題:
數碼相機如何實施ISO?
Evan Krall
2010-08-31 23:00:51 UTC
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如果我更改相機的ISO設置,顯然系統的增益會增加,從而放大了傳感器的信號。我不清楚是在哪裡放大的。我看到了幾種可能性:

  1. 在傳感器中,通過提高電壓或其他機制
  2. 通過傳感器外部的模擬放大器
  3. 數字地,在信號被數字化之後,但在將數據存儲到RAW文件之前
  4. 作為僅用於從RAW創建圖像的參數
  5. ol>

    如果#4為true,那麼您可以以ISO 1600拍攝4檔曝光過度的RAW圖片,然後在後期處理中以ISO 100生成JPEG,這與原始照片以ISO 100拍攝的效果相同。

    如果#1或#2為true,則以ISO 1600拍攝的RAW文件實際上將包含有關陰影的更多信息,而ISO 100 RAW將包含有關高光的更多信息。

七 答案:
Eruditass
2010-09-01 00:42:29 UTC
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1〜2和3。在CCD上,放大器有效地位於傳感器的角落,而在CMOS上,每個光敏元件內置一個放大器,分散在整個傳感器中。參見此處

正如我最近發現提到的一件事,大多數DSLR都在ADC(模數轉換)之前具有放大器。它們往往最大為800或1600 ISO,之後都是數字放大。以下各段假定相機在1600倍的模擬放大倍數下達到最大:

不幸的是,12或14位RAW文件阻止您執行自己的描述。在存儲RAW文件之前進行數字放大。有一個最大值可以存儲,因此當您拍攝4曝光過度的曝光時,即使ADC沒有飽和,RAW文件也可能會被剪切。 但是,過度曝光與不修剪高光一樣多的技術可有效減少噪點,被稱為ETTR(向右曝光)。

是的,模擬放大時,較高ISO的RAW文件確實包含更多細節。但是,ISO 1600和ISO 12800應該包含相同數量的陰影細節(除非進行一些其他特殊處理,否則ADC將比存儲RAW文件的位深度有效得多)。

即使在ISO 1600之上#3是正確的,ISO 1600 RAW可能仍包含有關高光的更多信息,因為它們仍可以通過數字放大過程進行裁剪。由於這個原因,也許還有其他原因(電池壽命,有效的緩衝區大小),在拍攝RAW時拍攝ISO 1600並在稍後進行後期處理可能會有所幫助。同樣,我還沒有對此進行測試,並且如果有效ADC的位深度高於RAW格式的位深度,那將不是真的。

在佳能相機上,它們具有“擴展的” ISO設置(H)和(L)。我認為只是擴展設置被數字放大了,而所有“正常” ISO設置都是由模擬放大器完成的。這意味著大多數高端(和較新的)佳能相機的真實ISO範圍至少達到3200,甚至更高。我認為1D Mk IV的正常ISO範圍是100-12800,其中50、25600、51200、102400是數字增強版。實際上不是這樣嗎?
我聽說,使用L和Hx而不是實際數字的原因之一是,它們沒有經過校準,至少沒有像普通的ISO值那樣好。應採取健康打do的懷疑態度。
@jrista,我的結論(未得到公司的確認)是(L)可能是真誠的,而(H)是一個營銷術語(與其他術語相同,但看起來很糟糕,因此我們將其分開)。我沒有在文獻中看到任何地方聲稱擴展模式實際上是擴增方法之間的界線。這是一項研究,表明在1600左右的賓得(Pentax)上它是模擬的,之後是模棱兩可的:http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1036&message=34863674http://forums.dpreview .com / forums / readflat.asp?forum = 1036&message = 34879837&changemode = 1
現在,借助我的K-x,我使用傳聞證據推斷出1600以上的數字都是數字的。主要的兩個觀察結果是,在1600 ISO以上的情況下,我的K-x JPEG緩衝區大小顯著下降。另一個是視頻限制為1600 ISO。儘管後者可能是一種營銷決策(1600之上的噪音太大),但前者表明1600和1600之上的ISO之間存在一些固有的差異。與上面鏈接中的信息結合在一起時,我猜想K-x上的處理器正在放大數據,而不是清除緩衝區。
在K-x上,(L)代表一半是真誠的,我相信他們只是在模仿其他製造商。許多證據表明,由於DR差異,基本ISO實際上在100到200之間,接近125。如果它的基本ISO確實為200,則無法以ISO 100獲得更多的DR。
只是關於ETTR的註釋:很多時候,當人們第一次看到這個建議時,他們就不記得第二部分了。不剪裁高光既重要又困難。
您在每個photosite中擁有的放大器與ISO設置無關,因為它是[單位增益放大器],例如。 [source follower](http://en.wikipedia.org/wiki/Common_drain)配置中的MOS晶體管,就像[[Wikipedia]中的晶體管Msf](http://en.wikipedia.org/wiki/File :Aps_pd_pixel_schematic.svg)。
我只是在解釋如何在不同的傳感器技術上設置放大倍數,這的確導致了ISO性能的普遍差異。
#4同樣,某些相機在整個ISO範圍或某些ISO設置中都將ISO作為標籤(原始數據相同)。
Evan Krall
2010-09-02 10:32:58 UTC
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是的,ISO設置確實會影響RAW文件中存儲的圖像數據。這是兩張同時在同一時間/地點拍攝的圖像(幾乎是手持拍攝的,無需過多關注構圖),它們具有相同的光圈(f / 2.8)和快門速度(1/100)。

該第一張圖像以ISO 100拍攝,並在ACR中將+2級調整為有效ISO〜400。除曝光以外的所有調整均歸零(無降噪,銳化,對比度調整等)。

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此圖像以ISO 1600拍攝並在ACR中調整了-2級達到約400的有效ISO。再次將所有調整都歸零。

alt text

請注意第二張圖像中的高光突出顯示。每次相同的光照射到傳感器上,但是記錄在RAW文件中的信息不同。

Rowland Shaw
2010-08-31 23:18:32 UTC
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是的。 ISO設置是傳感器的靈敏度,實際上是對傳感器像素上的信號進行放大以得到真實結果的量。

理論上,您可以後期處理以生成一個與使用曝光補償的較低或較高的ISO相似的結果-我總是發現在“相機內”正確拍攝時會有更好的結果,這使我相信在放大之前以類似方式進行了放大進行數字化。

我相信您是對的:在我的佳能DSLR上,具有ISO1600的RAW文件會產生很多噪音
@Alan您無法在相機中擊敗它。 RAW非常適合解決白平衡問題,但我嘗試不依賴它進行曝光/測光,因為結果永遠不會那麼好。
“理論上,您可以後期處理以產生與較低或較高ISO相似的結果” ...當然不是嗎?您無法消除較高ISO所產生的噪音。
@AJ我當時正在考慮停下來進行一些校正,但是您無法擊敗提前曝光。
@Rowland什麼是正確的曝光?一個不需要後期糾正的人?如果我曝光過度但不修剪高光,然後應用負曝光補償,則可以幫助減少噪點。如果這產生了“更好”的圖像,那麼曝光怎麼可能是“錯誤的”呢?
@Matt取決於您實際上正在拍攝哪種主題,不是嗎? -在黑色背景前的酒杯將具有更多的備用動態範圍,可以通過應用負曝光補償將陰影中的細節剪切掉;但是,您不太可能獲得足夠的備用動態範圍來在晴天拍攝風景...
@Rowland我不確定我是否完全理解您的評論,但是是的,場景的類型會極大地影響您的曝光決策,我的意思是我不相信這樣的曝光-所以您不需要-換崗是*必要*的最佳選擇。我同意第一次做正確的事比較可取,但是在曝光方面,我認為沒有“正確”的事情。有一些設置可以保留高光細節設置以減少噪音等。能夠在後期調整曝光是有用的工具,而不僅僅是糾正“錯誤”的工具。
user1260
2010-09-01 13:12:58 UTC
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如果#3為true,則可以以ISO 1600拍攝4檔曝光過度的RAW圖片,然後在後期處理中以ISO 100生成JPEG,該效果與原始照片相同。

否。如果您使用ISO 100設置拍攝照片,則會獲得與ISO 1600設置不同的曝光(芯片上更多的光線)。無論如何實現放大(在硬件或軟件中),您的ISO 1600圖片將比ISO 100圖像攜帶更多的噪點。

如果您使用相同的光圈和曝光時間拍攝同一場景的兩張照片,而僅改變ISO,則每張照片中相同的光線會照射到傳感器上.ISO 1600拍攝的照片將比照亮4個光圈。一項為ISO 100,因此“四級曝光過度”。
ISO對撞擊傳感器的光量沒有影響。無論數字轉換之前或之後放大了ISO,ISO都會影響最終產生的數字圖像亮度。使用ISO 100和ISO 1600進行相同的曝光,但是從本質上來說,這意味著您必須在傳感器上照射更多的光...
Alan Marcus
2015-10-19 20:49:30 UTC
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相機鏡頭將外界的微型圖像投射到位於相機內部和背面的感光圖像傳感器的表面上。該圖像傳感器上覆蓋著數百萬個photosite。大多數照片站點都覆蓋有紅色,綠色或藍色的濾鏡。在曝光期間,場景中的光線會在光點上播放。這些接收光子命中率與場景亮度成比例。

光子撞擊在光站點內產生電荷。這種電荷的強度與光子命中數成正比。命中計數是快門保持打開狀態和場景亮度以及鏡頭(光圈)的工作直徑的總和。如果場景亮度不佳,相機自動化或攝影師會放大工作光圈,或者快門速度會降低。如果選擇了較快的快門速度,則必須增加工作光圈等。

在每種情況下,曝光結束時電荷的量都很少。芯片內置的邏輯將電荷轉換為微弱的模擬信號,然後將其放大並轉換為數字信號。您要詢問的是放大的應用。

如果電荷微弱,則必須提高放大率。如果場景照明不佳,則充電會很弱。如果使用的快門速度超快,則充電將很弱。我們打開了鏡頭的工作直徑,因為這允許更多的光能進入。如果場景亮度需要增強,我們可以帶上人造光。

讓我們談談放大:數碼相機中的放大對應於調高收音機或電視的音量。在數碼相機中,放大倍數越高,拍照機會就越暗淡,或者快門速度高。增加的放大率歸類為高ISO設置。 ISO代表國際標準化組織。他們負責使膠卷感光度標準化,並且數碼相機行業已採用ISO感光度標籤方法。

ISO的增加是有代價的:對於大多數成像傳感器而言,每個光敏石都有自己的放大器。每一個都可能比其鄰居放大一些。當放大倍數過高時,應再現為黑色的視線通常會顯示為深灰色。這會發送錯誤的信息,我們稱之為噪聲。另外,如果放大倍數過高,一些電荷會洩漏到相鄰的光點中,我們稱其為光暈。是的,高ISO可以而且確實會降低質量,但它也允許在挑戰性條件下進行攝影。新的成像芯片和相機軟件上的技術進步可以更好地減輕噪聲和光暈。

嘿,艾倫,很好的答案,但如果可以的話,請不要簽字,我們將不勝感激。
D. Lambert
2010-09-01 00:48:24 UTC
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警告:我的回答是100%的軼事,是基於Panny FZ-28的結果,它很可能無法處理與DSLR相同的RAW。

話雖如此,我從第一天開始,這款相機就一直在低光照條件下應對噪音水平。可以用一個小型傳感器絞盡腦汁的只有這麼多性能,但是我已經嘗試了很多方法來盡力獲得最好的結果。

因為我看到噪聲顯著增加,我增加ISO,我通常會嘗試將ISO固定在100或附近。不過,我嘗試的一件事是以ISO 100拍攝RAW,但鏡頭曝光不足以保持所需的快門速度。後處理可以使我(在某種程度上)解決曝光問題,但是當我這樣做時,我會拾取到的噪點數量似乎與我剛開始將ISO設置為更高時差不多。當我增加ISO和曝光量時,我看到了非常可比的噪音水平(這樣我就不必在後期處理中增加曝光量),這使我相信幾乎沒有空間可以“欺騙系統”。

我沒有做任何閱讀來支持這一點,但是根據我所看到的,我傾向於相信#1或#2(個人而言,我認為是#1)以上是正確的。

jwenting
2011-02-21 20:23:42 UTC
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RAW幾乎是傳感器輸出到存儲的直接轉儲,因此#1和/或#2是顯而易見的選擇(儘管我認為佳能在寫入RAW之前已經對數據進行了一些處理,也許其他人也是如此)。

增加傳感器靈敏度的一種好方法是增加施加在傳感器上的電壓。這既會增加給定輸入的輸出,又會增加噪聲(在數碼相機上調高EI時確實會觀察到這兩種情況。)

我很難想像您將如何應用某種類型傳感器上的光放大率,儘管可以隨時調整(傳感器確實在每個元件上都有微透鏡,以將光收集到該元件上,這決定了元件的尺寸,並具有很小但固定的作用)。

選項3會在採集後修改RAW數據,這與從相機讀取RAW文件後進行修改相同。某些相機(請參閱上文)可能會嘗試這樣做,尤其是為了濾除噪點。大多數人不會這樣做,而是留給用戶操作員(事實上,幾年前,佳能和尼康之間發生了一場戰鬥,與佳能相比,佳能似乎產生了更加生動的圖像,這被發現是由於佳能將相機內操作應用於RAW數據引起了不希望其相機執行此操作的用戶的極大不滿。

請記住,所有這些都是針對中高端DSLR的,對於入門級型號,可能有很多相機內過濾和增強功能仍在進行中,但是使用這些功能的人通常不是RAW拍攝者,他們的RAW模式也很乾淨。



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 2.0許可。
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