Ogólnie rzecz biorąc, nazwałbym ten artykuł „oszustwem ISO oprogramowania lub sprzętu?”
Programowo bierzemy i rysujemy iso. Wyjątkowa magia ADC
Matryca aparatu to skomplikowane urządzenie. Matryca odczytuje światło (promieniowanie widma widzialnego), które jest na nią rzucane przez soczewkę. Membrana służy jako dozownik światła i fragment. Ale na ogólną ekspozycję kadru wpływa również wartość ISO, której często brakuje w parze „migawka-przysłona”.
Jak czas rośnie lub maleje fragmenty – można wyrazić w sekundach i ich ułamkach. Otwarta lub zamknięta przysłona może być wyrażona jako stosunek średnicy do ogniskowej. W każdym razie zmień fragmenty a przepony można zobaczyć, usłyszeć - innymi słowy są widoczne gołym okiem. A oto zmiana ISO to magia w aparacie. Jak fotony zamieniają się w sygnały elektryczne, jak sygnały są digitalizowane i przekształcane w bity, bajty JPEG i Raw, zwykli śmiertelnicy nigdy nie widzieli.
Ogólnie istnieje opinia, że matryca aparatu działa w następujący sposób: fotony (światło, które przeszło przez soczewkę) padają na czujnik. Fotony wybijają elektrony w każdym z subpikseli matrycy, napięcie w komórkach wzrasta z liczby elektronów. Napięcie jest mierzone za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), który przekształca analogowy sygnał napięciowy na cyfrową sekwencję zer i jedynek. Co więcej, centralny procesor pobiera sekwencję cyfrową i koduje gotowy obraz z danych. Kodowanie odnosi się do ogromnej ilości obliczeń, które ostatecznie tworzą plik obrazu JPEG i/lub RAW. Następnie plik jest zapisywany na karcie pamięci. Procesor może nie przetwarzać zbyt dużo danych, ale po prostu zapisuje je w surowym (nie przetworzonym) formacie RAW. W rzeczywistości RAW to dane po pracy ADC.
Pytanie brzmi, gdzie w całej tej sekwencji zmienia się MOS i do czego powinna być powiązana? Ogólnie mówią, że ISO odpowiada za wzmocnienie poziomu odczytywanego sygnału w celu odczytania informacji z matrycy. Im silniejszy stres, tym większe prawdopodobieństwo uzyskania niedokładnych danych, a na obrazie zostanie to wyrażone jako szum - ale może tak nie być. Druga wersja jest taka, że nie ma wzmocnienia napięciowego, a ADC po prostu mnoży odczytany sygnał przez pewien współczynnik, który jest przyjmowany jako ISO.
Bardziej skłaniam się ku drugiej opcji, przynajmniej dla matryc typu CCD opartych na poniższym eksperymencie.
Pierwsze zdjęcie zostało zrobione przy normalnej ekspozycji przy ISO 100, 1/10s. Aby uzyskać taką samą ekspozycję przy ISO 1600 przy tej samej przysłonie, musisz skrócić czas otwarcia migawki 16 razy, czyli wtedy fragment dla ISO 1600 będzie wynosić 1/160. Ekspozycja dla ISO 100, F2.0, 1/10s i ISO 1600, F2.0, 1/160 będą takie same.
Zdjęcie normalne, ISO 100, bez kompensacji ekspozycji
Drugie zdjęcie również zostało zrobione przy ISO 100, ale z wytrzymałość 16 razy krótszy niż normalnie - 1/160 i powiększenie ekspozycja 4 kroki (pozostałe ustawienia są automatyczne). Trzecie zdjęcie zostało zrobione przy ISO 1600, a także z wytrzymałość 1/160.
to samo ekspozycja i prawie taka sama jakość zdjęć przy różnych wartościach ISO oraz przy tej samej przysłonie i czasie otwarcia migawki
Pomysł jest taki – ADC nie zmienia napięcia, żeby odczytać sygnał z matrycy, a po prostu mnoży poziom sygnału przez współczynnik zależny od ISO. Jeśli fotografujemy w RAW, to teoretycznie możemy zrobić to samo zwielokrotnienie sygnału podczas robienia zdjęć w formacie RAW, wystarczy „mnożenie” wykonać na komputerze z korekcją ekspozycja. Jeśli poprawisz ISO 100 o 4 stopnie (odpowiednik zmiany fragmenty lub ISO 16 razy), wtedy powinniśmy uzyskać ten sam obraz, który aparat robi przy ISO 1600 przy tym samym czasie otwarcia migawki, co zresztą zostało potwierdzone.
Wycinki z dwóch poprzednich zdjęć. Przytnij 1 do 1. Jakość 100%
Po przeprowadzeniu eksperymentu dane wyjściowe pokazują, że hipoteza jest bliska prawdy, ponieważ oba obrazy (ulepszone niedoświetlone przy ISO 100 i normalne przy ISO 1600) są prawie identyczne (patrz wymiary 1:1 powyżej).
Wniosek nasuwa się sam - im niższe ISO, tym lepiej, ponieważ aparat nie podnosi ISO sprzętowo, a jedynie oszukuje programowo przy konwersji na ADC. Dokładnie tak samo oprogramowanie oszukuje ISO w kierunku niższych wartości na niektórych aparatach - możesz rzucić okiem na mój artykuł o ISO lo1.
Proszę zwrócić uwagę, że wnioskowałem tylko na podstawie macierzy CCD mojego Nikon D200. Ale to samo można łatwo powtórzyć z matrycami CMOS, na przykład dla Nikon D90. A w każdym razie aparat zrobi wszystko dokładniej przy kodowaniu obrazu na wysokich czułościach ISO niż „wyciąganie” z RAW. Możesz zapoznać się z kolejnym ciekawym artykułem - ciągnięcie zdjęć - RAW VS JPEG.
Wnioski:
Wiele aparatów nie posiada sprzętowej implementacji zmiany wartości ISO, a matryca daje najlepszy wynik tylko przy minimalnej „natywnej” wartości ISO. Dlatego fotografowanie z niskim ISO pozostaje do dziś złotą zasadą.
Dziękuję za uwagę. Arkady Shapoval.
Mam spostrzeżenie na ten temat.
jeśli matryca długo pracuje na maksymalnym ISO, to jej temperatura znacznie wzrasta (kilka 30 sekundowych ekspozycji na maksymalnym ISO wystarczy do zauważalnego nagrzewania), a przy minimalnym ISO prawie nie ma nagrzewania
Wyjście dla ISO odpowiada za matrycę, a nie za procesor
(przynajmniej w nikonie d5200)
Zawsze miałem dla ciebie szacunek. Ale w tym przypadku jesteś tylko amatorem. Nie rozumiesz dogłębnie, w jaki sposób sygnał jest formowany na fotomacierzy i, co najważniejsze, w jaki sposób sygnał jest odbierany. Nie obrażaj się – Twoja wiedza jest amatorska, na poziomie czasopisma popularnonaukowego z zakresu młodej technologii. Jesteś dobrym fotografem, ale nie inżynierem. Moją bazą jest Moskiewski Instytut Inżynierii Radiowej, Elektroniki i Automatyki Wydziału RTS. Jestem inżynierem elektronikiem. W artykule na jednej kartce nierealistyczne jest opisywanie zasad działania i odbioru sygnału. Za bardzo potrzebna przynajmniej podstawowa wiedza. Teraz kamery masowo wykorzystują matryce CMOS. Zasadniczo różnią się one formowaniem i usuwaniem sygnału ze starych matryc CCD (urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym). A ty próbowałeś dokładnie opisać CCD.Tak, a nawet to jest bardzo nieudane.W D200 wydaje się, że nadal był CCD. Nic nie jest powiedziane o tym, czym jest funkcja pracy i jaki ma to związek z główną czułością matrycy CCD. Nie byłoby źle wyjaśnić, na czym polega wewnętrzny szum termiczny matrycy i jego wpływ na DD. Właściwie ze znormalizowanego poziomu losowego wyjścia elektronowego (jest to szum matrycy) i najbardziej energetycznego elektronu, po którym następuje już utrata informacji w kolorze białym, to jest to DD. W związku z tym nie można podgrzewać matrycy w LV, czasem nawet przydaje się schłodzenie aparatu w lodówce w szczelnym pojemniku przed nocnym fotografowaniem. A jak powstaje ISO, to TY łagodnie ujmujesz… Nie wiem jakie to prostsze… W samej matrycy tego samego przetwornika CCD znajduje się na ogół masa elektrod serwisowych dla każdego ogniwa. Powiem to prościej, to w CCD ISO nie zmienia PROGRAMU, a SPRZĘTU! Zmieniając poziom usuwania informacji użytecznych w stosunku do poziomu szumów dla danego typu matrycy, przez przyłożenie napięcia sterującego (nie wzmacniającego !!) do każdej komórki elementarnej. To jest bardzo uproszczone. A w CMOS w ogóle wszystko z usuwaniem informacji jest inne, to osobny duży temat. Mimo to opisane powyżej eksperymenty nie są do końca poprawne. Szczególnie trzecia klatka - gdzie zastosowałeś +4EV, wielokrotnie eksperymentował. Tak, przy +4EV otrzymujesz taką samą ekspozycję. Ale nie doszli do końca, co ja zrobiłem dawno temu. Wrzuć ostatnie dwie klatki do edytora i mocno powiększ najciemniejsze obszary i zobacz, jak różna jest struktura szumu. Wszystko stanie się dla ciebie jasne natychmiast. Na D700 długo eksperymentowałem na L1 (100). Masz rację — wszystko jest zautomatyzowane. Nie jest jednak jasne, jakiego algorytmu używają inżynierowie Nikona. To wszystko spekulacje, zwłaszcza jeśli nie ma edukacji. Nie znalazłem żadnych informacji w domenie publicznej i mogę się tylko domyślać. Jeszcze raz o D700. Naprawdę frustruje mnie to, że ten aparat bardzo słabo odtwarza zakres kolorów w słabym świetle, nawet przy ISO200 w najciemniejszych półcieniach. Nawet tani D3100 lepiej oddaje kolory (dziesiątki smutnych eksperymentów), chociaż D3100 ma bardzo silny szum chromatyczny, podczas gdy D700 nie ma ich wcale! A przy wysokim ISO 800-1600, D700 zamienia się w czarno-biały aparat podczas fotografowania w nocy, niestety ... Ale oto uwaga - z programem ISO L1 (100), D700 ostro poprawia opracowywanie kolorów w ciemnych, a nawet średnich półtonach w nocnym strzelaniu. A tam, gdzie D3100 już traci składnik koloru, pozostaje tylko czerń i biel, D700 nadal przekazuje przejścia kolorów. Bez znajomości algorytmów Nikona trudno to wytłumaczyć.
Dzięki za informację. W artykule mam pomysł, eksperyment i wnioski. To nie jest ostateczny dogmat, traktuj to w ten sposób :)
Arkady, zawsze z uwagą i szacunkiem czytam Twoje opinie ekspertów na temat ogniw. Uczono mnie jako studenta - Wszelkie wnioski dotyczące działania systemu można wyciągnąć tylko na podstawie eksperymentu i, co najważniejsze, powtarzalności wyniku. Chciałbym złożyć ci kilka życzeń - przeprowadzasz testy testowe w standardowych warunkach i podlegasz warunkowemu standardowemu oświetleniu. Ale w takich warunkach nawet 3100 w obecności Nikkora 50mm 1.4 pokaże bardzo dobre wyniki. W obecności takiego szkła nawet 3xxx pozwoli bezgłośnie strzelać przy tkaniu o zmierzchu. Chciałabym pokazać testy kamer w warunkach granicznych użytkowania - z podświetleniem (zakres dynamiczny), a także przy fotografowaniu w nocy (a jest też DD! szum!! i ich konstrukcja) układami. A przy kieliszku 50-1.4 bardzo trudno jest sprawdzić coś dla wielu na swoim forum. Używam D700 D3 D3100. Powodzenia!
A więc, bojarze, napisz do ciebie na przykładzie kanonu, jak działa zmiana ISO? Nie we wszystkich szczegółach, bo nie mogę ze względów prawnych, ale trochę więcej niż prawda? :)
Napisz, kto ci zabrania. I nie tylko dla mnie, ale dla wszystkich zainteresowanych tym tematem. Wiedza jest lekka, przynieś ją szybko!
Trochę o tym, jak aparat zmienia wartość ISO.
Myślę, że wiele osób wie, że aby zmienić wartość ISO, procesor aparatu zmienia wzmocnienie wzmacniaczy umieszczonych między matrycą a ADC. To jest tak zwana analogowa zmiana ISO.
Ponadto w niektórych przypadkach procesor zmienia wartość ISO, mnożąc lub dzieląc dane otrzymane z ADC przez określone współczynniki. To jest tak zwana cyfrowa zmiana ISO.
Jednak w ogólnej prasie jest bardzo mało dokładnych danych, przy których wartości ISO stosuje się tę lub inną metodę jego zmiany. Wszystko to objęte jest licznymi patentami, ale ich niewielka dostępność dla szerokiego kręgu fotograficznej publiczności nie pozwala rzucić światła na te informacje.
Nie można jednak nie doceniać jego znaczenia. Ponieważ przy zwiększaniu ISO w sposób analogowy szum zawarty w sygnale z matrycy jest wzmacniany (podwyższony) w mniejszym stopniu niż przy bezpośrednim mnożeniu danych z przetwornika ADC, dlatego lepiej unikać wartości ISO uzyskane w ten sposób, natomiast wartości ISO uzyskane przez podzielenie danych z ADC, mają niższy poziom szumów.
Poniżej znajduje się tabela uzyskana przy użyciu oprogramowania układowego ML dla aparatu Canon 60D, dla innych aparatów informacje te będą podobne lub bardzo podobne i każdy może przeprowadzić to badanie samodzielnie.
Pierwsza kolumna to wartość ISO ustawiona przez użytkownika w aparacie.
Druga kolumna to „uczciwa” wartość ISO uzyskana przez wzmocnienie analogowe.
Trzecia kolumna to mnożnik, jeśli jest to „+”, lub współczynnik podziału, jeśli jest to „-”, który procesor kamery stosuje do danych otrzymanych z ADC. Innymi słowy, jest to „cyfrowa” zmiana ISO.
Jeśli przeanalizujemy dane, możemy wyciągnąć pewne wnioski.
1. Maksymalna „uczciwa” wartość ISO dla tego aparatu to 3200 (dla innych, szczególnie dla FF, sprawdź sam), wartości powyżej tej wartości są uzyskiwane przez oprogramowanie i mają zawyżony poziom szumów. Innymi słowy, jeśli w jakimkolwiek celu potrzebujesz wartości ISO wyższej niż 3200, to ma sens nie zwiększać jej w aparacie, tylko fotografować z wartością 3200, a podczas dalszej obróbki na komputerze podnosić jasność do wymagany, co można zrobić dokładniej i przy mniejszym hałasie.
2. Warto też unikać wartości ISO z „+” w trzeciej kolumnie, aby nie mieć zwiększonego poziomu szumów, ale jeśli są potrzebne, zrób klatkę z nieco niższą poprzednią wartością ISO i doprowadź ekspozycję do wymaganego podczas przetwarzania. Na przykład lepiej wybrać 200, a nie 250.
3. Wartości ISO z „-” w trzeciej kolumnie mają niższy poziom szumu i można ich użyć, gdy potrzebna jest wyższa wartość ISO, ale istnieje obawa przed zwiększeniem szumu. Na przykład, jeśli potrzebujesz ISO 400, możesz ustawić 320, to niewiele mniej niż 400, ale będzie mniej szumów. Podobnie lepiej jest preferować 640 niż 800. Cóż, lepiej wybrać 2500 jako limit ISO, a nie 3200.
100 100 0
125 100 +0.3 EV
160 200 -0.3 EV
200 200 0
250 200 +0.3 EV
320 400 -0.3 EV
400 400 0
500 400 +0.3 EV
640 800 -0.3 EV
800 800 0
1000 800 +0.3 EV
1250 1600 -0.3 EV
1600 1600 0
2000 1600 +0.3 EV
2500 3200 -0.3 EV
3200 3200 0
4000 3200 +0.3 EV
5000 3200 +0.6 EV
6400 3200 +1 EV
12800 3200 +2 EV
2 Part.
W pierwszej części rozważany był mechanizm zmiany ISO w normalnych warunkach, a dokładniej przy wyłączonym trybie Priorytet tonów podświetlenia.
Jeśli go włączysz, zmiana ISO jest zupełnie inna. Poniżej wyniki badania tego zagadnienia na przykładzie Canona 60D.
Pierwsza kolumna to wartość ISO ustawiona przez użytkownika w aparacie.
Druga kolumna to „uczciwa” wartość ISO uzyskana przez wzmocnienie analogowe.
Trzecia kolumna to mnożnik, jeśli jest to „+”, lub współczynnik podziału, jeśli jest to „-”, który procesor kamery stosuje do danych otrzymanych z ADC. Innymi słowy, jest to „cyfrowa” zmiana ISO.
200 100 +1 EV
250 100 +1.3 EV
320 200 +0.6 EV
400 200 +1 EV
500 200 +1.3 EV
640 400 +0.6 EV
800 400 +1 EV
1000 400 +1.3 EV
1250 800 +0.6 EV
1600 800 +1 EV
2000 800 +1.3 EV
2500 1600 +0.6 EV
3200 1600 +1 EV
4000 1600 +1.3 EV
5000 3200 +0.6 EV
6400 3200 +1 EV
12800 3200 +2 EV
Po przeanalizowaniu tych danych możemy dojść do bardzo rozczarowującego wniosku – w trybie Highlight tone priority we wszystkich przypadkach jest programowo podnoszona czułość ISO, oczywiście wzrasta też szum, o czym jednak nieco niejasno wspomniano w instrukcji aparatu. podręcznik. Ważne jest, aby zrozumieć, że ten wzrost czułości ISO i wzrost szumu wpływa na to, co zostanie zapisane w pliku RAW! W ten sposób można wyciągnąć jeden prosty wniosek - tryb priorytetu tonów podświetlenia nie powinien być włączany pod żadnym pozorem!
Dzięki, ciekawy!
Więc piszcie do wszystkich, tutaj wszystkich interesuje prawda i tylko prawda, a zwłaszcza według Canona, więc wyniki mojego eksperymentu podaję poniżej.
Używam Nikona d80.
Zadaję pytanie. Podczas fotografowania w słabych warunkach oświetleniowych (powiedzmy o zmierzchu, przy przysłonie f/3.5), co jest lepsze pod względem jakości?
1. Niedoświetl zdjęcie, pozostaw czułość ISO na ekstremalnie niskich wartościach. A następnie w edytorze dokonaj kompensacji ekspozycji podczas walki z wszelkiego rodzaju szumami itp.
2. Wykonaj kompensację ekspozycji bezpośrednio w aparacie. Ponownie spróbuj usunąć powstały szum w edytorze.
Zrób podobny eksperyment. To nie jest trudne. Pytania znikną. Czy -5EV.
Zrobiłem to na d610 trzy lata temu. A teraz przypadkowo znalazłem ten artykuł ...
w zależności od tego, gdzie podnieść. ogólnie lepiej w aparacie - zdjęcie będzie trochę czystsze
Mnie też interesowało to pytanie, więc przeprowadziłem eksperyment na Canonie 100D. Najpierw nakręciłem scenę w RAW na ISO 1600 z normalną ekspozycją, potem na 800, 400, 200, 100, bez zmiany czasu otwarcia migawki i przysłony. Redukcja szumów w komorze została włączona. Następnie, w swoim rodzimym deweloperze Canona, DPP otwierał zdjęcia przy 1600 i 400. Niedoświetlone zdjęcie przy ISO 400 było wyciągane przez suwak jasności (jego zakres w DPP + - 2 stopnie), podobnie jak przy ISO 1600. Szum przy ISO 400 okazał się nawet trochę mocniejszy niż przy 1600! Zauważyłem też, że suwaki redukcji szumów na różnych zdjęciach są w różnych pozycjach, czyli redukcja szumów w aparacie przy wysokich ISO działa bardziej agresywnie. Kiedy redukcja szumów została ustawiona na zero, pojawił się cichy horror - pojawiły się szumy i gorące piksele.
Dlaczego wybrałem ISO 400? Ponieważ w tym modelu „natywne”, optymalne ISO to od 100 do 400, to następuje silna utrata DD i szumu.
Nasuwają się dwa wnioski: 1) Fotografuj z właściwą ekspozycją. 2) Redukcja hałasu wewnątrz komory jest dobra. Jeśli to źle, zawsze możesz to wyłączyć w deweloperze.
Chciałbym przeprowadzić podobny eksperyment z prześwietleniem, ponieważ panuje opinia, że podczas prześwietlenia hałasy są mniej zauważalne.
Przeprowadziłem podobny eksperyment, ale ze wzrostem ISO, z prześwietleniem. Zacząłem od ISO 400, potem 800, potem 1600 z tym samym czasem otwarcia migawki i przysłoną, włączoną redukcją szumów. Porównałem 400 z 1600, obniżając ekspozycję tego ostatniego suwakiem „jasności” w DPP. Poziom szumu jest prawie taki sam, ale w jasnych obszarach pojawił się różowy odcień, którego nie można usunąć poprzez regulację balansu bieli, a fioletowy odcień pojawił się w ciemnych.
Ogólnie uważam, że Japończycy od dawna tańczą te tańce z tamburynem.
Dla porównania, tłumik szumów w komorze znajduje się na kenonie, na nikonie i na sony – w zasadzie nie da się go wyłączyć. A fakt, że można go podobno wyłączyć w menu, powiedzmy, jest trochę chytry. W rzeczywistości współczynniki redukcji szumów po prostu trochę się zmieniają :) I tak, obraz jest zapisywany w RAW-ie po redukcji szumów. Nie da się go uzyskać w swojej dziewiczej formie.
Zgadzam się, że nawet wyłączona redukcja szumów nadal miażdży zarówno RAW, jak i JPEG, ale w niewielkich granicach, że tak powiem, domyślnie i nic na to nie można poradzić. Ale to, co jest powyżej wartości domyślnej, można zresetować w natywnym programiście DPP. Albo popraw.
Kto ma innych programistów, którzy pozwalają podnieść ekspozycję o więcej niż 2 przystanki - wypróbuj i wypisz się.
To samo się stanie. W aparacie trochę lepiej, na wydłużonym wąwozie - trochę gorzej.
Przeczytaj powyżej, pisał o zmianie ISO.
cześć mireashniki, tak przy okazji
chociaż jestem z IT, a nie z RTS-em, ale fajnie jest zobaczyć tutaj moje rodzime bagno
dzięki za komentarz, ciekawie było przeczytać
Myślę, że to kwestia algorytmów przetwarzania i tak dalej. Każdy piksel da inne napięcie. Przy niskich czułościach ISO wystarczająca ilość światła wpada do matrycy, a algorytmy wyprowadzają normalne napięcie. Gdy światło słabnie, wiele pikseli się zwisa, a następnie szum wspina się przez algorytm dodawania. Jest to równoznaczne z faktem, że jeśli obraz zostanie zmniejszony dwuliniowo, bikubicznie, jego jakość stanie się lepsza. A teraz spróbuj powiększyć obraz, oto wniosek. Skąd ktoś wie, że nagrywanie odbywa się nie na jednym migawce, ale 10 na raz, a 1 na wyjściu.
I logiczne jest, że im lepszy procesor, tym lepszy obraz. Co podobnie myśli technologia wytwarzania matryc.
Stamtąd odejmowanie czarnych ramek i uśrednianie 10 ujęć w chdk
Stamtąd, że migawka kliknie raz i że w ogóle istnieje. Elektroniczna migawka da Rolling Shutter. Globalne jeszcze nie zostało zrobione.
Jak ważne jest to dzisiaj?
A może to nadal nie jest takie proste i czy czas przestać „wyciągać” ekspozycję z mojego pentaksa k10d?
Woz wciąż tam jest