デジタルカメラの「ISO」とは何ですか?


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一般的に「ISO」とは何ですか?また、スケールはどのように定義されていますか?

フィルム感度のISOスケールは、デジタルカメラで使用されているISO感度とどのように異なりますか?

低ISOは常に優れていますか?


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絞りに関する素晴らしい質問/回答、シャッター速度に関するまともな質問、そしてこの第三の露出要因の核心に実際に到達するものは何もないことに気付きました。それで、ここに行きます。:)
mattdm

2
4番目の露出要因は、光量です。;)
リンデス

2
それはあなたが条件をどこに置くかという問題です。:)特定のシーンには、特定の平均輝度値で画像を記録する特定の露出値があります。絞り、露出時間、または感度を調整することにより、露出値を変更します。また、結果の出力画像の「露出」を変更する一定のシーンの場合。照明を変更すると、シーン自体が変更されます。つまり、結果の画像に同じ明るさを記録するには、異なる露出値が必要になります。
mattdm

1
従来、EVは単なるAv×Tvです。センサーゲインは簡単に即座に制御できるため、最近では効果的にAv×Tv×Sv = EVです。次に、EV /照明=最終露出。
mattdm

2
デジタルカメラがISOを実装する方法については、photo.stackexchange.com / q / 2946/378を参照してください。
エヴァンクラル

回答:


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写真では、ISOは一般に「フィルムスピード」の尺度を指します。これは、デジタルセンサー感度への参照も含めて使用します。

要するに、実際の文字ISOは国際標準化機構(正式には頭字語ではありません- 詳細はこちら)の名前であり、写真ではISO 12232:2006規格およびその他の関連規格を指します:ISO 12232: 1998、ISO 5800:1987、ISO 6:1993およびISO 2240:2003。(Film Speedページのリンク。)フィルムは歴史的にASAとDIN規格も使用して おり、前者は同じ番号付けシステムを使用し、DINはまったく異なるスケールを使用していました。

映画とデジタルの標準は技術的に異なります(完全にレポートできるほど詳しく調査していません)が、一般的には、実用的な目的のために基本的に同じです(相互関係の失敗にもかかわらず、映画は非常に起こりやすいですが、デジタルは一般的にそうではありません)。そのため、デジタルカメラで露出を測定する場合、デジタルカメラで使用したISO設定と同じ評価のフィルムでその露出を使用し、同様の露出が得られることを期待できます(シャッタースピードが長いか短い場合を除く)相反性の失敗が映画に影響を与えるのに十分です)(他の点では同様の機器を想定しています-フィルターなどに違いはありません)。

デジタルとフィルムの両方で、数字が大きいほど感度が高いことを示します。2倍の数字は2倍の感度です(たとえば、200は100の2倍、400は200の2倍など)。そのため、比較的暗い場所で撮影し、比較的速い(動きを止めるのに十分な速さ)シャッタースピードが必要な場合は、高い感度評価が不可欠です(だから、低いほど良いとは限りません!)

デジタルカメラ(および同様ですがフィルムでは異なります)では、ISOの評価が高いとノイズが発生する傾向があります(フィルムでの関連する効果は粒状性の増加です)。したがって、常に良いとは限りません(目的によって異なります)、ISOの評価を低くすると、ノイズが常に(または少なくともほぼ常に)低くなり、望ましい場合があります。(シャッター速度が問題にならない低照度の写真の場合、長時間の露出と低いISO評価を組み合わせることで「より良い」画像が作成されますが、ノイズの影響を好む人もいるかもしれません。穀物を撮影します。)

スケールの定義方法については、特定の照明シナリオに基づいて生成された画像の測定値に基づいています。詳細は複雑なので、読者のための演習として詳細を残します。一般的な要約は、(デジタルの場合)それは、デジタルセンサーが光で「飽和」する速さの尺度であるということです。(映画の場合、プロセスは関連していますが異なります。)

要約すると、ISOが高いほど感度は高くなりますがノイズが大きくなります(必ずしも悪いわけではありません)。同じISO(またはフィルムの場合はASA)に評価されたデジタルとフィルムは同様の感度を持ちます。一定の照明が与えられた場合に飽和します。


注:Matt Grumからの物議を醸す答えに関連するいくつかの実験を行う準備をしています。 うまくいけば、私の結果は、彼が現れます重要なポイントに素敵な明確なノイズのない答えを作成します。光の量が少ない高ISOイメージは、低ISOイメージよりも少ないノイズが多くなることを同じ量の光を取得してセンサーに送られ、後処理で増幅されます。もっと来て、うまくいけば...編集:まあ、私は今しばらくこれを実現することに失敗しました。いつかそれをするかもしれません。それまでの間、私はこの記事参照します ネイティブと非ネイティブのISO値の比較、およびその中のノイズの量について説明しています。記事では正確にはそうではありませんが、おそらくこの質問に直接関係していると思います。


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私は物議をかもすつもりはなかった。この答えには多くの有用な情報が含まれている。ISOのドッピングは低ノイズを保証しないことを人々に知らせたかっただけで、例を提供した。誰かがキャプテンISOに立ち向かったのは、Dimインドアライティングがスコットを解放している間、彼が認識されない邪悪なドクターリードノイズとの執lentな闘いで立ち上がる時だと思いました!
マットグラム

2
ISOの評価は、線形スケール(古いASA評価スタイル)または対数スケール(DIN)で表示できます。比較的最近まで、コントラストカーブと開発がISO仕様に正確に準拠していても、両方のスケールで値を指定しなかった場合、指定された評価と一緒にISO名を使用できませんでした。ある時点で、誰か(またはsomebodiesの委員会)がついにジャグリング2件の交換評価など、表示するために必要な、あまりにも多くのLCD文字(ドイツ工業規格を除く)誰のために何もしていないと判断しました

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TL; DR:  ノイズを最小限に抑えるには、適切な絞りとシャッタースピードの設定を使用して、レンズを通してできるだけ多くの光を取得します(ノイズは主に低光レベルが原因であるため)。

次に、これらの設定を一定に保ちながら、可能な限りISOを増やします(ハイライトをクリッピングせずに)。これにより、読み取りノイズである信号の割合が減少します。


低ISOは常に優れていますか?

番号!

カメラに入射する光の量が一定の場合、ISOを下げてもノイズは減少しません(信号対ノイズ比が改善されます)。ノイズを減らす唯一の方法は、絞りを開けるか、シャッターをより長く開いたままにして、ISOを下げてより多くの光を取り入れることです。

入れることができる光の量が制限されている場合(最大絞りに達し、ブラーを発生させずに長いシャッタースピードを使用できない場合)、可能な限り最高のISOを使用して(ハイライトをクリッピングせずに)ノイズ最小にします画像。これは直感に反するように思われ、ダウンボットを招待します(これまでに7回!)。

高ISO値はノイズの原因にならず、光の不足はノイズの原因になります。人々が高ISOをノイズと関連付ける理由は、シャッターまたは絞り優先モードでISO設定を上げると、カメラが絞りを閉じるか、シャッター速度を上げて補正するためです。どちらもカメラに入る光の量を減らします。

暗い場所でノイズが発生する理由について説明します。

画像のノイズの重要な原因の1つは、光のランダムな性質から発生し、フォトンノイズまたはショットノイズと呼ばれます。光子は光源からランダムに放出されます。多数の光子を収集すると、ランダム性が平均化され、各方向でほぼ正確に同じ数が放出されます。収集するフォトンの数がはるかに少ない場合、隣接するピクセル(同じ色が表示されるはず)で収集される数が異なり、ノイズまたは粒子と呼ばれる明るさのばらつきが生じます。これは、光の不足がノイズにつながる方法です。Wikipedia:Shot noiseを参照してください。

ノイズの別の原因は、読み取りノイズです。読み取りノイズは、センサーのアナログ電荷がデジタル化(読み取り)されるときに発生します。読み取りノイズは、キャプチャされたフォトンの数に関してほぼ一定です。ISOを上げると信号が増幅されるため、フォトンノイズも増加しますが、読み取りノイズは変わりません。

より低いISOを使用すると(カメラに同じ量の光が入る)、露出不足の画像が得られ、ポストで明るくすると、フォトンノイズ読み取りノイズの両方が増幅されます。総ノイズが高くなります。

実際のこの効果の例を次に示します。

これらの画像は、同一の設定バーISOで撮影され、まったく同じ方法で処理されました。一番下のものは、ISO 100で撮影されたにもかかわらず、明らかにノイズが多くなっています。

シャッタースピード/絞りのすべてのペアについてノイズ対ISOをプロットする場合、ISO が低下するとノイズが常に増加することがあります(わずかな場合もあります)。したがって、他のすべてが等しい場合、ISOが低いとノイズが増えるため、ISOが高いとノイズの多い画像になると主張する方法はわかりません。


コメントへの対応

申し訳ありませんが、基本的な説明が間違っているという事実はあなたの説明によって変わりません。通常使用したいものは、シャッター速度と絞りの使用可能な組み合わせで適切な露出を提供する最も低いISOです

あなたが使用する方法は、オートモードを使用して考えて、シャッター/絞りができるだけ長く/ワイドになるISO値を選ぶと考えると、シャッター/絞りを可能な限り長く/広くして、正しい露出を得るためにISOを設定します。

しかし、私は撮影方法を提案していませんでした、私がしたポイントは、ノイズを最小限に抑えるために、シャッター/絞り/フラッシュなどでISOを達成しているので、できるだけ多くの光を取り入れたいということでした他のものは露出不足になり、読み取りノイズが増加するため、可能な限り高くする必要があります(クリップをハイライトする前)。

実際にシャッター速度および/または絞りを変更する場合(通常、相反則に従います)、次のことを推測します:同じ「露出」に対してより多くの光子をセンサーに取得します(調整されたEVと呼びます)問題のISO)!だから、ノイズが少ない!

はい。ただし、ISO 上げると同時に設定を変更して光量を減らし、より高いISOを使用しているためノイズが多いと結論付けることはできません。特に、ISOを単独で上げるとノイズが減ることを示すことができます!

それは、燃料消費を減らすために小さなエンジンを搭載した車を購入し、足を床に平らにしてどこでも運転し、小さなエンジンが燃料消費を増やすと結論付けるようなものです!一度に1つの変数を変更します。


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つまり、他のすべてのものが等しいと仮定します。後処理で露出をプッシュするとノイズが露出しますが、ISO 100ショットの露出が長く、正しく露出されると、ノイズの差はそれほどはっきりしない場合があります。また、新しいセンサーはこれを少し痛みを軽減します。:)
ジョンキャバン

8
@John比較するとき、他の変数を同じに保つのは理にかなっていますか?とにかく私が言っているポイントは、ISO100ショットが2秒だった場合、ノイズは少なくなりますが、それは低ISOではなく余分な光によるものです。ノイズが少なくなりませんでした。
マットグラム

8
-1。申し訳ありませんが、基本的な説明が間違っているという事実はあなたの説明によって変わりません。通常使用したいのは、シャッター速度と絞りの適切な組み合わせで適切な露出を提供する最低のISOです。(ISOに関係なく)露出不足はノイズの問題につながりますが、問題は露出不足であり、低ISOではありません。
ジェリーコフィン

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良い説明とそれについての良い考え方!
-rfusca

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これまでのあなたの答えとコメントから私が思うのは、特定のシャッターと絞りを使用しようとすると、低ISOを使用すると露出不足の画像が生じ、より高いISOを使用すると適切に露出した画像が得られるということです、より高いISOを使用することをお勧めします。さらに、特定のシャッターと絞りを選択し、ハイライトをクリッピングせずに ISOを最高に押し上げ、後処理で露出を減らすと、撮影するために選択したシャッターと絞りのノイズが最小の最も鮮明な画像になります。正しく理解すれば、完全に同意します!
jrista

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声明について:

低ISOは常に優れていますか?

このトピックについてはさまざまな意見があるようで、それらは相互に排他的と思われるかもしれませんが、そうではありません。カットとドライはありません「はい、X ISO設定は常に優れています。」どちらが良いかは、コンテキストに非常に依存していると思います...あなたが撮影しようとしているものと、どんな種類の光が利用可能かによってです。

運賃が含まれるように表された2つの視点:

  • ハイライトをクリッピングせずに、可能な限り最高のISOを使用して、彩度を最大にします(したがって、ノイズを最小にします)。
  • 適切な露出を得るために正しいシャッターと絞りを使用しながら、ノイズを最小限に抑えるために可能な限り低いISOを使用します。

一般的なコンセンサスは、適切な露出を達成するために可能な限り低いISOを選択することが最良のアプローチであるということです。ただし、可能な最低のISO は必ずしもISO 100であるとは限らないため、このステートメントには隠された意味が多く含まれています。必要な創造的な効果を実現するために、より高いシャッタースピードまたはより狭い絞りを使用せざるを得ない場合があります適切な露出を維持するための高いISO。また、利用可能な光の問題に直面し、レンズの限界(つまり、最大口径)に達し、正しい露出を達成するためにより高いISOを使用せざるを得ない場合があります。それが、マットグラムが試みたポイントだと思います。

特定のクリエイティブニーズ(アクションフリーズシャッタースピードまたは小さな絞りによる大きなDOF)がなければ、必要なシャッターと絞りを備えた最も低いISO設定で、「正しい」露出(つまり、露出が上でも下でもない露出、またはETTRに従う場合、ハイライトを吹き消していないもの)は、依然としてベストプラクティスです。以下のサンプルショットが示すように、これは簡単に実証できます。この例のセットは、いくつかのことを念頭に置いて撮影されています。

  1. 短いシャッター速度の要件はないため、適切な露出を得るのに必要なだけ長くなる可能性があります。
  2. 被写界深度の要件はないため、最も広い開口で十分です。
  3. 使用可能なライトは固定されており、変更できません。
  4. カメラの揺れをなくすために、三脚とケーブルリリースが使用されます。

代替テキスト

ご覧のとおり、最も鮮明なショットはISO 100ショットです。最大開口では、ISO 100は0.6秒の露光時間を必要としました。これはかなり長いですが、動きがないので、長時間の露出は問題になりません。ISO 1600ショットはまだ適切に露光されており、シャッター速度はISO 100ショットより正確に4ストップ速くなっています。適切に露出されているにもかかわらず、明らかに追加のノイズがあります。最終ショットは、ISO 1600ショットと同じ設定の別のISO 100ショットで、Lightroomで露出値を+ 4EVで調整しました。このショットのノイズレベルは、デジタル的に強化されているため、明らかに他の2つよりもはるかに高くなっています。

これらの例を考えると、いくつかの論理的な結論に達することができます。

  • 三脚を使用して撮影する場合、動きのないシーンに最小ISOを使用すると、ノイズが最小になります。
    • 風景や静物シーンに共通。
    • スポーツ、野生動物、鳥、またはその他のアクション写真では珍しい。
    • ポートレートショットなどに依存しますが、通常、ポートレートに使用できる光の量を制御できるため、通常は低ISOが可能です。
  • 正しく露光できるシーンに最小ISOを使用すると、ノイズは最小限に抑えられますが、ノイズが最小になるとは限りません。
    • 高シャッタースピードでアクションをフリーズする必要がある場合、または狭い開口でDoFを上げる必要がある場合は、露出を維持するためにISOを上げる必要があります。
  • 状況に関係なく、最低のISOで撮影するのは悪い考えです。
    • これは、利用可能な光が最適ではない場合、露出不足(ひどい場合もある)になることがよくあります。
    • これにより、露光が後処理で補正されると、かなり多くのノイズが発生します。

さまざまなシーンや照明に最適なISO設定を知る良い方法は、ISOを自動に設定し、手動モードを使用し、いくつかのショットを撮り、結果を確認することです。カメラの自動露出測定は常に「適切な」露出を作成しようとするため、幅広いトーンのシーンがある場合は、ほとんどの場合、適切な設定を選択する必要があります。また、カメラが自動的に選択するISOよりも高いまたは低いISOを手動で設定し、ショットを再撮影して結果を確認することもできます。多分、風景写真や静物写真の外では、おそらく「正しい」または「最良の」ISO設定は1つも見つかりません。ただし、一般的な経験則は常に次のようになります。

作成しているショットのタイプに適切な露出を維持しながら、できるだけ低い ISOを使用します。

静物画の場合、これはおそらく常に最小のネイティブISOになります(いかなる種類のISO拡張も使用しません)。風景の場合、おそらく100または200などの低ISOになります。スポーツ、野生動物、鳥、子供などを含むアクション写真の場合、最低ISOはショットごとに変化し、ISO 200からISO 3200で異なる場合があります。またはそれ以上、そしてそれは利用可能な光に非常に依存します。たくさんの光は、より低いISOを使用することを可能にし、より少ない光はより高いISOを指示します。アクションショットに使用するISOに関係なく、もう1つの良い経験則は次のとおりです。

あなたはそれをキャプチャするために必要なカメラの設定が好きではないので、実際にショットを逃すよりも常に良いです。

ISO 3200を使用してf / 1.4レンズで適切な屋内スポーツショットを取得する必要がある場合でも、少なくともショットは取得できます。これらのISO 3200ショット、上記の(やや極端な)例で示されているように、露出不足で後処理で修正するISO 1600ショットよりもノイズ低くなります。ノイズ除去アルゴリズムも最近ではかなり進歩しており、高ISOショットのノイズレベルをより許容可能なレベルに大幅に削減できます。これにより、適正露出を保証するより高いISOの使用が、露出不足で後処理補正を必要とする可能性のある低いISOよりも優れたオプションになります。

編集:

ISOに関するMattの主張をカバーするためのさらなる調査は、別のサンプル画像につながりました。下の画像は4つのバンドに分割され、2つはマットの方法論に従った露出を表し、2つはISOを可能な限り低く保つ露出を表します。アサーションは、シーンを露出しようとするとき、絞りとシャッターを設定し、ハイライトを消さずに可能な限り最高のISOを使用し、EVを減らすことで後処理を介して露出を補正し、ノイズが最小の画像を生成するというものでした。これは、可能な限り低いノイズを維持するために正しい露出を達成するために、最低のISOを使用し、絞りやシャッターを調整する必要があるという通常の主張と矛盾します。

騒音試験

上の画像の最初と3番目のバンドは、特定のシャッタースピードと絞りを選択し、ハイライトをクリッピングせずに可能な限りISOを上げて撮影されました。上記の画像の2番目と4番目の帯域は、ISO 100と特定の絞りを選択し、シャッター速度を調整して正しい露出(ETTRなし)を達成することで撮影されました。これにより、高ISOイメージの露出が少し減少し、ISO 100イメージはほとんど変わりませんでした。

これらの2つのショットの間には3つのストップISOの違いがあり、ISO 800イメージの増加したノイズレベルは日陰で非常に明確です。中間調では、ISO 100画像よりもISO 800画像にノイズの増加が見られます。すべての階調レベルで、ISO 800イメージとISO 100イメージでは、細部がある程度失われています。これは、クレードル、手のひらの前面、およびシャドウトーンのリモコンを調べることで確認できます。中間調とハイライトでは、印刷の著しい劣化を引き起こすほどノイズレベルは高くありません。ただし、中間調と影のノイズレベルは、マクロ写真やレンズやセンサーの解像度の限界を超える写真で拾うような細かい部分に侵入する可能性があります。

後処理での負の露出補正は、実際に高ISOイメージのノイズレベルをより許容可能なレベルに下げましたが、可能な限り低いISOを使用すると、後処理の高ISOの負の露出補正よりもノイズが低くなることは間違いありません画像。

本当の質問は、可能な限り低いISOを使用することは常に適切ですか?ぼかす、露出不足などの望ましくない副作用なしでキャプチャしようとしているシーンを公開できる場合は、できる限り低い実際のISOを選択します(通常、ISO設定を拡大すると、アナログではなくデジタルでISO設定が低くなりますが、手段は...ので、例えばISO 50の拡張を使用して、避けるべきである。)あなたがもしできません 望ましくない副作用なしでキャプチャしようとしているシーンを公開します。これは、スポーツや野生動物の撮影、コンサートの撮影、または何らかのアクションを伴うあらゆる種類の屋内写真の撮影の場合で、ISOを最小許容レベルまで上げますシーンを適切に公開できるようにします(つまり、モーションブラーをなくす、適切なレベルで公開するなど)。

ヘッドルームがある場合、ハイライトをクリッピングせずに最大ISOを選択して露出オーバーし、後処理で負の露出補正を適用すると、非常に高いISOのノイズの影響を軽減するのに役立ち、ISOを選択するよりも良い選択になりますそれは低すぎるため、後処理でいくつかの正の露出補正を適用します(ノイズの影響を高めるだけです)。


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ハイライトをクリッピングせずに、可能な限り最高のISOを使用して彩度を最大化する(したがってノイズを最小化する)と言って、私の見解を誤解したと思います私の視点は次のとおりです。ノイズを最小限に抑えるため、絞りとシャッター速度の設定を使用して、できるだけレンズを下げます。そして、可能な限りISOを増やします(ハイライトをクリッピングすることなく)。私は、より明確な提案が歓迎されるとどのように述べることができるかわかりません
マットグラム

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あなたの例は3つのショットを示しています。低ISO、高速シャッター -非常にノイズの多い、高ISO、高速シャッター -ノイズの多い、低ISO、低速シャッター、クリーンなノイズの観点から悪い状態から良い状態に移行します。ノイズの多いショットとクリーンショットの一貫した唯一の違いがシャッタースピードであるとすると、ISO 100ではなく、シャッタースピードであると結論付けるのは論理的に思われませんか?これは、光子ノイズに関する理論にも適合します。
マットグラム

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btw +1これを単に却下するのではなく、これを調査するために時間を割いてください!私が言及しなかった重要な点は、より低いISOを使用する利点は、ハイライトをクリップする前により多くの光を取り入れることができることであり、ノイズを減らすことができることです(風景など) ISOではなく、あなたが入れた光の量に比例します。
マットグラム

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@Matt:頭に釘付けにしただけだと思う​​:ノイズは、あなたが入れた光の量に比例する!あなたはそれを述べたので、私はここであなたの見方を完全に理解しています。私が述べたことは、もっと丸い場合は正しいと思います。「光が少ない」で露光する以外に選択肢がない場合、より高いISOを使用するとノイズの少ない画像が生成されます。クリッピングなしでISOを最高にプッシュして実験し、後処理中の露出を減らし、結果を確認する必要があります。可能な限り低いISO設定よりもノイズの少ない画像が生成されるかどうかはまだわかりません。
jrista

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@jristaそれだけです。もう1つの重要なことは、フォトンノイズは入射する光の量に比例しますが、ISOを落とすと、陰湿な読み取りノイズによって全体的なノイズが増加する可能性があるということです。2枚目と3枚目の写真でこの外観を証明するために、入ってくる光の量は同じですが、ISO100ペインは明らかにうるさいです!あなたが言ったことは間違っていません。あなたはただ別の角度から近づいています。両方の答えが人々の主題の理解に貢献することを願っています。
マットグラム

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ISOは、フィルムであろうとデジタルであろうと、事実上センサーの感度です。理論的には、デジタルカメラのISOはフィルムカメラのISOと同じである必要があります。

フィルム上のISOは、化学物質の粒子サイズによって決まります。これが意味することは、ISOフィルムが低いほど解像度が向上するということです。また、フィルムグレインはすべてまたはゼロであるため、これにより多少の斑点またはノイズが発生します。

デジタルカメラでISOを達成する方法は、それが重要である理由を理解するのに役立ち、より高いISOを使用することが必ずしも良いことではない理由を理解するのに役立ちます。映画でそれがどのように達成されたのかはわかりませんので、実際に話すことはできませんが、似たようなプリンシパルを使用していると思います。

まず、マットはさまざまなノイズの原因を説明する素晴らしい仕事をしました。カメラで何が起こるかは、実際には次のようになります。

  1. 光がセンサーに当たります。
  2. センサー上の信号はゲイン回路を通過します。ゲインの量は、使用されているISO設定によって異なります。
  3. その後、信号値はA2Dコンバーターを通過します。これにより、増幅された信号がデジタル信号である0〜255(またはそれ以上、コンバーターのビット数に応じて)の範囲にマッピングされます。

カメラは、ノイズの基本的な原因、特に「暗電流」ノイズを除去する場合があります。それは、完全な黒さを露出する場合のシグナルです。

では、ISOを有効にすると実際にはどうなりますか?基本的に2つのパスがありますが、以下で説明します。

ISOが増加し、シャッター速度がそれに応じて減少した場合、A2Dコンバーターに入る信号レベルは同じままです。ただし、センサーの信号量は減少します。これは、センサーに依存するノイズが実質的に増幅されることを意味します。これには、ショットノイズなどが含まれます。他のいくつかの形式のノイズは増幅されません。

2番目のオプションは、元の画像が露出不足であったが、ISOがそれを正しく露出させる場合です。露出不足の画像をコントラスト補正して、正しく露出した画像と同じ最大/最小にすることができます。A2Dコンバーターから出力される信号の範囲は事実上小さくなります。これにより、わずかな光レベルしか残らず、正しく露出された画像よりもノイズの多い画像になります。

他のいくつかの興味深いこと。センサーは、隣接するピクセルに飽和している場合、にじみやすい傾向があります。画像がISOで増加し、シャッタースピードが低下すると、FPA自体で飽和せず、アーティファクトがいくつか除去されます。これにより、飽和した場合のパフォーマンスがいくらか向上する可能性があります。

一般に、デジタルカメラの高ISOは、フィルムの同じISOよりもノイズが少なくなります。これは、高ISOを実現するはるかに優れた方法だからです。

これがあまり技術的ではなかったことを願っていますが、電気工学に関する知識をコミュニティと共有できることを楽しみにしています:-)さらに質問があれば教えてください。

2番目の質問に答えるには、低いISOが常に良いとは限りませんが、一般的に、できるだけ低いISOを使用するのが最善です。たとえば、屋内で撮影している場合、ISOを高くすると、露出時間を短くすることができ、モーションブラーが少なくなります。通常、私は1 / lens_lengthシャッター速度の手の制限を超えないようにする最低のISOを使用します。しかし、常に例外があります。


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アナログ信号は必ずしも8ビット画像にマッピングされるわけではないことに注意してください。RAWを使用する場合、画像のビット深度は通常12〜16ビットで、完全な24ビットRAW形式を提供する中判カメラはほとんどありません。デジタルレベルの数は、255(8ビット)、4096(12ビット)、16384(14ビット)、65536(16ビット)のいずれか、または24ビットMFの場合は16777216!
jrista

24ビットのデジタル化を提供するMFカメラは本当にありますか?1678万は、各ピクセルに当たる実際の光子の数(約8万5千)の何倍にもなります!したがって、余分なビットはエンコードノイズのみになります。
マットグラム

2
ADC(アナログからデジタルへの変換器)は、アナログ信号がデジタル化された時点でベイヤー補間が行われていないため、波長ではなく強度のみをエンコードします。私は24ビット画像パイプラインの後の段階で、カラー出力のためであったことを考えていたが、それは確かにMFカメラ用低すぎるピクセルあたり8ビットのみ、だ
マットグルム

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24 bppセンサーのトーンカーブは、ハイライトのヘッドルームを最大化するために他のセンサーよりも減衰されます。また、シャドウのダイナミックレンジを最大化するように減衰されます。参考のために読んでいた記事を見つけることができるかどうかを確認します。(このセンサーは実際には市販されていない可能性があり、むしろプロトタイプまたは研究コンセプトでしたが、今では考えています。)
jrista

1
@jrista 85kの数字は、「ライトカーブの測光と分析の実用的なガイド」である Brian Warner、Alan W. Harrisによるものです。最新のセンサーは、24bppを保証するために200x以上ではないかもしれません。各ピクセルに当たるフォトンの数は露光時間に依存しますが、選択ウェルの深さが制限されているため、飽和後に余分なフォトンが登録されません。
マットグラム

3

フィルムスピード

アナログ写真では、ISOは光に対するフィルムの感度を測定します。より高速のフィルムは、飽和(または露出オーバー)ポイントに速く到達します。

明るい光の下で低ISOフィルムを使用できます。調光器の状況では、使用可能な幅よりも広い開口部、または非常に長いシャッタースピードが必要になる場合があります。

適切な露出に十分な光がない場合は、高ISOフィルムを使用できます。ただし、大量の光で使用する場合は、シャッター速度と絞りを使用してカメラに届く光を制限する必要があります。

(アナログ写真に精通していないので、ここではあまり情報がありません。)


デジタルISO

デジタル写真撮影では、ISOは基本的に、この

うわー、それは200ドル未満です...ええと...それはかなりです!

センサーからのアナログ2信号をデジタル数に変換する前に、その信号に適用される増幅の量を表すのは、任意の1数です。結果のデジタルピクセルで「1」の値を生成するために必要な光子の数を表します。

センサーの感度については説明していませ

ISOを上げても、暗い条件ではより多くの光を見ることができず、センサーがすぐに飽和することはありません。信号を引き伸ばすだけなので、同じピクセル値を生成するために必要な光が少なくなり、ノイズも増幅されます。そのため、画像はより速く飽和しますが、センサーの可能性を最大限に活用することはできません。


良いですか、それとも悪いですか?

だから、ISOがノイズを増幅している場合、常に良いというわけではありませんか?いいえ。十分な光がない場合、高ISOに代わる唯一の方法は、後処理で画像を増幅することです。これにより、ISOで得られるすべてのノイズが増幅されます。さらに悪いことに、それはさらにノイズを追加します。3

次に、ISOが多いほどノイズが多いという一般的な誤解はどこから来るのでしょうか?アナログに慣れている人はISO番号を選んでそれを守り、結果の画像が露出オーバーになるのを防ぐために露出を設定するからです。

これは逆さまです。センサーに入射する使用可能な光の量を制限して、任意に選択した制約を満たすためです。

代わりに、条件に最適な絞りとシャッター速度を選択してください。これにより、ショットノイズが最小限に抑えられます。次に、読み取りノイズの量を減らすために、露出過多なしに可能な限りISOを上げます。

または、カメラが自動的にISOを選択するようにします。


脚注:

1彼らは数字を設定して、画像同様の条件下でそのISO感度のフィルムで撮影した画像のように見せます。残念ながら、センサーのサイズは考慮されていないため、暗い場所ではセンサーが大きいほど良いという一般的な神話にさらに混乱が生じます。

2一部のカメラは、A / D変換後、デジタル信号も増幅することで不正をします。これは、実際には逆のことが当てはまる場合、より高いISOがより多くのノイズを生成するという神話を助けません。

3追加のノイズは読み取りノイズと呼ばれ、ISOの適用後に A / Dコンバーターによって導入されます。


私はこれがとても好きです(そして、それは私が既存の答えのどれよりも多くしようとしていた実際の質問に答えているように感じます)が、脚注1でもう少し詳しく説明できるかと思いますか?デジタルISO 100(またはその他)とEVの計算について、実用的なものがあります。
mattdm

また、利用可能な最低値のセンサーのISO定格と「ベースISO」の概念についてはどうでしょうか。
mattdm

@mattdm脚注1(メーカーがデジタルとアナログでどのよう「同じように見える」と正確に言っているか)をすばやく調査し始め、2つの問題に出くわしました。1つ目は、簡単なパラグラフで今すぐ言い換えることができないことです。2つ目は、メーカーがさまざまな方法を使用しているため、特定の方法を理解してもあまり役に立たないため、思ったよりも悪いことです。
比較的

@mattdm 2番目のコメントについて:任意のISO値は、(8ビット画像の)画像値の0〜255を埋めるために信号出力を引き伸ばすことによって決定されます。センサーが、現在の設定ではその範囲に及ぶ値を報告すると、画像は露出オーバーになります。たとえば、280。この値は255にクリップされ、情報は失われます。ただし、カメラが生成できる最も低いISOは、この任意のマッピングによって制限されません。完全に飽和する前に検出できる光子の数によって、センサー自体によって制限されます。
比較的

1
@mattdmとにかく、私がこの半暴言でやろうとしていたことは、カメラを比較するためのISO番号には本当の価値がないということでした。これは、入力信号が引き伸ばされた度合いを示す単なる数値です。アンプのスケール1-10のように:アンプを知るために使用できますが、2つの異なるアンプは10で異なる音量を作成します。そして、11になるアンプは必ずしも大きいとは限りません。
比較的

1

デジタル写真では、ISO速度の評価はセンサーの感度を特徴付けるものではありません。デジタルカメラのISO速度設定は、データが既にキャプチャされた後のセンサーからの信号の増幅/乗算の量を制御しています。ISO感度はセンサーの感度を制御せず、フィルムの「プッシュ」処理に似ているため、結果の全体的な明るさを制御します。

一部のカメラのアナログ-デジタルコンバーターには制限があるため、ISOを高くするとノイズが少なくなり、影が目立たなくなります。


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私はすべての答えで逃したことはこれまでにISOを記述することによって、フィルムのASAの評価と基本的に同等であるということである材料(媒質の飽和に露光量(単位の面積の光束密度の積分時間)の関係を記述した定数をフィルム負またはデジタルのセンサー/ファイルの最大値)。同じISO / ASA値を保持しながら、より大きなセンサー/フィルム/プレートを使用する場合、同じ明るさでより大きな領域をカバーするには、物理​​的に大きな開口が必要になります。同じフレーミングの場合、焦点距離は比例して大きくなるため、f / 2.8のような比率はISO値や露出時間とうまく組み合わさって、正しい露出を算出することがわかります。

現在、フィルムには粒子があり、感度が高いフィルムほど、粒子サイズが大きくなりますが、その結果が得られます。同様に、デジタルセンサーの感度が高くなると、ピクセルサイトが大きくなり、ピクセル数が減少するか、より大きなセンサーが必要になります。デジタルセンサーの非常に規則的なグリッドと、フィルムに比べて比較的高い効率により、実際には別の要因が関係します。それはノイズです。これは、増幅/定量化電子ノイズおよび統計的光子登録ノイズとして発生します(後者は、光子/粒子相互作用の可能性があるため、フィルムにある程度関連しています)。フィルムを変更せずに数か月間暗闇で保管できますが、信号を取得せずに暗闇で電子センサーを実行することはできません。

現在、かなりの量のデジタルセンサーでは、デジタル化の前にセンサー信号の可変(ISO依存)アナログ増幅が行われるため、ISOの選択は生画像のコンテンツに永続的な影響を及ぼします。私の記憶が正しければ、Sonyの「Exmor」ブランドのセンサーにはこの種のアナログゲインがないため、生の画像データはISO設定から独立しており、ISOはデータを希望の明るさにスケーリングする後処理の問題です。

したがって、基本的には、ピクセル数が多いほど、より高いISO値に対してより多くのノイズが期待でき、センサー領域が大きくなると、それに対処するのに役立ちます。CMOSセンサーのより複雑な電子機器をより広い領域に分散させることは、継続的に使用されるセンサー(ミラーレスカメラやライブビューやビデオに必要)の発熱量を低く抑えるのにも役立ちます。また、センサーの熱はノイズのもう1つの原因です。

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