ступень и снимаю следующий кадр.
В результате получаю снимок, "переэкспонированный" на одну ступень.

1. На каком из двух исходных снимков тени будут более шумные?
2. Где будут более шумные тени при программной экспокоррекции первого снимка на +1 стоп?
3. Где будут более шумные тени при программной экспокоррекции второго снимка на -1 стоп?

Получается, что в 2 и 3 случае с точки зрения SNR в тенях, более выгоден второй снимок?




Edited at 2014-10-30 06:37 pm (UTC)

Оставив в стороне случай, когда от движка ISO ничего не меняется вовсе (а таких случаев много), я вот чего не могу понять:

Вот вы "увеличили ISO", а экспозицию оставили как была.
Тени, скорее всего (опять же на всякие специальные случаи плюнем) действительно станут лучше: read noise упал, а сигнал собственно на матрице не изменился.

Но света то станут, хм, хуже? Отрежет болезных....

Ну, представим что света в данном случае не важны.
Вот возьмем, например, камеру EOS-5D-Mark-II. Там по графикам Read Noise падает до ISO 1600 включительно. Т.е. при неизменной экспозиции, для ISO 1600 я получаю на 4 стопа переэкспонированный RAW с тенями (не сюжетно важными, а нижними уровнями сигнала), которые судя по графику, в 10 раз менее шумные (это если Read Noise отождествить с реальным видимым шумом).

Астрофотографы (случай когда "света не важны") ходят обычно до Unity Gain. У 5D3 это в районе ISO1000 (графики не смотрел никакие, предполагаю что примерно как у 6D)

Edited at 2014-10-30 07:25 pm (UTC)

Пошел снимать звездное небо :).
Думаю, что на ISO1000 я получу более шумную картинку, но со звездами, а на ISO100 - менее шумную, но звезды вытянуть не смогу, грубо говоря.

Edited at 2014-10-30 07:52 pm (UTC)

Есть уровень записи, и есть уровень громкости при воспроизведении. Увеличение уровня громкости при воспроизведении в нормальном усилителе не добавляет шума, оно лишь делает имеющийся шум более отчетливым.

В нашем случае уровень шумов для данной камеры зависит в первую очередь от уровня сигнала на входе - то есть уровня освещенности матрицы и времени накопления заряда.

Сложно ли объяснить фотографу, что шум в первую очередь зависит от уровня освещенности и выдержки, а также от того, дневной свет или лампы накаливания - а вовсе не от того, какое ISO выставлено? Иными словами: хочешь меньше шума - дай больше света.

Edited at 2014-10-31 02:21 pm (UTC)

Так я с этим не спорю.

В целом конечно БАЗОВАЯ логика эта ясна и понятна. И может быть обоснована, если общаешься с человеком, у которого хотя бы как-то развито аналитическое и логическое мышление и чуть-чуть сохранилась память о школьном курсе физики.
Но она за собой тянет много громоздких разъяснений, особенно по части того, почему разница между дневным светом и лампой накаливания.

Что касается уровня записи и громкости... Если бы я это объяснял (как начинающий звукорежиссер), то говорил бы еще о Gain "предусилителя" (того, который преобразует заряд ячейки в напряжение).

Но тут какая штука. SNR всегда разное в разных режимах предусилителя. Собственный шум разный на разном Gain. Это помимо того, что исходный SNR, пришедший по проводам от микрофона, будет по сути всегда одинаковым.

Базовая логика - надо снимать, стараясь иметь достаточный уровень света с хорошим спектром, и устанавливать выдержку и диафрагму так, чтобы этот свет был зарегистрирован на сенсоре.

Это важно и для снижения шумов, и для улучшения воспроизведения цвета.

Увеличением ISO недостаток света не компенсируется.

Понимание роли цветовой температуры и баланса белого - вещь простая, там, по сути, одно правило - при лампах накаливания синий относительно зеленого недодержан на 1.5 - 2 ступени, при дневном - синий и красный недодержаны относительно зеленого на 0.5 - 1 ступень.

> SNR всегда разное в разных режимах предусилителя

Дмитрий, Вы распространяете аналогию за пределы ее работы. Преобразователь - не предусилитель, и он всегда работает в одном режиме. Коэффициент преобразования фиксирован, и зависит от глубины колодца и разрядности системы (обычно он выбирается так, чтобы соблюдалось условие ln(CG) = a - b*ln(WC), где CG - conversion gain мкВ/электрон, WC - глубина колодца в электронах, a - около 10, b - около 0.5).

Про достаточный уровень света - это и так азбучная истина. Лучше быть богатым и здоровым )

Если вдруг взять и сказать, что уровень исходного шума не зависит от ИСО, это будет правдой, но это взорвет мозг 90% начинающих фотолюбителей. Неокторые из которых еще помнят ИСО пленочное (не имеющее к цифровому чисто технически никакого отношения, но "похожее" в практическом аспекте).

Я лично предпочитаю адаптировать информацию под слушателя, разумеется, делая оговорку: "Сейчас я объясняю технически приближенно и неточно, но на практике тебе будет достаточно этой информации, чтобы получить нужную картинку".

И выдавать информацию по мере поступления проблем.
Когда человек столкнется с тем, что вдруг у него на 1600 получилось при хорошем свете чище, чем при плохом на 200, тогда и объяснять, почему это произошло. Людям свойственно усваивать информацию ситуативно и практически. Можно двадцать раз сказать ребенку, что пчёлы кусают, но он не усвоит это, пока у него не распухнет от укуса собственный палец.

Это мой опыт подсказывает. Но у меня своя специфика - обучаю я индивидуально студийной предметке, где во многих случаях человек будет всю жизнь работать на ИСО 100 и выдержке 1/200, меняя лишь диафрагму и мощность светильников. И там полно другой информации, которой придется забивать голову.

> Про достаточный уровень света - это и так азбучная истина

Вовсе нет, свидетели ISO считают иначе, и ширится-растет заболевание. Там своя азбука. У камеры, говорят они, есть 2 основных характеристики - число пикселов и шум на высоких ISO. Так что повторять основное - фотография есть письмо светом - вовсе не лишне.

Умение удивлять аудиторию - залог успеха лектора.

Помогите разобраться

А что значит величина Q.E. (в процентах)?
Очень интересные данные по матрицам. Спасибо!


Edited at 2014-11-04 04:44 pm (UTC)

Re: Помогите разобраться

Quantum efficiency - Квантовая эффективность

А я правильно понимаю, что у Nikon D7000 оптимально снимать на ISO 100 и тянуть в равконвертере? Там шум считывания до ISO 1600 практически не меняется, а с повышением ISO только уменьшаются Saturation capacity и DR.

Сразу и второй вопрос: если не ACR|LR, то чем тянуть "недодержку" рав из 100 ISO? RPP?

  • 1