En général, j'appellerais cet article « Cheat ISO logiciel ou matériel ?
Nous prenons et dessinons iso par programmation. La magie spéciale de l'ADC
La caméra matricielle est un appareil complexe. La matrice lit la lumière (rayonnement du spectre visible) qui lui est projetée par la lentille. Le diaphragme sert de doseur de lumière et extrait. Mais l'exposition globale du cadre est également affectée par la valeur ISO, qui est souvent absente de la paire obturateur-ouverture.
Comment le temps augmente ou diminue extraits – peut être exprimé en secondes et leurs fractions. L'ouverture ou la fermeture de l'ouverture peut être exprimée sous la forme d'un rapport entre le diamètre et la distance focale. Dans tous les cas, changez extraits et les diaphragmes peuvent être vus, entendus - en d'autres termes, ils sont visibles à l'œil nu. Et voici le changement ISO est la magie de l'appareil photo. Comment les photons se transforment en signaux électriques, comment les signaux sont numérisés et transformés en bits, en octets Jpeg et Raw, le commun des mortels n'a jamais vu.
En général, il existe une opinion selon laquelle la matrice de la caméra fonctionne comme suit: les photons (lumière ayant traversé l'objectif) tombent sur le capteur. Les photons assomment des électrons dans chacun des sous-pixels de la matrice, la tension dans les cellules augmente avec le nombre d'électrons. La tension est mesurée à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique (ADC), qui convertit un signal de tension analogique en une séquence numérique de uns et de zéros. En outre, le processeur central prend la séquence numérique et code l'image finale à partir des données. L'encodage fait référence à l'énorme quantité de calculs qui produit finalement un fichier image JPEG et/ou RAW. Après cela, le fichier est écrit sur la carte mémoire. Le processeur peut ne pas traiter beaucoup les données, mais les écrire simplement sous la forme RAW brute (non traitée). En fait, RAW sont les données après le travail de l'ADC.
La question est, où dans toute cette séquence l'ISO change-t-il, et en effet, à quoi devrait-il être lié ? En général, ils disent que l'ISO est responsable de l'amplification du niveau du signal de lecture pour lire les informations de la matrice. Plus la contrainte est forte, plus il est probable que des données inexactes soient obtenues, et dans l'image, cela sera exprimé sous forme de bruit - mais cela peut ne pas être le cas. La deuxième version est qu'il n'y a pas d'amplification de tension et que l'ADC multiplie simplement le signal de lecture par un certain coefficient, qui est pris comme ISO.
Je suis plus enclin à la deuxième option, du moins pour les matrices de type CCD sur la base de l'expérience ci-dessous.
La première photo a été prise avec une exposition normale à ISO 100, 1/10s. Pour obtenir la même exposition à ISO 1600 avec la même ouverture, vous devez réduire la vitesse d'obturation de 16 fois, c'est-à-dire puis extrait sur ISO 1600 sera 1/160. Экспозиция pour ISO 100, F2.0, 1/10s et ISO 1600, F2.0, 1/160 seront les mêmes.
Photo normale, ISO 100, pas de compensation d'exposition
La deuxième photo a également été prise à 100 ISO, mais avec endurance 16 fois plus court que la normale - 1/160 et grossissement exposition 4 étapes (les autres réglages sont automatiques). La troisième photo a été prise à ISO 1600 et aussi avec endurance 1/160.
le même exposition et presque la même qualité photo à différentes valeurs ISO et la même ouverture et la même vitesse d'obturation
L'idée est la suivante - l'ADC ne modifie pas la tension pour lire le signal de la matrice, mais multiplie simplement le niveau du signal par un facteur qui dépend de l'ISO. Si nous tournons en RAW, alors en théorie, nous pouvons faire la même multiplication de signal lors de la prise de vue au format RAW, seule la «multiplication» peut être effectuée sur un ordinateur en utilisant la correction exposition. Si vous corrigez ISO 100 de 4 valeurs (l'équivalent de changer extraits ou ISO 16 fois), alors nous devrions obtenir la même image que l'appareil photo prend à ISO 1600 avec la même vitesse d'obturation, ce qui, en fait, a été confirmé.
Extraits des deux photos précédentes. Recadrage 1 à 1. Qualité 100%
Après avoir exécuté l'expérience, la sortie montre que l'hypothèse est proche de la vérité, car les deux images (sous-exposées améliorées à 100 ISO et normales à 1600 ISO) sont presque identiques (voir les dimensions 1: 1 ci-dessus).
La conclusion s'impose d'elle-même - plus l'ISO est faible, mieux c'est, car l'appareil photo n'augmente pas l'ISO dans le matériel, mais ne triche que par logiciel lors de la conversion en ADC. Exactement de la même manière, le logiciel triche ISO dans le sens des valeurs inférieures se fait sur certains appareils photo - vous pouvez jeter un oeil à mon article sur l'ISO lo1.
Veuillez noter que j'ai tiré une conclusion uniquement sur la base de la matrice CCD de mon Nikon D200. Mais la même chose peut être facilement répétée avec des matrices CMOS, par exemple pour Nikon D90. Et dans tous les cas, l'appareil photo fera tout avec plus de précision lors de l'encodage d'une image à des ISO élevés que de "tirer" de RAW. Vous pouvez consulter un autre article intéressant - tirer des images - RAW VS JPEG.
Conclusion:
De nombreux appareils photo n'ont pas d'implémentation matérielle permettant de modifier la valeur ISO, et la matrice donne le meilleur résultat uniquement à la valeur ISO "native" minimale. Par conséquent, la prise de vue à faible ISO reste la règle d'or à ce jour.
Merci pour l'attention. Arkady Shapoval.
J'ai une observation à ce sujet.
si la matrice fonctionne à l'ISO maximale pendant une longue période, sa température augmente considérablement (quelques 30 secondes d'exposition à l'ISO maximale suffisent pour un échauffement notable), et à l'ISO minimale, il n'y a presque pas d'échauffement
La sortie de l'ISO est responsable de la matrice et non du processeur
(au moins dans nikon d5200)
J'ai toujours eu du respect pour toi. Mais dans ce cas, vous n'êtes qu'un amateur. Vous ne comprenez pas profondément comment le signal est formé sur la photomatrice et, plus important encore, comment le signal est capté. Ne soyez pas offensé - vos connaissances sont d'amateur, au niveau d'un magazine de vulgarisation scientifique sur les jeunes technologies. Vous êtes un bon photographe, mais pas un ingénieur. Ma base est l'Institut d'ingénierie radio, d'électronique et d'automatisation de Moscou, Faculté de RTS. Je suis ingénieur en électronique. Dans un article sur une feuille, il est irréaliste de décrire les principes de fonctionnement et de captage du signal. Trop besoin au moins de connaissances de base. Désormais, les caméras utilisent massivement des matrices CMOS. Ils sont fondamentalement différents dans la formation et l'élimination du signal des anciennes matrices CCD (dispositifs à couplage de charge). Et vous avez essayé de décrire exactement le CCD.Oui, et même cela est très infructueux.Dans le D200, il semble qu'il y avait encore un CCD. Rien n'est dit sur ce qu'est la fonction de travail et comment elle est liée à la sensibilité principale de la matrice CCD. Il ne serait pas mal d'expliquer ce qu'est le bruit thermique intrinsèque de la matrice et son effet sur DD. En fait, à partir du niveau normalisé d'une sortie d'électrons aléatoires (c'est le bruit de la matrice) et de l'électron le plus énergétique, après quoi il y a déjà une perte d'information en blanc, c'est DD. Par conséquent, vous ne pouvez pas chauffer la matrice en LV, il est même parfois utile de refroidir la caméra au réfrigérateur dans un récipient hermétique avant la prise de vue de nuit. Et comment l'ISO est formé, VOUS le dites gentiment ... Je ne sais pas à quel point c'est plus simple .. Dans la matrice même d'un même CCD, il y a généralement une masse d'électrodes de service pour chaque cellule. Je dirai ceci, de façon plus simple, c'est dans le CCD que l'ISO ne change pas de PROGRAMME, mais de HARDWARE ! En modifiant le niveau d'élimination de l'information utile par rapport au niveau de bruit pour un type de matrice donné, en appliquant une tension de commande (non amplificatrice !!) à chaque cellule élémentaire. Ceci est très simplifié. Et dans CMOS, en général, tout avec la suppression d'informations est différent, c'est un gros sujet distinct. Pourtant, vos expériences décrites ci-dessus ne sont pas entièrement correctes. Surtout la troisième image - où vous avez appliqué +4EV, il a expérimenté à plusieurs reprises. Oui, à +4EV, vous vous retrouvez avec la même exposition. Mais ils ne sont pas allés au bout, ce que j'ai fait il y a longtemps. Lancez les deux dernières images dans l'éditeur et zoomez beaucoup sur les zones les plus sombres et voyez à quel point la structure du bruit est différente. Tout deviendra clair pour vous immédiatement. Sur le D700, j'ai longtemps expérimenté sur L1 (100). Ici, vous avez raison - tout est programmatique. Mais l'algorithme utilisé par les ingénieurs de Nikon n'est pas clair. Ce ne sont que des spéculations, surtout s'il n'y a pas d'éducation. Je n'ai trouvé aucune information dans le domaine public et je ne peux que deviner. Encore une fois sur le D700. Cela me frustre vraiment que cet appareil photo soit très mauvais pour rendre la gamme de couleurs en basse lumière, même à ISO200 dans les tons moyens les plus sombres. Même le D3100 bon marché rend mieux les couleurs (des dizaines d'expériences tristes), bien que le D3100 ait un bruit chromatique très fort, alors que le D700 n'en a pas du tout ! Et à haute sensibilité ISO 800-1600, le D700 se transforme en appareil photo noir et blanc lors de prises de vue nocturnes, hélas ... Mais voici une remarque - avec le programme ISO L1 (100), le D700 améliore nettement l'élaboration des couleurs dans les demi-teintes sombres et même moyennes en tir de nuit. Et là où le D3100 perd déjà la composante couleur, il ne reste que le noir et blanc, le D700 continue de transmettre les transitions de couleur. Sans connaître les algorithmes de Nikon, c'est difficile à expliquer.
Merci pour l'information. Dans l'article, j'ai une idée, une expérience et des conclusions. Ce n'est pas le dogme ultime, traitez-le de cette façon :)
Arkady, je lis toujours vos avis d'experts sur les cellules avec attention et respect. On m'a enseigné en tant qu'étudiant - Toute conclusion sur le fonctionnement du système ne peut être tirée que sur la base d'une expérience et, surtout, sur la répétabilité du résultat. Je veux vous faire quelques souhaits - vous effectuez des tests de test dans des conditions standard et sous réserve d'un éclairage standard conditionnel. Mais dans de telles conditions, même 3100 en présence de Nikkor 50mm 1.4 donneront de très bons résultats. En présence d'un tel verre, même 3xxx vous permettra de tirer sur le tissage sans bruit au crépuscule. Je voudrais que vous montriez des tests de caméra dans les conditions limites d'utilisation - avec des systèmes de rétroéclairage (plage dynamique) et de prise de vue de nuit (et il y a aussi DD! bruit !! et leur structure). Et avec un verre de 50-1.4, il est très difficile de vérifier quelque chose pour beaucoup sur votre forum. J'utilise D700 D3 D3100. Bonne chance!
Alors, boyard, écrivez-vous, en utilisant l'exemple de canon, comment fonctionne le changement d'ISO? Pas dans tous les détails, car je ne peux pas pour des raisons légales, mais un peu plus que la vérité ? :)
Écrivez qui vous interdit. Et pas seulement pour moi, mais pour tous ceux qui s'intéressent à ce sujet. La connaissance est légère, apportez-la vite !
Un peu sur la façon dont l'appareil photo modifie la valeur ISO.
Je pense que beaucoup de gens savent que pour changer la valeur ISO, le processeur de la caméra modifie le gain des amplificateurs situés entre la matrice et l'ADC. C'est ce qu'on appelle le changement ISO analogique.
De plus, dans certains cas, le processeur modifie la valeur ISO en multipliant ou en divisant les données reçues de l'ADC par certains coefficients. C'est ce qu'on appelle le changement ISO numérique.
Cependant, dans la presse générale, il existe très peu de données précises sur lesquelles les valeurs ISO utilisent telle ou telle méthode de modification. Tout cela se trouve dans de nombreux brevets, mais leur faible disponibilité pour un large cercle du public photographe ne permet pas de faire la lumière sur ces informations.
Cependant, son importance ne peut être sous-estimée. Étant donné que lors de l'augmentation de l'ISO de manière analogique, le bruit contenu dans le signal de la matrice est amplifié (augmenté) dans une moindre mesure que lors de la multiplication directe des données de l'ADC, et il est donc préférable d'éviter les valeurs ISO obtenus de cette manière, tandis que les valeurs ISO obtenues en divisant les données de l'ADC, ont un niveau de bruit plus faible.
Vous trouverez ci-dessous un tableau obtenu à l'aide du firmware ML pour l'appareil photo Canon 60D, pour les autres appareils photo, ces informations seront soit similaires, soit très similaires et chacun peut mener cette étude par lui-même.
La première colonne est la valeur ISO définie par l'utilisateur dans l'appareil photo.
La deuxième colonne est la valeur ISO "honnête" obtenue par le gain analogique.
La troisième colonne est le facteur de multiplication, s'il est « + », ou le facteur de division, s'il est « - », que le processeur de la caméra applique aux données reçues de l'ADC. En d'autres termes, c'est le changement ISO "numérique".
Si nous analysons les données, nous pouvons tirer des conclusions.
1. La valeur ISO "honnête" maximale pour cet appareil photo est de 3200 (pour les autres, en particulier pour FF, vérifiez-le vous-même), les valeurs supérieures à cette valeur sont obtenues par logiciel et ont un niveau de bruit surestimé. En d'autres termes, si, pour quelque raison que ce soit, vous avez besoin d'une valeur ISO supérieure à 3200, il est logique de ne pas l'augmenter dans l'appareil photo, mais de prendre des photos avec une valeur de 3200 et, lors d'un traitement ultérieur sur un ordinateur, d'augmenter la luminosité au requis, ce qui peut être fait avec plus de précision et avec moins de bruits.
2. Les valeurs ISO avec "+" dans la troisième colonne doivent également être évitées afin de ne pas augmenter le niveau de bruit, mais si elles sont nécessaires, prenez une image avec une valeur ISO précédente légèrement inférieure et apportez l'exposition à celui requis pendant le traitement. Par exemple, il vaut mieux choisir 200, pas 250.
3. Les valeurs ISO avec "-" dans la troisième colonne ont un niveau de bruit plus faible et peuvent être utilisées lorsqu'une valeur ISO plus élevée est nécessaire, mais on craint d'augmenter le bruit. Par exemple, si vous avez besoin d'ISO 400, vous pouvez régler 320, ce n'est pas beaucoup moins que 400, mais il y aura moins de bruit. De même, il vaut mieux préférer 640 que 800. Eh bien, il vaut mieux choisir 2500 comme limite ISO, pas 3200.
100 100 0
125 100 +0.3EV
160 200 -0.3EV
200 200 0
250 200 +0.3EV
320 400 -0.3EV
400 400 0
500 400 +0.3EV
640 800 -0.3EV
800 800 0
1000 800 +0.3EV
1250 1600 -0.3EV
1600 1600 0
2000 1600 +0.3EV
2500 3200 -0.3EV
3200 3200 0
4000 3200 +0.3EV
5000 3200 +0.6EV
6400 3200 +1EV
12800 3200 +2EV
Partie 2.
Dans la première partie, le mécanisme de changement d'ISO a été considéré dans des conditions normales, plus précisément, avec le mode Priorité à la tonalité des hautes lumières désactivé.
Si vous l'allumez, la modification de l'ISO est complètement différente. Vous trouverez ci-dessous les résultats de l'étude de ce problème en utilisant le Canon 60D comme exemple.
La première colonne est la valeur ISO définie par l'utilisateur dans l'appareil photo.
La deuxième colonne est la valeur ISO "honnête" obtenue par le gain analogique.
La troisième colonne est le facteur de multiplication, s'il est « + », ou le facteur de division, s'il est « - », que le processeur de la caméra applique aux données reçues de l'ADC. En d'autres termes, c'est le changement ISO "numérique".
200 100 +1EV
250 100 +1.3EV
320 200 +0.6EV
400 200 +1EV
500 200 +1.3EV
640 400 +0.6EV
800 400 +1EV
1000 400 +1.3EV
1250 800 +0.6EV
1600 800 +1EV
2000 800 +1.3EV
2500 1600 +0.6EV
3200 1600 +1EV
4000 1600 +1.3EV
5000 3200 +0.6EV
6400 3200 +1EV
12800 3200 +2EV
Après avoir analysé ces données, nous pouvons arriver à une conclusion très décevante - dans le mode Priorité à la tonalité de surbrillance, l'ISO est augmentée par programme dans tous les cas, tandis que, bien sûr, le bruit augmente également, ce qui, cependant, était quelque peu vaguement mentionné dans les instructions de l'appareil photo. Manuel. Il est important de comprendre que cette augmentation de l'ISO et l'augmentation du bruit affectent ce qui sera enregistré dans le fichier RAW ! Ainsi, une conclusion simple peut être tirée - le mode Priorité à la tonalité de surbrillance ne doit en aucun cas être activé !
Merci, curieux !
Alors écrivez à tout le monde, ici tout le monde s'intéresse à la vérité, et rien que la vérité, et surtout selon Canon, j'ai donc donné les résultats de mon expérience ci-dessous.
J'utilise Nikon d80.
Je pose une question. Lors de la prise de vue dans des conditions de faible luminosité (disons au crépuscule, à une ouverture de f / 3.5), qu'est-ce qui est le meilleur en termes de qualité ?
1. Sous-exposez la photo, laissez l'ISO à des valeurs extrêmement basses. Et puis, dans l'éditeur, effectuez une compensation d'exposition tout en luttant contre toutes sortes de bruits, etc.
2. Effectuez la compensation d'exposition directement sur l'appareil photo. Encore une fois, essayez de supprimer le bruit résultant dans l'éditeur.
Faites une expérience similaire. Ce n'est pas difficile. Les questions disparaîtront. Faire -5EV.
Je l'ai fait sur le d610 il y a trois ans. Et maintenant, j'ai accidentellement trouvé cet article ...
selon où élever. en général, mieux sur l'appareil photo - l'image sera un peu plus propre
J'étais également intéressé par cette question, j'ai donc mené une expérience sur le Canon 100D. J'ai d'abord tourné la scène en RAW à 1600 ISO avec une exposition normale, puis à 800, 400, 200, 100, sans changer la vitesse d'obturation et l'ouverture. La suppression du bruit de la chambre a été activée. Ensuite, dans son développeur Canon natif, DPP a ouvert les photos à 1600 et à 400. La photo sous-exposée à 400 ISO a été arrachée par le curseur de luminosité (sa plage en DPP + - 2 arrêts), comme celle de 1600 ISO. Le bruit à 400 ISO s'est avéré être encore un peu plus fort qu'à 1600 ! J'ai également remarqué que les curseurs de réduction du bruit sur différentes images sont dans des positions différentes, c'est-à-dire que la réduction du bruit intégrée à l'appareil photo à des ISO élevés fonctionne de manière plus agressive. Lorsque la réduction du bruit a été ramenée à zéro, une horreur silencieuse s'est avérée - du bruit et des pixels chauds sont apparus.
Pourquoi ai-je choisi ISO 400 ? Car sur ce modèle, "natif", les ISO optimaux sont de 100 à 400, il y a alors une forte perte de DD et de bruit.
Il y a deux conclusions : 1) Tirez avec la bonne exposition. 2) La réduction du bruit intra-chambre est bonne. Si cela est mauvais, vous pouvez toujours le désactiver dans le développeur.
Je voudrais mener une expérience similaire avec une surexposition, car il existe une opinion selon laquelle les bruits sont moins perceptibles lors d'une surexposition.
J'ai mené une expérience similaire, mais avec une augmentation de l'ISO, avec une surexposition. J'ai commencé avec ISO 400, puis 800, puis 1600 avec la même vitesse d'obturation et la même ouverture, la réduction de bruit activée. J'ai comparé 400 à 1600, en baissant l'exposition de ce dernier avec le curseur "luminosité" dans DPP. Le niveau de bruit est presque le même, mais une teinte rose est apparue dans les zones claires, qui n'est pas supprimée en ajustant la balance des blancs, et une teinte violette est apparue dans les zones sombres.
En général, mon opinion est que les Japonais dansent ces danses avec un tambourin depuis longtemps.
Pour référence, le suppresseur de bruit dans la chambre se trouve sur le kenon, sur le nikon et sur le sony - il ne peut en principe pas être désactivé. Et le fait qu'il puisse soi-disant être désactivé dans le menu, disons, est un peu sournois. En réalité, les coefficients de réduction de bruit changent juste un peu :) Et oui, l'image est enregistrée en RAW après réduction de bruit. Il est impossible de l'obtenir sous sa forme vierge.
Je suis d'accord que même la réduction du bruit désactivée écrase toujours RAW et Jpeg, mais dans de petites limites, pour ainsi dire, par défaut, et rien ne peut être fait à ce sujet. Mais ce qui est au-dessus de la valeur par défaut peut être réinitialisé dans le développeur DPP natif. Ou correcte.
Qui a d'autres développeurs qui vous permettent d'augmenter l'exposition de plus de 2 arrêts - essayez-le et désabonnez-vous, s'il vous plaît.
La même chose arrivera. Sur la caméra un peu mieux, sur un ravin allongé - un peu moins bien.
Lire ci-dessus, a écrit sur le changement ISO.
bonjour mireashniki, au fait
bien que je sois avec IT, pas avec RTS, mais c'est agréable de voir mon marais natal ici
merci pour le commentaire, c'était intéressant à lire
Je pense que c'est une question d'algorithmes de traitement et tout ça. Chaque pixel donnera une tension différente. À faible ISO, suffisamment de lumière pénètre dans la matrice et les algorithmes produisent la tension normale. Lorsque la lumière diminue, beaucoup de pixels s'affaissent, puis le bruit grimpe à travers l'algorithme d'addition. Cela équivaut au fait que si l'image est réduite de manière bilinéaire, bicubique, sa qualité devient meilleure. Et maintenant essayez d'agrandir l'image, voici la conclusion. Comment sait-on que l'enregistrement a lieu non pas un instantané, mais 10 à la fois, mais 1 à la sortie.
Et il est logique que meilleur soit le processeur, meilleure est l'image. Qu'est-ce que la technologie de fabrication des matrices pense de même.
A partir de là, soustraction des cadres noirs, et moyenne de 10 coups en chdk
A partir de là, que l'obturateur clique une fois et qu'il n'existe pas du tout. L'obturateur électronique donnera un volet roulant. Global n'a pas encore été fait.
En quoi est-ce pertinent aujourd'hui ?
Ou n'est-ce pas encore si simple et est-il temps d'arrêter de "tirer" l'exposition de mon pentax k10d ?
Woz est toujours là