Warum gibt es bei Rohaufnahmen eine ISO-Einstellung?

Die ISO-Funktion der meisten Digitalkameras verstärkt das analoge Signal vor dem Auslesen und Digitalisieren, was selbst eine Rauschquelle darstellt. Wenn Sie die Korrektur nur digital anwenden, verstärken Sie sowohl das Lese-/Quantisierungsrauschen als auch das Signal.

Das Erhöhen des ISO-Werts in der Kamera, um Lichtmangel auszugleichen, reduziert tatsächlich das Gesamtrauschen im Bild.

Hier ist ein überstrapaziertes Beispiel, das die analoge Verstärkung mit der digitalen Korrektur vergleicht:

Das Erhöhen der Verstärkung im Sensor ist nicht dasselbe wie das Aufhellen eines dunklen Bildes in Ihrer Bildverarbeitungsanwendung.

Sie können in der Post-Processing-Auflösung nicht wiederherstellen, die nicht erfasst wurde.

Angenommen, das dunkle Bild verwendet nur vier Bits für jede Farbe: Die Werte liegen im Bereich 0–15 für Rot, Grün und Blau. Dann ist es effektiv ein 12-Bit-Bild mit nur 4 Bit für jeden Farbkanal.

Keine Bildbearbeitung kann das beheben.

Was nicht heißt, dass die Anwendung der Verstärkung am Sensor dem Bild zwangsläufig die volle Auflösung verleiht: Es stellt sich die Frage des Rauschens. Aber in jedem Fall wird das Ergebnis ein anderes sein.

Die "Verstärkungsstruktur" der Signalverarbeitungspipeline ist von Bedeutung. Dies ist im Audiobereich bekannt. Das Erhöhen der Verstärkung an einem Mikrofonvorverstärker ist nicht dasselbe wie das Erhöhen der Master-Lautstärke an der PA, selbst wenn die Auswirkung auf die Gesamtlautstärke dieselbe ist.

„Raw“ bedeutet lediglich, dass die Daten vom Sensor keiner verlustbehafteten Komprimierung wie JPEG unterzogen werden. Es hat keinen direkten Einfluss auf diese Fragen. Ohne ausreichende Verstärkung werden die Photonen nicht gezählt. Gain ist sozusagen die Empfindlichkeit gegenüber der Ankunft von Photonen.

Es ist fast dasselbe wie zu fragen: Warum gibt es Filme mit ISO-Grad?

Könnte nicht alles, was in der Kamera gemacht wird, in der Nachbearbeitung besser gemacht werden?

Gut ja. Aber Blende und Verschlusszeit sind Formen der Belichtungssteuerung, genau wie ISO. Würden Sie dasselbe zur Schärfentiefe fragen? Was bringt es, die Blende bei Aufnahmen in RAW zu ändern, wenn ich sie digital verbessern/ändern kann? Weil es wirklich um die Kontrolle des Fotografen geht.

wenn es die Menge der gezählten Photonen nicht beeinflusst

ISO wirkt sich tatsächlich auf die Menge der Photonen aus, die für die "richtige" Belichtung gesammelt werden. ISO/Shutter/Blende kompensieren sich gegenseitig. Du erhöhst einen, ein anderer fällt.

Bedenken Sie, dass Sie eine konsistente Lichtquelle und feste Werte für Blende/Verschlusszeit haben. Durch Ändern des ISO-Werts wird die Menge des eingefangenen Lichts/Photonen nicht geändert. Das resultierende Bild wird jedoch entweder über- oder unterbelichtet.

Beispiel: ƒ/5,6, 1/125 Verschlusszeit, ISO 100

Wenn Sie die ISO erhöhen, aber immer noch die gleiche Belichtung wünschen, haben Sie so etwas wie:

ƒ/5,6, 1/250, ISO 200 oder ƒ/2,8, 1/125, ISO 200

In beiden Fällen haben Sie den ISO-Wert erhöht und gleichzeitig die erfasste Licht-/Photonenmenge verringert.

Wenn das Licht auf den Sensor trifft, erfasst es immer noch analoge Signale. Nachdem das/die analoge(n) Signal(e) den Sensorausgang verlassen, durchläuft es einen Verstärker. Hier kommt der ISO-Wert ins Spiel, es ist im Wesentlichen der Lautstärkeregler für den Verstärker.

Danach durchläuft es einen Analog-Digital-Wandler. Es kann dann entsprechend den Funktionen Ihrer Kamera digital verarbeitet, angepasst, komprimiert oder was auch immer werden. Vor jedem dieser digitalen Prozesse liegen sie in Form von RAW-Daten vor.

Warum nicht ISO auf 100 belassen und die Belichtung später anpassen (abgesehen von der Vorschau in der Kamera)?

Weil ein niedriger ISO-Wert die Verschlusszeit verlängert (im Automatikmodus) und Sie möglicherweise eine kürzere Verschlusszeit wünschen, um Verwacklungen/Unschärfen oder was auch immer zu vermeiden.

Gelöscht, da ich jetzt denke, dass es sich um übermäßige Informationen handelt, über die ich nicht genug weiß.

Die grundlegende Antwort ist, weil es noch keine Verarbeitung durchgeführt hat. Es geht zuerst durch den Verstärker (den Sie mit dem Lautstärkeregler steuern). RAW ist das unbearbeitete Bild.

Mit anderen Worten, warum belassen Sie ISO nicht bei 100 und passen die Belichtung später an (abgesehen von der Vorschau in der Kamera)?

1. Der Effekt hängt von der Implementierung in Ihrer speziellen Kamera ab. Einige Kameras implementieren eine analoge Verstärkung (in unterschiedlichem Ausmaß), bevor das Signal digitalisiert wird, andere nicht. Sie könnten eine Reihe von Belichtungen mit verschiedenen ISO-Werten aufnehmen, dann den Rauschpegel betrachten und bestimmen, was für Ihr spezielles Kameramodell am besten geeignet ist. Einige Einzelheiten hier . Es scheint, dass neuere High-End-Kameras oft als ISO-los konzipiert sind.

2. Das Aufnehmen mit Basis-ISO und Unterbelichtung anstelle der Verwendung eines höheren ISO in der Kamera ist eine Qual für die Überprüfung der Bilder. Die Fähigkeit, meine Bilder direkt nach der Belichtung zu sehen, ist einer der wichtigsten Vorteile von Digitalkameras im Vergleich zu Filmen. Meine Kamera liefert möglicherweise geringfügig bessere Ergebnisse, wenn sie mit ISO 100 aufgenommen und im Editor "gepusht" wird, aber der Vorteil einer ordnungsgemäßen Vorschau ist für mich wichtiger als ein bisschen Rauschen.

Hmm, ich denke, ISO ist die Kontrolle darüber, wie viel elektrisches Potenzial Sie durch den Sensor leiten.

Stellen Sie es sich wie Photovoltaik (Solarzellen) vor, wenn ein elektrisches Potential in einem Kondensator oder einer Batterie gespeichert wird, verhindert das Widerstandspotential schließlich, dass mehr Ladung aufgebaut wird, es sei denn, eine stärkere Lichtquelle beleuchtet die Photovoltaik.

Der Widerstand von niedrigem ISO (d. h. hoher Widerstand) dient dazu, eine ungleichmäßige Lichtstärke durch die Aktivierung benachbarter Lichtsensoren (die Rauschen verursachen könnten) zu eliminieren.

Wenn Sie die ISO erhöhen, ist dies so etwas wie eine Verringerung dieses Potenzials und ermöglicht daher, dass weniger Licht ein akzeptables Signal auslöst. Wenn ein starkes Photonenpaket auf den Sensor trifft, leuchtet dieser auf und löst auch umgebende Sensoren aus, wodurch Rauschen entsteht.

Rauschen ist in Bildern mit geringer Belichtung sichtbar, führt jedoch stattdessen zu einer Überbelichtung in Bildern mit hoher Belichtung (aufgrund vieler benachbarter Quellen, die aufleuchten ... Denken Sie an starken Regen auf der Wasseroberfläche eines Swimmingpools im Vergleich zu ein paar Tropfen hier und da. Sie können nicht sagen, wo sich die Wellen bei starkem Regen bilden, aber bei leichtem Regen sind sie ziemlich offensichtlich).

ISO ist also ein physikalisches Attribut, keine digitale Verstärkung oder so. Bei niedrigem ISO wird das Licht gar nicht als Signal wahrgenommen. Bei hohem ISO erfassen Umgebungssensoren unnötig starke Lichtquellen.

Aus diesem Grund ist es am besten, die ISO genau richtig einzustellen, um schwache Lichtpakete aufzunehmen, aber nicht hoch genug, dass die umgebenden Sensoren dasselbe Lichtpaket aufnehmen

Raw-Dateien sollen größtenteils unverarbeitete Daten vom Sensor enthalten. Was nützt eine ISO-Einstellung, wenn sie die Menge der gezählten Photonen nicht beeinflusst, sondern nur eine Verstärkung bietet? Könnte nicht alles, was in der Kamera gemacht wird, in der Nachbearbeitung besser gemacht werden?

Sie gehen davon aus, dass die ISO-Verarbeitung ausschließlich im digitalen Bereich erfolgt, ohne die analoge Schaltung zu beeinflussen (Erhöhung der Sensorspannung, Erhöhung der analogen Verstärkung vor der Digitalisierung). Es gibt Sensoren, sogenannte "ISO-invariante", wie die Exmor-Sensoren von Sony, bei denen dies der Fall ist. Andere machen nur 2er-Potenzen in ISO über die analoge Schaltung und machen die Zwischenwerte "ISO-invariant".

Bei einem ISO-invarianten Sensor führt eine bestimmte Auswahl an Verschlusszeit und Blende für eine bestimmte Szene unabhängig von der ISO-Einstellung zu denselben Rohdaten.

Warum spielt es noch eine Rolle?

Was nützt eine ISO-Einstellung, wenn sie die Menge der gezählten Photonen nicht beeinflusst, sondern nur eine Verstärkung bietet?

Die ISO-Einstellung wirkt sich jedoch im Allgemeinen auf die Menge der gezählten Photonen aus, da sie bestimmt, für welche Belichtung gemessen werden soll. Nur im "manuellen" Modus wird die Wahl von Verschlusszeit und Blende vom Fotografen festgelegt, und selbst dann wird die Kamera dies tun

1. warnen vor zu erwartender Über-/Unterbelichtung
2. Erstellen Sie ein JPEG basierend auf den Skalierungsfaktoren und Kurven, die mit Ihrer ISO-Auswahl verbunden sind.

Beachten Sie, dass sich dies grundlegend von Film unterscheidet, bei dem die Empfindlichkeit die räumliche Körnung (in 3 Dimensionen) des Films bestimmt und eine Erhöhung der Belichtung die Körnigkeit nur mildert (aufgrund der vertikalen Stapelung), sie jedoch nicht grundlegend ändert.

Dies führt bei Digitalkameras zur ETTR-Regel ("nach rechts belichten"), bei der Sie versuchen, so hell wie möglich zu belichten, ohne den Sensor in die Sättigung zu bringen, und dann in der Nachbearbeitung die Belichtung auf den gewünschten Wert herunterregeln, wodurch die Stärke der Belichtung verringert wird Rauschen zusammen mit der Stärke des Signals. Für die Generierung von JPEG aus der Kamera heraus bedeutet „ETTR“ die Wahl des niedrigsten ISO-Werts, der Ihnen im Endergebnis die gewünschte Helligkeit geben kann: Das wichtigste Einstellrad, um mehr Belichtung zu erhalten und diese anschließend zu kompensieren, ist die ISO-Einstellung.

Manchmal gibt es einen "erweiterten" niedrigen ISO-Wert: Das läuft darauf hinaus, eine Belichtungskorrektur durchzuführen, um mehr Licht zu erhalten, und dies rein digital zu kompensieren. Dies ist nur bei Sensoren sinnvoll, die überhaupt nicht ISO-invariant sind, da diese Sensoren für alle ISO-Einstellungen auf diese Weise arbeiten.

Mit anderen Worten, warum belassen Sie ISO nicht bei 100 und passen die Belichtung später an (abgesehen von der Vorschau in der Kamera)?

Einfach - weil Sie nicht genug Licht haben. Wenn Sie genug Licht haben, ist es eine gute Wahl, ISO auf 100 zu halten. Aber wenn Sie weniger Licht haben, haben Sie drei Möglichkeiten, um die richtige Belichtung beizubehalten: 1. Sie können die Verschlusszeit auf einen Wert ändern, der dann noch ok ist 2. Sie können die Blende ändern, und dann und oft 3. Sie müssen den ISO-Wert ändern.

Daher ist eine Änderung des ISO-Werts erforderlich, wenn Sie nicht genügend Licht haben.