¿Qué es "ISO" en una cámara digital?

mattdm

¿Qué es "ISO" en una cámara digital?

¿Qué es "ISO" en general y cómo se define la escala?

¿En qué se diferencia la escala ISO para la sensibilidad de la película de la sensibilidad ISO que se usa en las cámaras digitales?

¿Siempre es mejor un ISO más bajo?

mattdm

Me di cuenta de que tenemos excelentes preguntas/respuestas sobre la apertura, decentes sobre las velocidades de obturación y nada que realmente llegue al corazón de este tercer factor de exposición. Así que, aquí vamos. :)

lindes

Hay un cuarto factor de exposición: la cantidad de luz. ;)

mattdm

Esa es una cuestión de dónde coloca sus términos. :) Para cualquier escena dada, hay un valor de exposición determinado que grabará una imagen con un valor de brillo promedio determinado. Al ajustar la apertura, el tiempo de exposición o la sensibilidad, cambia el valor de exposición y para una escena constante que cambia la "exposición" de la imagen de salida resultante. Al cambiar la iluminación, cambia la escena en sí, lo que significa que se requerirá un valor de exposición diferente para registrar el mismo brillo en la imagen resultante.

mattdm

Tradicionalmente, EV es solo Av × Tv. Con la ganancia del sensor bajo un control fácil e inmediato, en estos días es efectivamente: Av × Tv × Sv = EV. Luego, EV / iluminación = exposición final.

lindes

Me parece bien; considerar un cambio de iluminación como un "cambio de escena" y, por lo tanto, "separado" del valor de exposición, parece una forma válida de describirlo. Como tal, si la iluminación de una escena es un "factor de exposición" es ciertamente discutible, aunque me gusta pensar en ello. :) Sin embargo, ciertamente no es uno que controle desde dentro de la cámara, err, a menos que esté controlando el brillo del flash desde dentro de la cámara. :)

evan krall

Consulte photo.stackexchange.com/q/2946/378 para ver una discusión sobre cómo las cámaras digitales implementan ISO.

marca rescate

Pero ISO no es parte de la exposición. Más bien determina cómo reaccionará la cámara a la exposición que recibe.

mattdm

@Mark Depende del sentido de la palabra "exposición". Al menos durante los últimos 50 años, al menos un uso común del término definitivamente incluye ISO. Podría decirse que su uso es técnicamente más correcto , pero eso es realmente una lucha cuesta arriba contra el uso común en el campo. Ver esta respuesta para más.

marca rescate

@mattdm tu segundo enlace está roto. Creo que los malentendidos sobre el ruido serían mucho menores si todos usáramos una definición moderna de exposición. Sin embargo, entiendo el peso de la tradición.

mattdm

Ugh, volveré a publicar ese comentario con un enlace fijo una vez que llegue a una computadora. Debe ir a photo.stackexchange.com/a/27588/1943

mattdm

FWIW Creo que hay mucho espacio para una respuesta completa aquí que incluye la distinción que está haciendo y por qué es importante.

lindes

En fotografía, ISO generalmente se refiere a una medida de " Velocidad de la película ", que utilizo como referencia a la sensibilidad del sensor digital .

En resumen, las letras reales ISO son un nombre para la Organización Internacional de Normalización (no, oficialmente, un acrónimo; más información aquí ), y en fotografía se refiere a la norma ISO 12232:2006 y otras normas relacionadas: ISO 12232: 1998, ISO 5800:1987, ISO 6:1993 e ISO 2240:2003. (Enlaces en la página de velocidad de la película). Históricamente, la película también ha utilizado los estándares ASA y DIN , el primero con el mismo sistema de numeración y el DIN con una escala completamente diferente.

Los estándares para cine y digital son técnicamente diferentes (en formas que no he investigado lo suficientemente de cerca como para informar completamente), pero en general son lo suficientemente similares para fines prácticos, son esencialmente los mismos (a pesar de la falla de reciprocidad , que muchos las películas son bastante propensas, aunque lo digital generalmente no lo es). Entonces, si mide una exposición con su cámara digital, podría usar esa exposición con una película de la misma clasificación que la configuración ISO que usó en la cámara digital y esperar obtener una exposición similar (a menos que la velocidad de obturación sea larga o corta). suficiente para que la falla de reciprocidad se active para la película) (también suponiendo un equipo similar de lo contrario, sin diferencias en los filtros, etc.).

Tanto en digital como en película, un número más alto indica una mayor sensibilidad. Un número el doble de alto es el doble de sensible (por ejemplo, 200 es el doble de sensible que 100, 400 es el doble de sensible que 200, etc.). Por lo tanto, al disparar con poca luz y desear una velocidad de obturación relativamente rápida (por ejemplo, lo suficientemente rápida como para detener el movimiento), será esencial una clasificación de sensibilidad más alta (¡así que no, más baja no siempre es mejor!)

En las cámaras digitales (y de manera similar pero diferente en las películas), las clasificaciones ISO más altas tienden a crear ruido (el efecto relacionado en las películas es una mayor granulosidad ). Entonces, si bien no siempre es mejor (eso depende de lo que esté buscando), las clasificaciones ISO más bajas siempre (o al menos casi siempre) tienen menos ruido, lo que puede ser deseable. (En el caso de fotografías con poca luz donde la velocidad de obturación no es una preocupación, las exposiciones prolongadas combinadas con clasificaciones ISO más bajas crearán una imagen "mejor", aunque es concebible que a algunos les gusten los efectos del ruido; ciertamente hay atractivo a veces para filmar grano.)

En cuanto a cómo se define la escala, se basa en mediciones de una imagen producida en función de un determinado escenario de iluminación . Los detalles son complejos, así que dejaré los detalles como ejercicio para el lector. Un resumen simple es que (para digital) es una medida de qué tan rápido el sensor digital se "satura" con luz. (Para el cine, el proceso está relacionado pero es diferente).

En resumen: un ISO más alto es más sensible pero más ruidoso (pero no necesariamente peor), digital y película clasificada para el mismo ISO (o ASA para la película) tendrá una sensibilidad similar, y la escala se basa en qué tan rápido se convertirá una imagen " saturado" dada una cierta cantidad de iluminación.


NOTA: Me estoy preparando para hacer algunos experimentos relacionados con la controvertida respuesta de Matt Grum. Con suerte , mis resultados crearán una buena respuesta clara y sin ruido al punto importante que menciona: que una imagen de ISO alto con poca cantidad de luz será menos ruidosa que una imagen de ISO bajo con la misma cantidad de luz . al sensor , que luego se amplifica en el posprocesamiento. Más por venir, con suerte en... EDITAR: Bueno, he fallado en hacer que esto suceda por un tiempo ahora. Todavía puedo hacerlo en algún momento. Mientras tanto, también señalaré este artículo .eso habla de comparaciones de valores ISO nativos versus no nativos, y la cantidad de ruido en ellos, que, aunque el artículo no lo dice exactamente, creo que probablemente esté directamente relacionado exactamente con esta pregunta.

matt grum

Nunca quise ser controvertido, esta respuesta contiene mucha información útil, solo quería que la gente supiera que dopar ISO no garantiza un ruido más bajo y dar un ejemplo. Pensé que ya era hora de que alguien defendiera al Capitán ISO, en su incesante lucha contra el malvado Doctor Read Noise, por lo que no recibe ningún reconocimiento, ¡todo mientras Mr. Dim Indoor Lighting sale impune!

usuario2719

Las clasificaciones ISO se pueden establecer en una escala lineal (el antiguo estilo de clasificación ASA) o en una escala logarítmica (DIN). Hasta hace relativamente poco tiempo, no podía usar el nombre ISO junto con la calificación indicada si no indicaba los valores en ambas escalas, incluso si las curvas de contraste y el desarrollo estaban exactamente de acuerdo con la especificación ISO. En algún momento, alguien (o un comité de personas) finalmente decidió que hacer malabarismos con dos clasificaciones intercambiables no estaba haciendo nada por nadie (excepto por el Deutsches Institut für Normung), requería demasiados caracteres LCD para mostrar, etc.

miguel c

Cambiar la configuración ISO no cambia la sensibilidad de un sensor en una cámara digital. Cada sensor solo tiene una única sensibilidad basada en la cantidad de carga acumulada por cada fotón que lo golpea. Cambiar la configuración ISO cambia cuánto se amplifica la señal analógica que proviene de cada sitio de fotos (a/k/a sensel, a/k/a pixel well) antes de pasar por un convertidor de analógico a digital.

lindes

@MichaelC: si bien es probable que esto sea cierto (en realidad no lo sé, pero tiene sentido) desde una perspectiva electrónica, desde una perspectiva fotográfica, creo que llamar a la sensibilidad de amplificación es ... probablemente sea menos confuso (incluso si técnicamente inexacto ) que tratar de explicar esto con precisión a una audiencia que puede no entender en absoluto el lado electrónico de las cosas. Como tal, me inclino a no tratar de editar nada. No obstante, agradezco este comentario. Para los pedantes y geeks de EE entre nosotros (incluido yo mismo en ambos campos), es una distinción útil para hacer.

matt grum

TL; DR:  Para minimizar el ruido, obtenga la mayor cantidad de luz posible a través de la lente (ya que el ruido es causado principalmente por bajos niveles de luz) utilizando la configuración adecuada de apertura y velocidad de obturación.

Luego, mientras mantiene estos ajustes constantes, aumente el ISO tanto como pueda (sin recortar los reflejos), ya que esto reducirá la proporción de la señal que se lee como ruido.


¿Siempre es mejor un ISO más bajo?

¡No!

Para una cantidad fija de luz que entra en la cámara, bajar el ISO no dará como resultado una reducción del ruido (relación señal-ruido mejorada). La única forma de reducir el ruido es combinar la reducción del ISO con dejar entrar más luz abriendo la apertura o dejando el obturador abierto más tiempo.

Si la cantidad de luz que puede dejar entrar es limitada (ha llegado a la apertura máxima y no puede usar una velocidad de obturación más larga sin introducir desenfoque), entonces usar el ISO más alto posible (sin recortar los reflejos) conducirá al ruido más bajo en el imagen. Esto va a parecer contrario a la intuición e invitará a votos negativos (¡siete hasta ahora!), así que déjame explicarte (ver mi respuesta a los comentarios al final).

Los valores altos de ISO no provocan ruido, la falta de luz provoca ruido. La razón por la que las personas asocian los ISO altos con el ruido es porque cuando aumenta la configuración ISO en el modo de prioridad de obturador o de apertura, la cámara cierra la apertura o aumenta la velocidad del obturador para compensar, lo que reduce la cantidad de luz que entra en la cámara.

Aquí hay una explicación de por qué la poca luz produce ruido:

Una fuente importante de ruido en las imágenes surge de la naturaleza aleatoria de la luz y se denomina ruido de fotones o ruido de disparo. Los fotones se emiten aleatoriamente desde las fuentes de luz. Si recolecta muchos fotones, la aleatoriedad se promedia y obtiene casi exactamente el mismo número emitido en cada dirección. Si recolecta muchos menos fotones, el número recolectado en píxeles vecinos (que deberían ver el mismo color) puede diferir dando variaciones de brillo conocidas como ruido o grano. Así es como la falta de luz conduce al ruido. Ver Wikipedia: Ruido de disparo .

Otra fuente de ruido es el ruido de lectura. El ruido de lectura ocurre cuando las cargas analógicas en el sensor se digitalizan (se leen). El ruido de lectura es aproximadamente constante con respecto al número de fotones capturados. El aumento de ISO amplifica la señal y, por lo tanto, el ruido de fotones, pero el ruido de lectura permanece igual.

Si usa un ISO más bajo (con la misma cantidad de luz que ingresa a su cámara), obtendrá una imagen subexpuesta y cuando la ilumine en la publicación, amplificará tanto el ruido de fotones como el ruido de lectura . Su ruido total será entonces mayor.

He aquí un ejemplo de este efecto en la práctica:

Estas imágenes se tomaron con una barra de configuración ISO idéntica y se procesaron exactamente de la misma manera. El inferior es claramente más ruidoso, a pesar de haber sido disparado a ISO 100.

Si tuviera que trazar el ruido frente a ISO para cada par de velocidad de obturación/apertura, encontraría que el ruido siempre aumenta (a veces solo un poco) a medida que disminuye ISO . Por lo tanto, no veo cómo puede argumentar que un ISO alto da como resultado imágenes más ruidosas, dado que cuando todo lo demás es igual, ¡los ISO más bajos producen más ruido!


Respuesta a comentarios

Lo siento, pero su explicación no cambia el hecho de que su declaración básica es incorrecta. Lo que normalmente desea usar es el ISO más bajo que le dará la exposición adecuada con una combinación utilizable de velocidad de obturación y apertura.

El método que usa no tiene ninguna consecuencia real, cuando lo piensa, usar el modo automático y elegir el valor ISO que da como resultado que el obturador/apertura sea tan largo/ancho como pueda es equivalente a simplemente configurar el obturador/ apertura para que sea lo más larga/ancha posible en primer lugar y luego ajuste el ISO para obtener la exposición correcta.

Sin embargo, no estaba sugiriendo una metodología de disparo, el punto que estaba diciendo era que, para minimizar el ruido, debes dejar entrar la mayor cantidad de luz posible, dado que lo has logrado con obturador/apertura/flash o lo que sea, el ISO debe ser lo más alto posible (antes de resaltar el clip), ya que cualquier otra cosa dará como resultado una subexposición y, por lo tanto, más ruido de lectura.

si realmente cambia la velocidad de obturación y/o la apertura (siguiendo la ley de reciprocidad, como se haría normalmente), entonces adivine qué: obtiene más fotones en el sensor para la misma "exposición" (llámese EV ajustado para la ISO en cuestión)! Entonces, ¡menos ruido!

Sí, pero no puede aumentar el ISO y al mismo tiempo cambiar la configuración para dejar entrar menos luz y luego concluir que tiene más ruido porque está usando un ISO más alto. ¡Especialmente cuando puedes demostrar que si aumentas el ISO por sí solo, disminuyes el ruido!

Es como comprar un automóvil con un motor más pequeño para reducir el consumo de combustible, conducir a todas partes con los pies apoyados en el piso y concluir que los motores pequeños aumentan el consumo de combustible. Cambie una variable a la vez.

Juana C

Es decir, asumiendo que todas las demás cosas son iguales. Empujar la exposición en el procesamiento posterior expondrá el ruido, pero si esa toma ISO 100 tuvo una exposición más larga para que se expusiera correctamente, la diferencia de ruido puede no ser tan evidente. Además, los sensores más nuevos hacen que esto sea un poco menos doloroso. :)

matt grum

@John Al hacer comparaciones, tiene sentido mantener las otras variables iguales, ¿no? De todos modos, el punto que estoy diciendo es que si el disparo ISO100 hubiera sido de dos segundos, habría sido menos ruidoso, pero eso sería debido a la luz adicional , no al ISO más bajo, porque cuando la cantidad de luz era la misma, el ISO más bajo no resultó en menos ruido.

matt grum

Pero sí, estoy de acuerdo en que los sensores más nuevos con un ruido de lectura súper bajo como el Pentax K5 valen la pena, como muestra esto. ¡Otros fabricantes toman nota!

Jukka Suomela

En aras de la exhaustividad, sería bueno tener también un par de ejemplos que muestren lo que sucede si el ISO es demasiado alto (es decir, está recortando los reflejos).

Tomás

¡Vaya, gran explicación! ¡Este tipo de material es excelente para que los principiantes (como yo) lo lean! +1.

whuber

La imagen de abajo es más ruidosa porque está expuesta incorrectamente, ¡no porque el ISO sea más bajo! Una comparación realista lo expondría a 1/2 segundo, no a 1/30 segundo.

erudita

@whuber, está comparando la ganancia analógica con la ganancia digital. Vea la primera oración, donde dice que aumente el ISO al máximo sin sobreexponer (esto está mal en realidad, la sobreexposición es buena para el ruido) y recorta los reflejos (esta debería ser la única estipulación). En este método de elegir una exposición, la velocidad de obturación y la apertura ya están elegidas (@Matt, debe indicarlo explícitamente, ya que probablemente confundirá a los principiantes) para lograr un efecto creativo o minimizar el movimiento de la mano/sujeto. Cabe destacar el efecto de la apertura y la velocidad de obturación al aumentar la cantidad de luz (sobre ISO)

ataúd de jerry

-1. Lo siento, pero su explicación no cambia el hecho de que su declaración básica es incorrecta. Lo que normalmente desea usar es el ISO más bajo que le dará la exposición adecuada con una combinación utilizable de velocidad de obturación y apertura. La subexposición (independientemente del ISO) dará lugar a problemas de ruido, pero el problema es la subexposición, no el ISO bajo.

rfusca

¡Buena explicación y una buena forma de pensarlo!

lindes

Tiene razón, en realidad es la menor cantidad de fotones lo que crea al menos una forma de ruido. Pero, si realmente cambia la velocidad de obturación y/o la apertura (siguiendo la ley de reciprocidad, como se haría normalmente), entonces adivine qué: obtiene más fotones en el sensor para la misma "exposición" (llámelo EV como ajustado para el ISO en cuestión)! Entonces, ¡menos ruido! Además, seguramente su declaración de "procesado exactamente de la misma manera" es engañosa: siguió la misma metodología, pero seguramente no la misma configuración real (por ejemplo, la compensación de "Exposición"), ¿verdad? ¿Cuál fue su procesamiento?

lindes

Nota: le agradezco por señalar y vincular los diferentes tipos de ruido ... esa parte de esta respuesta es definitivamente útil, ¡así que gracias!

lindes

también, una nota al margen sobre mi primer comentario: supongo que técnicamente ya no es la ley de reciprocidad cuando agrega ISO a la mezcla, pero espero que mi punto se entienda. 4 paradas menos de sensibilidad merecen 4 paradas más de valor de exposición (más tiempo, presumiblemente (tomando la exposición a 1/2"), ya que ya está en 2.8, a menos que la lente sea una lente f / 0.7. :D)

matt grum

@lindes Procesé las fotos exactamente de la misma manera usando exactamente los mismos clics del mouse (los detalles están en la imagen). Si sigues la ley de reciprocidad, obtendrás menos ruido porque ahora tienes más luz, ¡y más luz equivale a menos ruido! . Si dispara a 1/30 s ISO1600 obtiene ruido, si dispara 1/30 s ISO 100 obtiene ruido, si dispara 1/2 s ISO 100 obtiene muy poco ruido. ¡El factor que cambia entre el ruido y el caso de muy poco ruido es la velocidad de obturación! Ese es el punto que la gente simplemente se niega a aceptar, pero es tan fácil de demostrar...

matt grum

@Jerry Coffin , la declaración no está mal. ¡De hecho, conducirá a la misma configuración que su sugerencia! Reducir el ISO en el modo automático hasta que el obturador/apertura sean tan largos/anchos como pueda, es lo mismo que configurar el obturador y la apertura tan largos/anchos como pueda y luego aumentar el ISO hasta que obtener la exposición correcta! Reconsidere su voto negativo, ya que esto es importante (he visto personas disparando en manual y bajando el ISO y subexponiendo porque piensan que los ISO altos causan ruido). O si aún no está de acuerdo, proporcione un contraejemplo.

whuber

@todos: acepto que para una exposición determinada se puede obtener una mejor imagen usando un ISO más alto. Pero esto me parece una forma inusual de proceder. Tal vez estoy atrapado en los viejos hábitos de los días de las películas cuando uno no cambiaba fácilmente la velocidad (tenías una velocidad por cuerpo de cámara hasta que cambiabas la película), así que elegiste una velocidad y solucionaste eso. Pero en la mayoría de las situaciones, creo que hay cierta libertad en la apertura o en la velocidad de obturación y es con lo que trabajamos antes de aumentar el ISO. Además, caeteris paribus , aumentar la ISO es siempre un compromiso, no una mejora.

matt grum

@whuber Tal vez sea una forma extraña de pensar en ello, y probablemente sea por eso que a las personas les cuesta aceptar el concepto. No estoy de acuerdo con su último punto : aumentar el ISO siempre es un compromiso, no una mejora cuando ha alcanzado el punto en el que está disparando con una apertura total y no puede aumentar la velocidad del obturador, ya que introduciría el desenfoque del sujeto, luego aumentar el ISO es una buena medida para mitigar el ruido de lectura y el ruido de digitalización, lo que veo como una mejora.

lindes

@Matt Grum: Mirando más de cerca, veo que usó "contraste automático" en ambas imágenes. ¿Correcto? Seguramente se veían muy diferentes (la imagen ISO 100 siendo muy oscura) antes de aplicar ese cambio... Si??? Si no es así, estoy profundamente confundido por lo que me parece una contradicción con lo que esperaría, y quiero entender antes de seguir comentando. Sin embargo, si eso es correcto, mantengo mi declaración de que este es el mismo "proceso", pero un procesamiento diferente .

lindes

De cualquier manera, los resultados que muestra son interesantes, y probablemente intentaré reproducirlos yo mismo, para ver qué más puedo aprender (¿y quizás enseñar posteriormente?) de esto.

whuber

@Matt Tiene razón, pero el motivo en esa situación para aumentar el ISO no tiene nada que ver con si un ISO alto es mejor para la calidad de la imagen: el motivo está relacionado con el control de la duración de la exposición. Me resulta más difícil imaginar situaciones (aunque quizás pueda sugerir algunas) en las que el fotógrafo haya encontrado un rango de aperturas y velocidades de obturación que crearán la exposición correcta para la imagen deseada y razones, "Porque tengo la latitud para disminuir la apertura y /o el tiempo de exposición, creo que aumentaré mi ISO para que la imagen salga mejor".

matt grum

@lindes Sí, utilicé el contraste automático en Photoshop para normalizar los datos y facilitar su visualización (la imagen ISO100 era más oscura). La normalización es común cuando se comparan datos experimentales, aunque si estuviera midiendo la relación señal/ruido, este paso no sería necesario y podría tener el mismo proceso que tú.

matt grum

@whuber La gente parece no poder separar la configuración ISO del obturador/apertura. No estoy diciendo que si aumenta el ISO y luego disminuye la apertura/tiempo de obturación obtendrá una mejor imagen, estoy diciendo que si aumenta el ISO y mantiene la apertura/obturación igual obtendrá una mejor imagen (siempre que no no recortar los aspectos más destacados). Estas dos afirmaciones son muy diferentes. Vuelva a leer mi respuesta. Lo afirmo claramente en el resumen de TL; DR: para minimizar el ruido, obtenga la mayor cantidad de luz posible hacia abajo en la lente usando la configuración de apertura y velocidad de obturación, luego aumente ISO tanto como pueda.

jrista

Matt, puede ser que todos estén malinterpretando lo que intentas explicar. Acabo de probar un par de tomas de ejemplo, e ISO 100 siempre supera a ISO 1600 cuando ambas configuraciones usan el obturador y la apertura correctos para producir una exposición correcta. He creado una toma de ejemplo para tratar de demostrar ambos puntos de vista. Consulte mi respuesta para ver los detalles de la toma de ejemplo, la exposición y el procesamiento posterior, y una discusión más detallada. Tal vez podamos poner a todos en la misma página.

matt grum

@jrista No creo que exista la exposición correcta , si aumento el ISO en una parada, no sofoco los reflejos y luego aplico una compensación de exposición de -1 en la publicación, ¿significa eso que mi exposición fue incorrecta en comparación ? a la exposición que habría obtenido al no aumentar el ISO? Creo que a la gente le cuesta entender que se puede configurar ISO por separado de la apertura del obturador. Cuando mantiene el obturador/apertura igual y aumenta el ISO, en realidad obtiene un ruido ligeramente menor. Intentalo. Esto demuestra que ISO no causa ruido por sí solo.

matt grum

Por cierto, no puedo ver tu respuesta en este momento por alguna razón...

jrista

Lo siento, le agregué más contenido del que esperaba originalmente. Es visible ahora.

jrista

@Matt: En cuanto a si el aumento de ISO genera ruido, creo que ese es el caso. Cada vez que amplifica una señal, también está amplificando el nivel de ruido base en esa señal. Si el nivel de lectura nativo de un sensor es ISO 100 y amplifica la señal para admitir ISO 1600, está amplificando TODA la señal, incluido el nivel de ruido base generado por el propio dispositivo (en este caso, un sensor digital). la misma "exposición", una configuración ISO más baja con una apertura más amplia o un obturador más largo RESULTARÁ en MENOS ruido, no más. Vea mi respuesta para una demostración de eso.

jrista

Creo, lo que tomo de su respuesta y comentarios hasta ahora, es que cuando intenta usar un obturador y una apertura específicos , si usa un ISO bajo da como resultado una imagen subexpuesta, y si usa un ISO más alto da como resultado una imagen correctamente expuesta. , usar el ISO más alto es mejor. Además, si elige un obturador y una apertura específicos, empujando el ISO al máximo sin recortar las altas luces y luego reduciendo la exposición en el procesamiento posterior, dará como resultado la imagen más clara con el ruido más bajo para el obturador y la apertura que eligió para disparar . Si entendí correctamente, ¡totalmente de acuerdo!

matt grum

@jrista 1ra respuesta amplificar la señal amplifica el ruido en la señal, sí. Pero la amplificación ISO [generalmente] se aplica antes de la lectura, y durante la lectura se agrega ruido adicional. Entonces, para la misma señal, amplificarla antes de la lectura significa que el ruido de lectura es proporcionalmente menor. Cuando no amplifica la señal antes de la lectura (es decir, usa ISO100), cuando ilumina la imagen en una computadora, amplifica la señal (con su ruido inherente) y el ruido de lectura. Por lo tanto, obtiene más ruido en general al amplificar digitalmente en lugar de en el dominio analógico.

matt grum

Estoy de acuerdo en que si baja el ISO y usa una apertura más grande/un obturador más largo producirá menos ruido, pero cambió dos variables (cantidad de luz e ISO) y luego atribuyó la reducción del ruido a la reducción del ISO. Atribuyo la reducción del ruido a la otra variable, la cantidad de luz, y proporcioné un ejemplo que lo demuestra.

erudita

Creo que todos los que critican la respuesta deberían leer mi comentario, específicamente "debe indicarlo explícitamente, ya que probablemente confundirá"

lindes

@Matt Grum: Mientras estoy sentado aquí planificando y configurando mis tomas de prueba, para poder hablar más sobre esto, me acabo de dar cuenta de que puede explicar por qué su respuesta me parece "incorrecta": usted dice a "Cambiar una variable a la vez", y creo que piensas que eso es lo que estás haciendo, pero no estoy de acuerdo: ¡usar "exposición automática" es introducir una segunda variable! Esa característica ajusta la imagen de forma variable , dependiendo de los datos de entrada. Cuando le das lo que yo llamaría una imagen subexpuesta, amplifica todo, incluido el ruido de las sombras . Diré más cuando actualice mi respuesta.

benjamin anderson

Para las cámaras digitales, el ISO tiene muy poco que ver con el ruido. Es una simple cuestión de la mecánica del sensor digital. Está presente en todas las formas de sensores eléctricos digitales y analógicos. El uso de un ISO más bajo significa que la activación del sensor está calibrada para una mayor cantidad de luz que ingresa a través de la lente. El ruido está presente en todos los niveles de ISO, solo tiene que obtener la exposición adecuada, independientemente de la configuración de ISO para anular los errores en la matriz sensorial. Cuando se expone correctamente, un ISO más bajo produce una toma más limpia debido al menor margen de error en los sensores y el firmware

matt grum

@whuber Es un problema complicado, pero al tratar de mantener todo lo demás igual, trato de mantener un brillo de imagen constante; de ​​lo contrario, esa es otra variable que está cambiando. Si no aplica los niveles automáticos (normalización) y mide la relación señal/ruido como se hace en la mayoría de los entornos científicos, los resultados son los mismos.

whuber

@Matt Ya sea que surja o no una sensación de resolución en este hilo, quiero agradecerle por plantear este problema de una manera inteligente y reflexiva, porque la discusión es informativa y útil. Los lectores tal vez perciban desacuerdo donde en realidad no lo hay porque (como la contribución de @jrista lo hace visible con el ejemplo) podemos estar describiendo el mismo fenómeno de diferentes maneras. Su punto principal parece ser desafiar la sabiduría estándar de que un ISO bajo siempre es mejor. Estoy agradecido de que nos haya animado a reconsiderar eso.

matt grum

@whuber de nada. La razón por la que estoy defendiendo mi caso con tanta pasión aquí se deriva de varias ocasiones en las que he visto a personas bajar el ISO y subexponer la imagen, pensando que están reduciendo el ruido. En la sección de fotografía de reddit, se aconsejó a alguien que dispara de noche en modo manual que baje el ISO para reducir el ruido. Señalé la falla en este pensamiento y recibí una cantidad sustancial de votos negativos (porque todos saben que un ISO alto significa más ruido, ¿no?), ¡así que sabía qué esperar!

bbking

Pero ahora, después de PP, ISO 100 tiene más ruido porque ha aumentado los niveles de brillo. Eso es muy similar a lo que hace subir el ISO. Prácticamente se podría argumentar que la imagen inferior ahora está en el equivalente a ISO 1600, que tiene más ruido. Es más ruidoso que el 1600 real porque, esencialmente, en el cuerpo ISO hace un mejor trabajo al manejar el ruido que PP. Sin embargo, todavía estoy de acuerdo en que el ISO más bajo no SIEMPRE es el mejor para usar. Pero aumentarlo SÍ crea más ruido.

matt grum

@BBking Esa es una forma de verlo, sin embargo, me refiero específicamente a las propiedades de la función ISO en las cámaras digitales que (en general) usa amplificación analógica y existe para reducir el ruido . Alterar la configuración ISO no crea ruido (excepto una pequeña cantidad), lo que hace es amplificar el ruido ya presente debido a la electrónica de la cámara y al ruido de disparo. Pero también amplifica la señal manteniendo la relación señal/ruido esencialmente sin cambios. Lo que reduce la relación señal/ruido es que la cámara cambia la velocidad de obturación o la apertura como resultado del cambio de ISO por parte del usuario.

Joop

De acuerdo con la primera línea de su argumento. ¡Pero tu ejemplo es ridículo! comparar el ruido de una toma de 100 ISO subexpuesta que ha sido subexpuesta y luego "corregida" con una toma de 1600 ISO correctamente expuesta solo demuestra que necesita obtener la exposición correcta y está confundiendo a la mayoría de los lectores.

jrista

En cuanto a la declaración:

¿Siempre es mejor un ISO más bajo?

Parece que hay una variedad de opiniones sobre este tema, y ​​si bien pueden parecer mutuamente excluyentes, no estoy seguro de que ese sea el caso. No hay corte y seco "Sí, la configuración X ISO siempre es mejor". Creo que cuál es mejor depende mucho del contexto... de qué es lo que estás tratando de fotografiar y qué tipo de luz está disponible.

Los dos puntos de vista expresados ​​hasta ahora incluyen:

  • Utilice el valor ISO más alto posible para maximizar la saturación (y, por lo tanto, minimizar el ruido) sin recortar las altas luces.
  • Use el ISO más bajo posible para minimizar el ruido mientras usa el obturador y la apertura correctos para lograr una exposición adecuada.

El consenso general es que optar por el ISO más bajo posible para lograr una exposición adecuada es el mejor enfoque. Sin embargo, esa declaración está muy cargada de significado oculto, ya que el ISO más bajo posible puede no ser necesariamente ISO 100. Es posible que se vea obligado a usar una velocidad de obturación más alta o una apertura más estrecha para lograr los efectos creativos necesarios que desea, obligándolo a usar un ISO más alto para mantener una exposición adecuada. También puede enfrentar problemas con la luz disponible y alcanzar los límites de su lente (es decir, apertura máxima) y verse obligado a usar un ISO más alto para lograr una exposición correcta. Creo que ese es el punto que Matt Grum ha estado tratando de hacer.

Salvo necesidades creativas específicas (es decir, velocidad de obturación que congela la acción o DOF grande a través de una apertura pequeña), la configuración ISO más baja con el obturador y la apertura necesarios para producir una exposición "correcta" (es decir, una exposición que no esté sobreexpuesta o subexpuesta, o si sigues a ETTR, uno que no haya perdido ningún punto destacado) es, aún así, la mejor práctica. Esto se puede demostrar fácilmente, como muestran las siguientes tomas de muestra. Este conjunto de ejemplos se toma con varias cosas en mente:

  1. No se requiere una velocidad de obturación corta, por lo que podría ser tan larga como sea necesario para obtener una exposición correcta.
  2. No hay requisitos para la profundidad de campo, por lo que bastará con la apertura más amplia.
  3. La luz disponible es fija y no se puede cambiar.
  4. Se utilizará un disparador de trípode y cable para eliminar cualquier movimiento de la cámara.

texto alternativo

La toma más clara es, como puedes ver, la toma ISO 100. En la apertura máxima, ISO 100 requirió un tiempo de exposición de 0,6 segundos. Esto es bastante largo, pero dado que no hubo movimiento, una exposición prolongada no es un problema. La toma ISO 1600 todavía está correctamente expuesta y utilizó una velocidad de obturación exactamente cuatro pasos más rápida que la toma ISO 100. A pesar de estar adecuadamente expuesto, obviamente hay ruido adicional. La toma final fue otra toma ISO 100 con la misma configuración que la toma ISO 1600, con el valor de exposición ajustado en +4EV en Lightroom. El nivel de ruido en esta toma es obviamente MUCHO más alto que en las otras dos, ya que se ha mejorado digitalmente.

Dados estos ejemplos, podemos llegar a algunas conclusiones lógicas:

  • Usar el ISO mínimo para escenas sin movimiento cuando se dispara con un trípode producirá el ruido más bajo posible.
    • Común para paisajes y escenas de naturaleza muerta.
    • Poco común para deportes, vida silvestre, aves o cualquier otra fotografía de acción.
    • Depende de cosas como tomas de retratos, sin embargo, dado que generalmente puede controlar la cantidad de luz disponible para los retratos, generalmente debería ser posible un ISO bajo.
  • Usar el ISO mínimo para una escena que le permita exponer correctamente minimizará el ruido, pero puede que no sea el ruido más bajo posible.
    • Si necesita congelar la acción con una velocidad de obturación alta o aumentar su DoF con una apertura estrecha, es posible que deba aumentar el ISO para mantener la exposición.
  • Disparar con el ISO más bajo, independientemente de la situación, es una mala idea.
    • Esto a menudo resultará en una subexposición (posiblemente grave) cuando la luz disponible no sea la óptima.
    • Esto dará como resultado un ruido considerablemente mayor cuando se corrija la exposición en el procesamiento posterior.

Creo que una buena manera de aprender qué configuración ISO es mejor para varias escenas e iluminación es configurar su ISO en Automático, usar el modo manual, tomar algunas fotos y revisar los resultados. La medición de exposición automática de la cámara siempre intentará crear una exposición "adecuada", y cuando tenga una escena con una amplia gama de tonos, debe elegir la configuración correcta la mayor parte del tiempo. También puede intentar configurar manualmente un ISO más alto o más bajo que el que la cámara elige automáticamente y volver a tomar una foto para ver los resultados. Fuera de tal vez la fotografía de paisajes y bodegones, probablemente no encontrará una sola configuración ISO "correcta" o "mejor". Sin embargo, creo que la regla general siempre será:

Use el ISO más bajo que pueda mientras mantiene una exposición adecuada para el tipo de disparo que está haciendo.

Para la naturaleza muerta, probablemente siempre será el ISO nativo mínimo (sin usar ningún tipo de expansión ISO). Para paisajes, probablemente serán ISO más bajos, como 100 o 200. Para fotografía de acción, incluidos deportes, vida salvaje, aves, niños, etc., el ISO más bajo puede cambiar para cada toma y puede variar de ISO 200 a ISO 3200 o más allá, y dependerá mucho de la luz disponible. Mucha luz le permitirá usar un ISO más bajo, menos luz dictará un ISO más alto. Independientemente del ISO que utilice para las tomas de acción, otra buena regla general es:

Siempre es mejor tomar una foto que perderla porque no te gusta la configuración de la cámara necesaria para capturarla.

Incluso si tiene que usar ISO 3200 para obtener tomas decentes de deportes en interiores con su lente f/1.4, al menos obtendrá las tomas. Esas tomas ISO 3200 tendrán menos ruido que las tomas ISO 1600 que subexpones y luego corriges mediante el procesamiento posterior, como se muestra en el ejemplo (bastante extremo) anterior. Los algoritmos de eliminación de ruido también son bastante avanzados en estos días y pueden reducir en gran medida el nivel de ruido de una toma ISO alta a niveles más aceptables. Eso nuevamente hace que usar un ISO más alto que garantice una exposición correcta sea una mejor opción que un ISO más bajo que probablemente subexponga y requiera una corrección posterior al proceso.

EDITAR:

Investigaciones adicionales para cubrir las afirmaciones de Matt sobre ISO han llevado a otra imagen de muestra. La imagen a continuación se divide en cuatro bandas, dos que representan la exposición siguiendo la metodología de Matt y dos que representan la exposición donde el ISO se mantiene lo más bajo posible. La afirmación fue que cuando intenta exponer una escena, configura la apertura y el obturador, luego usa el ISO más alto posible sin quemar los reflejos, y corrige la exposición a través del procesamiento posterior al reducir EV, para producir una imagen con el ruido más bajo. Esto contradice la afirmación normal de que se debe usar el ISO más bajo y ajustar la apertura y/o el obturador para lograr una exposición correcta para mantener el ruido más bajo posible.

Prueba de ruido

La primera y la tercera banda en la imagen de arriba se tomaron eligiendo una velocidad de obturación y una apertura específicas, y luego aumentando el ISO lo más posible sin recortar las altas luces. La segunda y cuarta bandas en la imagen de arriba se tomaron eligiendo ISO 100 y una apertura específica, y ajustando la velocidad del obturador para lograr una exposición correcta (sin ETTR). Ambas imágenes se corrigieron en la postproducción usando la función "Tono automático" de Lightroom. lo que provocó una pequeña reducción en la exposición de la imagen ISO alta y prácticamente dejó la imagen ISO 100 igual.

Hay una diferencia de tres paradas ISO entre estas dos tomas, y el mayor nivel de ruido de la imagen ISO 800 es muy claro en las sombras. En los medios tonos, se observa cierto aumento en el ruido en la imagen ISO 800 sobre la imagen ISO 100. En todos los niveles tonales, los detalles finos se han perdido en un grado u otro en la imagen ISO 800 frente a la imagen ISO 100. Esto se puede observar examinando el control remoto en su base, el frente de la palma de la mano y en cualquier tono de sombra. En los tonos medios y las altas luces, los niveles de ruido no son lo suficientemente altos como para causar una degradación significativa en la impresión. Sin embargo, es probable que el nivel de ruido en los tonos medios y las sombras se entrometa en los detalles finos, como los que se pueden detectar con la fotografía macro o cualquier foto que supere los límites de resolución de una lente o sensor.

Si bien la compensación de exposición negativa en el posprocesamiento ha reducido el nivel de ruido de la imagen ISO alta a niveles más aceptables, no hay duda de que usar el ISO más bajo posible dará como resultado un ruido más bajo que incluso la compensación de exposición negativa posprocesamiento de un ISO alto imagen.

La verdadera pregunta es, ¿siempre es apropiado usar el ISO más bajo posible? Si puede exponer la escena que está tratando de capturar sin efectos secundarios no deseados, como desenfoque, subexposición, etc., elija el ISO real más bajo que pueda (los ajustes ISO expandidos generalmente logran un ajuste ISO más bajo a través de digital, en lugar de analógico, significa... por lo que debe evitarse el uso de Expansión ISO 50, por ejemplo.) Si no puedeexponga la escena que está tratando de capturar sin ningún efecto secundario indeseable, que podría ser el caso al fotografiar deportes o vida silvestre, fotografiar conciertos o hacer gran parte de cualquier tipo de fotografía en interiores que involucre cualquier acción, luego aumente el ISO al nivel mínimo aceptable que le permitirá exponer su escena correctamente (es decir, eliminar el desenfoque de movimiento, exponer en el nivel correcto, etc.) debe ser elegido.

Si tiene espacio para la cabeza, sobreexponer eligiendo el ISO máximo que pueda sin recortar las altas luces y aplicando alguna compensación de exposición negativa en el procesamiento posterior, puede ayudar a mitigar los efectos del ruido de un ISO muy alto, y será una mejor opción que elegir un ISO eso es demasiado bajo, luego aplicar una compensación de exposición positiva en el procesamiento posterior (lo que solo aumentará los efectos del ruido).

matt grum

Creo que ha tergiversado mi punto de vista al decir Use el ISO más alto posible para maximizar la saturación (y, por lo tanto, minimizar el ruido) sin recortar los reflejos. Mi punto de vista es: para minimizar el ruido, obtenga la mayor cantidad de luz posible en la lente usando los ajustes de apertura y velocidad de obturación. Y luego aumente la ISO tanto como pueda (sin recortar los reflejos). No sé cómo puedo decir que más claro, sugerencias serían bienvenidas

matt grum

Tu ejemplo muestra tres disparos. Yendo de mal a bien en términos de ruido, tiene ISO bajo, obturador rápido : muy ruidoso, ISO alto, obturador rápido : ruidoso, ISO bajo, obturador lento , limpio. Dado que la única diferencia consistente entre las tomas ruidosas y limpias es la velocidad de obturación, ¿no parece lógico concluir que es la velocidad de obturación, no ISO100, lo que ha llevado a una imagen más limpia? Esto también encaja con la teoría con respecto al ruido de fotones.

matt grum

¡Por cierto, +1 por tomarse el tiempo de investigar esto en lugar de simplemente descartarlo! Creo que un punto importante que no mencioné es que una ventaja de usar un ISO más bajo es que puede dejar entrar más luz antes de recortar los puntos destacados, lo que le permite reducir el ruido (para paisajes, etc.) pero sigo afirmando que el ruido es proporcional a la cantidad de luz que dejas entrar, no al ISO.

jrista

@Matt: Creo que acabas de dar en el clavo: ¡el ruido es proporcional a la cantidad de luz que dejas entrar! Ahora que ha dicho eso, entiendo completamente su perspectiva aquí. Creo que lo que dije es correcto, aunque más redondo, en el sentido de que si no tiene más opción que exponer con "menos luz", usar un ISO más alto producirá una imagen con menos ruido. Tendré que experimentar empujando ISO al máximo sin recorte, y reducir la exposición durante el procesamiento posterior, y ver los resultados. Todavía no estoy seguro de si eso produciría una imagen con menos ruido que la configuración ISO más baja posible.

matt grum

@jrista Eso es esencialmente todo. La otra clave es que, si bien el ruido de los fotones es proporcional a la cantidad de luz que dejas entrar, ¡el insidioso ruido de lectura puede hacer que el ruido general aumente cuando bajas la ISO! Como prueba de esto, mire su segunda y tercera imagen, la cantidad de luz que ingresa es la misma, ¡pero el panel ISO100 es claramente más ruidoso! Lo que has dicho no está mal, solo te estás acercando desde un ángulo diferente. Espero que ambas respuestas contribuyan a que la gente entienda el tema.

jrista

@Matt: Con respecto a la tercera imagen, creo que es importante señalar que el nivel de ruido "original" era el mismo que el de la primera imagen. La razón por la que la tercera imagen parece mucho más ruidosa es porque su EV se incrementó en cuatro paradas en Lightroom. Eso "amplificó" digitalmente el ruido que había allí, haciéndolo mucho más evidente. Salvo el ajuste EV posterior al proceso, el nivel de ruido visible en la tercera imagen no es más alto que el de la primera... sin embargo, está terriblemente subexpuesta. El ruido de lectura solo se hace evidente cuando se "amplifica" durante el procesamiento posterior.

matt grum

Debería haber dicho que cuando hablo de ruido me refiero a la relación señal/ruido . Esta es la medida de ruido más común, utilizada en procesamiento de señales, ingeniería de audio y fotografía digital. En la tercera imagen el ruido es bajo, sí, pero como la señal es muy baja por la subexposición, la relación señal/ruido es muy mala.

PearsonArteFoto

ISO es efectivamente una sensibilidad del sensor, ya sea de película o digital. En teoría, el ISO de una cámara digital debería ser el mismo que el de una cámara de película.

El ISO en la película está determinado por el tamaño de grano del producto químico. Lo que esto significará es que la resolución será mejor con una película ISO más baja. Además, debido a que el grano de una película es todo o nada, esto provocará algunas manchas o ruido.

La forma en que se logra el ISO en una cámara digital puede ayudar a comprender por qué es importante y por qué usar un ISO más alto no siempre es bueno. No sé cómo se logró en la película, así que no puedo hablar de eso, pero me imagino que está usando principios algo similares.

En primer lugar, Matt hizo un excelente trabajo al explicar las diferentes fuentes de ruido. Lo que sucede en una cámara en realidad se reduce a lo siguiente.

  1. La luz golpea el sensor.
  2. La señal en el sensor pasa a través de un circuito de ganancia . La cantidad de ganancia depende de la configuración ISO que se utilice.
  3. Luego, el valor de la señal pasa por un convertidor A2D . Lo que esto hará es mapear la señal amplificada en un rango de 0 a 255 (o más, dependiendo de la cantidad de bits en el convertidor), una señal digital.

Entonces, la cámara puede eliminar algunas de las fuentes básicas de ruido, especialmente el ruido de "corriente oscura". Esa es la señal si fueras a exponer la negrura completa.

Entonces, ¿qué sucede realmente cuando subes el ISO? Hay básicamente dos caminos, que cubriré a continuación.

Si se aumenta el ISO y la velocidad de obturación se reduce correspondientemente, el nivel de la señal que ingresa al convertidor A2D permanece igual. Sin embargo, la cantidad de señal en el sensor disminuye. Eso significa que cualquier ruido que dependa del sensor se amplificará. Esto incluye cosas como Shot Noise. Algunas otras formas de ruido no se amplificarán.

La segunda opción es si la imagen original estaba subexpuesta, pero la ISO hace que quede correctamente expuesta. Es posible mejorar el contraste de la imagen subexpuesta para que tenga el mismo máximo/mínimo que la imagen correctamente expuesta. La señal que sale del convertidor A2D tendrá efectivamente un rango más pequeño. Esto dejará solo unos pocos niveles de luz, lo que dará lugar a una imagen mucho más ruidosa que la imagen correctamente expuesta.

Algunas otras cosas interesantes. Los sensores tienden a sangrar si están saturados con los píxeles vecinos. Si una imagen aumenta en ISO y disminuye en la velocidad de obturación, entonces no se saturará en el FPA en sí, eliminando algunos artefactos. Esto puede conducir a un rendimiento algo mejor cuando está saturado.

En general, un ISO alto en una cámara digital tendrá menos ruido que el mismo ISO en una película, debido a una forma mucho mejor de lograr un ISO alto.

Espero que esto no haya sido demasiado técnico, pero estoy emocionado de compartir mi conocimiento de ingeniería eléctrica con la comunidad:-) Avíseme si tiene más preguntas e intentaré explicarlo aún mejor.

Para responder a la segunda pregunta, diría que un ISO más bajo no siempre es mejor, pero en general, es mejor usar el ISO más bajo posible. Si está filmando en interiores, por ejemplo, un ISO más alto le permitirá usar un tiempo de exposición más corto, lo que generará menos desenfoque de movimiento. Por lo general, uso el ISO más bajo que me permitirá no estar por encima del límite manual de 1/velocidad de obturación de longitud de lente. Pero siempre hay excepciones.

jrista

Cabe señalar que la señal analógica no se asignará necesariamente a una imagen de 8 bits. Cuando se trabaja con RAW, la profundidad de bits de la imagen suele ser de 12 a 16 bits, y muy pocas cámaras de formato medio ofrecen un formato RAW completo de 24 bits. El número de niveles digitales puede ser cualquiera, desde 255 (8 bits), 4096 (12 bits), 16384 (14 bits), 65536 (16 bits) o, en el caso de MF de 24 bits, ¡16777216!

matt grum

¿Existe realmente alguna cámara MF que ofrezca digitalización de 24 bits? ¡16,78 millones es muchas veces más que la cantidad de fotones reales que golpean cada píxel (alrededor de 85k)! Por lo tanto, los bits adicionales solo pueden codificar ruido.

whuber

@Matt Grum No estoy tan seguro de eso. Recuerde, esos bits tienen que codificar no solo la intensidad del fotón, sino también la longitud de onda. Entiendo los 24 bits para codificar los tres canales de color. (Por favor, hágamelo saber si eso es incorrecto). Eso es solo 8 bits por canal, cubriendo (por lo tanto) solo 8 EV. En el extremo inferior, la discretización es horrible: el salto de 1 a 2 es un EV completo. Por lo tanto, podríamos esperar una mejora espectacular en el detalle de las sombras si pudiéramos ir más allá de los 24 bits.

matt grum

El ADC (convertidor analógico a digital) solo codifica la intensidad, no la longitud de onda, ya que no se ha producido ninguna interpolación de Bayer en el momento en que se digitaliza la señal analógica. Estaba pensando que los 24 bits eran para la salida de color en una etapa posterior de la canalización de la imagen, pero eso es solo 8 bits por píxel, lo que seguramente es demasiado bajo para una cámara MF.

jrista

@Matt: Creo que era un sensor Leica que estaba leyendo sobre esa salida de imágenes RAW de 24 bits por píxel. El número total de fotones que golpean cada píxel depende completamente del tiempo de exposición, y las cámaras MF son excelentes para tomas de larga exposición con ISO bajo (50-80). No sé de dónde viene el número 85k, pero suena un poco arbitrario. El beneficio de RAW de 24 bpp, como dijo whuber, es que se dedican MUCHOS más niveles a las sombras y se asigna mucho más margen para las luces (sin recorte) que con RAW de 16 bits.

jrista

La curva de tono de los sensores de 24 bpp se atenúa más que otros para maximizar el headroom en las altas luces. También se atenúa de tal manera que maximiza el rango dinámico de la sombra. Veré si puedo encontrar los artículos que estaba leyendo como referencia. (Puede ser que este sensor no esté realmente disponible en el mercado, y era más bien un prototipo o un concepto de investigación, ahora que lo pienso).

matt grum

@jrista La cifra de 85k proviene de "Una guía práctica para el análisis y la fotometría de curva de luz" Brian Warner, Alan W. Harris. Los sensores modernos pueden ser capaces de más, pero no 200 veces más para garantizar 24 bpp. La cantidad de fotones que golpean cada píxel depende del tiempo de exposición, sí, pero la profundidad del pozo de elección es limitada, por lo que no se registran fotones adicionales después de la saturación.

matt grum

A menos que el DR del sensor exceda las 24 paradas (poco probable), entonces no necesita una curva de tono, ya que almacena fácilmente toda la información de sombras y resaltados que la física permitirá, ¡y aún tiene bits de sobra! Imagine el sensor perfecto, uno que simplemente cuenta fotones. Si solo está recibiendo en la región de cien mil fotones antes de la saturación, nunca registrará un valor superior a 100,000, por lo que los otros bits estarán vacíos. Cuando agrega ruido a la ecuación, obtendrá alrededor de 16 bits de información y 8 bits de ruido...

Eli Bendersky

Re "Si se aumenta el ISO y la velocidad de obturación se reduce correspondientemente, entonces el nivel de la señal que ingresa al convertidor A2D sigue siendo el mismo". ? Entonces, agrega a ese ISO alto, ¿no hace que la sensibilidad sea aún más alta? ¿Quizás quisiste decir "cuando se aumenta la velocidad de obturación y, en consecuencia, se aumenta el ISO?" - Es muy posible que esté muy confundido aquí :-)

miguel c

@MattGrum La capacidad total del pozo depende parcialmente del tamaño del píxel. Cuanto más grandes sean los píxeles, mayor será la capacidad total del pozo, en igualdad de condiciones. Así es como los sensores más grandes tienen un rango dinámico más alto que los sensores más pequeños con una resolución similar. Las cámaras digitales MF tienden a tener píxeles mucho más grandes que las cámaras de 35 mm. Probablemente tenga razón en que 24 bits es excesivo, pero el salto de 16 bits a solo 17 bits aún requeriría el espacio para 24 bits en la mayoría de los entornos informáticos.

relativamente_aleatorio

Velocidad de la película

En fotografía analógica, ISO mide la sensibilidad de la película a la luz. Una película con mayor velocidad alcanzará su punto de saturación (o sobreexposición) más rápido.

Puede usar una película de baja ISO con luz brillante. En situaciones de poca luz, puede requerir una apertura más amplia de la que tiene disponible o una velocidad de obturación muy larga.

Puede utilizar una película de ISO alto cuando no haya suficiente luz para una exposición adecuada. Sin embargo, si lo usa con mucha luz, tendrá que restringir la luz que llega a su cámara con la velocidad de obturación y la apertura.

(No estoy muy versado en fotografía analógica, así que no hay mucha información aquí).


ISO digitales

En fotografía digital, ISO es básicamente esto :

Guau, eso es menos de $ 200 por ... eh ... ¡eso es un buen trato!

Es solo un número 1 arbitrario que describe la cantidad de amplificación aplicada a la señal analógica 2 del sensor antes de convertirla en un número digital. Representa cuántos fotones se requieren para producir un valor de "uno" en el píxel digital resultante.

No describe la sensibilidad del sensor.

Aumentar el ISO no le permitirá ver más luz en condiciones de oscuridad y no saturará el sensor más rápido. Simplemente estirará la señal para que se requiera menos luz para producir el mismo valor de píxel, lo que también amplificará el ruido. Por lo tanto, la imagen se saturará más rápido, pero no utilizará todo el potencial del sensor.


¿Es bueno o malo?

Entonces, si ISO está amplificando el ruido, ¿menos siempre es mejor? No. Si no tiene suficiente luz, la única alternativa al ISO alto es amplificar la imagen en el procesamiento posterior, lo que amplificará el mismo ruido que obtendría con ISO. Peor aún, agregará aún más ruido. 3

Entonces, ¿de dónde viene la idea errónea común de que más ISO equivale a más ruido? Porque las personas, acostumbradas a lo analógico, elegirían un número ISO y lo mantendrían, y luego establecerían la exposición para evitar la sobreexposición de la imagen resultante.

¡Esto está al revés! Está restringiendo artificialmente la cantidad de luz utilizable que ingresa al sensor, solo para satisfacer una restricción elegida arbitrariamente. Menos luz incidiendo en el sensor significa más ruido de disparo 6 , que suele ser el tipo de ruido dominante.

En su lugar, elija la mejor apertura y velocidad de obturación para sus condiciones, utilizando el ISO más bajo utilizable. Esto minimizará el ruido de disparo. Luego suba el ISO tanto como sea posible sin sobreexponer, para reducir la cantidad de ruido de lectura.

O simplemente deje que la cámara elija ISO por usted automáticamente.


Actualización: datos de EMVA (nota al margen)

A diferencia de la fotografía clásica, la industria de la visión artificial no utiliza ISO en absoluto. En la visión artificial, la ganancia es solo un número arbitrario dependiente de la cámara (que es lo que es la ganancia ) y usamos datos EMVA para seleccionar cámaras. Estos datos le permiten comparar objetivamente el rendimiento entre cámaras y predecir la calidad de la imagen incluso antes de pedir la cámara. ISO no puede hacer eso.

  • Eficiencia cuántica [%]: el porcentaje de fotones que llegan al sensor que se detectarán como electrones. Esta es la verdadera "velocidad de la película" digital: qué tan rápido el sensor convertirá la luz en una señal eléctrica.
  • Ruido oscuro temporal [e-]: la cantidad plana de ruido que se obtiene en la señal eléctrica de un píxel, debido a la temperatura y al ruido electrónico, incluso si ninguna luz llega al sensor.
  • Capacidad de saturación [ke-]: la cantidad de electrones que un solo píxel puede acumular antes de saturarse. Generalmente es proporcional al área de píxeles y es lo único que realmente mejora con sensores grandes. 4,5
  • Rango dinámico [dB]: relación entre la mayor y la menor cantidad de luz detectable.
  • Relación señal/ruido (SNR) [dB]: La mejor SNR alcanzable, es decir, cuando el sensor está casi saturado.

Notas al pie:

1 Establecen los números para que la imagen se vea como una imagen tomada con una película de esa velocidad ISO en condiciones similares. Desafortunadamente, no tienen en cuenta el tamaño del sensor, lo que agrega aún más confusión al mito común de que los sensores más grandes son mejores en condiciones de poca luz.

2 Algunas cámaras hacen trampa al amplificar también la señal digital , después de la conversión A/D. Esto no ayuda con el mito de que un ISO más alto produce más ruido, cuando en realidad es todo lo contrario.

3 El ruido adicional se denomina ruido de lectura y lo introduce el convertidor A/D después de aplicar ISO.

4 En otras palabras, los sensores grandes no son mejores en condiciones de poca luz, solo son mejores cuando hay mucha luz. Luego, puede permitir que mucha luz llegue a su sensor grande para reducir el ruido de disparo, cantidad de luz que sobresaturaría los sensores más pequeños.

5 Otra cosa cambia con los sensores grandes: para un campo de visión dado, requieren lentes con distancias focales más grandes. Una distancia focal mayor significa que el mismo número f representa un diámetro de apertura mayor. Una apertura más grande significa una captación de luz más rápida, pero una profundidad de campo más baja. Esto puede ser una bendición o una maldición, según el contexto.

6 Técnicamente, más luz produce una mayor cantidad de ruido de disparo, pero la señal sube más rápido que el ruido. Esto significa que el ruido se vuelve menos significativo cuanto más luz tienes (la SNR aumenta). Por ejemplo, si el ruido de disparo es 1 en el valor de píxel 5, será 7 en el valor de píxel 250. En el valor 5, el ruido es el 20 % de la imagen, pero es menos del 3 % en el valor 250.

mattdm

Me gusta mucho esto (y siento que responde a la pregunta real que buscaba más que cualquiera de las respuestas existentes), pero me pregunto si tal vez podría elaborar un poco más la nota al pie 1. Todavía hay algo práctico en los cálculos digitales ISO 100 (o lo que sea) y EV.

mattdm

Además, ¿qué pasa con la clasificación ISO de un sensor en su valor más bajo disponible y el concepto de "ISO base"?

relativamente_aleatorio

@mattdm Comencé a investigar rápidamente la nota al pie 1 ( exactamente cómo los fabricantes dicen que la imagen "se ve igual" en digital y analógico), y me encontré con dos problemas. Uno, no puedo entender cómo parafrasearlo en un párrafo simple en este momento. Dos, es peor de lo que pensaba porque hay diferentes métodos que usan los fabricantes, por lo que comprender métodos específicos no parece ser de mucha utilidad.

relativamente_aleatorio

@mattdm Acerca del segundo comentario: cualquier valor ISO se determina estirando la salida de la señal para completar el 0-255 en los valores de la imagen (en una imagen de 8 bits). La imagen se sobreexpone cuando el sensor informa un valor que, con la configuración actual, se extendería por encima de ese rango. Por ejemplo, 280. Este valor luego se recorta a 255 y la información se pierde. Sin embargo, el ISO más bajo que puede producir una cámara no está limitado por este mapeo arbitrario. Está limitado por el propio sensor, por la cantidad de fotones que puede detectar antes de saturarse por completo.

relativamente_aleatorio

@mattdm En una cámara digital, este es el único límite de sobreexposición real. Una imagen sobreexpuesta en ISO-4000 probablemente no sobreexpuso el sensor en absoluto. El factor de estiramiento se eligió demasiado grande, por lo que algunos de los valores que el sensor midió e informó tuvieron que descartarse porque no encajaban por debajo del valor 255.

relativamente_aleatorio

@mattdm De todos modos, el punto que estaba tratando de hacer con esta semi-charla era que el número ISO no tiene un valor real para comparar cámaras. Es solo un número que le dice qué tan fuerte se estiró la señal de entrada. Como una escala del 1 al 10 en un amplificador: se puede usar para familiarizarse con su amplificador, pero dos amplificadores diferentes crean un volumen diferente en 10. Y un amplificador que llega a 11 no es necesariamente más fuerte.

iliah borg

En fotografía digital, la clasificación de velocidad ISO no caracteriza la sensibilidad del sensor. La configuración de la velocidad ISO en una cámara digital controla la cantidad de amplificación/multiplicación de la señal del sensor después de que los datos ya han sido capturados. La velocidad ISO no controla la sensibilidad del sensor y es más como un procesamiento de "empuje" de una película, controlando así el brillo general del resultado.

Debido a las limitaciones de los convertidores de analógico a digital en algunas cámaras, un ISO más alto puede resultar en menos ruido y menos sombras obstruidas.

usuario86453

Lo que me he perdido en todas las respuestas hasta ahora es que ISO es básicamente equivalente a la calificación ASA de la película al describir una constante material que describe la relación de la exposición luminosa (la integral de tiempo de la densidad de flujo luminoso por área) a la saturación del medio (película negativo o valores máximos de sensor/archivo en digital). Si trabaja con sensores/películas/placas más grandes manteniendo el mismo valor ISO/ASA, necesitará aperturas físicamente más grandes para cubrir un área más grande con el mismo brillo. Para el mismo encuadre, tendrá una distancia focal proporcionalmente mayor, por lo que resulta que las proporciones como f/2.8 se combinan bien con los valores ISO y el tiempo de exposición para calcular la exposición correcta.

Ahora una película tiene grano, y una película con mayor sensibilidad logrará sus resultados a costa de un mayor tamaño de grano. De manera similar, una mayor sensibilidad para los sensores digitales tiene el costo de sitios de píxeles más grandes, lo que resulta en una cantidad reducida de píxeles o requiere sensores más grandes. La cuadrícula altamente regular de un sensor digital y la eficiencia comparativamente alta en comparación con la película en realidad hacen que otro factor sea relevante: el ruido. Esto viene como ruido electrónico de amplificación/cuantificación, así como ruido de registro de fotones estadístico (este último es hasta cierto punto relevante con la película, ya que también está sujeto a la probabilidad de interacción entre fotones y granos). Puede almacenar la película en la oscuridad durante meses sin cambios, pero no puede ejecutar un sensor electrónico en la oscuridad sin obtener una señal.

Ahora, para una cantidad significativa de sensores digitales, existe una amplificación analógica variable (según ISO) de la señal del sensor antes de la digitalización, por lo que la elección de ISO tiene un impacto permanente en el contenido de la imagen sin procesar. Si no recuerdo mal, los sensores de la marca "Exmor" de Sony no tienen este tipo de ganancia analógica, por lo que sus datos de imagen sin procesar son independientes de la configuración ISO e ISO es más una cuestión de posprocesamiento aplicado que escala esos datos a algún brillo deseado.

Básicamente, cuanto mayor sea el número de píxeles, más ruido puede esperar para valores ISO más altos, y las áreas de sensor más grandes ayudarán a contrarrestar eso. La distribución de componentes electrónicos más complejos para sensores CMOS en áreas más grandes también ayuda a mantener baja la producción de calor para sensores de uso continuo (requeridos para cámaras sin espejo y/o visualización en vivo o video), y el calor del sensor es otra fuente de ruido.