Ist die analoge Verstärkung wirklich nur Zweierpotenzen?

Kontext

Ich verwende eine Nikon D5200, die zusätzliche ISO-Werte zwischen Zweierpotenzen bietet, die die Nikon D60 nicht bot.

  • D60 bietet 100, 200, 400, 800, 1600 (1-Stopp-Intervall).
  • D5200 bietet zwei weitere Werte (1/3-Stopp-Intervall) zwischen jeder Zweierpotenz, die D60 bereitgestellt hat: 100 / 125 / 160 / 200 / 250 / 320 / 400 / 500 / 640 / 800 / 1000 / 1250 / 1600 / 2000 / 2500 / 3200 / 4000 / 5000 / 6400 / 12800 / 25600

(Ich bin ein erfahrener StackExchange-Benutzer und ein einigermaßen fortgeschrittener Amateurfotograf. Um Missverständnisse zu vermeiden, möchten Sie vielleicht mein Profil sehen ).

ISO bedeutet normalerweise analoge Verstärkung

Wie bereits dokumentiert, besteht der Unterschied zwischen einem Foto, das z. B. mit ISO 200 und einem anderen mit ISO 400 aufgenommen wurde, meistens darin, dass beim Analog-Digital-Wandlungsschritt ein analoger Verstärkungsfaktor angewendet wird. Quellen: NX101 -- Capture NX - Nikons NEF verstehen und wie wird ISO in Digitalkameras implementiert? - Austausch von Fotostapeln

Sind alle ISO-Werte tatsächlich unterschiedliche analoge Verstärkungen?

Kürzlich erzählte mir ein Freund, dass nur Zweierpotenz-ISOs tatsächlich mit der analogen Verstärkung implementiert werden und dass andere Werte (wie 250, 320) tatsächlich digitale Nachbearbeitung sind und daher weniger interessant sind, um einen Rausch- und Dynamikbereichspunkt zu bilden -Aussicht. Zum Beispiel "Aufnahmen mit 640 verlieren einige Informationen". Es gibt einen ähnlichen Anspruch beim Lernen - Was hast du kürzlich über deine Ausrüstung gelernt, das du gerne früher entdeckt hättest? - Austausch von Fotostapeln . Es liest:

Z. B. Zwischenstopps (z. B. 640 ISO) ist ein Software-Push über ISO 400.

Wenn nur Zweierpotenz-ISOs echte analoge Verstärkungen wären ...

Wenn ISO 640 ein Software-Push über ISO 400 wäre, würde dies bedeuten, dass ISO 640 gegenüber ISO 400 keinen Rauschvorteil erzielt, sondern möglicherweise (je nach Szene) durch Nachbearbeitung einige Glanzlichter verliert, die bei ISO 400 verfügbar gewesen wären. Oder was sonst?

Es könnte auch eine Software-Reduzierung von ISO 800 sein, genau wie ISO 50 in Nikon D800 und D800E eine Software-Reduzierung von ISO 100 war, oder? (Quelle: 24 Dinge, die Sie über die neue Nikon D810 wissen müssen ).

In letzterem Fall wäre das Rauschen bei ISO 640 so gut wie bei ISO 800 (alle Dinge gleich, besser als ISO 400, wie unter What is "ISO" on a digital camera? - Photography Stack Exchange erklärt ), aber die Reduzierung könnte nur (je nach Szene) erreichen nicht so viele Glanzlichter wie eine tatsächliche ISO 800 (analoges Clipping). Oder was sonst?

Vielleicht ist die eigentliche Verarbeitung nur ein "Hinweis" auf die Nachbearbeitung (Basiskurve, dynamische Beleuchtung und dergleichen), wodurch ein Bild erzeugt wird, das tatsächlich die erforderliche Gesamtbelichtung mit einer 1/3-Stopp-Körnung ohne tatsächlichen harten Verlust aufweist. In diesem Fall springt die tatsächliche Belichtung der RAWs möglicherweise nur um Zweierpotenzen und nicht um 1/3-Schritte. Solche Hypothesen könnten bestätigt werden, indem man RAWs und JPEGs bei allen ISOs nimmt und sieht, wie sie sich verhalten.

Oder ist das vielleicht alles Spitzfindigkeit?

Frage zusammengefasst

  • Stimmt es, dass analoge Verstärkungen nur Zweierpotenzen sind? Bei Nikon-Kameras? In anderen?
  • Sollte man es vorziehen, nur mit Zweierpotenzen zu fotografieren? Oder nur in bestimmten Fällen (JPEG-Aufnahmen, High-Dynamic-Range-Szenen, ...)?
> Stimmt es, dass analoge Verstärkungen nur Zweierpotenzen sind? Bei Nikon-Kameras? In anderen? Bei Nikon hat die analoge Verstärkung auch Zwischenwerte. Bei bestimmten Canons beträgt die analoge Verstärkung nur eine Potenz von 2, kombiniert mit digitaler Manipulation. Um zu überprüfen, ob der Gewinn "ehrlich" ist, müssen Sie eine Analyse wie diese durchführen photographylife.com/riddle-intermediate-iso-settings
Der zweite Teil Ihrer zusammengefassten Frage wird in dieser Antwort umfassend behandelt: photo.stackexchange.com/a/43758/15871

Antworten (2)

Es hängt alles vom jeweiligen Kameramodell und dem Design des Sensors und der installierten Firmware ab.

Viele Nikon-Kameras mit Sensoren von Sony verstärken die Grundsignale in 1/3-Blenden-Intervallen. Andere Nikon-Kameras nicht. Selbst einige Sony-Sensoren tun dies nicht.

Als langjähriger Canon-Shooter kann ich ausführlicher erklären, wie es mit praktisch allen Sensoren funktioniert, die in den letzten zehn Jahren hergestellt wurden.

Die meisten Canon DSLRs stellen die analoge Verstärkung auf gleichmäßige ISO-Stufen ein (z. B. ISO 100, 400, 800 usw.).

Die +1/3-Stufen (z. B. ISO 125, 250, 500 usw.) verwenden die nächste gerade ISO-Stufe und unterbelichten um 1/3 Stufe (wenn Sie einen automatischen Belichtungsmodus wie Av-Priorität oder TV-Priorität verwenden). Drücken Sie die Belichtung um 1/3, wenn Sie in JPEG konvertieren. Dies erhöht tendenziell das Rauschen in den Schatten (denn wenn Sie unterbelichten und dann die Belichtung erhöhen, verstärken Sie auch das Rauschen) und reduziert auch den Dynamikbereich um 1/3 Stopp, da alles innerhalb von 1/3 Stopp der Sättigung bei der Aufnahme des Fotos ausgeblasen wird bei Erhöhung um 1/3 Stopp.

Die -1/3 Stufen (z. B. ISO 160, 320, 640 usw.) überbelichten um 1/3 Stufe (wenn Sie einen automatischen Belichtungsmodus wie Av-Priorität oder Tv-Priorität verwenden) und ziehen dann die Belichtung beim Konvertieren in JPEG . Dies entspricht so ziemlich einer Belichtung um 1/3 nach rechts: Sie erhalten eine etwas bessere Leistung in Bezug auf das Rauschen in den Schatten auf Kosten eines etwas geringeren Dynamikbereichs in den Lichtern.

Selbst wenn Sie im manuellen Belichtungsmodus fotografieren und sowohl TV als auch Av selbst auswählen, fügt die Kamera Anweisungen in die RAW-Datei ein, um die Belichtung um 1/3 zu erhöhen/zu verringern, wenn die RAW-Datei konvertiert wird. Der Belichtungsmesser im Sucher zeigt beim Aufnehmen des Fotos ebenfalls die 1/3-Blendendifferenz an. Wenn das Messgerät die richtige Belichtung für beispielsweise ISO 200, 1: 5,6 und 1/100 Sekunde anzeigt, zeigt es -1/3 Stopps Unterbelichtung für ISO 160, 1: 5,6 und 1/100 Sekunde an, wenn genau dieselbe Szene gemessen wird .

Für die praktischen Auswirkungen der Verwendung der +1/3- und -1/3-Stopps mit einer solchen Kamera sowie einige Links zu einigen sehr interessanten Testdaten lesen Sie bitte diese Antwort auf Ist es wirklich besser, mit Full-Stop-ISOs zu fotografieren? ?

Vielen Dank. Der von Ihnen erwähnte Link enthält interessante Informationen, obwohl er anscheinend nicht ausreichend zwischen Rauschpegel und Signal-Rausch-Verhältnis unterscheidet. Link von Iliah Borg scheint besser geführt zu sein (Experimente mit einer Canon 5D Mark II).
Lesen Sie Ihre Frage einfach noch einmal sorgfältig durch. Wo wird SNR überhaupt als spezifischer Teil Ihrer Frage erwähnt? Ganz zu schweigen davon, dass es beim wahrgenommenen Rauschen immer mehr um das SNR geht als um den absoluten Rauschpegel.
Iliah scheint den Zug zu verpassen, als er nicht sieht, wie das Erhöhen des tatsächlichen Belichtungswerts um 1/3 Blende, während das Rauschen durch Aufnahmen mit -1/3 Blenden (160, 320, 640 usw.) konstant bleibt, hilft, das Rauschen in den Schatten zu verringern . Wenn Sie manuell fotografieren und für eine Aufnahme mit ISO 160 und ISO 200 genau denselben Fernseher und Av verwenden, dann hat er Recht - es gibt keinen Unterschied im SNR. Wenn Sie jedoch die Lichtmenge erhöhen, die in die Kamera eindringt, indem Sie einen langsameren Fernseher oder einen breiteren Av verwenden, wird das SNR erhöht, während der Headroom verringert wird.
Das heißt, es sei denn, Sie haben einen Objektivdeckel auf der Kamera, so dass der Av völlig bedeutungslos ist, da sich der wahre Av in diesem Fall f / ∞ nähert!
Danke für deine aufschlussreichen Kommentare @MichaelClark. Ich hätte wahrscheinlich nicht zwei Fragen stellen sollen. :-) Die erste in meiner Zusammenfassung ist sachlich und damit relativ einfach, während die zweite wegen so vieler verschränkter Parameter (welche Grundhypothesen, was ändern, was konstant halten, viele Kombinationen mit unterschiedlichen Schlussfolgerungen) in ein sehr kompliziertes Gebiet gerät.
Um es noch deutlicher zu machen: Was Iliah misst, ist nicht das SNR, da mit aufgesetztem Objektivdeckel kein Signal zu messen ist

"Das ist alles Spitzfindigkeit?" Ich würde so ziemlich "Ja" sagen, insbesondere für neuere Nikon-Kameras, die alle Sony-Sensoren verwenden, die die nette Eigenschaft haben, "ISO-invariant" zu sein - es spielt keine Rolle, ob Sie die Verstärkung in der Kamera erhöhen oder es tun in der Nachbearbeitung, da Sie im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erhalten.

Canon-Sensoren und die in älteren Nikons verwendeten Sensoren haben nicht die gleiche ISO-Invarianz, daher ist dies dort möglicherweise interessanter - aber in der realen Welt immer noch weit weniger wichtig, als nur die richtige Aufnahme zu machen. Bei Labortests werden keine Fotos gemacht.

Die Nikon D5200 basiert nicht auf dem Sony-, sondern auf dem Toshiba 5105-Sensor, wie einige andere Nikon-Kameras auch. Sowohl D4(s) als auch Df sind Nikon-Sensoren, diese sind nicht ISO-invariant. Einige Sensoren, die Sony selbst verwendet, sind nicht ISO-invariant, wie der Sensor in Sony A7S; und Nikon D810 ist auch nicht so einfach.
Ich bezweifle, dass es beim Aufnehmen von JPEG pingelig ist, wo die Idee darin bestehen könnte, die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung so weit wie möglich zu vermeiden, und es gibt viel weniger Spielraum im Dynamikbereich.
Ein Beispiel für ISO-Invarianz finden Sie unter dpreview.com/reviews/nikon-d750/14
Danke - Sie können das gerne bearbeiten, oder ich werde es tun, wenn ich aus den Ferien zurück bin und auf einem richtigen Computer bin.