¿Por qué el aumento de ISO hace que la calidad de la imagen parezca más baja aunque mis mediciones sugieran que no debería ser así?

Sé que esto puede ser una repetición de uno de los temas más discutidos, pero me gustaría tomar una dirección ligeramente diferente y solicitar su opinión. En primer lugar, estoy familiarizado con la ingeniería eléctrica y los mecanismos asociados con el cambio de ganancia de la cámara, normalmente descrito en la comunidad DSLR como ISO. Entiendo que está cambiando la capacidad del pozo de electrones, lo que conduce a un sensor más rápido para cada píxel/fotodiodo. Sin embargo, lo que estoy tratando de racionalizar es teoría versus realidad.

Hice la diligencia debida con mi Canon 70d y 6d y medí el ruido de lectura, el ruido térmico en función del tiempo para varias temperaturas ambientales estancadas, medí la ganancia en electrones por ADU en la mayoría de los ISO, determiné el tamaño del pozo de electrones en fotones por ADU y lo que es más importante, realizó mediciones análogas de la relación señal/ruido para varios tiempos de exposición (en un marco oscuro) en varios ISO. En mis mediciones, como predeciría la teoría, mientras que el ruido aumenta en función de ISO, la relación señal/ruido aumenta.

Esto lo llevaría a creer que para imágenes ISO altas correctamente expuestas en el procesamiento posterior, aunque puede perder algunos efectos de señal al apilar, restar sesgo y marcos térmicos oscuros y ajustar el canal de luminancia, aún obtendrá una imagen superior. debido al hecho de que empezaste con mucho más efecto de señal que ruido. Sin embargo, la realidad siempre ha presentado una situación diferente, donde a medida que aumenta mi ISO, la mejor imagen que puedo lograr después del procesamiento posterior es, en muchos casos, inferior a la que se produjo con un ISO más bajo, especialmente si se dispara a intervalos donde el apilamiento y la sustracción de fotogramas son mucho más poco práctico. Para los cuadros de recorte, he descubierto que nunca puedo superar el ISO 1000 y para las cámaras de cuadro completo, me cuesta superar el ISO 2500 sin inducir una granularidad que parece poco natural. a pesar de que veo a muchas personas disparando a 25,000 y más. Me encantaría escuchar comentarios, explicaciones de cualquier persona interesada que describa por qué la mayor relación señal/ruido rara vez se traduce en una mejor imagen, o refutaciones a esta idea, si alguien tiene una.

Es difícil averiguar cuál es su pregunta y es posible que desee volver a escribirla. Creo que lo que está preguntando es "¿Por qué el aumento de ISO hace que la calidad de la imagen parezca más baja a pesar de que sus medidas sugieren que no debería?"
Creo que puede estar tropezando con algunas de las cosas abordadas aquí: photo.stackexchange.com/a/6622/1917
Gracias por el enlace rfusca, esa prueba ilustra el mismo problema que creo que Jon encontró en su prueba: que aumentar el ISO sin cambiar la exposición para compensar parecerá reducir el ruido, pero SOLO porque en la prueba ISO más baja estaba severamente subexpuesto y requirió mucho de impulso en el procesamiento posterior/sin procesar para llevarlo a una exposición similar a la del caso ISO alto correctamente expuesto. Proyectar más luz sobre el sujeto (ya sea con más luz, un obturador más largo o una apertura más amplia) cuando se va a un ISO más bajo siempre dará como resultado mejores resultados.
En realidad, eso no es lo que notaron mis pruebas. Las pruebas mostraron que el ruido aumentaba drásticamente con los aumentos de ISO; sin embargo, estaba usando un método que ajustaba incorrectamente el valor de la señal en función de la ganancia del sistema para cuadros oscuros, lo que indicaba que el aumento de la señal estaba superando al aumento del ruido.
"Sin embargo, la realidad siempre ha presentado una situación diferente, en la que, a medida que mi ISO aumenta, la mejor imagen que puedo lograr después del procesamiento posterior es, en muchos casos, inferior a la que se produjo con un ISO más bajo, especialmente si se dispara en un lapso de tiempo donde el apilamiento y la sustracción de fotogramas son mucho menos prácticos". - Sería mejor si describiera su flujo de trabajo por separado para, por ejemplo, ISO100 e ISO2500. Es difícil decir en qué punto te estás perdiendo la pista sin tu flujo de trabajo. Casi he terminado de responder, esperando sus comentarios.
¿Cómo se puede tener una relación señal/ruido con marcos oscuros? Toda la señal en un marco oscuro también es ruido. ¡Todo ello!

Respuestas (2)

Creo que puede ser una falla en sus pruebas. El aumento de ISO no debería brindarle una relación señal / ruido más alta (o un rango dinámico utilizable).

Está elevando el ruido de fondo, sin ningún aumento correspondiente en el rango dinámico en el extremo brillante. Por lo tanto, debería quedarse con un rango dinámico más bajo en general. No sería posible ir por el otro lado.

¿Es posible que su prueba no haya evaluado el rango dinámico completo (entre el ruido de fondo y el punto más claro sin recorte) para cada ISO, o que haya hecho suposiciones falsas, como no compensar la ganancia causada por el aumento de ISO? Por ejemplo, tomar una foto con ISO más alto pero exactamente con la misma iluminación, obturador y apertura aumentará la intensidad de la imagen nominalmente en la misma cantidad que la intensidad del ruido, lo que puede hacer que parezca que no ha perdido ningún detalle debido al ruido. , sin embargo, en el otro extremo también significará que las intensidades más brillantes que no fueron recortadas ahora están recortadas, porque la exposición general también es más alta.

En una situación del mundo real, cuando decida aumentar el ISO, podrá usar una velocidad de obturación más rápida para igualar la exposición. Al hacerlo, es decir, al mantener la misma exposición final, descubrirá que pierde detalles en el ruido de fondo mientras conserva el mismo corte de recorte en el extremo superior, lo que da como resultado una disminución neta del rango dinámico utilizable.

Gracias, esa fue una respuesta muy informativa. Dado que esta no es mi área de educación, lo poco que sé es autodidacta y, a veces, cargo por un camino basado en falsas pretensiones. El experimento que realicé para determinar un valor que fuera análogo a SNR se basó en cuadros oscuros en los que asumí que la desviación estándar del histograma era equivalente al ruido, lo que probablemente sea cierto, pero el método que utilicé para modificar el valor medio como el la señal analógica no es precisa.
Además, con mucho gusto votaría su respuesta, pero hasta que mi reputación exceda los 15 no puedo hacer eso.
Puedes aceptar su respuesta. Además, parece que ahora tiene 15 representantes, por lo que también puede votarlo.
Vote a la baja porque la respuesta es algo coercitiva y no muy perspicaz.
"tomar una foto con un ISO más alto... aumentará la intensidad de la imagen nominalmente en la misma cantidad que la intensidad del ruido": esto es falso. Si fuera cierto, el DR se reduciría en un EV con cada aumento de EV de ISO, pero esto no es cierto. Las líneas rojas indican las características de un sensor que no depende de ISO en absoluto .
En esa cámara, la regla se cumple, en su mayor parte, para el rango más alto de ISO pero no para el más bajo, lo que indica que supongo que la sensibilidad de este sensor es tan buena que hasta alrededor de 400 ISO, el ruido no es un factor limitante rango dinámico, y la cámara es capaz de obtener el rango dinámico completo al que apunta su configuración de curva de contraste. Luego, el efecto del ruido de fondo se hace sentir a partir de 400 ISO, teniendo su efecto completo a partir de 1600 ISO aproximadamente. Esto indica que la tecnología de sensores ha evolucionado de tal manera que podemos usar hasta 400 o incluso 800 ISO sin preocuparnos por el ruido.

En esta respuesta ISO, la velocidad de obturación y la apertura son parámetros independientes.

1) Sí, establecer ISO en un número más alto casi siempre conducirá a una mejor SNR, porque se produce una amplificación analógica adicional. Sin embargo, hay excepciones a esta regla: Canon 6D ofrece una mejor SNR en ISO51200 que en ISO102400.

Digamos que tiene 100 minutos para grabar una escena oscura y puede hacer exposiciones de 10x10 min a ISO100 o exposiciones de 100x1min a ISO1000. Casi todos los sensores digitales disponibles exportarán mejor material a ISO1000 en este caso.

2) Establecer ISO a un número más alto en el modo S o A siempre producirá una peor SNR porque llega menos luz al sensor.

3) Las personas solo disparan a ISO25600 porque cambian el tamaño para la web o usan supresión de ruido.

4) En cuanto a tu experiencia con el lapso de tiempo: no está muy claro qué estás comparando con qué. Si mantienes lo exposure/(F^2)mismo, seguro que tendrás una mejor SNR.

¿Por qué el aumento de ISO hace que la calidad de la imagen parezca más baja aunque mis mediciones sugieran que no debería ser así?
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