ISO 1600の特別なところは何ですか?


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ノイズを最小限に抑えるために、使用したい最高のISOはISO 1600であり、使用するカメラやセンサーに関係なく、この(ISO 1600)のしきい値を超えるとノイズが指数関数的に増加すると何度も聞いています。

これは数学であると言う人もいますが、オーディオ機器に大きなゲインを適用すると歪みが発生するなど、信号の処理方法に関係していると言う人もいます。

基本的に、彼らはISO 1600が数学的にノイズを減らすための最も「経済的な」感度であると主張しています。

どうしてこれなの?

  • ISO設定が1600よりも高くなっているのはなぜですか?
  • ISO 1600に合格すると、カメラは指数アルゴリズムを適用しますか?
  • ISO 1600に合格すると、信号対雑音比は劇的に変化しますか?

編集:

ISOのパフォーマンスが向上していることは知っていますが、申し訳ありませんが、この質問はそれに関するものではありません。私は2.0メガピクセルのカメラを持っていて、ISO 200はゴミだったので、どれだけ改善されたかはわかっていますし、今後も改善されるでしょう。

長い答えを消化した後、少なくとも一部のモデルでは、ISO 1600がアナログ信号増幅の限界であると思われます。ISO 1600を超えて、ブランドに応じて、信号を強化するために異なるデジタルアルゴリズムが使用されます(デジタルプッシュ)。このデジタルプッシュはフォトンシュートノイズと読み取りノイズに作用するため、これはADCの後にあるため、全体的なノイズレベルは高くなります。

これは回答からまとめて理解したものであり、正しく理解した場合はまだ少し混乱しているので、修正してください。

カメラのアナログ増幅の限界をどのようにして知ることができますか?Canon / Nikonのデジタルプッシュがいつ発生するかを知りたい場合、そのような情報はWebサイトから入手できますか?それとも秘密ですか?


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これらの主張をする「彼ら」の例をいくつか挙げていただけますか?
mattdm

さて、1つの「彼ら」は、おそらくこの古くなったフォーラムスレッドです:白痴とNumpty ISO。ブラウニングによる主張は他の一部の個人によって確認されており、1/3ストッププッシュ/プルとDRの損失は、ほぼすべてのキヤノン製カメラで簡単に実証でき、キヤノン製カメラの1600を超えるISOのノイズのサンプル画像は明らかに異なっていますISO 1600以下の特性。このような主張をする他の「彼ら」がいるかどうかはわかりません。
jrista

1
キヤノンEOS D60はさえなかったサポート ISO 1600、10年前(2002年初頭にリリース)ラインのトップでした。
CVn

1
ISO 1600が何らかの形で特別であることはナンセンスです。ISO値が異なると、ノイズのレベルも異なり、カメラごとにトレードオフが異なります。Nikon D3を使用すると、1600は歩き回るための「通常の」ISOになりますが、それはそのカメラと私のトレードオフです。参照してくださいembedinc.com/d3s私は私のカメラで取った測定値の詳細については、を。他のほとんどのカメラはもっと悪くなり、いくつかはもっと悪くなります。
オリンラスロップ

@mattdm私は大好きですが、すべての参照を失いました。さまざまな答えを読んで、今何を説明しようとしていたのかを正確に理解し、質問を更新しました。
ギャプトン

回答:


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特にない

ISO 1600に関して特別なことは特にありませんが、場合によっては、1600を超えるISO設定では、画像信号を増幅する効果的で効率の低い方法が発生します。カメラにISOを設定すると、センサーに信号を増幅する最大飽和点を変更するようにカメラに指示するだけです。通常、ISOを上げるとカメラが信号を増幅してから、下流の電子機器が電子ノイズと量子化ノイズを追加するように指示されるため、通常は、より高いカメラ内ISOを使用すること(可能な場合)、低ISOを使用してポストで露出を高めるよりも優れています」 tレンズを十分に照らします。ISO 1600の背後に特別な計算はありません。特に、すべての場合にノイズを最小化する「最良の」高ISO設定ですが、場合によっては高ISOのノイズの品質に影響するブランド固有の増幅メカニズムがあります。ノイズは2つの重要な要素の関数です。センサーの回路に存在する電子ノイズとノイズの少ない寄与因子、およびガウスノイズとも呼ばれるフォトンショットノイズは、ノイズの主な寄与因子です。ノイズがどのように現れるか(ノイズ品質)は、増幅方法の要因です。

ノイズ

ノイズは画像信号の属性であり、最終的にはセンサーの設計方法、製造の性質、信号対ノイズ比(S / N)、信号ゲイン、ADC効率、およびその他の多くの要因に関係しています。これらの要因は、ブランドごと、モデルごとに異なり、同じモデルのあるカメラから次のカメラに至るまで、いくつかの点で異なります。一般的に、新しいセンサーは、使用するピクセルサイズやISO設定に関係なく、一般的に古いセンサーよりもノイズが少ない傾向があります。使用可能な最高のISO設定は、同じカメラの2つのサンプル(Canon 7D DSLRの場合とよく言われます)および世代の異なるカメラ(Canon 400Dや650Dなど)とは異なる場合があります。

固定パターンノイズ(FPN)、水平および垂直バンディングノイズ(HVBN)などのさまざまな形式の電子ノイズは、不自然にパターン化されることが多く、したがって非常に望ましくありませんが、画像信号の最低レベルにのみ影響します(つまり、深い影)。ISO設定が増加すると、電子ノイズはますます少なくなり、最終的には光子ノイズによって完全に圧倒されます。

光子ノイズは、センサーのポアソン分布に従う光のランダムな性質の結果です。これは、光子がセンサーにランダムに衝突することを意味しますが、十分に高い信号レベルでは、それらの分布はほぼ均一であるため、光子ノイズはセンサーのどの場所でも同じように現れます。フォトノイズは、デジタル写真のノイズの大部分を占め、電子ノイズよりも数桁多くなります(信号が完全なウェル容量のほんの一部である不適切に露出された写真、またはFWCを除く)。

写真にフォトンノイズがどの程度顕著に現れるかに影響するいくつかの要因があります。歴史的に、ピクセルが大きいほど、このタイプのノイズは少なくなります。フォトダイオードは、領域全体の光に敏感です...フォトダイオードのシリコンへの光子の侵入深さは、ピクセル飽和の要因ではありません。通常、ピクセルが大きいほど、単位時間あたりのフォトン数が多くなるため、より高いISO設定を使用できます。単位時間あたりの光子数が増えると、特定の露出で全体的に光子が増え、S / Nが増加します。S / Nを高くすると、アナログセンサー信号をデジタル信号(RAWファイル)に変換するときに、より高いゲインを使用できます(これについては後ほど説明します)。これは、後処理でJPEGおよびTIFF画像を生成するために最終的に使用するものですソフトウェア。

利得

ゲインは、電子(e-)からデジタルユニット(DU)への変換比です。1つのDUを1つのDUに正確に変換するカメラには、「ユニティゲイン」があります。ほとんどのカメラは、正確な(ただし選択できない場合もある)ISO設定でユニティゲインを実現します。より頻繁に、ゲインは5.7 e-から各DUのようにわずかです。ISOが停止するたびに、同じ係数でゲインが低下します。ISO 100で5.7 e- / DUのゲインがある場合、ISO 200で2.85 e- / DU、ISO 400で1.425 e- / DU、ISO 800で.7125 e- / DU、0.35625 e- ISO 1600の/DU。ISOを上げると、信号対雑音比(S / N)が失われます。S / Nを低くすることは決して良いことではありません...それは常に、増幅される信号が少ないためにノイズが増えることを意味しています。信号が少ないと、色の忠実度が低くなり、ディテールが少なくなります。

新しいセンサー技術は、光吸収面やコンポーネントではなく、感光面に光子を向けるより効果的な手段を採用することでピクセル面積が縮小しても、世代を超えてフルウェル容量の世代を増やしています。CMOSセンサーへの比較的最近のマイクロレンズの導入により、フォトダイオードの敏感な表面に光子を導き、読み出し配線や他の敏感でない表面から遠ざけています。ライトパイプテクノロジーは、特別に調整されたマイクロレンズの下にある高屈折率材料を使用して、フォトダイオード上の読み出し配線のチャネルに光を導き、配線から反射する代わりにダイオードに到達するようにします。裏面照射型センサー構造全体を反転させるだけで、フォトダイオードを直接光にさらし、他のすべての構造を不要にします。これらのすべてが「量子効率」(QE)、またはセンサー内の光子から電子への全体的な変換率を改善します。より高いQEを備えたセンサーは、より高い最大S / N比をサポートし、さらに高いISO 100ゲインをサポートします...これは、低いISOでより高いゲインをさらにサポートします。ゲインが高く、デジタルユニットあたりの電子量が多いため、ISO設定ごとにフォトンノイズの影響が少なくなります。


増幅のメカニズム

次に、多くの場合、ISO 1600 (過去)が最高の「有用な」ISO設定であった理由について説明します。キヤノンや場合によってはニコンなどの一部のブランドでは、複数のメカニズムを使用してセンサーからの信号を増幅しています。過去数年間、ISO 1600は通常、最後の「自然に増幅された」ISO設定でしたが、それを超えて次のISO設定を達成するために追加のアンプまたはデジタル増幅さえ使用されました。キヤノンはおそらく最悪の犯罪者です代替増幅メカニズムを使用する。最後の世代のカメラ(7D、5D II、1D / s III、および650DまでのすべてのRebelシリーズ)では、ピクセルストリームに追加のアナログゲインを使用していました...ピクセルの読み取り後、ADCの前(アナログto -デジタル変換)、ISO 1600を超えるISO設定を達成するために。ニコンは、自社で製造したセンサー(任意のニコンカメラ、およびSony Exmorセンサーを使用する他のブランドについては、信号管理に根本的に異なるアプローチを使用する、ここでは適用されません。)

過去に ISO 3200 達成するには、 ISO 1600までのすべてのフルストップISO設定のピクセル読み出し時に標準のピクセルごとのアナログゲインを使用し、その後、センサーから出てくるピクセルストリームに追加のアナログゲインを使用します。一部のカメラでは、ISO 6400は同じ代替のアナログゲインを読み取り後に使用します。ISO 6400を超えるISO設定では、通常、メタデータデジタルゲインヒントを使用して、後処理ツールに追加のデジタルゲインを適用してより高いISO設定を実現するよう指示します。このような設定は通常、「拡張」または「高」ISO設定と呼ばれ、カメラの「ネイティブ」ISO設定より上の完全停止増分でのみ使用できます。(注:本当に必要な唯一の理由カメラで拡張ISO設定を使用するのは、低いネイティブISO設定で達成できるよりも高いシャッタースピードが絶対に必要な場合です。多くの場合、必要なシャッター速度でより低いISO設定を選択すると、露出不足になりますが、ポスト内の露出を手動で修正すると通常、カメラ内で拡張されたISOよりも良い結果が得られるため、望ましい場合があります)

上記の情報は、現在の世代を除く最後の数世代のカメラに適用できますキヤノンの古いカメラは、ネイティブアナログゲインと追加の読み取り後アナログゲイン、および潜在的にハードコードされた(つまり構成不可能な)+/- 1/3ストッププッシュまたはプルを背後で経由して実行することを確実に採用しています。シーンの露出調整。このプッシュ/プルは、ダイナミックレンジの約3分の1の損失を被る傾向がありました。ニコンが設計したセンサーを使用した過去の世代のニコンカメラも同様の高ISOゲインを採用していましたが、すべてのISO設定にアナログゲインを使用しいるようです(サードストップを含む)。通常、キヤノンに比べて高いISOサードストップ設定でIQが向上し、DR損失はありません。キヤノンの現行世代のカメラは、新しい最大値(非1Dラインの場合は25600、1D Xの場合は51200)までのISO設定に対して、より良いアナログゲインアプローチを採用しているようです。 -読み取りゲインは、最高のISO設定でのみ使用されます(少なくとも、これらのカメラのテストで示されているように)。

つまり、キヤノンのカメラで使用可能な最高のISOは、少なくともISO 1600からISO 12800に、そして場合によってはISO 25600にさえ跳ね上がったということです。ニコンを含むキヤノンの競合の大部分で現在使用されているSony Exmorセンサーは、非常に異なる種類のセンサー設計と処理アーキテクチャを採用しています。ExmorセンサーはネイティブISO 12800で最高であり、それ以降のISO設定はすべて拡張モードISOです。Sony Exmorセンサーは、ISO 12800までは5D IIIおよび1D Xと同等の非常に優れた性能を発揮します。それを超えると、ノイズ品質はすぐにバラバラになり始め、Canon ISO 16000、20000、25600、 32000、40000、および51200。一方、Sony Exmorは読み取りノイズがほとんどなく、ダイナミックレンジの点でISO 100、200、さらには400でかなり優れています。Exmor DRはすぐに伝説になりました。センサーは、朝食にダイナミックレンジを使用するタイプの写真(ランドスケープなど)に最適です。

使用可能なISO 3200 ... 6400 ... 16000?

新しく改善された技術の絶え間ない流れは、常に変化しています。わずか4年前、Canon 450Dと40DはISO 800をほとんど実行できず、ISO 1600はほとんど使用できませんでした。1世代後、ISO 1600はさらに使いやすくなり、5D IIおよび1Ds IIIの場合、状況によってはISO 3200も「使用可能」になりました。今日、私は定期的に、特にスポーツ写真家やフォトジャーナリストから、1D XでのISOは最大16000、20000、時には25600でも「完全に使用可能」であり、「何らかの後処理作業で印刷可能です」と聞きます。数学的な観点から、電子とデジタルユニットとゲインなど、ISO 1600を魔法のISO番号と呼んでいるものは特にあるとは必ずしも言えません。使用可能な最高のISOは、世代ごとに、通常は約1ストップずつ増加していますが、最近ではキヤノンの最新のセンサーにより、最大3ストップ、場合によっては4ストップも増加しています。


私は1600が40Dに非常に使用可能であることを証明することができます
マイケル・ニールセン

2
@MichaelNielsen-個人的な好みのマイケルです。40Dでは1600が許容範囲内にありません:)画像をキャプチャするかどうかの最後の手段である場合にのみ、それを撮影します。
dpollitt

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TL; DR太字のタイトルを見て、あなたが書いたものについて推測しました。「ノイズ[および]ゲイン[によって]増幅のメカニズム[まだ] ISO 3200 ... 6400で使用可能] ... [さらには] 16000 [一部のカメラ]。」
Xeoncross

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@MichaelNielsen:450Dも持っています。これは40Dと非常によく似たテクノロジーです。ISO 1600が絶対に必要なときでさえ、使用できるとは思いませんでした。Dpollittはある程度の主観性があることは正しいですが、インターネットの年代記を調べてみると、6年以上前にISO 800がトップドッグであり、最大で5年前にISO 1600がトップドッグになったことがわかります、そして今年、ISO 6400と12800が確実に使用可能になりました。基本的に、かつてメジャー世代だったISOは、普通の写真家が「使用可能」だと感じるように、2つ、おそらく2つで改善されるようです。
jrista

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@jrista私はあなたが私のポイントを逃したと思う:画像は「使用可能」であるかどうか、あなたが考えている特定の使用状況に完全に依存し、したがって、あなたがすることはできません特定のカメラの設定はレンダリングと言う任意の潜在的なイメージは使用できません。犯罪を目撃し、犯罪者のナンバープレートをISO12800でスナップした場合、警察に「私は写真を手に入れましたが、ナンバープレートをはっきりと読むことができるという事実にもかかわらず、私は誰もが知っているようにISO12800 1DX以外では使用できないため、残念ながら逮捕することはできません」
マットグラム

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1600は魔法の数字ではありませんが、現在の技術では、多くのDSLRがISO 1600を超える劣悪な結果を生成します。一方、多くは3200および6400で依然として優れた結果を生成すると主張できます。に精通している。消費者レベルのDSLRの多くのユーザーがいるフォーラムでこれを読んでいるなら、おそらく現在の技術にとって1600が安全な最大値です。Nikon D800やCanon 5DmkIIIなどの最先端の機器を使用している専門家であれば、ISO 1600で止まることはありません。

Canon 5DmkIIIの高ISOイメージの一部をご覧ください。ISO 12800は私にはまったく悪く見えません。それを私が何年も前に撮影していたCanon Rebel XTのISO 800と比較すると、それらは同じ球場にあります。それは主観的ですが、私の観点からは、5DmkIIIでISO 1600を停止する方法はありません!

あなたの質問に直接答えるために-ISO 1600について特別なものは何もありません。この時点でその数字について言及している多くのことを読んでいるだけだと思います。図は時間の経過とともに変化しますが、すでにプロフェッショナルシリーズのデジタル一眼レフで使用されています。


はい、ISOは常に改善されています。私は実際に増幅メカニズムを追っています。申し訳ありませんが、質問を明確に説明するのに十分なほど信号処理を理解できませんでした。あなたの助けを提供してくれてありがとう!
ガプトン

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私の知る限り、これは偽の主張です。ISO 1600については、ISO 1600以外に一定のものはありません。技術は絶えず変化しており、現在のISO 1600は5年前よりもはるかに優れています。

ISOの性能は、センサーのサイズとも強く相関しています。見てみましょう最近の2X、1.5倍とフルフレームセンサー間のこの比較最近のカメラからを。ニコンD4で1か月間撮影していますが、ISO 6400を使用することをためらいません。ワンストップほど良いです。

質問の別の側面では、特定の状況なしに使用したいものはありません。非常にノイズの多い設定を使用して、他の方法ではまったくできないショットを取得したかったのです。これらの画像は、大きなポスターサイズの印刷物を作成できないにもかかわらず、私にとって価値があります。


ISOの性能は、センサーのサイズではなく、価格帯と強く相関しています。私は自分でテストしていませんが、このリストの $ 2kよりも高いISOで$ 15Kから最良の結果が得られることを保証できます。そしてまもなくハイエンドの4/3はフルフレームで(同じ価格帯で)同様の結果になります。実際、多くのレビューがあなた自身のようにそれらを比較しています。
BBキング

それはあなたが比較する方法に依存します。たとえば、DxOMarkは標準の印刷サイズに正規化され、2万ドルのカメラが2万ドルを超えるカメラを備えています。中サイズのバックから高ISOファイルを見ると、センサーが大きく値札が大きいにもかかわらず、実際にはかなり見た目が悪くなります。
板井

理論上のパフォーマンスと実際的なパフォーマンスの問題は、他のすべてが等しくないことです。そうだとすれば、センサーサイズがパフォーマンスを支配しているのは、使用する光が多いためです。言い換えれば、サイズを除いて同一のセンサーを構築した場合、物理的な理由だけで、サイズの大きいセンサーほどノイズが少なく、ダイナミックレンジが高くなります。
板井

はい、ノイズの多い写真はなしより優れてます。常にB&Wにするオプションがあります;)。私は5〜6年間撮影しており、それを理解しています。助けてくれてありがとう、私の質問を非常に明確に説明できなかったのは私のせいだった。
ギャプトン

@Itai もしそうだとすれば、センサーサイズは、より多くの光を使用できるという理由だけで明らかにパフォーマンスを支配するでしょう。もし私があなたを意味するなら、それが作ろうとしているポイントです。FFは、カバーする表面積が大きいため、より多くの光のみをキャプチャします。私が言っているのは、安価な$ 1K FFカメラを構築でき、高ISO性能が低いということです。あなたは、中サイズのバックから高ISOファイルを見ると、実際にはかなり悪く見えますが、ISOパフォーマンスに反することは、センサーサイズの引数にも強く相関しています。
BBking

3

ISOはフィルム写真からのメタファーであり、特定の時点まで、アナログからデジタルへの変換前のセンサーゲインによって実際に制御されます。このタイプのゲインは、ノイズの一部にのみ影響を与えるため、良好です。通常はそれほど悪くはありません。次に、より高いISOを達成するために「チート」してデジタルシフトを行います。つまり、ビットごとに「ISO」を2倍にシフトしますが、これにより、画像を露出不足にしてコンピューターでブーストする場合と同様に、読み取りノイズがnoiseくなります。2000年代後半のカメラの世代では、アナログゲインは最大1600であり、ユーザーが「高」(3200)に設定することで3200を達成できましたが、これはデジタルブーストであり、sensorgen.infoで直接効果を確認できますこれには読み取りノイズとDRがあります。

http://sensorgen.info/CanonEOS_40D.html

http://sensorgen.info/CanonEOS_5D.html

一部のカメラはそれよりもさらに複雑であると言う人を知っています-デジタルのみの使用に切り替える前にアナログとデジタルのゲインを混合して使用しています。多分それはここのニコンで起こっていることで、100-200が間違っています:

http://sensorgen.info/NikonD3100.html

しかし、新世代のカメラでは、ISO 3200が新しい「1600」のようです。

http://sensorgen.info/CanonEOS_5D_MkIII.html


アナログゲインとデジタルゲインの違いは、私が望んでいることです!ありがとう!カメラの世代について言及したとき、私たちのカメラのアナログゲインの上限をどのようにして見つけるのでしょうか?これは公開されている仕様の一部ですか?そのような天井を作り出した技術的制限は何ですか?技術のどのような進歩がこの天井をより高くするでしょうか?
ギャプトン

私は彼らがデジタルISOを使用してメールISO間の1/3ストップを達成すると考えています(ゲインは6dbではなくdB離散であるため奇妙です)ただし、sensorgenチャートで相対ノイズ曲線が向きを変え、DR曲線が南向きになると、アナログゲインが最大になります。
マイケルニールセン

3

最大のISO 1600を使用するのは恐ろしいルールです、IMO。はい、ISOが高いほどノイズが目立ちます。ただし、カメラ/センサー、シーン、および使用目的に応じて、3200、6400、またはそれ以上の可能性もあります。たとえば、ウェブ上で写真を共有すると、はるかに高いISOで素晴らしい結果が得られると確信しています。同様に、小さな4x6を印刷すると、許容できる結果が得られると確信しています。もちろん、16x20の印刷は別の話です。

これについて言及するときはいつでも、私がいつも考えるもう一つのことは、これを言う人は明らかに写真を使った写真の歴史があまりないということです。今日のISO 1600は、ISO 400フィルムよりも明らかに優れています。ISO 400フィルムは確かに使用できました。

最後のポイント:ノイズの多い写真を高ISOで撮影した方がいいですか、写真をまったく撮らない方がいいですか?私はどちら選択するかを知っています-何回も選択しました。


私はあなたが言ったことすべてに同意し、以前にISO 6400以上を使用したことがあります(単にそれをキャプチャする必要があるためです)。残念ながら、これは私が探している答えではありません。
ギャプトン
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