Digitale ISO vs. Nachbelichtungskorrektur

Soweit ich weiß, entspricht eine ISO-Einstellung einer DSLR-Kamera einer Mischung aus analogen und digitalen Einstellungen, die vor der Aufnahme eingestellt werden, und bestimmt, um wie viel Verstärkung die einfallende Helligkeit verstärkt werden muss, um die endgültigen Daten zu erhalten, die in der gespeichert sind RAW-Datei.

Auf der analogen Seite entspricht dies verschiedenen Verstärkungseinstellungen an den Sensor- und ADC-Seiten, um die effektive Spannung auf höhere/niedrigere Pegel zu erhöhen. Auf der digitalen Seite entspricht dies einer bestimmten Technik, die verwendet wird, um den Wert des digitalisierten Helligkeitswerts auf ein höheres Niveau zu erhöhen, bevor er im RAW-Format gespeichert wird, alles auf der digitalen Seite der Dinge.

Beim Komponieren von Aufnahmen habe ich immer den Ansatz verfolgt, den auf Bilder angewendeten digitalen ISO- Wert zu minimieren und mich stattdessen auf die Nachbearbeitung zu verlassen, um die Belichtung zu erhöhen. Zur Verdeutlichung: In einem Szenario, in dem die richtige Bildempfindlichkeitseinstellung zwischen zwei nativen ISO-Einstellungen liegt, wäre ich versucht, meine ISO auf die niedrigere native Empfindlichkeit zu fixieren, das Bild leicht unterbelichtet aufzunehmen und es in der Nachbearbeitung zu verstärken (im Gegensatz zur Aufnahme mit Belichtung direkt korrigieren).

Ich habe jedoch festgestellt, dass dieses Verfahren im Vergleich zu digitalen ISO-Boosts in der Kamera zu einer geringeren Bildqualität führt. Die verarbeiteten Aufnahmen in Lightroom entwickeln tendenziell einen violetten Farbton und wirken im Allgemeinen rauschiger.

Das Folgende zeigt zwei Beispielaufnahmen, bei denen die Belichtung der ISO 6400-Aufnahme um 1 EV in der Post über Lightroom erhöht wird. Beide Aufnahmen sind zu 100 % Ausschnitte aus dem Gitter eines Kondensatormikrofons.

ISO 12800-Bildbeispiel ISO 6400-Bildbeispiel

Beachten Sie den violetten Farbton der 6400-Aufnahme im Vergleich zur 12800-Aufnahme. Lustigerweise scheint die 12800-Aufnahme brauchbarer zu sein, obwohl sie als „erweiterter“ ISO-Wert für die EOS 7D angesehen wird (obwohl beide Aufnahmen schrecklich aussehen).

Angesichts der Tatsache, dass die digitale ISO-Verstärkung digital erfolgt, warum gibt es dann einen Unterschied zwischen der in der Kamera angewendeten digitalen ISO-Verstärkung und der nachträglich von Adobe Lightroom angewendeten? Ich hätte das Gegenteil angenommen, wenn das nachbearbeitete Bild aufgrund der erhöhten Verarbeitungsleistung und des Fehlens von Echtzeit-Vorschauanforderungen, die Kameraprozessoren haben, überlegen ist.

Ich habe über die ganze Theorie der Rechtsbelichtung nachgedacht und eine solche Theorie ausprobiert, während ich meine Angewohnheit beibehalten habe, mich an die nächste native ISO zu halten, aber die Ergebnisse waren nicht viel anders als die oben gezeigten (violetter Farbton, scheinbare Rauschzunahme usw.). ).

@entonio Ich spreche von digitalem ISO, nicht von nativen ISO-Unterschieden (Sensor / ADC-Verstärkung).
@CPUTerminator, eines verstehe ich nicht. Wenn Sie mit niedrigerer nativer Empfindlichkeit fotografieren, das Bild leicht unterbelichtet aufnehmen und es in der Post verstärken, maximieren Sie dann nicht den digitalen Teil des Prozesses, auch wenn es per Post statt über die Kamera erfolgt? Auiu, digital ist kein Signal zu gewinnen.
@entonio Die beiden Aufnahmen haben die gleiche native Empfindlichkeit, eine ist nicht niedriger als die andere. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass der ISO-Erweiterungsbereich vieler Kameras die native Empfindlichkeit nicht erhöht, sondern eine digitale ISO-Erhöhung in der Kamera durchführt. Tatsächlich haben beide Aufnahmen oben eine native Empfindlichkeit von ISO 6400 (wobei ISO 12800 eine digitale ISO-Verstärkung in der Kamera von +1 EV hat).
@CPUTerminator Das verstehe ich. Was ich damit sagen will, ist, wenn Sie den digitalen Teil des Prozesses reduzieren möchten, dann macht es keinen großen Unterschied, ob Sie digital-in-post oder digital-in-camera verstärken, was Sie lieber tun sollten wird mit einer höheren nativen Empfindlichkeit geschossen. Wenn das nicht möglich ist, ist es auch logisch, dass die Kamera besser als jedes Drittanbieter-Tool weiß, wie sie ihren digitalen Boost durchführt (das bedeutet nicht, dass das Ergebnis in jeder Hinsicht besser oder besser ist). Aus diesem Grund verstehe ich nicht, warum Sie denken, dass In-Post-Boost besser wäre, vorausgesetzt, Sie haben ein klares Verständnis von allem.
@entonio In Bezug auf " Sie möchten den digitalen Teil des Prozesses reduzieren, dann macht es keinen großen Unterschied, ob Ihr Boosting Digital-in-Post oder Digital-in-Camera ist", das ist im Grunde meine Frage. Und von oben sehen Sie, dass es einen ziemlichen Unterschied gibt. Warum ich es unwahrscheinlich finde, dass Kameras es "besser" können, liegt an den enormen Grenzen, die einem Kameraprozessor gegenüber dem Prozessor eines Desktop-Computers auferlegt sind.
@entonio Der Prozessor einer Kamera muss in Echtzeit sein, sonst schlägt jede Art von Burst im Wesentlichen fehl (oder reduziert zumindest die maximale Anzahl von Serienaufnahmen). Der Prozessor hat auch eine begrenzte Taktrate und Komplexität, wodurch seine Fähigkeit, komplexe Aufgaben schnell zu erledigen, verringert wird. Der für diesen Prozessor verfügbare Arbeitsspeicher wird ebenfalls drastisch begrenzt. Ein Computer hat im Allgemeinen keine dieser Einschränkungen. Selbst mit einem hervorragenden Algorithmus ist es schwierig, sogar die Sachen von Drittanbietern zu übertreffen, wenn Sie all diese Grenzen haben. Deshalb glaube ich im Allgemeinen, dass die Nachbearbeitung bei gleichem Ausgangsmaterial der Kamera in der Kamera überlegen ist.
@CPUTerminator ok, das ist eine berechtigte Erwartung. Vergessen Sie jedoch nicht, dass die Kamera möglicherweise über spezielle Hardware verfügt, die der Beschleunigung der wenigen Dinge dient, die sie tut. Es kann sogar adaptiv sein und im Burst-Modus schlechtere Ergebnisse liefern, um die Rate aufrechtzuerhalten. Was ist mit Canons eigenem RAW-Konvertierungsprogramm für den PC, kann es die Belichtung verbessern?
Es wird angenommen, dass Bilder in den „erweiterten“ ISO-Bereichen durch eine mathematische Transformation erzielt werden, die als digitaler ISO- Boost bezeichnet wird. Die Beispielbilder sind inkongruent mit dem erwarteten Verhalten, wenn dies der Fall wäre; Also ist entweder ein brillanter Algorithmus am Werk oder die Annahme ist falsch – was bedeutet, dass die von entonio und mattdm vorgeschlagenen Antworten tatsächlich die richtigen sind.

Antworten (4)

Canon 7D ISO 12800 sieht nicht so aus, als wäre es eine reine digitale ISO. Dem Rohhistogramm fehlen diese Lücken bei jedem zweiten Bin, die ein Zeichen für eine 2-fache Multiplikation sind. Außerdem wendet Lr häufig eine ISO-abhängige Rauschunterdrückung an; und es gibt noch andere konverterabhängige Effekte.

Auf dem Kamerabildschirm wären die Histogramm-Bins ziemlich groß, sodass selbst eine extreme Modifikation dort nicht in 8-Bit-Bildern angezeigt würde, geschweige denn in den 12/14-Bit-Bildern, mit denen die Kamera arbeitet.
Ich bin mir nicht sicher, warum Sie das Histogramm diskutieren, das die Kamera anzeigt. Es ist kein Histogramm von Rohdaten.

Das liegt daran, dass das Signal-Rausch-Verhältnis bei richtiger Belichtung höher ist als bei Unterbelichtung und Erhöhung der Belichtung auf einem RAW-Prozessor wie Lightroom. Die Einstellung des richtigen ISO-Werts in der Kamera führt zu qualitativ hochwertigeren Aufnahmen als die Erhöhung der Belichtung in der Nachbearbeitung.

Wenn keine perfekte Belichtung erreicht werden kann, belichtet man entweder über- oder unterbelichtet.

Ich persönlich belichte links (unterbelichtet), weil das Wiederherstellen von Schatten viel einfacher und sauberer ist als das Wiederherstellen von Glanzlichtern.

Dies sollte Signal-Rausch-Verhältnisse erklären: http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/image-noise.htm

Das SNR ist hier irrelevant, da wir es bei beiden Bildern mit dem gleichen SNR zu tun haben. Soweit ich weiß, bewirkt die digitale ISO- Erhöhung (nicht die native ISO) in der Kamera dasselbe wie die Erhöhung der Belichtung in der Nachbearbeitung (z. B. in Lightroom). Das Signal, das direkt nach der Digitalisierung für beide Schüsse in der obigen Frage vorhanden ist, sollte identisch sein (da die Sensor- und ADC-Verstärkung bereits maximiert ist) und somit das gleiche SNR haben. Die Frage stellt sich, warum die digitale ISO-Verstärkung der LR-Belichtungskorrektur überlegen zu sein scheint.
„Die Frage stellt sich, warum die digitale ISO-Verstärkung der LR-Belichtungskorrektur überlegen zu sein scheint.“ Denn der kamerainterne Algorithmus, der von Canon verwendet wird, um ISO 6400 auf ISO 12800 zu erhöhen, scheint dem Algorithmus überlegen zu sein, der von LR verwendet wird, um ein Bild, das von einer Canon-Kamera mit ISO 6400 aufgenommen wurde, um eine Stufe zu erhöhen. Sie versuchen beide dasselbe zu tun, aber sie verwenden nicht dieselben Algorithmen, um dorthin zu gelangen.

Da es in Ihrem Beispiel nur einen Unterschied zwischen den beiden Fotos gibt, würde ich sehr wahrscheinlich sagen, dass der größte Einfluss auf die Unterschiede zwischen den beiden Bildern der Unterschied zwischen der Art und Weise ist, wie der Prozessor in der Kamera mit "erweiterten" ISO-Einstellungen umgeht gegenüber der Art und Weise, wie LightRoom die Belichtung des ISO 6400-Bilds erhöht. Sie sind nicht gleich. Je nach Kameramodell können sie manchmal ziemlich unterschiedlich sein. Allein der Unterschied im Standardverhalten für die Rauschunterdrückung von Bildern mit hohem ISO-Wert könnte den Großteil der Unterschiede zwischen den beiden Aufnahmen in Ihrem Beispiel erklären.

Sie würden wahrscheinlich viel näher kommen, wenn Sie die Ergebnisse in der Kamera mit dem RAW-Konverter des Kameraherstellers vergleichen würden. Die erhöhte Rechenleistung ist nur dann sinnvoll, wenn die RAW-Datei von einem Algorithmus so gut oder besser interpretiert wird wie der vom Prozessor der Kamera verwendete.

Beide Aufnahmen werden von Lightroom verarbeitet, bei der ISO 12800 Aufnahme sind einfach alle Standardparameter gesetzt (in Lightroom).
Aber die Kamera wendet eine andere NR und andere Verarbeitung auf das ISO 12800-Bild in der Kamera an als auf das ISO 6400-Bild, da ISO12800 eine „erweiterte“ ISO-Einstellung für die 7D ist.
Soweit ich weiß, werden NR und andere Verarbeitungen nicht direkt auf die RAW-Datei angewendet, sondern als Präferenz oder Hinweis für den zu verwendenden RAW-Prozessor gespeichert. Beide Bilder verwendeten alle Standardeinstellungen (einschließlich NR) in Lightroom. Außerdem tritt das gleiche Phänomen bei ISOs auf, die nicht im erweiterten Bereich liegen, ich habe einfach das Extrem verwendet, um den Effekt deutlicher zu demonstrieren.
@CPUTerminator Je nach Sensor-/Kameramodell kann etwas NR auf die analogen Daten angewendet werden, die vom Chip kommen, bevor sie in digitale umgewandelt werden. Zusätzliche Rauschunterdrückung kann auch auf die digitalen Daten angewendet werden, bevor sie in der proprietären RAW-Datei gespeichert werden. Darüber hinaus liest Lightroom keinen der „Maker Notes“-Abschnitte (in denen Kameraeinstellungen wie WB und NR aufgezeichnet werden) der EXIF-Informationen in einer Canon RAW-Datei. LR wendet seinen eigenen Standard oder ein vom Benutzer erstelltes und in LR gespeichertes Standardprofil an, unabhängig von den Kameraeinstellungen zum Zeitpunkt der Aufnahme.
Sie sagen also, obwohl NR in der Kamera ausgeschaltet ist, wird immer noch eine destruktive NR auf die digitalen Daten angewendet, bevor sie im RAW-Format gespeichert werden. Dies scheint sehr kontraintuitiv zu sein, da der Zweck von RAW darin besteht, dass Sie alle digitalen Manipulationen in der Post vornehmen können. Außerdem habe ich überprüft, ob die Option zur Rauschunterdrückung in der Kamera Auswirkungen auf die RAW-Datei hatte, und die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass dies nicht der Fall war.
Ja. Manche Kameras mehr als andere. Nikon verwendet ziemlich viel On-Chip-NR, bevor die Daten ausgelesen werden.
Die Einstellung zur Rauschunterdrückung in der Kamera würde sich nicht auf die Rauschunterdrückung auswirken, die vor der Generierung der RAW-Datei an den Daten vorgenommen wird. Die gewählte ISO-Empfindlichkeit kann . Die NR-Einstellung in der Kamera würde sich darauf auswirken, wie viel zusätzliche NR an der RAW-Datei vorgenommen wird, wenn sie in der Kamera in JPEG konvertiert wird. Wenn Sie die RAW-Datei mit einer Anwendung öffnen, die den Abschnitt mit den Herstellerhinweisen der EXIF-Informationen liest, anstatt sie zu ignorieren, wie es LR tut, würde sich die NR-Einstellung in der Kamera nur darauf auswirken, wie die RAW-Datei beim ersten Öffnen angezeigt wird.
Was wäre der entsprechende Schlüssel einer solchen EXIF-Markierung? Da das Durchsuchen des EXIF ​​mit exiftool keinen großen Unterschied zwischen den beiden Aufnahmen ergibt. Es sei denn, dies ist etwas, das selbst Exiftool nicht aufgreift ...
Es geht nicht darum, ob das EXIF-Tool den Abschnitt "Maker Notes" der EXIF-Info korrekt sehen und anzeigen kann oder ob LR die EXIF-Info korrekt anzeigen kann. Es ist eine Frage, was LR mit den Informationen macht, die im Abschnitt "Maker Notes" enthalten sind. LR macht nichts mit diesen Informationen (außer möglicherweise, um zu versuchen, das verwendete Objektivmodell zu identifizieren), also spielt es keine Rolle .
Ich verstehe, was Sie damit meinen, dass LR nichts mit der NR-Seite der Dinge zu tun hat. Ich suche einfach nach Beweisen, dass solche Markierungsnotizen (über die NR) tatsächlich existieren. Ich sage nicht, dass ich Ihnen nicht vertraue, aber es wäre schön, wenn es einen Weg gäbe, definitiv zu beweisen, dass ein solcher Unterschied existiert, anstatt einfach blind etwas zu vertrauen, das eher eine Theorie als eine tatsächliche Erklärung zu sein scheint.
Ich verstehe, dass sich solche Informationen (die Art und Weise, wie die Kamera NR angewendet hat) möglicherweise nicht einmal in EXIF ​​manifestieren, aber es muss eine Möglichkeit geben, dass jemand definitiv beweisen kann, dass die Kamera tatsächlich eine solche Rauschunterdrückung durchführt (oder wie würde jemand sogar davon wissen?). Sie haben erwähnt, dass es sich um das EXIF ​​handelt, in dem ich seit einiger Zeit herumgegraben habe und keinen Unterschied zwischen den beiden Aufnahmen finden kann. Welche Beweise können Sie vorlegen, um zu beweisen, dass NR unabhängig von NR-Einstellungen auf RAW angewendet wird?
Du verstehst das total falsch. Die EXIF-Informationen beinhalten, was die NR-Einstellung in der Kamera war, als eine bestimmte Aufnahme gemacht wurde. Diese Einstellung gilt nur für die Rauschunterdrückung nach der Aufnahme der RAW-Datei. Jede vor diesem Punkt durchgeführte NR wird für jede Aufnahme, die die Kamera aufnimmt, genau gleich durchgeführt, da sie in der Hardware und/oder der Firmware des D/A-Wandlers fest verdrahtet ist. Im Fall von Firmware verwendet die Kamera möglicherweise unterschiedliche Protokolle für erweiterte ISO-Einstellungen, aber das Protokoll ist immer dasselbe für jedes Foto, das mit dieser bestimmten ISO aufgenommen wird .
Ich hätte nie gedacht, dass die Exif-Marker für In-Camera-NR etwas mit dem zu tun haben, was Sie vorschlagen. Ich habe alle EXIF-Marker bezüglich anpassbarer NR ignoriert. Ich habe Ihren Hinweis auf NR-EXIF-Markierungsnotizen möglicherweise missverstanden und dachte, Sie hätten vorgeschlagen, dass Art und Größe der NR, die vor der RAW-Datei angewendet wird, als EXIF-Markierung platziert würden, die eher als Referenz als als irgendetwas Praktisches verwendet werden sollte. Was ich hinter dem ganzen EXIF-Geschäft frage (und was ich die ganze Zeit zu fragen versucht habe), ist, ob Sie Informationen haben, die diese Behauptung stützen, dass NR bei verschiedenen ISO-Einstellungen unterschiedlich angewendet wird .
Alle EXIF-Informationen in Bezug auf NR beziehen sich auf NR, die nach der Generierung der RAW-Datei durchgeführt wird. Jede NR, die vor der Generierung der RAW-Datei durchgeführt wird, ist nur ein Teil der Funktionsweise der Kamera. Da es für eine bestimmte ISO jedes Mal genau gleich funktioniert, warum sollte das in den EXIF-Informationen benötigt werden?
Ein einfaches Beispiel für Rauschunterdrückung vor der Erstellung einer RAW-Datei ist die Dunkelbildsubtraktion, bei der das Rauschen, das in einem Bild mit „geschlossenem Verschluss“ erzeugt wird, das mit denselben Einstellungen (dh TV und ISO) aufgenommen wurde, von dem entsprechenden „offenen Verschluss“ subtrahiert wird. Bild.
Es ist schwierig, verlässliche Quellen darüber zu finden, wie jeder Sensor/jede Kamera mit Rauschunterdrückung bei unterschiedlichen ISO-Werten umgeht, da die Hersteller keine Geschäftsgeheimnisse preisgeben wollen. Aber es wird allgemein von denjenigen akzeptiert, die technische Analysen und Überprüfungen von Digitalkameras durchführen, dass „erweiterte“ ISO-Einstellungen in einigen Kameras (einschließlich der meisten Canon DSLRs in den letzten Jahren) NR anders machen als dieselben Kameras, wenn sie auf „normale“ ISO eingestellt sind die Einstellungen.

Du machst das falsch. Sie möchten immer den bestmöglichen ISO-Wert der Kamera verwenden und eine Verstärkung in der Nachbearbeitung vermeiden.

Der Grund dafür ist, dass die Sensorverstärker analoge Verstärker sind, die das Signal originalgetreuer verstärken, als dies möglich ist, nachdem Sie den ADC durchlaufen haben. Der Grund dafür ist einfach, stellen wir uns vor, Sie haben einen 12-Bit-Sensor, 4096 verschiedene Werte, und die Szene ist wirklich dunkel, also sind die Tonwerte winzig, wie 1, 2, 3, 4, 5, 6 usw. Stellen Sie sich das also vor Wir haben Bilddaten wie diese:

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

Dh bei wirklich niedrigen Werten ist es dunkel. Es wird Rauschen geben, also hätte zum Beispiel die 5 vielleicht eine 4 sein sollen und die 4 eine 3 oder was auch immer. Wenn Sie dies jetzt in Photoshop nur um das 4-fache verstärken, erhalten Sie Folgendes:

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

Es multipliziert nur die Werte. Keine neuen Informationen. Wenn Sie jedoch den ISO-Wert erhöhen und eine analoge Verstärkung erhalten, erhalten Sie möglicherweise Daten wie diese:

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

Diese Daten könnten also auch verrauscht sein, aber Sie erhalten viel genauere Töne und viele neue Informationen. Die Grundregel ist einfach:

Stellen Sie die ISO ein, um den Dynamikbereich Ihres Sensors zu maximieren.

Grundsätzlich möchten Sie, dass die ISO so hoch wie möglich ist, ohne dass eines der Pixel übersättigt wird. Sie können die Histogramme überprüfen, um zu sehen, ob Sie eine Übersättigung bekommen. Noch besser ist es, kanalspezifische Filter zu verwenden, die übermäßiges Licht blockieren und es Ihnen ermöglichen, die ISO noch weiter zu erhöhen. Wenn Sie beispielsweise viel überschüssiges blaues Licht haben, können Sie einen Gelbfilter verwenden, um es stumm zu schalten, dann können Sie Ihre ISO ohne Übersättigung weiter erhöhen.

"Grundsätzlich möchten Sie, dass die ISO so hoch wie möglich ist" Yay, nehmen wir alle unsere Bilder mit ISO 12800!
Wie schade, dass die DR niedriger wird, je höher Sie die ISO einstellen, oder? SNR, Tonwertumfang und Farbempfindlichkeit werden ebenfalls geringer. Also nein, du solltest deine ISO nicht so hoch wie möglich einstellen. Hier ist zum Beispiel ein schönes Diagramm: dxomark.com/Cameras/Canon/EOS-5D-Mark-IV---Measurements (klicken Sie auf die Registerkarte „Dynamic Range“). Ein hoher ISO-Wert ist gut, wenn Sie eine höhere Geschwindigkeit BENÖTIGEN oder wenn Sie bei schlechten Lichtverhältnissen fotografieren, NICHT um eine höhere Qualität zu erzielen. Für den IQ gilt: je weniger ISO, desto besser die Qualität.
Das OP spricht ausdrücklich über digitale ISO (und möchte wissen, warum es anders ist als das Anheben in der Post), während diese Antwort die Vorteile der analogen ISO erörtert. Also nein, du machst es falsch.
Digitale ISO vs. Nachbelichtungskorrektur
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v