¿Por qué las diferentes imágenes ISO tienen diferentes tamaños de archivo? [duplicar]

Las cámaras digitales, para ahorrar espacio, comprimen los datos. Piense en almacenar un libro después de que se haya convertido en un archivo digital. Se podría idear un esquema para descartar todas las entradas de la palabra como "el" o "y", reemplazándolas con un solo símbolo. Cuando se llama a los datos y las palabras se muestran en una pantalla, las letras omitidas se restauran para facilitar la lectura. Se utilizan tales esquemas de diferentes complejidades, algunos son sin pérdidas y otros no. Todos estos diversos esquemas tienen reglas que se siguen estrictamente. Incluso los archivos sin formato se comprimen mediante una rutina sin pérdidas.

A medida que aumenta el ISO, quizás sin que usted lo sepa, parte de la señal de la imagen se corromperá por la estática. Esto se debe a que, cuanto mayor sea el ISO, mayor será la amplificación. En otras palabras, se hace que los sitios de captura de imágenes se vuelvan más sensibles a la luz. Esto es algo así como subir el volumen de su televisor. Lo que sucede es que la música y la voz se vuelven más fuertes, pero el costo es estático inducido. En imagen digital llamamos a esto “ruido” estático.

Ahora, cuanto mayor sea el ISO, más "ruido", y esto corrompe la señal. Por lo tanto, el ruido agrega datos adicionales al archivo de imagen y lo obliga a expandirse. Cuando su cámara está en automático, la lógica de la cámara elige qué ISO usar en función de la luz ambiental que se reproduce en el sujeto. A la luz del día, la luz ambiental es alta, por lo que se elige un ISO bajo. El número de imágenes restantes que puede crear y almacenar en un chip de memoria es una variable. La lógica de la cámara intenta estimar cuántas imágenes se pueden almacenar. Un ISO más alto requiere más espacio de almacenamiento. Lo que ha descubierto es que un ISO alto induce más ruido y, por lo tanto, se requerirá más espacio de almacenamiento para cada imagen guardada.

La mayoría de las cámaras usan compresión sin pérdidas para almacenar archivos de imágenes sin procesar. Cuanta más uniformidad tiene una imagen, más fácil es comprimirla. Cuanta más diversidad tiene una imagen, más difícil es comprimirla. Esto se debe a la forma en que funcionan los tipos de compresión de archivos utilizados para las imágenes. En lugar de describir los valores individuales de cada píxel, un archivo de imagen comprimido describe qué píxeles tienen cada uno de un rango de valores, describe dónde ocurren las diferencias en el valor de un píxel al siguiente y cuánto son esas diferencias, o utiliza una combinación de ambos métodos. (Estas descripciones son simplificaciones excesivas de cómo funciona la compresión sin procesar, pero los conceptos básicos son correctos).

Imagine una imagen completa que tenga el mismo brillo y color de un lado al otro y de arriba a abajo. Se comprimirá a un tamaño muy pequeño porque el archivo comprimido solo necesita describir un color en un nivel de brillo y luego enumerar cero cambios entre los píxeles adyacentes. Por otro lado, un archivo sin formato de 14 bits puede expresar 16.384 valores de brillo diferentes. Si cada píxel de una imagen tiene un valor de brillo diferente al de los píxeles que lo rodean y los 16 834 valores se usan en alguna parte de la imagen, el archivo no se puede comprimir mucho porque debe describir cada valor de brillo entre 0 y 16 383 y registrar un cambio en el brillo entre cada píxel en la imagen completa.

En realidad, la mayoría de las imágenes se encuentran cerca del medio de estos dos extremos. Pero en igualdad de condiciones, cuanto más "ruido" tenga una imagen, mayor será la variedad de valores de brillo total en la imagen y la mayor variación en el brillo entre los píxeles adyacentes dentro de la imagen.

En general, las imágenes ISO bajas de una escena tienen más uniformidad que las imágenes ISO altas de la misma escena. Esto se debe principalmente a lo que llamamos relación señal-ruido , también conocida como relación S/N o SNR . Asumiendo la misma escena, condiciones de iluminación, lente, distancia focal y apertura: cuando subimos el ISO es para acortar el tiempo de exposición. Por lo tanto, se permite que entre menos luz total en la cámara. El ruido que genera la cámara, independientemente de la cantidad de luz que ingrese a la cámara, permanece bastante constante. Entonces, a medida que se reduce la señal (energía de la luz) y el ruido de lectura de la cámara y el ruido de corriente oscura permanecen bastante constantes, la relación S/Nesta reducido. Esto conduce a una menor uniformidad en la imagen. Una imagen correctamente expuesta de una pared gris-blanca con un ISO bajo y un tiempo de obturación más largo tiene píxeles que son en su mayoría del mismo color. Una imagen correctamente expuesta de una pared gris-blanca con ISO alto y un tiempo de obturación más corto tiende a mostrar mucho más ruido de luminancia y crominancia. El ruido de luminancia crea más variaciones en el brillo de un píxel al siguiente. El ruido de crominancia crea más variaciones de color de un píxel al siguiente. Cuantas más variaciones de brillo y color tenga una imagen, menos se podrá comprimir sin pérdidas.

Las imágenes ISO altas a menudo tienen más ruido no porque tengan más "estática". ellos no Es porque tienen mucha menos señal para superar el ruido constante que siempre está ahí. Cuando la señal es lo suficientemente fuerte, hay más uniformidad en la imagen y, por lo tanto, los contenidos se pueden comprimir de manera más eficiente. Cuando hay menos señal en la imagen, el ruido conduce a una menor uniformidad y, por lo tanto, a una menor compresibilidad. Por lo tanto, el archivo comprimido que contiene los datos de la imagen es más grande con una relación S/R más baja que el archivo comprimido que contiene los datos de la imagen con una relación S/N más alta .