Was ist "ISO" bei einer Digitalkamera?

In der Fotografie bezieht sich ISO im Allgemeinen auf ein Maß für die „ Filmempfindlichkeit “, die ich unter anderem in Bezug auf die Empfindlichkeit digitaler Sensoren verwende .

Kurz gesagt, die eigentlichen Buchstaben ISO sind ein Name für die International Organization for Standardization (offiziell kein Akronym – mehr Informationen hier ), und in der Fotografie bezieht es sich auf die Norm ISO 12232:2006 und andere verwandte Normen: ISO 12232: 1998, ISO 5800:1987, ISO 6:1993 und ISO 2240:2003. (Links auf der Seite Filmgeschwindigkeit.) Filme haben in der Vergangenheit auch die ASA- und DIN-Standards verwendet , wobei erstere das gleiche Nummerierungssystem und DIN eine völlig andere Skala verwendet.

Die Standards für Film und Digital sind technisch unterschiedlich (in einer Weise, die ich nicht genau genug untersucht habe, um vollständig darüber zu berichten), aber im Allgemeinen sind sie ähnlich genug, dass sie für praktische Zwecke im Wesentlichen gleich sind (ungeachtet des Reziprozitätsfehlers , was viele Filme sind ziemlich anfällig für digitale Medien, obwohl dies im Allgemeinen nicht der Fall ist). Wenn Sie also eine Belichtung mit Ihrer Digitalkamera messen, können Sie diese Belichtung mit einem Film mit derselben Bewertung wie der ISO-Einstellung verwenden, die Sie in der Digitalkamera verwendet haben, und erwarten, eine ähnliche Belichtung zu erhalten (es sei denn, die Verschlusszeit ist lang oder kurz). genug, damit Reziprozitätsfehler für den Film eintreten) (auch unter der Annahme einer ähnlichen Ausrüstung ansonsten - keine Unterschiede in Filtern usw.).

Sowohl im Digital- als auch im Filmbereich weist eine höhere Zahl auf eine höhere Empfindlichkeit hin. Eine doppelt so hohe Zahl ist doppelt so empfindlich (z. B. 200 ist doppelt so empfindlich wie 100, 400 ist doppelt so empfindlich wie 200 usw.). Wenn Sie also bei relativ schwachem Licht fotografieren und eine relativ kurze Verschlusszeit (z. B. schnell genug, um eine Bewegung zu stoppen) wünschen, ist eine höhere Empfindlichkeitsbewertung unerlässlich (also nein, niedriger ist nicht immer besser!).

Bei Digitalkameras (und ähnlich, aber anders bei Filmen) neigen höhere ISO-Werte dazu, Rauschen zu erzeugen (der damit verbundene Effekt bei Filmen ist eine erhöhte Körnigkeit ). Obwohl es nicht immer besser ist (das hängt davon ab, was Sie anstreben), sind niedrigere ISO-Werte immer (oder zumindest fast immer) rauschärmer, was wünschenswert sein kann. (Im Fall von Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen, bei denen die Verschlusszeit keine Rolle spielt, erzeugen Langzeitbelichtungen in Kombination mit niedrigeren ISO-Werten ein „besseres“ Bild – obwohl es denkbar ist, dass einige die Auswirkungen des Rauschens mögen; sicherlich gibt es manchmal einen Reiz um Körnung zu filmen.)

Die Definition der Skala basiert auf Messungen eines Bildes, das auf der Grundlage eines bestimmten Beleuchtungsszenarios erstellt wurde . Die Details sind komplex, also überlasse ich die Details als Übung für den Leser. Eine laienhafte Zusammenfassung ist, dass es (für digital) ein Maß dafür ist, wie schnell der digitale Sensor mit Licht "gesättigt" wird. (Bei Filmen ist der Vorgang ähnlich, aber anders.)

Zusammenfassend: Ein höherer ISO-Wert ist empfindlicher, aber lauter (aber nicht unbedingt schlechter), Digital und Film, der für denselben ISO-Wert (oder ASA für den Film) bewertet wurde, haben eine ähnliche Empfindlichkeit, und die Skala basiert darauf, wie schnell ein Bild wird. gesättigt" bei einer bestimmten Beleuchtungsstärke.

HINWEIS: Ich bereite mich darauf vor, einige Experimente im Zusammenhang mit der umstrittenen Antwort von Matt Grum durchzuführen. Hoffentlich werden meine Ergebnisse eine schöne, klare, rauschfreie Antwort auf den wichtigen Punkt liefern, den er anspricht: dass ein Bild mit hohem ISO-Wert und geringer Lichtmenge weniger verrauscht ist als ein Bild mit niedrigem ISO-Wert und der gleichen Lichtmenge an den Sensor , der später in der Nachbearbeitung verstärkt wird. Mehr folgt, hoffentlich in ... EDIT: Nun, ich habe es eine Weile versäumt, dies zu verwirklichen. Irgendwann mache ich das vielleicht noch. In der Zwischenzeit werde ich auch auf diesen Artikel verweisendas spricht über Vergleiche von nativen mit nicht-nativen ISO-Werten und der Menge an Rauschen in ihnen, was, obwohl der Artikel dies nicht genau sagt, meiner Meinung nach wahrscheinlich direkt mit genau dieser Frage zusammenhängt.

TL;DR:  Um Rauschen zu minimieren, lassen Sie so viel Licht wie möglich durch das Objektiv (da Rauschen hauptsächlich durch niedrige Lichtverhältnisse verursacht wird), indem Sie geeignete Einstellungen für Blende und Verschlusszeit verwenden.

Erhöhen Sie dann, während Sie diese Einstellungen konstant halten, den ISO-Wert so weit wie möglich (ohne die Glanzlichter zu beschneiden), da dies den Anteil des Signals reduziert, der aus Leserauschen besteht.

Ist niedriger ISO immer besser?

Nein!

Bei einer festen Lichtmenge, die in die Kamera einfällt, führt eine Verringerung des ISO-Werts nicht zu einer Reduzierung des Rauschens (verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis). Die einzige Möglichkeit, das Rauschen zu reduzieren, besteht darin, das Verringern des ISO-Werts mit mehr Lichteinfall zu kombinieren, indem Sie die Blende öffnen oder den Verschluss länger offen lassen.

Wenn die Lichtmenge, die Sie einlassen können, begrenzt ist (Sie haben die maximale Blende erreicht und können keine längere Verschlusszeit verwenden, ohne Unschärfe einzuführen), führt die Verwendung des höchstmöglichen ISO -Werts (ohne das Beschneiden von Glanzlichtern) zu dem geringsten Rauschen im Bild. Dies wird kontraintuitiv erscheinen und zu Ablehnungen führen (bisher sieben!), also lassen Sie es mich bitte erklären (siehe meine Antwort auf die Kommentare am Ende).

Hohe ISO-Werte verursachen kein Rauschen, Lichtmangel verursacht Rauschen. Der Grund, warum Menschen hohe ISO-Werte mit Rauschen in Verbindung bringen, liegt darin, dass die Kamera beim Erhöhen der ISO-Einstellung im Verschluss- oder Blendenprioritätsmodus entweder die Blende schließt oder die Verschlusszeit erhöht, um dies auszugleichen, wodurch die in die Kamera einfallende Lichtmenge verringert wird.

Hier ist eine Erklärung, warum schwaches Licht zu Rauschen führt:

Eine wichtige Rauschquelle in Bildern ergibt sich aus der zufälligen Natur des Lichts und wird als Photonenrauschen oder Schrotrauschen bezeichnet. Photonen werden zufällig von Lichtquellen emittiert. Wenn Sie viele Photonen sammeln, mittelt sich die Zufälligkeit aus und Sie erhalten fast genau die gleiche Anzahl, die in jede Richtung emittiert wird. Wenn Sie viel weniger Photonen sammeln, kann die in benachbarten Pixeln (die dieselbe Farbe sehen sollten) gesammelte Anzahl abweichen, was zu Helligkeitsschwankungen führt, die als Rauschen oder Körnung bezeichnet werden. So führt Lichtmangel zu Lärm. Siehe Wikipedia: Schussgeräusche .

Eine weitere Rauschquelle ist das Leserauschen. Leserauschen entsteht, wenn die analogen Ladungen auf dem Sensor digitalisiert (ausgelesen) werden. Das Leserauschen ist in Bezug auf die Anzahl der eingefangenen Photonen ungefähr konstant. Eine Erhöhung der ISO verstärkt das Signal und damit das Photonenrauschen, aber das Leserauschen bleibt gleich.

Wenn Sie einen niedrigeren ISO-Wert verwenden (bei gleicher Lichtmenge, die in Ihre Kamera einfällt), erhalten Sie ein unterbelichtetes Bild, und wenn Sie es in der Nachbearbeitung aufhellen, verstärken Sie sowohl das Photonenrauschen als auch das Leserauschen . Ihr Gesamtrauschen wird dann höher sein.

Hier ist ein Beispiel für diesen Effekt in der Praxis:

Diese Bilder wurden mit identischen ISO-Einstellungen aufgenommen und auf genau die gleiche Weise verarbeitet. Der untere ist deutlich lauter, obwohl er mit ISO 100 aufgenommen wurde.

Wenn Sie das Rauschen im Vergleich zum ISO-Wert für jedes Paar Verschlusszeit / Blende aufzeichnen würden, würden Sie feststellen, dass das Rauschen mit abnehmendem ISO-Wert immer zunimmt (manchmal nur geringfügig) . Daher verstehe ich nicht, wie Sie argumentieren können, dass ein hoher ISO-Wert zu verrauschteren Bildern führt, da niedrigere ISO-Werte, wenn alles andere gleich ist, mehr Rauschen verursachen!

Antwort auf Kommentare

Entschuldigung, aber Ihre Erklärung ändert nichts daran, dass Ihre grundlegende Aussage falsch ist. Was Sie normalerweise verwenden möchten, ist der niedrigste ISO-Wert, der eine angemessene Belichtung mit einer brauchbaren Kombination aus Verschlusszeit und Blende ergibt

Die Methode, die Sie verwenden, ist nicht wirklich von Bedeutung, wenn Sie darüber nachdenken, den Auto-Modus zu verwenden, und die Auswahl des ISO-Werts, der dazu führt, dass der Verschluss / die Blende so lang / breit wie möglich ist, entspricht dem einfachen Einstellen des Verschlusses / Blende so lang/breit wie möglich und stellen Sie dann den ISO-Wert ein, um die richtige Belichtung zu erhalten.

Ich habe jedoch keine Aufnahmemethodik vorgeschlagen, sondern darauf hingewiesen, dass Sie zur Minimierung von Rauschen so viel Licht wie möglich einlassen möchten, da Sie dies mit Verschluss / Blende / Blitz oder was auch immer, der ISO, erreicht haben sollte so hoch wie möglich sein (vor dem Highlights-Clip), da alles andere zu einer Unterbelichtung und damit zu mehr Leserauschen führt.

Wenn Sie tatsächlich Ihre Verschlusszeit und / oder Blende ändern (nach dem Gesetz der Reziprozität, wie Sie es normalerweise tun würden), dann raten Sie mal: Sie erhalten mehr Photonen auf dem Sensor für die gleiche "Belichtung" (nennen Sie es EV wie angepasst). die betreffende ISO)! Also weniger Lärm!

Ja, aber Sie können die ISO nicht erhöhen und gleichzeitig die Einstellungen ändern, um weniger Licht hereinzulassen, und dann zu dem Schluss kommen, dass Sie mehr Rauschen haben, weil Sie eine höhere ISO verwenden. Vor allem, wenn Sie zeigen können, dass Sie das Rauschen verringern, wenn Sie die ISO allein erhöhen!

Es ist, als würde man ein Auto mit einem kleineren Motor kaufen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken, überall mit dem Fuß flach auf den Boden fahren und zu dem Schluss kommen, dass kleine Motoren den Kraftstoffverbrauch erhöhen! Ändern Sie jeweils eine Variable.

Zu der Aussage:

Ist niedriger ISO immer besser?

Es scheint eine Vielzahl von Meinungen zu diesem Thema zu geben, und obwohl sie sich gegenseitig auszuschließen scheinen, bin ich mir nicht sicher, ob dies der Fall ist. Es gibt keinen Schnitt und trocken "Ja, X ISO-Einstellung ist immer besser." Ich denke, was besser ist, hängt sehr vom Kontext ab ... davon, was Sie aufnehmen möchten und welche Art von Licht verfügbar ist.

Zu den bisher geäußerten zwei Standpunkten gehören:

• Verwenden Sie den höchstmöglichen ISO-Wert, um die Sättigung zu maximieren (und damit das Rauschen zu minimieren), ohne Glanzlichter zu beschneiden.
• Verwenden Sie den niedrigstmöglichen ISO-Wert, um Rauschen zu minimieren, und verwenden Sie gleichzeitig den richtigen Verschluss und die richtige Blende, um eine korrekte Belichtung zu erzielen.

Der allgemeine Konsens ist, dass es der beste Ansatz ist, sich für den niedrigstmöglichen ISO-Wert zu entscheiden, um eine angemessene Belichtung zu erzielen. Diese Aussage ist jedoch schwer mit versteckten Bedeutungen behaftet, da der niedrigstmögliche ISO - Wert nicht unbedingt ISO 100 sein muss. Möglicherweise sind Sie gezwungen, eine höhere Verschlusszeit oder eine engere Blende zu verwenden, um die gewünschten kreativen Effekte zu erzielen, was Sie dazu zwingt einen höheren ISO-Wert, um die richtige Belichtung beizubehalten. Sie können auch Probleme mit dem verfügbaren Licht haben und die Grenzen Ihres Objektivs (dh maximale Blende) erreichen und gezwungen sein, einen höheren ISO-Wert zu verwenden, um eine korrekte Belichtung zu erreichen. Ich denke, das ist der Punkt, den Matt Grum zu machen versucht hat.

Abgesehen von besonderen kreativen Anforderungen (z. B. Verschlusszeit zum Einfrieren von Aktionen oder großer DOF über kleine Blende), sollte die niedrigste ISO-Einstellung mit dem erforderlichen Verschluss und der erforderlichen Blende verwendet werden, um eine „korrekte“ Belichtung zu erzielen (d. h. eine Belichtung, die weder über- noch unterbelichtet ist, oder wenn Sie ETTR folgen, einer, der keine Höhepunkte ausgeblasen hat), ist immer noch die beste Praxis. Dies lässt sich leicht demonstrieren, wie die folgenden Beispielaufnahmen zeigen. Diese Reihe von Beispielen wurde unter Berücksichtigung mehrerer Dinge aufgenommen:

1. Es ist keine kurze Verschlusszeit erforderlich, daher kann es so lang wie nötig sein, um eine korrekte Belichtung zu erhalten.
2. Es ist keine Schärfentiefe erforderlich, daher reicht die größte Blende aus.
3. Das verfügbare Licht ist festgelegt und kann nicht geändert werden.
4. Ein Stativ und ein Kabelauslöser werden verwendet, um Verwacklungen der Kamera zu eliminieren.

Die klarste Aufnahme ist, wie Sie sehen können, die Aufnahme mit ISO 100. Bei maximaler Blende benötigte ISO 100 eine Belichtungszeit von 0,6 Sekunden. Das ist ziemlich lang, aber da es keine Bewegung gab, ist eine längere Belichtung kein Problem. Die ISO 1600-Aufnahme ist immer noch richtig belichtet und verwendet eine Verschlusszeit, die genau vier Stufen schneller ist als die ISO 100-Aufnahme. Trotz richtiger Belichtung gibt es offensichtlich zusätzliches Rauschen. Die letzte Aufnahme war eine weitere ISO 100-Aufnahme mit denselben Einstellungen wie die ISO 1600-Aufnahme, wobei der Belichtungswert in Lightroom um +4 EV angepasst wurde. Der Rauschpegel in dieser Aufnahme ist offensichtlich VIEL höher als in den anderen beiden, da er digital verbessert wurde.

Angesichts dieser Beispiele können wir zu einigen logischen Schlussfolgerungen kommen:

• Die Verwendung des minimalen ISO-Werts für Szenen ohne Bewegung bei Aufnahmen mit einem Stativ erzeugt das geringstmögliche Rauschen.
  • Üblich für Landschaften und Stillleben.
  • Ungewöhnlich für Sport-, Tier-, Vogel- oder andere Actionfotografie.
  • Hängt für Dinge wie Porträtaufnahmen ab, da Sie jedoch normalerweise die Menge des verfügbaren Lichts für Porträts steuern können, sollte normalerweise ein niedriger ISO-Wert möglich sein.
• Die Verwendung des minimalen ISO-Werts für eine Szene, die eine korrekte Belichtung ermöglicht, minimiert das Rauschen, ist aber möglicherweise nicht das geringstmögliche Rauschen.
  • Wenn Sie Action mit einer kurzen Verschlusszeit einfrieren oder Ihren DoF mit einer schmalen Blende erhöhen müssen, müssen Sie möglicherweise den ISO-Wert erhöhen, um die Belichtung aufrechtzuerhalten.
• Unabhängig von der Situation mit dem niedrigsten ISO-Wert zu fotografieren, ist eine schlechte Idee.
  • Dies führt häufig zu einer Unterbelichtung (möglicherweise schwerwiegend), wenn das verfügbare Licht nicht optimal ist.
  • Dies führt zu erheblich mehr Rauschen, wenn die Belichtung in der Nachbearbeitung korrigiert wird.

Ich denke, ein guter Weg, um zu erfahren, welche ISO-Einstellungen für verschiedene Szenen und Beleuchtungen am besten sind, besteht darin, Ihre ISO auf Auto einzustellen, den manuellen Modus zu verwenden, ein paar Aufnahmen zu machen und die Ergebnisse zu überprüfen. Die automatische Belichtungsmessung der Kamera versucht immer, eine "richtige" Belichtung zu erzeugen, und wenn Sie eine Szene mit einer breiten Palette von Tönen haben, sollte sie die meiste Zeit die richtige Einstellung wählen. Sie können auch versuchen, manuell einen höheren oder niedrigeren ISO-Wert einzustellen als den, den die Kamera automatisch auswählt, und erneut eine Aufnahme machen, um die Ergebnisse zu sehen. Außerhalb der Landschafts- und Stilllebenfotografie werden Sie wahrscheinlich keine einzige „richtige“ oder „beste“ ISO-Einstellung finden. Ich glaube jedoch, dass die allgemeine Faustregel immer sein wird:

Verwenden Sie den niedrigsten ISO-Wert, den Sie erreichen können, und behalten Sie gleichzeitig eine angemessene Belichtung für die Art der Aufnahme bei, die Sie machen.

Für Stillleben wird dies wahrscheinlich immer die minimale native ISO sein (ohne irgendeine Art von ISO-Erweiterung). Für Landschaften sind das wahrscheinlich niedrigere ISO-Werte wie 100 oder 200. Für Action-Fotografie, einschließlich Sport, Wildtiere, Vögel, Kinder usw., kann sich der niedrigste ISO-Wert für jede Aufnahme ändern und zwischen ISO 200 und ISO 3200 variieren oder darüber hinaus, und es wird sehr vom verfügbaren Licht abhängen. Viel Licht ermöglicht es Ihnen, einen niedrigeren ISO-Wert zu verwenden, weniger Licht diktiert einen höheren ISO-Wert. Unabhängig davon, welchen ISO-Wert Sie für Action-Aufnahmen verwenden, lautet eine weitere gute Faustregel:

Es ist immer besser, tatsächlich eine Aufnahme zu machen, als eine zu verpassen, weil Ihnen die Kameraeinstellungen, die zum Aufnehmen erforderlich sind, nicht gefallen.

Selbst wenn Sie ISO 3200 verwenden müssen, um mit Ihrem f / 1,4-Objektiv anständige Indoor-Sportaufnahmen zu machen, werden Sie zumindest die Aufnahmen machen. Diese Aufnahmen mit ISO 3200 haben weniger Rauschen als die Aufnahmen mit ISO 1600, die Sie unterbelichten und dann per Nachbearbeitung korrigieren, wie das (ziemlich extreme) Beispiel oben zeigt. Entrauschungsalgorithmen sind heutzutage ebenfalls ziemlich fortschrittlich und können den Rauschpegel einer Aufnahme mit hohem ISO-Wert auf ein akzeptableres Niveau reduzieren. Das wiederum macht die Verwendung einer höheren ISO, die eine korrekte Belichtung gewährleistet, zu einer besseren Option als eine niedrigere ISO, die wahrscheinlich unterbelichtet wird und eine Nachbearbeitungskorrektur erfordert.

BEARBEITEN:

Weitere Untersuchungen, um Matts Behauptungen über ISO abzudecken, haben zu einem weiteren Beispielbild geführt. Das Bild unten ist in vier Bänder unterteilt, von denen zwei die Belichtung nach Matts Methodik darstellen und zwei die Belichtung darstellen, bei der ISO so niedrig wie möglich gehalten wird. Die Behauptung war, dass Sie beim Versuch, eine Szene zu belichten, Blende und Verschluss einstellen, dann die höchstmögliche ISO verwenden, ohne Glanzlichter auszublasen, und die Belichtung durch Nachbearbeitung korrigieren, indem Sie den EV reduzieren, um ein Bild mit dem geringsten Rauschen zu erzeugen. Dies widerspricht der normalen Behauptung, dass man den niedrigsten ISO-Wert verwenden und Blende und/oder Verschluss anpassen sollte, um eine korrekte Belichtung zu erreichen und das geringstmögliche Rauschen beizubehalten.

Das erste und dritte Band im obigen Bild wurden aufgenommen, indem eine bestimmte Verschlusszeit und Blende ausgewählt und dann der ISO-Wert so weit wie möglich erhöht wurde, ohne die Glanzlichter zu beschneiden. Das zweite und vierte Band im obigen Bild wurden mit ISO 100 und einer bestimmten Blende aufgenommen und die Verschlusszeit angepasst, um eine korrekte Belichtung zu erzielen (kein ETTR). Beide Bilder wurden in der Postproduktion mit der „Auto Tone“-Funktion von Lightroom korrigiert. Dies führte zu einer geringfügigen Verringerung der Belichtung des Bildes mit hohem ISO-Wert und ließ das Bild mit ISO 100 ziemlich gleich.

Zwischen diesen beiden Aufnahmen besteht ein Unterschied von drei ISO-Stufen, und das erhöhte Rauschniveau des ISO-800-Bilds ist in den Schatten sehr deutlich. In den Mitteltönen ist im ISO 800-Bild gegenüber dem ISO 100-Bild ein gewisser Anstieg des Rauschens zu beobachten. In allen Tonstufen sind feine Details im ISO 800-Bild im Vergleich zum ISO 100-Bild bis zu einem gewissen Grad verloren gegangen. Dies kann beobachtet werden, indem die Fernbedienung in ihrer Halterung, den Vorderseiten der Handfläche und in beliebigen Schattentönen untersucht wird. In den Mitteltönen und Lichtern sind die Rauschpegel nicht besonders hoch genug, um eine signifikante Verschlechterung des Drucks zu verursachen. Der Rauschpegel in Mitteltönen und Schatten dringt jedoch wahrscheinlich in feine Details ein, wie sie beispielsweise bei der Makrofotografie oder bei Fotos auftreten können, die die Auflösungsgrenzen eines Objektivs oder Sensors überschreiten.

Während die negative Belichtungskorrektur in der Nachbearbeitung den Rauschpegel des Bildes mit hohem ISO-Wert tatsächlich auf ein akzeptableres Niveau reduziert hat, steht außer Frage, dass die Verwendung des niedrigstmöglichen ISO-Werts zu geringerem Rauschen führt als selbst die negative Belichtungskorrektur nach der Verarbeitung eines hohen ISO Bild.

Die eigentliche Frage ist, ist es immer angemessen, die niedrigstmögliche ISO zu verwenden? Wenn Sie die Szene, die Sie aufzunehmen versuchen, ohne unerwünschte Nebenwirkungen wie Unschärfe, Unterbelichtung usw. belichten können , wählen Sie die niedrigste reale ISO-Einstellung, die Sie erreichen können (erweiterte ISO-Einstellungen erreichen normalerweise eine niedrigere ISO-Einstellung durch digitale statt analoge). bedeutet ... also die Verwendung von ISO 50 Expansion zum Beispiel sollte vermieden werden.) Wenn Sie nicht könnenBelichten Sie die Szene, die Sie aufzunehmen versuchen, ohne unerwünschte Nebeneffekte, was der Fall sein kann, wenn Sie Sport oder Wildtiere fotografieren, Konzerte fotografieren oder viele Innenaufnahmen machen, die eine Aktion beinhalten, und erhöhen Sie dann den ISO-Wert auf das akzeptable Minimum die es Ihnen ermöglicht, Ihre Szene richtig zu belichten (dh Bewegungsunschärfe beseitigen, auf der richtigen Ebene belichten usw.), sollte ausgewählt werden.

Wenn Sie genügend Spielraum haben, kann eine Überbelichtung durch die Wahl des maximal möglichen ISO-Werts ohne Beschneidung der Glanzlichter und die Anwendung einer negativen Belichtungskorrektur in der Nachbearbeitung dazu beitragen, die Auswirkungen des Rauschens bei sehr hohem ISO-Wert zu mildern, und ist eine bessere Wahl als die Auswahl eines ISO-Werts das ist zu niedrig, dann wenden Sie eine positive Belichtungskorrektur in der Nachbearbeitung an (was die Auswirkungen von Rauschen nur verstärkt).

ISO ist effektiv eine Empfindlichkeit des Sensors, egal ob Film oder Digital. Theoretisch sollte der ISO-Wert für eine Digitalkamera derselbe sein wie für eine Filmkamera.

Der ISO-Wert auf Film wird durch die Korngröße der Chemikalie bestimmt. Dies bedeutet, dass die Auflösung bei einem Film mit niedrigerem ISO-Wert besser ist. Da ein Filmkorn alles oder nichts ist, führt dies auch zu Flecken oder Rauschen.

Die Art und Weise, wie ISO in einer Digitalkamera erreicht wird, kann helfen zu verstehen, warum es wichtig ist und warum die Verwendung eines höheren ISO nicht immer eine gute Sache ist. Ich weiß nicht, wie es im Film erreicht wurde, also kann ich nicht wirklich darüber sprechen, aber ich stelle mir vor, dass es ähnliche Prinzipien verwendet.

Zunächst einmal hat Matt hervorragende Arbeit geleistet und die verschiedenen Geräuschquellen erklärt. Was in einer Kamera passiert, läuft eigentlich auf Folgendes hinaus.

1. Licht trifft auf den Sensor.
2. Das Signal am Sensor wird durch eine Verstärkungsschaltung geleitet . Die Höhe der Verstärkung hängt von der verwendeten ISO-Einstellung ab.
3. Der Signalwert wird dann durch einen A2D-Konverter geleitet . Dadurch wird das verstärkte Signal in einen Bereich von 0 bis 255 (oder höher, abhängig von der Anzahl der Bits im Konverter) ein digitales Signal abgebildet.

Die Kamera kann dann einige der grundlegenden Rauschquellen entfernen, insbesondere das "Dunkelstrom"-Rauschen. Das ist das Signal, wenn Sie völlige Schwärze freilegen würden.

Was passiert also eigentlich, wenn Sie die ISO aufdrehen? Es gibt im Grunde zwei Wege, die ich im Folgenden behandeln werde.

Wenn die ISO erhöht und die Verschlusszeit entsprechend verringert wird, bleibt der Signalpegel, der in den A2D-Konverter geht, gleich. Die Signalstärke am Sensor wird jedoch verringert. Das bedeutet, dass jedes sensorabhängige Rauschen tatsächlich verstärkt wird. Dazu gehören Dinge wie Schrotrauschen. Einige andere Formen von Rauschen werden nicht verstärkt.

Die zweite Option ist, wenn das Originalbild unterbelichtet war, aber der ISO-Wert dazu führt, dass es korrekt belichtet wird. Es ist möglich, den Kontrast des unterbelichteten Bildes so zu verbessern, dass es dasselbe Maximum/Min. wie das korrekt belichtete Bild hat. Das aus dem A2D-Wandler kommende Signal hat effektiv eine kleinere Reichweite. Dadurch verbleiben nur wenige Lichtpegel, was zu einem viel verrauschteren Bild führt als das korrekt belichtete Bild.

Ein paar andere interessante Dinge. Sensoren neigen zum Ausbluten, wenn sie auf benachbarte Pixel gesättigt sind. Wenn ein Bild in ISO erhöht und in Verschlusszeit verringert wird, wird es auf dem FPA selbst nicht gesättigt, wodurch einige Artefakte entfernt werden. Dies kann bei Sättigung zu einer etwas besseren Leistung führen.

Im Allgemeinen hat ein hoher ISO-Wert bei einer Digitalkamera weniger Rauschen als der gleiche ISO-Wert auf einem Film, da ein hoher ISO-Wert viel besser erreicht werden kann.

Hoffentlich war das nicht zu technisch, aber ich freue mich einfach darauf, mein Wissen über Elektrotechnik mit der Community zu teilen:-) Lassen Sie mich wissen, wenn Sie weitere Fragen haben, und ich werde versuchen, es noch besser zu erklären.

Um die zweite Frage zu beantworten, würde ich sagen, dass ein niedrigerer ISO-Wert nicht immer besser ist, aber im Allgemeinen ist es am besten, den niedrigsten ISO-Wert zu verwenden, der möglich ist. Wenn Sie beispielsweise in Innenräumen fotografieren, können Sie mit einem höheren ISO-Wert eine kürzere Belichtungszeit verwenden, was zu weniger Bewegungsunschärfe führt. Normalerweise verwende ich den niedrigsten ISO-Wert, der es mir ermöglicht, die manuelle Grenze von 1/lens_length Verschlusszeit nicht zu überschreiten. Aber es gibt immer Ausnahmen.

Filmgeschwindigkeit

In der analogen Fotografie misst ISO die Lichtempfindlichkeit des Films. Ein Film mit höherer Empfindlichkeit erreicht seinen Sättigungs- (oder Überbelichtungs-) Punkt schneller.

Bei hellem Licht können Sie einen Film mit niedrigem ISO-Wert verwenden. In dunkleren Situationen kann es erforderlich sein, eine größere Blende zu verwenden, als Ihnen zur Verfügung steht, oder eine sehr lange Verschlusszeit.

Sie können einen Film mit hohem ISO-Wert verwenden, wenn das Licht für eine ordnungsgemäße Belichtung nicht ausreicht. Wenn Sie es jedoch mit viel Licht verwenden, müssen Sie das Licht, das auf Ihre Kamera trifft, mit Verschlusszeit und Blende einschränken.

(Nicht versiert in analoger Fotografie, daher hier nicht viele Informationen.)

Digitales ISO

In der digitalen Fotografie ist ISO im Wesentlichen dies :

Es ist nur eine willkürliche ¹ - Zahl, die den Verstärkungsgrad beschreibt, der auf das analoge ² -Signal vom Sensor angewendet wird, bevor es in eine digitale Zahl umgewandelt wird. Es stellt dar, wie viele Photonen erforderlich sind, um einen Wert von "eins" auf dem resultierenden digitalen Pixel zu erzeugen.

Sie beschreibt nicht die Empfindlichkeit des Sensors.

Durch Erhöhen des ISO-Werts können Sie bei Dunkelheit nicht mehr Licht sehen und der Sensor wird nicht schneller gesättigt. Es wird nur das Signal gedehnt , sodass weniger Licht erforderlich ist, um denselben Pixelwert zu erzeugen, wodurch auch das Rauschen verstärkt wird. Das Bild wird also schneller gesättigt, aber Sie werden nicht das volle Potenzial des Sensors nutzen.

Ist es gut oder schlecht?

Wenn also ISO das Rauschen verstärkt, ist weniger immer besser? Nein. Wenn Sie nicht genug Licht haben, besteht die einzige Alternative zu einem hohen ISO darin, das Bild in der Nachbearbeitung zu verstärken, wodurch das gleiche Rauschen wie bei ISO verstärkt wird. Schlimmer noch, es wird noch mehr Rauschen hinzufügen. ³

Woher kommt dann das weit verbreitete Missverständnis, dass mehr ISO mehr Rauschen bedeutet? Weil Menschen, die an analoge Aufnahmen gewöhnt sind, eine ISO-Nummer auswählen und dabei bleiben und dann die Belichtung einstellen würden, um eine Überbelichtung des resultierenden Bildes zu verhindern.

Das steht auf dem Kopf! Sie schränken die Menge des nutzbaren Lichts , das in den Sensor eintritt, künstlich ein, nur um eine willkürlich gewählte Einschränkung zu erfüllen. Weniger Licht, das auf den Sensor trifft, bedeutet mehr Schrotrauschen ⁶ , das normalerweise die dominierende Art von Rauschen ist.

Wählen Sie stattdessen die beste Blende und Verschlusszeit für Ihre Bedingungen und verwenden Sie den niedrigsten verwendbaren ISO-Wert. Dadurch wird das Schussgeräusch minimiert. Erhöhen Sie dann den ISO-Wert so weit wie möglich, ohne zu überbelichten, um das Leserauschen zu reduzieren.

Oder lassen Sie die Kamera einfach automatisch den ISO-Wert für Sie auswählen.

Update: EMVA-Daten (Randnotiz)

Anders als in der klassischen Fotografie verwendet die Bildverarbeitungsindustrie ISO überhaupt nicht. In der maschinellen Bildverarbeitung ist die Verstärkung nur eine kameraabhängige willkürliche Zahl (was die Verstärkung ist ) und wir verwenden EMVA-Daten zur Auswahl von Kameras. Anhand dieser Daten können Sie die Leistung verschiedener Kameras objektiv vergleichen und die Bildqualität vorhersagen, bevor Sie die Kamera überhaupt bestellen. ISO kann das nicht.

• Quanteneffizienz [%]: Der Prozentsatz der den Sensor erreichenden Photonen, die als Elektronen erkannt werden. Dies ist die echte digitale „Filmempfindlichkeit“ – wie schnell der Sensor Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.
• Temporales Dunkelrauschen [e-]: Die flache Menge an Rauschen, die Sie aufgrund von Temperatur und elektronischem Rauschen im elektrischen Signal eines Pixels erhalten, selbst wenn überhaupt kein Licht auf den Sensor trifft.
• Sättigungskapazität [ke-]: Die Anzahl der Elektronen, die ein einzelnes Pixel ansammeln kann, bevor es gesättigt wird. Es ist im Allgemeinen proportional zur Pixelfläche und das einzige, was sich bei großen Sensoren wirklich verbessert. ^4,5
• Dynamikbereich [dB]: Verhältnis zwischen größter und kleinster erfassbarer Lichtmenge.
• Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) [dB]: Bestes erreichbares SNR, dh wenn der Sensor fast gesättigt ist.

Fußnoten:

¹ Sie stellen die Zahlen so ein, dass das Bild wie ein Bild aussieht , das mit einem Film dieser ISO-Empfindlichkeit unter ähnlichen Bedingungen aufgenommen wurde. Leider berücksichtigen sie die Sensorgröße nicht, was den verbreiteten Mythos, dass größere Sensoren bei schlechten Lichtverhältnissen besser sind, noch mehr verwirrend macht.

² Einige Kameras schummeln, indem sie nach der A/D-Wandlung auch das digitale Signal verstärken. Dies hilft nicht gegen den Mythos, dass ein höherer ISO-Wert mehr Rauschen erzeugt, obwohl das Gegenteil in Wirklichkeit der Fall ist.

³ Das zusätzliche Rauschen wird als Leserauschen bezeichnet, das durch den A/D-Wandler nach Anwendung von ISO eingeführt wird.

⁴ Mit anderen Worten, große Sensoren sind nicht besser bei schlechten Lichtverhältnissen, sie sind nur besser, wenn viel Licht vorhanden ist. Dann können Sie viel Licht auf Ihren großen Sensor treffen lassen, um Schrotrauschen zu reduzieren – Lichtmenge, die kleinere Sensoren übersättigen würde.

⁵ Bei großen Sensoren ändert sich noch etwas: Für ein gegebenes Sichtfeld benötigen sie Objektive mit größerer Brennweite. Eine größere Brennweite bedeutet, dass die gleiche Blendenzahl einen größeren Blendendurchmesser darstellt. Eine größere Blende bedeutet eine schnellere Lichtsammlung, aber eine geringere Schärfentiefe. Dies kann je nach Kontext Segen oder Fluch sein.

⁶ Technisch gesehen erzeugt mehr Licht mehr Schrotrauschen , aber das Signal steigt schneller als das Rauschen. Das bedeutet, dass das Rauschen mit zunehmendem Licht weniger signifikant wird (das SNR steigt). Wenn beispielsweise das Schrotrauschen beim Pixelwert 5 1 beträgt, beträgt es beim Pixelwert 250 7. Beim Wert 5 beträgt das Rauschen 20 % Ihres Bildes, beim Wert 250 jedoch weniger als 3 %.

In der Digitalfotografie charakterisiert die ISO-Empfindlichkeit nicht die Sensorempfindlichkeit. Die ISO-Empfindlichkeitseinstellung einer Digitalkamera steuert den Betrag der Verstärkung / Multiplikation des Signals vom Sensor, nachdem die Daten bereits erfasst wurden. Die ISO-Empfindlichkeit steuert nicht die Empfindlichkeit des Sensors und ähnelt eher einer "Push" -Verarbeitung eines Films, wodurch die Gesamthelligkeit des Ergebnisses gesteuert wird.

Aufgrund der Einschränkungen der Analog-Digital-Wandler in einigen Kameras kann ein höherer ISO-Wert zu weniger Rauschen und weniger verstopften Schatten führen.

Was ich bisher in allen Antworten übersehen habe, ist, dass ISO im Grunde der ASA-Bewertung von Filmen entspricht, indem eine Materialkonstante beschrieben wird, die das Verhältnis der Belichtung (das Zeitintegral der Lichtstromdichte pro Fläche) zur Sättigung des Mediums (Film) beschreibt negative oder maximale Sensor-/Dateiwerte auf digital). Wenn Sie mit größeren Sensoren/Filmen/Platten arbeiten und dabei den gleichen ISO/ASA-Wert beibehalten, benötigen Sie physikalisch größere Blenden, um den größeren Bereich mit der gleichen Helligkeit abzudecken. Bei gleichem Bildausschnitt haben Sie eine proportional größere Brennweite, sodass sich herausstellt, dass Verhältnisse wie 1: 2,8 gut mit ISO-Werten und Belichtungszeiten kombiniert werden können, um die richtige Belichtung zu ermitteln.

Jetzt hat ein Film Körnung, und Filme mit höherer Empfindlichkeit erzielen ihre Ergebnisse auf Kosten einer höheren Korngröße. In ähnlicher Weise geht eine höhere Empfindlichkeit für digitale Sensoren auf Kosten größerer Pixelstellen, was entweder zu einer verringerten Pixelanzahl führt oder größere Sensoren erfordert. Das sehr regelmäßige Raster eines digitalen Sensors und der vergleichsweise hohe Wirkungsgrad im Vergleich zu Film macht tatsächlich noch einen weiteren Faktor relevant: Rauschen. Dies ist elektronisches Verstärkungs-/Quantifizierungsrauschen sowie statistisches Photonenregistrierungsrauschen (letzteres ist in gewissem Maße für Filme relevant, da es auch der Wahrscheinlichkeit einer Photonen-/Korn-Wechselwirkung unterliegt). Sie können Filme monatelang ohne Änderungen im Dunkeln lagern, aber Sie können einen elektronischen Sensor nicht im Dunkeln betreiben, ohne ein Signal zu erhalten.

Jetzt gibt es für eine beträchtliche Anzahl digitaler Sensoren eine variable (ISO-abhängige) analoge Verstärkung des Sensorsignals vor der Digitalisierung, sodass die ISO-Wahl einen dauerhaften Einfluss auf den Inhalt Ihres Rohbildes hat. Wenn ich mich richtig erinnere, verfügen die Sensoren der Marke „Exmor“ von Sony nicht über diese Art von analoger Verstärkung, sodass ihre Rohbilddaten unabhängig von der ISO-Einstellung sind und ISO eher eine Frage der angewandten Nachbearbeitung ist, die diese Daten auf eine gewünschte Helligkeit skaliert.

Grundsätzlich gilt: Je höher die Pixelzahl, desto mehr Rauschen können Sie bei höheren ISO-Werten erwarten, und größere Sensorbereiche helfen dabei, dem entgegenzuwirken. Die Verteilung komplexerer Elektronik für CMOS-Sensoren über größere Flächen hilft auch, die Wärmeerzeugung für kontinuierlich verwendete Sensoren (erforderlich für spiegellose Kameras und/oder Live-View oder Video) gering zu halten, und die Sensorwärme ist eine weitere Quelle für Rauschen.