Por que usar ISO mais alto e velocidade do obturador mais rápida produziria mais ruído do que usar ISO mais baixo e velocidade do obturador mais lenta?

Estou tentando ver como essa resposta se correlaciona com a prática. Essa resposta basicamente diz que preciso deixar luz suficiente na câmera e usar o valor ISO mais alto e, então, receberei o menor ruído.

Então, eu tiro duas fotos com a mesma câmera. A câmera possui a abertura definida para um valor específico, modo totalmente manual, a câmera está em um tripé e focada em um objeto distante específico. As filmagens são feitas por volta da meia-noite, por isso é bastante escuro. A cena é um grande edifício industrial que fica distante do outro lado da câmera. O campo não possui fontes de luz, todas as luzes estão no edifício industrial.

Não sei se é importante, mas as imagens são escritas como JPEG dentro da câmera - sem fotografar para pós-processamento bruto e externo. Talvez seja por isso que vejo meu resultado inesperado.

O valor ISO mais alto da câmera é 3200 (não usando valores ISO estendidos).

Então eu tiro primeiro com ISO 1600 e velocidade do obturador definida como 1/125 segundo e depois tiro com ISO 3200 e velocidade do obturador definida como 1/250 segundo. A quantidade de luz deve ser idêntica e, de fato, ambas as fotos parecem adequadamente expostas e expostas da mesma maneira.

Quando abro as fotos em um visualizador de imagens e aumento o zoom para cem por cento, vejo que a foto ISO 1600 é muito mais limpa do que uma com a ISO 3200. Verifiquei isso várias vezes e tenho certeza - não é o contrário.

Por que é isso? Isso é devido à diferença de pós-processamento?

Então eu tiro primeiro com ISO 1600 e velocidade do obturador definida como 1/125 segundo e depois tiro com ISO 3200 e velocidade do obturador definida como 1/250 segundo. A quantidade de luz deve ser idêntica e, de fato, ambas as fotos parecem adequadamente expostas e expostas da mesma maneira.

A quantidade de luz não é idêntica. Você deixa o dobro da luz entrar na câmera em 1/125 segundo do que em 1/250 segundo. Você então amplificou a imagem com metade da quantidade de luz para combinar com o brilho da outra imagem. Ao fazer isso, você amplificou o ruído na imagem por um fator de dois também. Para deixar a mesma quantidade de luz entrar na câmera em 1/250 segundo, você também precisa abrir a abertura da câmera em uma parada, em comparação com o local em 1/125 segundo.

Quando dizemos ruído no contexto de uma imagem, o que geralmente queremos dizer é a relação sinal-ruído (SNR) .

No contexto da fotografia digital, o 'nível de sinal' é determinado pela quantidade de luz na cena e por quanto dessa luz permitimos entrar na câmera, selecionando um tamanho de abertura específico e o tempo do obturador.

A quantidade de ruído real é dividida em dois tipos principais: ruído de leitura e ruído da foto. O ruído de leitura é bastante constante para uma determinada condição de disparo. Pode ser afetada pela temperatura interna da câmera, mas geralmente não muda de uma foto para outra nas mesmas condições ambientais gerais. O ruído do fóton, freqüentemente chamado de ruído de 'tiro' ou ruído de 'distribuição de Poisson' , é variável e aumenta com a quantidade de luz, mas aumenta em uma taxa mais baixa do que o aumento da luz.

O ajuste do ISO afeta o quanto o sinal e o ruído combinados são amplificados. Aumentar a configuração ISO multiplica igualmente o sinal e o ruído, para que o SNR permaneça o mesmo. No entanto, à medida que a imagem é amplificada, ela se torna mais clara e podemos ver mais ruído na imagem que anteriormente estava mascarada nas sombras mais escuras da imagem.

O resultado final é que, quanto mais luz é permitida na câmera, menos influência o ruído terá na imagem, porque o SNR é aumentado adicionando mais sinal adicional (luz) do que ruído adicional .

O conselho da resposta mencionada no início da pergunta deve ser entendido como "... deixe luz suficiente na câmera e use o valor ISO mais alto que não resulte em realces soprados. Se luz suficiente for deixada entrar câmera, esse ISO ideal pode muito bem ser a configuração ISO mínima da câmera, apenas quando estamos limitados à quantidade de luz disponível, à largura máxima de abertura da câmera ou à configuração de abertura necessária para obter a profundidade de campo desejada ou o tempo do obturador necessário para para evitar desfocar um objeto em movimento, aconselha-se a aumentar o ISO para a configuração mais alta que não exponha demais os realces, tornando-se aplicável a uma configuração ISO maior que o ISO da linha de base da câmera.

Aumentar o ISO não oferece mais luz. Diz apenas à câmera para amplificar o sinal proveniente do sensor para "simular" luz adicional. No entanto, essa luz simulada não é como a real, porque quando a câmera amplifica o sinal, também amplifica o ruído.

Por isso, é sempre preferível usar uma velocidade mais lenta do obturador ou uma abertura maior, se possível, porque elas realmente oferecem mais luz. No seu caso, como a abertura é constante, 1/125 fornece duas vezes mais luz que 1/250, e é por isso que a foto 1/250 precisa ser amplificada duas vezes mais para obter resultados expostos da mesma forma.

Obter a exposição correta é o objetivo. Estamos falando de configurações e ajustes da câmera que controlam a quantidade de energia luminosa que será reproduzida no sensor de imagem. O objetivo; faça uma imagem contendo as intensidades e cores desejadas.

Três quantidades compõem a exposição.

1. Brilho da imagem 2. Duração da exposição 3. Sensibilidade do sensor de imagem

Todos os três componentes da exposição podem ser manipulados. Provavelmente, haverá uma variedade de exposições que produzem resultados aceitáveis. Exposição tem uma equação E = IT. Essa equação é conhecida como a "lei da reciprocidade". Declarado verbalmente - Exposição = Intensidade multiplicada pelo Tempo.

Podemos ajustar a sensibilidade para cima ou para baixo. Estamos falando do ISO do chip de imagem. A melhor qualidade é obtida quando o ISO está baixo. Isso ocorre porque, quando aumentamos a ISO, aumentamos a amplificação necessária para obter nosso objetivo.

Agora, o chip CMOS contém milhões de photosites, cada um com um amplificador. As eficiências de cada amplificador são ligeiramente diferentes. Essa diferença induz “ruído de padrão fixo. O ruído é a contrapartida da estática em um sistema de áudio. Todos os circuitos contêm sinais "bons" misturados com sinais "corrompidos". Isso é chamado de "relação sinal / ruído". À medida que aumentamos a amplificação, ambas as partes são intensificadas. A má notícia é que a proporção da parte corrompida aumenta, e assim obtemos mais ruído do que queremos. O ruído é visto como uma falta de uniformidade. Em outras palavras, uma granularidade semelhante à granulação vista em muitas imagens baseadas em filmes.

A linha inferior é: Existem várias configurações que produzem uma exposição correta. Você deve optar por definir o ISO o mais baixo possível para alcançar o efeito desejado. A boa notícia é que a engenharia fotográfica continua, os chips e o software atuais produzem menos ruído perceptível em uma ampla gama de configurações ISO elevadas. Os chips e o software de amanhã mantêm esse objetivo em movimento.

A resposta referenciada está lidando com uma situação muito específica. Como outras respostas observaram, para reduzir o ruído na imagem final, você precisa obter mais luz (sinal) na câmera. A resposta referenciada é baseada no pressuposto de que não é possível obter mais luz na câmera; você não pode abrir a abertura ou alternar para uma velocidade maior do obturador, mas a imagem ainda está subexposta. Nessa situação específica , é melhor aumentar o ISO do que clarear na postagem.

Sem entrar em todos os detalhes técnicos, a relação sinal / ruído no sensor será a mesma; aumentar o ISO não reduz o ruído. Mas os valores do sensor são arredondados quando convertidos em um arquivo de imagem. Aumentar o ISO multiplica os valores analógicos não arredondados, enquanto o brilho no pós aumenta os valores digitais arredondados. Além disso, a saída do sensor (incluindo o efeito ISO) é linear, mas os arquivos de imagem (brutos, JPEG ou qualquer outro) seguem uma resposta não linear que corresponde à do olho humano. O efeito combinado é que o brilho na pós posteriza os valores mais escuros da imagem. Isso faz com que o ruído pareça mais proeminente do que seria se o brilho aumentasse através do ISO.

Tanto quanto eu sei, o ISO estendido realmente se multiplica após a conversão em dados digitais não lineares, portanto não há benefício sobre o brilho no pós.

As principais fontes de ruído no sensor da câmera são as de leitura e gravação. À medida que você aumenta a quantidade de luz capturada (aumenta o tempo de exposição), essas duas fontes de ruído diminuem relativamente. Um ponto extra de luz aumentará a relação sinal / ruído em cerca de 41%, simplesmente devido às estatísticas de ruído. Assim, você sempre fará melhor capturando mais luz (tempos mais longos do obturador) até atingir o limite de saturação dos eletrônicos.

Aumentar o ISO aumenta o ganho usado na câmera - isso amplifica o ruído e o sinal (também adiciona um pouco mais de ruído, mas isso geralmente não é um problema nas câmeras modernas). Para o mesmo incidente, o aumento do ISO significa reduzir a duração do obturador, reduzir a quantidade de luz captada e aumentar o ruído e reduzir a relação sinal / ruído.

Reduzir o ISO e aumentar a quantidade de luz capturada é, portanto, melhor do ponto de vista do ruído. No entanto, uma vez alcançado o ISO base (não amplificado) de uma câmera, reduções adicionais reduzem a faixa dinâmica disponível, que pode ter um efeito prejudicial diferente.

Isso não. Você obtém menos ruído ao fotografar com o ISO mais baixo possível, e é por isso que as câmeras de alta qualidade oferecem ISO 64, 50 e até 32. Ao fotografar com um ISO mais baixo, a exposição deve ser maior ou a abertura maior. Nos dois casos, você obteria mais luz.

Mais luz aumenta o sinal em relação ao ruído e, portanto, você obtém uma saída mais limpa.

Lembre-se de que alguns ISO baixos são expandidos . Isso ainda reduz o ruído da imagem, pois a redução dos dados reduz o ruído também, mas pode resultar em menor alcance dinâmico, mas depende de como a leitura do sensor é feita.