ISO digital frente a corrección posterior a la exposición

Hasta donde yo sé, una configuración ISO en una cámara DSLR corresponde a una combinación de configuraciones analógicas y digitales establecidas antes de tomar una foto y rige la cantidad de amplificación que se amplificará la luminosidad de incidencia para obtener los datos finales almacenados en el Archivo RAW.

En el lado analógico, esto corresponde a varias configuraciones de ganancia en los sitios del sensor y ADC para aumentar el voltaje efectivo a niveles más altos o más bajos. En el lado digital, esto corresponde a alguna técnica específica utilizada para aumentar el valor de la luminosidad digitalizada a un nivel más alto antes de que se almacene en el formato RAW, todo hecho en el lado digital de las cosas.

Al componer tomas, siempre he optado por minimizar el ISO digital aplicado a las imágenes y, en cambio, confío en el posprocesamiento para aumentar la exposición. Para aclarar, en un escenario donde la configuración de sensibilidad de imagen correcta se encuentra entre dos configuraciones ISO nativas, estaría tentado a bloquear mi ISO a la sensibilidad nativa más baja, tomando la imagen ligeramente subexpuesta y realzándola en la publicación (en lugar de tomarla con exposición correcta directamente).

Sin embargo, he notado que este procedimiento parece dar como resultado imágenes de menor calidad en comparación con los refuerzos ISO digitales en la cámara. Las tomas procesadas en Lightroom tienden a desarrollar un tinte púrpura y parecen más ruidosas en general.

A continuación, se muestran dos tomas de muestra en las que la exposición de la ISO 6400 aumenta en 1 EV en la publicación a través de Lightroom. Ambas tomas son 100% recortadas de la parrilla de un micrófono de condensador.

Muestra de imagen ISO 12800 Muestra de imagen ISO 6400

Observe el tono púrpura de la toma de 6400 en comparación con la toma de 12800. Curiosamente, la toma de 12800 parece más utilizable a pesar de que se considera una ISO "expandida" para la EOS 7D (aunque ambas tomas se ven terribles).

Dado que el aumento de ISO digital ocurre, bueno, digitalmente, ¿por qué hay una disparidad entre el aumento de ISO digital aplicado en la cámara y el aplicado en la publicación por Adobe Lightroom? Habría asumido lo contrario, donde la imagen posprocesada es superior debido a la mayor potencia de procesamiento y la falta de requisitos de vista previa en tiempo real que tienen los procesadores de cámara.

He pensado en toda la teoría de la exposición a la derecha y he probado esa teoría manteniendo mi hábito de fijarme en el ISO nativo más cercano, pero los resultados no fueron muy diferentes a los que se muestran arriba (tono púrpura, aumento aparente del ruido, etc. ).

@entonio Estoy hablando de ISO digital, no de diferencias ISO nativas (ganancia de sensor/ADC).
@CPUTerminator, hay una cosa que no entiendo. Si está disparando con una sensibilidad nativa más baja, tomando la imagen ligeramente subexpuesta y realzándola en la publicación, ¿no está maximizando la parte digital del proceso, incluso si es a través de la publicación en lugar de la cámara? Auiu no hay señal para ganar digitalmente.
@entonio Los dos disparos tienen la misma sensibilidad nativa, uno no es más bajo que el otro. Esto se debe al hecho de que el rango de expansión ISO de muchas cámaras no aumenta la sensibilidad nativa, sino que realiza un refuerzo ISO digital en la cámara . Efectivamente, las dos tomas anteriores tienen una sensibilidad nativa de ISO 6400 (en la que ISO 12800 tiene un refuerzo ISO digital en la cámara de +1 EV).
@CPUTerminator Lo entiendo. Lo que digo es que si desea reducir la parte digital del proceso, entonces no hace mucha diferencia si su impulso es digital en la publicación o digital en la cámara, lo que debería hacer. es disparar a una sensibilidad nativa más alta. Si eso no es posible, entonces también es lógico que la cámara sepa cómo hacer su impulso digital mejor que cualquier herramienta de terceros (eso no significa que el resultado sea mejor o mejor en todos los sentidos). Es por eso que, dado que tiene una comprensión clara de todo, no entiendo por qué cree que el impulso en la publicación sería mejor.
@entonio Con respecto a " quieres reducir la parte digital del proceso, entonces no hace mucha diferencia si tu impulso es digital en la publicación o digital en la cámara ", eso es básicamente lo que hace mi pregunta. Y desde arriba se puede ver que hay bastante diferencia. En cuanto a por qué me parece poco probable que las cámaras puedan hacerlo "mejor", se debe a los amplios límites impuestos al procesador de una cámara frente al procesador de una computadora de escritorio.
@entonio El procesador de una cámara debe ser en tiempo real o, de lo contrario, cualquier tipo de ráfaga esencialmente fallará (o al menos reducirá la cantidad máxima de tomas continuas). El procesador también tiene una velocidad de reloj y una complejidad limitadas, lo que reduce su capacidad para realizar trabajos complejos rápidamente. La memoria RAM disponible para este procesador también se verá drásticamente limitada. Una computadora generalmente no tiene ninguna de estas limitaciones. Incluso con un algoritmo excelente, es difícil superar incluso las cosas de terceros cuando tienes todos estos límites. Es por eso que, en general, creo que el posprocesamiento es superior al de la cámara con el mismo material de origen.
@CPUTerminator ok, esa es una expectativa legítima. Sin embargo, no olvide que la cámara puede tener (tiene) hardware específico dedicado a la aceleración de las pocas cosas que hace. Incluso puede ser adaptativo y dar peores resultados en modo ráfaga para mantener la velocidad. ¿Qué pasa con la propia utilidad de conversión RAW de Canon para PC? ¿Puede aumentar la exposición?
Existe la suposición de que en los rangos ISO "extendidos" las imágenes se logran a través de una transformación matemática denominada refuerzo ISO digital . Las imágenes de muestra son incongruentes con el comportamiento esperado si ese fuera el caso; entonces, o hay un algoritmo brillante en funcionamiento o la suposición es incorrecta, lo que significa que las respuestas sugeridas por entonio y mattdm son en realidad las correctas.

Respuestas (4)

Canon 7D ISO 12800 no parece ser un ISO digital puro. El histograma sin procesar carece de esos espacios en cada segundo contenedor que son un signo de multiplicación 2x. Además, Lr a menudo aplica reducción de ruido dependiente de ISO; y también hay otros efectos dependientes del convertidor.

En la pantalla de la cámara, los contenedores de histogramas serían bastante grandes, por lo que incluso una modificación extrema no se mostraría allí en imágenes de 8 bits, y mucho menos en los 12/14 bits con los que trabaja la cámara.
No estoy seguro de por qué está discutiendo el histograma que muestra la cámara. No es un histograma de datos sin procesar.

Esto se debe a que la relación señal-ruido es mayor cuando se expone correctamente que cuando se subexpone y aumenta la exposición en un procesador RAW como Lightroom. Establecer el ISO correcto en la cámara produce tomas de mayor calidad que aumentar la exposición en el posprocesamiento.

Si no se puede lograr una exposición perfecta, se sobreexpone o se subexpone.

Yo personalmente expongo a la izquierda (subexposición) porque recuperar las sombras es mucho más fácil y limpio que recuperar las mechas.

Esto debería explicar las relaciones señal-ruido: http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/image-noise.htm

La SNR es irrelevante aquí ya que estamos tratando con la misma SNR para ambas imágenes. Hasta donde yo sé, el aumento de ISO digital en la cámara (no ISO nativo) está haciendo lo mismo que aumentar la exposición en la publicación (como en Lightroom). La señal presente directamente después de la digitalización para ambos disparos en la pregunta anterior debe ser idéntica (dado que la ganancia del sensor y del ADC ya está maximizada), por lo que tiene la misma SNR. La pregunta es por qué el aumento de ISO digital parece ser superior a la corrección de exposición LR.
"La pregunta es por qué el aumento de ISO digital parece ser superior a la corrección de exposición LR". Porque el algoritmo en la cámara utilizado por Canon para aumentar ISO 6400 a ISO 12800 parece ser superior al algoritmo utilizado por LR para aumentar una imagen tomada con una cámara Canon a ISO 6400 en un punto. Ambos intentan hacer lo mismo, pero no usan los mismos algoritmos para llegar allí.

Dado que solo hay una diferencia de parada entre las dos fotos en su ejemplo, sería muy propenso a decir que la mayor influencia sobre las diferencias entre las dos imágenes es la diferencia entre la forma en que el procesador de la cámara maneja la configuración ISO "extendida". frente a la forma en que LightRoom aumenta la exposición de la imagen ISO 6400. Ellos no son los mismos. A veces, dependiendo del modelo de cámara específico, pueden ser bastante diferentes. Solo la diferencia en el comportamiento predeterminado para la reducción de ruido de imágenes ISO altas podría explicar la mayoría de las diferencias entre las dos tomas de su muestra.

Probablemente se acercaría mucho más si comparara los resultados de la cámara con el convertidor RAW del fabricante de la cámara. La mayor potencia de procesamiento solo es útil si el archivo RAW está siendo interpretado por un algoritmo tan bueno o mejor que el que usa el procesador de la cámara.

Ambas tomas son procesadas por Lightroom, la toma ISO 12800 simplemente tiene todos los parámetros predeterminados configurados (en Lightroom).
Pero la cámara está aplicando un NR diferente y otro procesamiento a la imagen ISO 12800 en la cámara que a la imagen ISO 6400, porque ISO12800 es una configuración ISO "extendida" para la 7D.
Hasta donde yo sé, NR y otros procesamientos no se aplican directamente al archivo RAW, sino que se guardan como una preferencia o sugerencia para que lo use el procesador RAW. Ambas imágenes utilizaron todos los valores predeterminados (incluido NR) en Lightroom. Además, el mismo fenómeno está presente con los ISO que no están en el rango ampliado, simplemente usé el extremo para demostrar el efecto más claramente.
@CPUTerminator Dependiendo del modelo de sensor/cámara, se puede aplicar algo de NR a los datos analógicos que salen del chip antes de convertirlos a digitales. También se puede aplicar NR adicional a los datos digitales antes de que se guarden en el archivo RAW patentado. Además, Lightroom no lee ninguna de las secciones de "notas del fabricante" (donde se registran los ajustes de la cámara, como WB y NR) de la información EXIF ​​en un archivo RAW de Canon. LR aplica su propio perfil predeterminado, o un perfil predeterminado creado por el usuario y almacenado en LR, independientemente de la configuración de la cámara en el momento en que se tomó la imagen.
Entonces, está diciendo que, a pesar de que NR se apagó en la cámara, todavía se aplica algo de NR destructivo a los datos digitales antes de guardarlos en RAW. Esto parece muy contrario a la intuición ya que el propósito de RAW es que puedas hacer todas las manipulaciones digitales en la publicación. Además, verifiqué si la opción de reducción de ruido en la cámara tenía algún efecto en el archivo RAW y los resultados sugirieron que no.
Sí. Algunas cámaras más que otras. Nikon usa bastante NR en el chip antes de que se lean los datos.
La configuración de reducción de ruido en la cámara no afectaría el NR que se esté haciendo a los datos antes de la generación del archivo RAW. La velocidad ISO seleccionada podría . La configuración de NR en la cámara afectaría la cantidad de NR adicional que se aplica al archivo RAW cuando se convierte a jpeg en la cámara. Si abre el archivo RAW usando una aplicación que lee la sección de notas del fabricante de la información EXIF, en lugar de ignorarlo como lo hace LR, solo entonces la configuración NR de la cámara tendrá un efecto en cómo se muestra el archivo RAW cuando se abre por primera vez.
¿Cuál sería la clave correspondiente de tal marcador EXIF? Porque navegar a través del EXIF ​​con exiftool no produce mucha diferencia entre las dos tomas. A menos que esto sea algo que incluso exiftool no puede detectar...
No se trata de si la herramienta EXIF ​​puede ver y mostrar correctamente la sección de "notas del fabricante" de la información EXIF ​​o si LR puede mostrar la información EXIF ​​correctamente. Es una cuestión de qué hace LR con la información contenida en la sección "notas del fabricante". LR no hace nada con esa información (excepto posiblemente usarla para tratar de identificar el modelo de lente utilizado), por lo que no importa .
Entiendo lo que quieres decir con que LR no hace nada con el lado NR de las cosas. Simplemente estoy buscando pruebas de que tales notas de marcador (sobre el NR) realmente existen. No digo que no confíe en usted, pero sería bueno si hubiera una manera de probar definitivamente que existe tal diferencia, en lugar de confiar ciegamente en algo que parece ser más una teoría que una explicación real.
Entiendo que dicha información (la forma en que la cámara eligió aplicar NR) tal vez ni siquiera se manifieste en EXIF, pero tiene que haber una manera en que alguien pueda probar definitivamente que la cámara realmente realiza tal reducción de ruido (o de lo contrario, ¿cómo podría alguien ¿saber sobre esto?). Mencionaste que está en el EXIF, que he buscado durante un tiempo sin poder encontrar ninguna diferencia entre las dos tomas. ¿Qué evidencia puede presentar para demostrar que NR se aplica a RAW independientemente de cualquier configuración de NR?
Lo malinterpretas totalmente. La información EXIF ​​incluye cuál era la configuración de NR en la cámara cuando se tomó una foto en particular. Esta configuración solo se aplicará al NR realizado después de que se haya grabado el archivo RAW. Cualquier NR hecho antes de ese punto se hará exactamente igual para cada disparo que tome la cámara porque está integrado en el hardware y/o en el firmware del convertidor D/A. En el caso del firmware, la cámara puede usar diferentes protocolos para la configuración ISO extendida, pero el protocolo siempre será el mismo para cada foto tomada en ese ISO en particular .
Nunca pensé que los marcadores exif para in camera NR tuvieran algo que ver con lo que estás proponiendo. Ignoré todos los marcadores EXIF ​​con respecto a NR personalizable. Tal vez entendí mal su punto sobre las notas del marcador NR EXIF ​​y pensé que sugirió que el tipo y la magnitud de NR aplicado antes del archivo RAW se colocaría como un marcador EXIF, para usarse como referencia en lugar de algo práctico. Dejando atrás todo el asunto de EXIF, lo que pregunto (y lo que he intentado preguntar todo el tiempo) es si tiene alguna información para respaldar esta afirmación de que NR se aplica de manera diferente en diferentes configuraciones ISO.
Cualquier información EXIF ​​con respecto a NR se relaciona con NR realizado aguas abajo de la generación del archivo RAW. Cualquier NR realizado antes de la generación del archivo RAW es solo una parte del funcionamiento de la cámara. Dado que funciona exactamente igual cada vez para un ISO en particular, ¿por qué sería necesario en la información EXIF?
Un ejemplo fácil de NR realizado antes de la generación de un archivo RAW es la sustracción de fotogramas oscuros en la que el ruido generado en una imagen de "obturador cerrado" tomada con los mismos ajustes (es decir, Tv e ISO) se resta del "obturador abierto" correspondiente. imagen.
Es difícil encontrar fuentes autorizadas con respecto a cómo cada sensor/cámara maneja NR en diferentes ISO porque los fabricantes no quieren revelar secretos comerciales. Pero aquellos que realizan análisis técnicos y revisiones de cámaras digitales generalmente aceptan que la configuración ISO "extendida" en algunas cámaras (incluida la mayoría de las DSLR de Canon en los últimos años) hacen NR de manera diferente a las mismas cámaras cuando se configuran en ISO "normal". ajustes.

Lo estas haciendo mal. Siempre desea utilizar el mejor ISO que pueda de la cámara y evitar la amplificación en el posprocesamiento.

La razón de esto es que los amplificadores del sensor son amplificadores analógicos que amplificarán la señal con mayor fidelidad de lo que es posible después de pasar por el ADC. La razón de esto es simple, imaginemos que tiene un sensor de 12 bits, 4096 valores diferentes y la escena es muy oscura, por lo que los valores tonales son pequeños, como 1, 2, 3, 4, 5, 6, etc. Así que imagine tenemos datos de imagen como este:

2, 2, 4, 2, 0, 0, 5, 1, 2

Es decir, valores realmente bajos, está oscuro. Habrá ruido, así que, por ejemplo, tal vez el 5 debería haber sido un 4 y el 4 debería haber sido un 3 o lo que sea. Ahora, si solo amplificas este 4x en Photoshop, obtendrás esto:

8, 8, 16, 8, 0, 0, 20, 4, 8

Simplemente multiplica los valores. Sin nueva información. Sin embargo, si aumenta el ISO y obtiene amplificación analógica, puede obtener datos como este:

8, 9, 14, 6, 3, 1, 17, 3, 7

Por lo tanto, estos datos también pueden ser ruidosos, pero está obteniendo tonos mucho más precisos y mucha información nueva. La regla básica es simple:

Configure el ISO para maximizar el rango dinámico de su sensor.

Básicamente, desea que el ISO sea lo más alto posible sin sobresaturación de ninguno de los píxeles. Puede comprobar los histogramas para ver si se está sobresaturando. Aún mejor es usar filtros específicos del canal que pueden bloquear el exceso de luz y permitirle aumentar aún más el ISO. Por ejemplo, si tiene mucha luz azul en exceso, puede usar un filtro amarillo para silenciarla, luego puede aumentar aún más su ISO sin saturación excesiva.

"Básicamente, desea que el ISO sea lo más alto posible" ¡ Sí, tomemos todas nuestras imágenes ISO 12800!
Qué lástima que DR disminuya a medida que establece ISO más alto, ¿verdad? La SNR, el rango tonal y la sensibilidad del color también disminuyen. Así que no, no deberías establecer tu ISO lo más alto posible. Por ejemplo, aquí hay un buen gráfico: dxomark.com/Cameras/Canon/EOS-5D-Mark-IV---Measurements (presione la pestaña Rango dinámico). ISO alto es bueno si NECESITA mayor velocidad o si está disparando en condiciones de poca luz, NO para obtener una mayor calidad. Para IQ, cuanto menos ISO, mejor calidad.
el OP evry habla explícitamente sobre ISO digital (y quiere saber por qué es diferente a subir en la publicación), mientras que esta respuesta analiza los beneficios del ISO analógico. así que no, lo estás haciendo mal.
ISO digital frente a corrección posterior a la exposición
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