Warum führt die Verwendung eines höheren ISO-Werts und einer kürzeren Verschlusszeit zu mehr Rauschen als die Verwendung eines niedrigeren ISO-Werts und einer längeren Verschlusszeit?

Ich fotografiere also zuerst mit ISO 1600 und einer auf 1/125 Sekunde eingestellten Verschlusszeit und dann mit ISO 3200 und einer auf 1/250 Sekunde eingestellten Verschlusszeit. Die Lichtmenge sollte identisch sein und tatsächlich sehen beide Aufnahmen richtig belichtet und gleich belichtet aus.

Die Lichtmenge ist nicht identisch. Sie lassen bei 1/125 Sekunde doppelt so viel Licht in die Kamera wie bei 1/250 Sekunde. Anschließend haben Sie das Bild mit halb so viel Licht verstärkt, um es an die Helligkeit des anderen Bildes anzupassen. Damit haben Sie auch das Rauschen im Bild um den Faktor zwei verstärkt. Um die gleiche Lichtmenge bei 1/250 Sekunde in die Kamera zu lassen, müssten Sie auch die Blende der Kamera um eine Stufe öffnen, verglichen mit der Einstellung von 1/125 Sekunde.

Wenn wir im Zusammenhang mit einem Bild von Rauschen sprechen , meinen wir oft wirklich das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) .

Im Zusammenhang mit der Digitalfotografie wird der „Signalpegel“ durch die Lichtmenge in der Szene bestimmt und wie viel von diesem Licht wir durch Auswahl einer bestimmten Blendengröße und Verschlusszeit in die Kamera lassen.

Die Menge des tatsächlichen Rauschens wird in zwei Haupttypen unterteilt: Leserauschen und Photonenschussrauschen. Das Leserauschen ist für eine gegebene Aufnahmebedingung ziemlich konstant. Sie kann von der Innentemperatur der Kamera beeinflusst werden, ändert sich aber normalerweise nicht von einer Aufnahme zur nächsten unter den gleichen allgemeinen Umgebungsbedingungen. Photonenrauschen, oft als „Schussrauschen“ oder „Poisson-Verteilungsrauschen“ bezeichnet, ist variabel und nimmt mit der Lichtmenge zu, nimmt jedoch mit einer geringeren Rate zu als die Lichtzunahme.

Die ISO-Einstellung wirkt sich darauf aus, wie stark Signal und Rauschen kombiniert verstärkt werden. Eine Erhöhung der ISO-Einstellung multipliziert sowohl das Signal als auch das Rauschen gleichermaßen, sodass das SNR gleich bleibt. Wenn das Bild jedoch stärker verstärkt wird, wird es heller und wir können möglicherweise mehr von dem Rauschen im Bild sehen, das zuvor in den dunkleren Schatten des Bildes maskiert war.

Das Endergebnis ist, dass je mehr Licht in die Kamera eingelassen wird, desto weniger Einfluss hat das Rauschen auf ein Bild, da das SNR erhöht wird, indem mehr zusätzliches Signal (Licht) als zusätzliches Rauschen hinzugefügt wird .

Der Hinweis in der Antwort, auf die am Anfang der Frage verwiesen wird, ist zu verstehen als "... genug Licht in die Kamera lassen und dann den höchsten ISO-Wert verwenden, der nicht zu überhöhten Lichtern führt. Wenn genug Licht in die Kamera gelassen wird Kamera, diese ideale ISO könnte durchaus die minimale ISO-Einstellung der Kamera sein.Nur wenn wir durch die Menge des verfügbaren Lichts, die maximale Blendenweite der Kamera oder die erforderliche Blendeneinstellung, um eine gewünschte Schärfentiefe zu erhalten, oder die erforderliche Verschlusszeit begrenzt sind Verhindern Sie, dass ein sich bewegendes Motiv unscharf wird, gilt der Ratschlag, ISO auf die höchste Einstellung zu erhöhen, die die Glanzlichter nicht überbelichtet , für eine ISO-Einstellung, die höher als die ISO-Basislinie der Kamera ist, anwendbar.

Durch Erhöhen des ISO -Werts erhalten Sie nicht mehr Licht. Es weist die Kamera nur an, das vom Sensor kommende Signal zu verstärken, um zusätzliches Licht zu "simulieren". Dieses simulierte Licht ist jedoch nicht wie das echte Licht, denn wenn die Kamera das Signal verstärkt, verstärkt sie auch das Rauschen.

Daher ist es immer vorzuziehen, wenn möglich eine langsamere Verschlusszeit oder eine größere Blende zu verwenden, da Sie dadurch wirklich mehr Licht erhalten. Da die Blende in Ihrem Fall konstant ist, gibt Ihnen 1/125 doppelt so viel Licht wie 1/250, weshalb die 1/250-Aufnahme doppelt so stark verstärkt werden muss, um ähnlich belichtete Ergebnisse zu erzielen.

Die richtige Belichtung ist das Ziel. Wir sprechen über Kameraeinstellungen und -anpassungen, die die Menge an Lichtenergie steuern, die auf den Bildsensor einwirkt. Das Ziel; Erstellen Sie ein Bild mit den gewünschten Intensitäten und Farben.

Drei Größen bilden die Belichtung.

1. Bildhelligkeit 2. Belichtungsdauer 3. Empfindlichkeit des Bildsensors

Alle drei Komponenten der Belichtung können manipuliert werden. Wahrscheinlich wird es eine Reihe von Expositionen geben, die zu akzeptablen Ergebnissen führen. Die Belichtung hat eine Gleichung E=IT. Diese Gleichung ist als „Gesetz der Reziprozität“ bekannt. Mündlich ausgedrückt – Exposition = Intensität multipliziert mit Zeit.

Wir können die Empfindlichkeit nach oben oder unten anpassen. Wir sprechen über die ISO des Imaging-Chips. Die beste Qualität wird erzielt, wenn der ISO-Wert niedrig eingestellt ist. Denn wenn wir die ISO erhöhen, erhöhen wir die Verstärkung, die erforderlich ist, um unser Ziel zu erreichen.

Jetzt enthält der CMOS-Chip Millionen von Fotoseiten, jede mit einem Verstärker. Die Wirkungsgrade der einzelnen Verstärker sind leicht unterschiedlich. Dieser Unterschied induziert „Fixed-Pattern-Noise“. Rauschen ist das Gegenstück zum Rauschen in einem Audiosystem. Alle Schaltungen enthalten „gute“ Signale vermischt mit „korrupten“ Signalen. Dies wird als „Signal-Rausch-Verhältnis“ bezeichnet. Wenn wir die Verstärkung erhöhen, werden beide Teile intensiviert. Die schlechte Nachricht ist, dass das Verhältnis des korrupten Teils eskaliert, sodass wir mehr Lärm bekommen, als wir wollen. Rauschen wird als ein Mangel an Einheitlichkeit angesehen. Mit anderen Worten, eine Körnigkeit, die der Körnung vieler filmbasierter Bilder ähnelt.

Die Quintessenz ist: Es gibt mehrere Einstellungen, die eine korrekte Belichtung ergeben. Sie sollten wahrscheinlich den ISO-Wert so niedrig wie möglich einstellen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Die gute Nachricht ist, die Fototechnik schreitet voran, die heutigen Chips und Software erzeugen weniger wahrnehmbares Rauschen über einen größeren Bereich erhöhter ISO-Einstellungen. Die Chips und Software von morgen halten dies in Bewegung.

Die referenzierte Antwort befasst sich mit einer sehr spezifischen Situation. Wie andere Antworten bereits angemerkt haben, müssen Sie mehr Licht (Signal) in die Kamera bringen, um das Rauschen im endgültigen Bild zu reduzieren. Die referenzierte Antwort basiert auf der Annahme, dass es nicht möglich ist, mehr Licht in die Kamera zu bringen. Sie können die Blende nicht öffnen oder auf eine längere Verschlusszeit umschalten, aber das Bild ist immer noch unterbelichtet. In dieser speziellen Situation ist es besser, den ISO-Wert zu erhöhen, als in der Nachbearbeitung aufzuhellen.

Ohne auf alle technischen Details einzugehen, das Signal-Rausch-Verhältnis am Sensor wird in beiden Fällen gleich sein; Eine Erhöhung des ISO-Werts reduziert das Rauschen nicht. Aber die Werte vom Sensor werden gerundet, wenn sie in eine Bilddatei konvertiert werden. Das Erhöhen des ISO multipliziert die ungerundeten Analogwerte, während das Aufhellen in der Nachbearbeitung die gerundeten Digitalwerte erhöht. Außerdem ist die Sensorausgabe (einschließlich des Effekts von ISO) linear, aber Bilddateien (ob roh, JPEG oder was auch immer) folgen einer nichtlinearen Reaktion, die der des menschlichen Auges entspricht. Der kombinierte Effekt besteht darin, dass das Aufhellen in der Nachbearbeitung die dunkleren Werte im Bild posterisiert. Dadurch erscheint das Rauschen deutlicher, als wenn die Helligkeit über die ISO erhöht würde.

Soweit ich weiß, vervielfacht sich der erweiterte ISO -Wert nach der Konvertierung in nichtlineare digitale Daten, sodass es dort keinen Vorteil gegenüber dem Aufhellen in der Nachbearbeitung gibt.

Die Hauptrauschquellen in einem Kamerasensor sind Lese- und Schussrauschen. Wenn Sie die aufgenommene Lichtmenge erhöhen (Belichtungszeit verlängern), nehmen diese beiden Rauschquellen relativ ab. Ein zusätzlicher Lichtstopp erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis einfach aufgrund der Rauschstatistik um etwa 41 %. Sie werden also immer besser abschneiden, indem Sie mehr Licht (längere Verschlusszeiten) einfangen, bis Sie die Sättigungsgrenze der Elektronik erreichen.

Durch Erhöhen des ISO-Werts wird die in der Kamera verwendete Verstärkung erhöht - dies verstärkt sowohl das Rauschen als auch das Signal (es fügt auch etwas mehr Rauschen hinzu, aber das ist normalerweise kein Problem bei modernen Kameras). Bei gleichem einfallendem Licht bedeutet eine Erhöhung des ISO-Wertes eine Verkürzung der Verschlusszeit, eine Verringerung der eingefangenen Lichtmenge und damit eine Erhöhung des Rauschens und eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses.

Unter dem Gesichtspunkt des Rauschens ist es daher besser, den ISO-Wert zu verringern und die Menge des eingefangenen Lichts zu erhöhen. Sobald Sie jedoch die (unverstärkte) Basis-ISO einer Kamera erreicht haben, reduzieren weitere Reduzierungen den verfügbaren Dynamikbereich, was andere nachteilige Auswirkungen haben kann.

Es tut nicht. Sie erhalten weniger Rauschen, wenn Sie mit dem niedrigstmöglichen ISO-Wert aufnehmen, weshalb High-End-Kameras ISO 64, 50 und sogar 32 anbieten. Beim Fotografieren mit einem niedrigeren ISO-Wert muss die Belichtung länger oder die Blende größer sein. In beiden Fällen würden Sie mehr Licht bekommen.

Mehr Licht erhöht das Signal relativ zum Rauschen und somit erhalten Sie eine sauberere Ausgabe.

Denken Sie daran, dass einige niedrige ISO -Werte erweitert werden . Dies reduziert immer noch das Bildrauschen, da das Verkleinern der Daten auch das Rauschen verkleinert, aber es kann zu einem geringeren Dynamikbereich führen, aber es hängt davon ab, wie das Ablesen des Sensors erfolgt.