Warum lässt eine Erhöhung des ISO-Werts die Bildqualität schlechter erscheinen, obwohl meine Messungen darauf hindeuten, dass dies nicht der Fall sein sollte?

Ich weiß, dass dies vielleicht eines der am meisten diskutierten Themen wieder aufwärmt, aber ich würde es gerne in eine etwas andere Richtung lenken und um Beiträge bitten. Zunächst einmal bin ich mit der Elektrotechnik und den Mechanismen vertraut, die mit der Änderung der Kameraverstärkung verbunden sind, die in der DSLR-Community normalerweise als ISO bezeichnet wird. Ich verstehe, dass die Kapazität des Elektronenbrunnens geändert wird, was zu einem schnelleren Sensor für jedes Pixel / jede Fotodiode führt. Was ich jedoch zu rationalisieren versuche, ist Theorie vs. Realität.

Ich habe mit meiner Canon 70d und 6d Due Diligence durchgeführt und das Leserauschen, das thermische Rauschen als Funktion der Zeit für verschiedene stagnierende Umgebungstemperaturen gemessen, den Elektronengewinn pro ADU bei den meisten ISOs gemessen und die Elektronentopfgröße in Photonen pro ADU bestimmt und vor allem analoge Messungen des Signal-Rausch-Verhältnisses für verschiedene Belichtungszeiten (in einem Dunkelbild) bei verschiedenen ISOs durchgeführt. Wie die Theorie vorhersagen würde, nimmt bei meinen Messungen das Rauschen als Funktion der ISO zu, während das Signal-Rausch-Verhältnis zunimmt.

Dies würde zu der Annahme führen, dass Sie bei richtig belichteten Bildern mit hohem ISO-Wert in der Nachbearbeitung zwar einige Signaleffekte durch Stapeln, Subtrahieren von Bias- und Dark-Thermal-Frames und Anpassen des Luminanzkanals verlieren, aber dennoch ein überlegenes Bild erhalten aufgrund der Tatsache, dass Sie mit viel mehr Signalwirkung als mit Rauschen begonnen haben. Die Realität hat jedoch immer wieder eine andere Situation dargestellt, in der das beste Bild, das ich nach der Nachbearbeitung erzielen kann, bei steigendem ISO-Wert in vielen Fällen schlechter ist als das, was bei einem niedrigeren ISO-Wert erzeugt wurde, insbesondere bei Zeitrafferaufnahmen mit Stacking und Frame-Subtraktion viel unpraktischer. Ich habe festgestellt, dass ich bei Crop-Frames niemals über ISO 1000 hinauskomme, und bei Vollformatkameras habe ich Schwierigkeiten, ISO 2500 zu überschreiten, ohne eine Körnigkeit zu erzeugen, die unnatürlich aussieht. obwohl ich viele Leute sehe, die mit 25.000 und höher schießen. Ich würde gerne Kommentare von interessierten Leuten hören, die erklären, warum das höhere Signal-Rausch-Verhältnis selten zu einem besseren Bild führt, oder Widerlegungen zu dieser Idee, falls jemand eine hat.

Es ist schwierig herauszufinden, was Ihre Frage ist, und Sie möchten sie vielleicht neu schreiben. Ich denke, Sie fragen: "Warum lässt eine Erhöhung der ISO die Bildqualität schlechter erscheinen, obwohl Ihre Messungen darauf hindeuten, dass dies nicht der Fall sein sollte?"
Ich denke, Sie stolpern vielleicht über einige der Dinge, die hier angesprochen werden: photo.stackexchange.com/a/6622/1917
Danke für den Link rfusca, dieser Test zeigt das gleiche Problem, das Jon meiner Meinung nach in seinen Tests festgestellt hat - dass das Erhöhen des ISO-Werts ohne Ändern der Belichtung zum Kompensieren das Rauschen zu reduzieren scheint - aber NUR, weil der niedrigere ISO-Test stark unterbelichtet war und viel erforderte des Boostens in der Post-/Raw-Verarbeitung, um es auf eine ähnliche Belichtung wie den korrekt belichteten Fall mit hohem ISO zu bringen. Mehr Licht auf das Motiv zu werfen (entweder mit mehr Licht, längerer Verschlusszeit oder größerer Blende), wenn Sie zu einem niedrigeren ISO-Wert wechseln, führt immer zu besseren Ergebnissen.
Das ist bei meinen Tests eigentlich nicht aufgefallen. Die Tests zeigten, dass das Rauschen mit ISO-Erhöhungen drastisch zunahm; Ich habe jedoch eine Methode verwendet, die den Signalwert basierend auf der Systemverstärkung für Darkframes falsch angepasst hat, was darauf hinwies, dass die Signalerhöhung die Rauscherhöhung übertraf.
„Die Realität hat jedoch immer wieder eine andere Situation dargestellt, in der das beste Bild, das ich nach der Nachbearbeitung erzielen kann, bei steigendem ISO-Wert in vielen Fällen schlechter ist als das, was bei einem niedrigeren ISO-Wert produziert wurde, insbesondere bei Zeitrafferaufnahmen mit Stacking und Frame-Subtraktion sind viel unpraktischer." - Es wäre besser, wenn Sie Ihren Arbeitsablauf für beispielsweise ISO100 und ISO2500 getrennt beschreiben würden. Es ist schwer zu sagen, an welchem ​​Punkt Sie ohne Ihren Workflow den Hinweis verpassen. Ich habe die Antwort fast fertig und warte auf Ihre Kommentare.
Wie können Sie bei Darkframes ein Signal-Rausch-Verhältnis erzielen? Das gesamte Signal in einem Dunkelbild ist ebenfalls Rauschen. Alles davon!

Antworten (2)

Ich glaube, es kann ein Fehler in Ihrem Test sein. Das Erhöhen der ISO sollte nicht zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (oder nutzbaren Dynamikbereich) führen.

Sie heben das Grundrauschen an, ohne dass der Dynamikbereich am hellen Ende entsprechend erhöht wird. Daher sollte Ihnen ein insgesamt niedrigerer Dynamikbereich verbleiben. Andersherum wäre es nicht möglich.

Ist es möglich, dass Ihre Tests nicht den vollen Dynamikbereich (zwischen Grundrauschen und hellstem Punkt ohne Clipping) für jeden ISO-Wert getestet haben oder dass Sie falsche Annahmen getroffen haben, z. Wenn Sie beispielsweise ein Foto mit höherem ISO-Wert, aber mit genau derselben Beleuchtung, demselben Verschluss und derselben Blende aufnehmen, wird die Intensität des Bilds nominell um denselben Betrag wie die Intensität des Rauschens erhöht, was den Anschein erwecken kann, dass Sie kein Detail durch Rauschen verloren haben , aber am anderen Ende bedeutet dies auch, dass die hellsten Intensitäten, die nicht beschnitten wurden, jetzt beschnitten werden, da die Gesamtbelichtung ebenfalls höher ist.

In einer realen Situation, in der Sie sich entscheiden, den ISO-Wert zu erhöhen, können Sie effektiv eine kürzere Verschlusszeit verwenden, um die Belichtung auszugleichen. Wenn Sie dies tun, dh wenn die endgültige Belichtung gleich bleibt, werden Sie feststellen, dass Sie Details im Grundrauschen verlieren, während Sie das gleiche am oberen Ende abgeschnittene Clipping beibehalten, was zu einer Nettoverringerung des nutzbaren Dynamikbereichs führt.

Danke, das war eine sehr informative Antwort. Da dies nicht mein Bildungsbereich ist, habe ich mir das Wenige, was ich weiß, selbst beigebracht, und manchmal stürme ich einen Weg, der auf falschen Behauptungen basiert. Das Experiment, das ich durchgeführt habe, um einen Wert zu bestimmen, der dem SNR analog ist, basierte auf Dunkelbildern, bei denen ich davon ausgegangen bin, dass die Standardabweichung des Histogramms dem Rauschen entspricht, was wahrscheinlich stimmt, aber die Methode, die ich verwendet habe, um den Mittelwert als Signal analog ist nicht genau.
Außerdem würde ich gerne für Ihre Antwort stimmen, aber bis mein Ruf 15 übersteigt, darf ich das nicht tun.
Du kannst seine Antwort akzeptieren. Außerdem scheinen Sie jetzt 15 Wiederholungen zu haben, sodass Sie es auch positiv bewerten können.
Stimme ab, weil die Antwort etwas einbeinig und nicht sehr aufschlussreich ist.
"Ein Foto mit höherem ISO aufzunehmen ... erhöht die Intensität des Bildes nominell um den gleichen Betrag wie die Intensität des Rauschens" - das ist falsch. Wenn es wahr wäre, würde die DR mit jeder EV-Erhöhung von ISO um einen EV sinken, aber das entspricht nicht der Wahrheit. Rote Linien kennzeichnen die Eigenschaften eines Sensors, der überhaupt nicht von ISO abhängt .
Bei dieser Kamera gilt die Regel größtenteils für den höheren ISO-Bereich, nicht jedoch für den niedrigeren, was darauf hinweist, dass die Empfindlichkeit dieses Sensors meiner Meinung nach so gut ist , dass Rauschen bis etwa 400 ISO kein einschränkender Faktor ist Dynamikbereich, und die Kamera ist in der Lage, den vollen Dynamikbereich zu erreichen, den ihre Kontrastkurveneinstellung anstrebt. Ab 400 ISO macht sich dann der Effekt des Grundrauschens bemerkbar, der ab etwa 1600 ISO seine volle Wirkung entfaltet. Dies deutet darauf hin, dass sich die Sensortechnologie so entwickelt hat, dass wir bis zu 400 oder sogar 800 ISO verwenden können, ohne uns Gedanken über Rauschen machen zu müssen.

In dieser Antwort sind ISO, Verschlusszeit und Blende unabhängige Parameter.

1) Ja, eine höhere ISO-Zahl führt fast immer zu einem besseren SNR, da eine zusätzliche analoge Verstärkung auftritt. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Regel: Die Canon 6D liefert bei ISO51200 ein besseres SNR als bei ISO102400.

Angenommen, Sie haben 100 Minuten Zeit, um eine dunkle Szene aufzunehmen, und Sie können 10x10-Minuten-Belichtungen bei ISO100 oder 100x1-Minuten-Belichtungen bei ISO1000 machen. Fast jeder verfügbare digitale Sensor wird in diesem Fall besseres Material bei ISO1000 ausgeben.

2) Die Einstellung eines höheren ISO-Werts im S- oder A-Modus führt immer zu einem schlechteren SNR, da weniger Licht den Sensor erreicht.

3) Die Leute fotografieren nur mit ISO25600, weil sie die Größe für das Internet ändern oder Rauschunterdrückung verwenden.

4) Zu Ihrer Erfahrung mit Zeitraffer: Es ist nicht genau klar, was Sie womit vergleichen. Wenn Sie das exposure/(F^2)Gleiche beibehalten, haben Sie sicher ein besseres SNR.

Warum lässt eine Erhöhung des ISO-Werts die Bildqualität schlechter erscheinen, obwohl meine Messungen darauf hindeuten, dass dies nicht der Fall sein sollte?
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