¿Por qué usar un ISO más alto y una velocidad de obturación más rápida produce más ruido que usar un ISO más bajo y una velocidad de obturación más lenta?

Entonces, primero disparo con ISO 1600 y la velocidad de obturación establecida en 1/125 de segundo y luego disparo con ISO 3200 y la velocidad de obturación establecida en 1/250 de segundo. La cantidad de luz debe ser idéntica y, de hecho, ambas tomas se ven correctamente expuestas y expuestas de la misma manera.

La cantidad de luz no es idéntica. Dejas entrar el doble de luz en la cámara a 1/125 de segundo que a 1/250 de segundo. Luego amplificó la imagen con la mitad de luz para igualar el brillo de la otra imagen. Al hacerlo, también amplificó el ruido de la imagen por un factor de dos. Para permitir que la misma cantidad de luz entre en la cámara en 1/250 segundos, también tendría que abrir la apertura de la cámara en un punto en comparación con donde estaba configurada en 1/125 segundos.

Cuando decimos ruido en el contexto de una imagen, lo que realmente queremos decir es la relación señal-ruido (SNR) .

En el contexto de la fotografía digital, el 'nivel de la señal' está determinado por la cantidad de luz en la escena y la cantidad de esa luz que permitimos que entre en la cámara seleccionando un tamaño de apertura y un tiempo de obturación particulares.

La cantidad de ruido real se divide en dos tipos principales: ruido de lectura y ruido de disparo de fotones. El ruido de lectura es bastante constante para una condición de disparo dada. Puede verse afectado por la temperatura interna de la cámara, pero normalmente no cambiará de un disparo al siguiente bajo las mismas condiciones ambientales generales. El ruido de fotones, a menudo llamado ruido de 'disparo' o ruido de 'distribución de Poisson' , es variable y aumenta con la cantidad de luz, pero aumenta a un ritmo menor que el aumento de la luz.

El ajuste de ISO afecta cuánto se amplifican la señal y el ruido combinados . El aumento de la configuración ISO multiplica tanto la señal como el ruido por igual, por lo que la SNR sigue siendo la misma. Sin embargo, a medida que la imagen se amplifica más, se vuelve más brillante y es posible que podamos ver más ruido en la imagen que antes estaba enmascarado en las sombras más oscuras de la imagen.

El resultado final es que cuanta más luz se permita en la cámara, menos influencia tendrá el ruido en una imagen porque la SNR aumenta al agregar más señal adicional (luz) que ruido adicional .

El consejo en la respuesta a la que se hace referencia al principio de la pregunta debe entenderse como "... deje que entre suficiente luz en la cámara y luego use el valor ISO más alto que no provoque reflejos quemados. Si se deja entrar suficiente luz en la cámara, ese ISO ideal bien podría ser el ajuste ISO mínimo de la cámara. Solo cuando estamos limitados por la cantidad de luz disponible, el ancho máximo de apertura de la cámara o el ajuste de apertura necesario para obtener la profundidad de campo deseada, o el tiempo de obturación necesario para Para evitar que un sujeto en movimiento se vea borroso, el consejo de aumentar el valor ISO al valor más alto que no sobreexponga los reflejos se vuelve aplicable a un valor ISO superior al ISO de referencia de la cámara.

Aumentar el ISO no te da más luz. Solo le dice a la cámara que amplifique la señal que proviene del sensor para "simular" luz adicional. Sin embargo, esta luz simulada no es como la real, porque cuando la cámara amplifica la señal, también amplifica el ruido.

Por lo tanto, siempre se prefiere usar una velocidad de obturación más lenta o una apertura más amplia si es posible, porque realmente te dan más luz. En tu caso, dado que la apertura es constante, 1/125 te dará el doble de luz que 1/250, por lo que el disparo de 1/250 necesita amplificarse el doble para obtener resultados de exposición similares.

Conseguir la exposición correcta es el objetivo. Estamos hablando de configuraciones y ajustes de la cámara que controlan la cantidad de energía luminosa que se reproducirá en el sensor de imagen. El objetivo; crear una imagen que contenga las intensidades y colores deseados.

Tres cantidades componen la exposición.

1. Brillo de la imagen 2. Duración de la exposición 3. Sensibilidad del sensor de imagen

Los tres componentes de la exposición se pueden manipular. Probablemente, habrá una variedad de exposiciones que produzcan resultados aceptables. La exposición tiene una ecuación E=IT. Esta ecuación se conoce como la “ley de la reciprocidad”. Dicho verbalmente – Exposición = Intensidad multiplicada por Tiempo.

Podemos ajustar la sensibilidad hacia arriba o hacia abajo. Estamos hablando del ISO del chip de imagen. La mejor calidad se obtiene cuando el ISO es bajo. Esto se debe a que cuando aumentamos el ISO, aumentamos la amplificación necesaria para lograr nuestro objetivo.

Ahora el chip CMOS contiene millones de fotositos, cada uno con un amplificador. Las eficiencias de cada amplificador son ligeramente diferentes. Esta diferencia induce un “ruido de patrón fijo”. El ruido es la contrapartida de la estática en un sistema de audio. Todos los circuitos contienen señales "buenas" entremezcladas con señales "corruptas". Esto se llama "relación señal-ruido". A medida que aumentamos la amplificación, ambas partes se intensifican. La mala noticia es que la proporción de la parte corrupta aumenta, por lo que obtenemos más ruido del que queremos. El ruido es visto como una falta de uniformidad. En otras palabras, una granularidad similar al grano que se ve en muchas imágenes basadas en películas.

La conclusión es: hay múltiples configuraciones que producen una exposición correcta. Probablemente debería elegir establecer el ISO lo más bajo posible para lograr el efecto deseado. La buena noticia es que, la ingeniería fotográfica avanza, los chips y el software de hoy producen un ruido menos perceptible en una gama más amplia de configuraciones ISO elevadas. Los chips y el software del mañana mantienen esto como un objetivo en movimiento.

La respuesta a la que se hace referencia se trata de una situación muy específica. Como han señalado otras respuestas, para reducir el ruido en la imagen final, debe obtener más luz (señal) en la cámara. La respuesta a la que se hace referencia se basa en la suposición de que no es posible obtener más luz en la cámara; no puede abrir la apertura o cambiar a una velocidad de obturación más larga, pero la imagen aún está subexpuesta. En esa situación específica , es mejor aumentar el ISO que aclarar en la publicación.

Sin entrar en todos los detalles técnicos, la relación señal-ruido en el sensor será la misma en ambos sentidos; aumentar el ISO no reducirá el ruido. Pero los valores del sensor se redondean cuando se convierten en un archivo de imagen. Aumentar el ISO multiplica los valores analógicos no redondeados, mientras que el brillo posterior aumenta los valores digitales redondeados. Además, la salida del sensor (incluido el efecto de ISO) es lineal, pero los archivos de imagen (ya sean en bruto, JPEG o lo que sea) siguen una respuesta no lineal que coincide con la del ojo humano. El efecto combinado es que el brillo en la publicación posteriza los valores más oscuros de la imagen. Eso hace que el ruido parezca más prominente de lo que sería si se aumentara el brillo a través del ISO.

Hasta donde yo sé, el ISO extendido en realidad se multiplica después de la conversión a datos digitales no lineales, por lo que no hay ningún beneficio sobre el brillo en la publicación.

Las principales fuentes de ruido en el sensor de una cámara son el ruido de lectura y disparo. A medida que aumenta la cantidad de luz capturada (aumenta el tiempo de exposición), ambas fuentes de ruido disminuyen relativamente. Una parada adicional de luz aumentará la relación señal/ruido en un 41 % simplemente debido a las estadísticas de ruido. Así siempre lo harás mejor captando más luz (tiempos de obturación más largos) hasta llegar al límite de saturación de la electrónica.

El aumento de ISO aumenta la ganancia utilizada en la cámara; esto amplifica tanto el ruido como la señal (también agrega algo más de ruido, pero eso no suele ser un problema en las cámaras modernas). Para la misma luz incidente, aumentar el ISO significará reducir la duración del obturador, reduciendo la cantidad de luz capturada y esto, un aumento en el ruido y una reducción en la relación señal/ruido.

Reducir ISO y aumentar la cantidad de luz capturada es, por lo tanto, mejor desde el punto de vista del ruido. Sin embargo, una vez que llega al ISO base (no amplificado) de una cámara, las reducciones adicionales reducen el rango dinámico disponible, lo que puede tener un efecto perjudicial diferente.

No es asi. Se obtiene menos ruido disparando con el ISO más bajo posible, por lo que las cámaras de gama alta ofrecen ISO 64, 50 e incluso 32. Cuando se dispara con un ISO más bajo, la exposición debe ser más larga o la apertura debe ser más amplia. En ambos casos, obtendrías más luz.

Más luz aumenta la señal en relación con el ruido y, por lo tanto, obtiene una salida más limpia.

Ten en cuenta que algunos ISO bajos son Expandidos . Esto aún reduce el ruido de la imagen, ya que la reducción de los datos también reduce el ruido, pero puede resultar en un rango dinámico más bajo, pero depende de cómo se realice la lectura del sensor.