平均化された写真と長時間露光の写真の間にノイズの違いはありますか？

私が三脚に乗って、完全に静止したシーン（また暗い）を撮影していると仮定して、これらの写真を撮ります。

• ISO 3200および1秒露出の写真5枚
• ISO 100および5秒露出の写真1枚

アイテム間には共通点があり、使用される合計時間です。

最初のアイテムのEVはずっと高いですよね？ここで、ノイズを減らすためにISO 3200で5枚の写真を平均して、単一の画像を生成するとします。

その後、ISO 100の写真を撮り、ブレンドした写真と同じEVになるようにレベルを調整します（ノイズが増加します）。この2枚の写真を遠くから見ても同じように見えます。

ブレンドされた写真とレベル調整された写真を比較して、ノイズレベルは等しくなりますか？

私の主張を理解してください。

編集

ドリューベンの解説に応えて

また、5枚の写真をブレンドしてもノイズが減るとは思わない

写真をブレンドするとノイズが大幅に減少します。実際、ここに例を示します。

ISO 1600、F4.1、2s expで木の写真を20枚撮りました。上の画像は、これらの画像のノイズを示しています。下の図は、20枚の写真を1枚に平均化した結果を示しています。

悪い焦点のための理論。

ご覧のとおり、ノイズはほぼ完全に削除されます

EDIT2

尋ねている人のために、imagemagickの非常に単純なコマンドを使用して画像を平均しました。

convert [input1.JPG input2.JPG ...] -average output.JPG

しばらく時間があれば、あなたが話しているこれらの実験のいずれかを実行しようとします。静的なパターンはなく、カメラごとに異なると思います。

EDIT3

私はもう少し違う実験もしました：

これがシーンです：

そして、私はこれらの写真のセットを撮影しました（絞りは常に同じです）、私は手動モードを使用しました。

• 01 @ ISO 100、0.6秒
• 02 @ ISO 200、0.3秒（平均後）
• 04 @ ISO 400、1 / 6秒（平均化後）
• 08 @ ISO 800、1 / 13秒（平均後）
• 16 @ ISO 1600、1 / 25秒（平均化後）

各セットにはまったく同じEVがあり、これらは同じ順序の結果です。

ISOが高いほど、ノイズは少なくなりますが、ディテールも少なくなります。

あなたのISO100画像が露出不足でない限り、5 1秒のISO1600画像が混ざり合ってノイズが顕著に減少することはないと思います（恐らく深い影を除く）。

悪名高い他のスレッドで、1/30秒のISO100には、1/30秒のISO1600画像よりも多くのノイズ（より低い信号対ノイズ比）が含まれることを示しました。軽い場合は同じ量ですが、ISOが高いほどノイズは少なくなります。

これは、ISO100画像では読み取りノイズが比例して大きいためです（増幅後に読み取りが行われるため）。「正しく」露出されたISO100では、読み取りノイズは信号に比べて非常に小さいため、読み取りノイズの減少はおそらく目立たないでしょう。

編集：ちょうど実験をしました

ISO100で1枚の写真を16秒、ISO1600で16枚の写真を撮影しましたが、わずか1秒です。すべての画像は十分に露出されていました。次に続くのは2つのクロップで、上の行は単一のISO1600画像で、下の2つはPhotoshopで平均化された16のISO1600画像とISO100画像です。一番下の2つがどのようになっているのかはわかりません。実際に違いを見分けることができるかどうかを確認するためです。

これはとてもいい質問ですが、答えはセンサーの性能とその刺激応答曲線に完全に依存するのではないかと心配しています。

ノイズを実際の色と測定された色の間のエラーと考えた場合、統計モデルを使用して、より正確な単一のサンプルと同じエラーを得るために、より大きなエラーのあるサンプルの数を見つけることができます。しかし、それを行うには、まず次が必要です。

• ノイズの分布関数（正規分布である可能性がありますが、センサーがどのように機能するかをよく知っている電気技術者がこの問題に光を投げかける可能性があることは確かではありません）。しかし、私の統計の教訓を思い出して、この場合はこれはまったく問題ではないと思います。
• 感度をノイズに関連付ける関数（完全なセンサーでは線形であると思いますが、現実のハードウェアでは感度を上げるとノイズレベルが大きくなると思います）。

そのため、いくつかの数式を適用して、単一の低いISO画像と比較して、高いノイズを補正するために必要な高いISOの画像の数を推測するのは簡単です。

ノイズに対する線形感度のシナリオでは、同じ総露光時間でエラーは同じになるはずです...そして、@ Matt Grumの優れた答えを見ると、実物に非常に近いようです。

技術的に言えば、2つの画像のEVは同じです。両方の設定で同じ露出を維持していますが、実際に変わるのはノイズのレベルだけです。ISO 3200で発生するノイズの量はかなり大きくなるため、5つの画像をすべてブレンドしても、ISO 100での5秒間の単一露出ほどのノイズとディテールの細かい画像は生成されません。

Matt Grumの回答の1つを自分の回答で引用しましたが、引用された声明には明示的に記載されていwith the same amount of light coming into your cameraます。ISO 3200での1秒の露出からISO 100での5秒の露出に変更すると、センサーに到達する光の量が増えます。静止したシーンでは、ISO 100が依然として最良の選択肢である可能性が最も高くなります。5つのISO 3200露出をブレンドすることで、一定量のノイズを軽減できる場合がありますが、ノイズ量も5倍になります！それだけでなく、このような高いISOでは輝度ノイズと色ノイズの両方に遭遇する可能性が高く、色ノイズは色の精度と詳細を損なうことなく識別および除去することがより困難です。

より高いISOを使用するほうがよいのは、物理的に使用するオプションがない場合だけです。5秒の露出をとることができず、最大値が1秒に制限されていた場合、ISO 3200を使用するのが最適な選択肢になるでしょう。ISO 100を使用し、その時点で後処理を行ってEVを増加させると、画像に存在するノイズがデジタル的に増幅されます...これは、変更されていない画像ではほとんど見えませんが、露出をデジタル的に増加させた場合のISO 3200ノイズよりも邪魔になります。

多重露光戦術の唯一の本当の欠点は、少なくともフォーカルプレーンシャッター一眼レフと通常の三脚を使用した場合のシャープネスの損失の可能性です。Senselsは本当に小さく、すべての露出に対して正確に同じ場所にあることを確認するのは難しいです。マルチショットバック（中型および大型カメラ用）は、三脚ではなくリーフシャッター、複数の露出にまたがるミラーロックアップ、およびカメラスタンド（モンスターフォバユニットのような）に依存する傾向があります。

私が話している種類のシャープネスの損失は、センサーの前に非常に強力なローパス（アンチエイリアス）フィルターを配置するレベルです。ハーフピクセルブラーと呼びます（ハーフピクセルを超えるものは、平均化する前に画像をシフトすることで最小化できます）。ピクセルをビニングすることで、見かけのシャープさを取り戻すことができます（ピクセルクワッドを単一のピクセルとして扱うダウンスケーリング技術。次の隣人の特殊なケースの一種）。

シングルショットの長時間露光には、特に高温でのノイズの問題があります。ISO 100での撮影は良いアイデアのように聞こえますが、露出が非常に長くなると、熱雑音が依然として発生します。画像のコピーが1つしかない場合、何でも得られます。積極的に冷却されたセンサー（天体の背面など）は、問題を大幅に解消しますが、それは専用のキットを意味します。ただし、画像が記録されている間、センサーが1か所に多かれ少なかれとどまることをかなり確信で​​きるので、より鮮明になります。

マルチショットテクニックは、特に優れた結合アルゴリズムを使用すると、シングルショットよりもノイズが少なくなります。十分な画像がある場合は、特定のピクセルで平均化する前に統計的な異常を捨てることができます。これは、高解像度、低等級の天文写真の作成方法とほぼ同じです。星は、キャプチャの明確な大部分に表示されない限り、星ではなく、その明るさは平均化によって計算されます。

マット・グルムの答えの一部はここに私の疑問を解決します。

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、フォトンノイズと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。