ISO가 높고 셔터 속도가 빠를수록 ISO가 낮고 셔터 속도가 느린 것보다 더 많은 노이즈가 발생하는 이유는 무엇입니까?

이 답변이 실제와 어떻게 관련 되는지 확인하려고합니다 . 그 대답은 기본적으로 카메라에 충분한 빛을 비추고 가장 높은 ISO 값을 사용하면 가장 낮은 노이즈를 얻을 수 있다고 말합니다.

같은 카메라로 두 장의 사진을 찍습니다. 카메라에는 조리개가 특정 값, 완전 수동 모드로 설정되어 있으며 카메라가 삼각대에 있으며 멀리있는 특정 물체에 초점이 맞춰져 있습니다. 자정 무렵에 촬영되므로 다소 어둡습니다. 장면은 카메라에서 들판을 가로 질러 멀리 서있는 큰 산업 건물입니다. 현장에는 광원이 없으며 모든 조명은 산업 빌딩에 있습니다.

중요하지만 이미지는 카메라 내부에서 JPEG로 작성되므로 원시 및 외부 후 처리로 촬영하지 않습니다. 어쩌면 내가 예기치 않은 결과를 보는 이유 일 수 있습니다.

카메라 최고 ISO 값은 3200입니다 (확장 ISO 값을 사용하지 않음).

먼저 ISO 1600으로 촬영하고 셔터 속도를 1/125 초로 설정 한 다음 ISO 3200으로 촬영하고 셔터 속도를 1/250 초로 설정합니다. 빛의 양은 동일해야하며 실제로는 두 샷이 동일하게 노출되고 노출 된 것처럼 보입니다.

이미지 뷰어에서 사진을 열고 100 %로 확대하면 ISO 1600 샷이 ISO 3200을 사용하는 것보다 훨씬 깨끗하다는 것을 알 수 있습니다. 여러 번 확인했는데 확실하지는 않습니다.

왜 이런거야? 사후 처리 차이로 인한 것입니까?

먼저 ISO 1600으로 촬영하고 셔터 속도를 1/125 초로 설정 한 다음 ISO 3200으로 촬영하고 셔터 속도를 1/250 초로 설정합니다. 빛의 양은 동일해야하며 실제로는 두 샷이 동일하게 노출되고 노출 된 것처럼 보입니다.

빛의 양이 동일 하지 않습니다 . 1/250 초보다 1/125 초에 카메라에 2 배의 빛을 비 춥니 다. 그런 다음 다른 이미지의 밝기와 일치하도록 반 정도의 빛으로 이미지를 증폭했습니다. 이렇게하면 이미지의 노이즈도 2 배로 증폭했습니다. 1/250 초에 카메라에 동일한 양의 빛을 비추려면 1/125 초로 설정된 위치와 비교하여 카메라 조리개를 1 스톱 씩 열어야합니다.

이미지의 맥락에서 노이즈 를 말할 때 실제로 의미하는 것은 신호대 잡음비 (SNR) 입니다.

디지털 사진의 맥락에서 '신호 레벨'은 장면의 빛의 양과 특정 조리개 크기와 셔터 시간을 선택하여 카메라에 들어오는 빛의 양에 따라 결정됩니다.

실제 노이즈의 양은 읽기 노이즈와 광자 샷 노이즈의 두 가지 주요 유형으로 나뉩니다. 주어진 촬영 조건에서 읽기 노이즈 는 상당히 일정합니다. 카메라의 내부 온도에 영향을받을 수 있지만 일반적으로 동일한 일반적인 환경 조건에서 한 샷에서 다음 샷으로 변경되지는 않습니다. '샷'노이즈 또는 '포아송 분포' 노이즈 라고도하는 광자 노이즈 는 가변적이며 빛의 양에 따라 증가하지만 빛의 증가보다 낮은 속도로 증가합니다.

ISO를 조정하면 결합 된 신호 및 노이즈의 양에 영향을줍니다 . ISO 설정을 높이면 신호와 노이즈가 동일하게 곱해 지므로 SNR 은 동일하게 유지됩니다. 그러나 이미지가 증폭 될수록 이미지가 더 밝아지고 이미지의 어두운 그림자에서 이전에 마스크 된 이미지에서 더 많은 노이즈를 볼 수 있습니다.

최종 결과는 때문에 덜 영향을주는 노이즈가 영상에 미치는 카메라에 허용되는 더 광의이다 SNR이 더 추가 첨가하여 증가 된 신호 (광) 부가보다 소음 .

질문의 시작 부분에 언급 된 답변의 조언은 "... 카메라에 충분한 빛을 비추고 하이라이트를 날리지 않는 최고 ISO 값을 사용하는 것으로 이해해야 합니다. 충분한 빛이 들어 오면 사용 가능한 빛의 양, 카메라의 최대 조리개 너비 또는 원하는 피사계 심도를 얻는 데 필요한 조리개 설정 또는 필요한 셔터 시간으로 제한되는 경우에만 이상적인 ISO 움직이는 피사체가 흐려지는 것을 방지 하면 하이라이트를 과다 노출시키지 않는 ISO를 최고 설정으로 높이면 카메라의 기본 ISO보다 높은 ISO 설정에 적용됩니다.

ISO를 높이면 더 밝아 지지 않습니다 . 추가 광을 "시뮬레이션"하기 위해 센서에서 나오는 신호를 증폭하도록 카메라에 지시합니다. 그러나이 시뮬레이션 된 빛은 실제와 다릅니다. 카메라가 신호를 증폭하면 잡음도 증폭되기 때문입니다.

따라서, 항상 사람들이 있기 때문에, 셔터 속도를 느리게 또는 가능하면 넓은 조리개를 사용하는 것이 바람직하다 정말 당신이 더 많은 빛을 제공합니다. 귀하의 경우, 조리개가 일정하기 때문에 1/125는 1/250보다 두 배 많은 빛을 제공하므로 1/250 샷을 두 배로 증폭하여 비슷한 노출 결과를 얻으십시오.

노출을 올바르게하는 것이 목표입니다. 우리는 이미지 센서에서 재생할 빛 에너지의 양을 제어하는 ​​카메라 설정 및 조정에 대해 이야기하고 있습니다. 목표; 원하는 강도와 색상이 포함 된 이미지를 만듭니다.

3 가지 양이 노출을 구성합니다.

1. 이미지 밝기 2. 노출 길이 3. 이미지 센서의 감도

노출의 세 가지 구성 요소를 모두 조작 할 수 있습니다. 아마도 허용 가능한 결과를 만들어내는 다양한 노출이있을 것입니다. 노출은 방정식 E = IT입니다. 이 방정식은 "상호 법칙"으로 알려져 있습니다. 구두로 언급 – 노출 = 강도에 시간을 곱한 값.

감도를 올리거나 내릴 수 있습니다. 우리는 이미징 칩의 ISO에 대해 이야기하고 있습니다. ISO를 낮게 설정하면 최상의 품질을 얻을 수 있습니다. ISO를 높이면 목표를 달성하는 데 필요한 증폭이 높아지기 때문입니다.

이제 CMOS 칩에는 각각 앰프가있는 수백만 개의 포토 사이트가 포함되어 있습니다. 각 앰프의 효율은 약간 다릅니다. 이 차이는“고정 패턴 노이즈”를 유발합니다. 소음은 오디오 시스템에서 정적의 대응 물입니다. 모든 회로에는 "손상된"신호와 혼합 된 "양호한"신호가 포함되어 있습니다. 이것을“신호 대 잡음비”라고합니다. 증폭을 늘리면 두 부분이 강화됩니다. 나쁜 소식은 부패한 부품의 비율이 증가하여 원하는 것보다 더 많은 소음을 얻는다는 것입니다. 소음은 균일 성이 부족한 것으로 보인다. 다시 말해, 많은 필름 기반 이미지에서 볼 수있는 입자와 유사한 입도입니다.

결론은 다음과 같습니다. 올바른 노출을 제공하는 여러 설정이 있습니다. 원하는 효과를 얻으려면 ISO를 낮게 설정해야합니다. 좋은 소식은 오늘날의 칩과 소프트웨어가 광범위한 고급 ISO 설정에서 눈에 띄지 않는 노이즈를 만들어내는 사진 엔지니어링의 행진입니다. 내일의 칩과 소프트웨어는이 목표를 계속 움직입니다.

참조 된 답변은 매우 구체적인 상황을 다루고 있습니다. 다른 답변에서 알 수 있듯이 최종 이미지의 노이즈를 줄이려면 카메라에 더 많은 빛 (신호)을 가져와야합니다. 참조 답변은 카메라에 더 많은 빛을 비출 수 없다는 가정을 기반으로합니다. 조리개를 열거 나 더 긴 셔터 속도로 전환 할 수 없지만 이미지의 노출이 여전히 부족합니다. 특정 상황 에서는 포스트를 밝게하는 것보다 ISO를 높이는 것이 좋습니다.

모든 기술적 세부 사항에 들어 가지 않으면 센서의 신호 대 잡음비는 어느 쪽이든 동일합니다. ISO를 높여도 노이즈가 줄어드는 것은 아닙니다. 그러나 이미지 파일로 변환하면 센서의 값이 반올림됩니다. ISO를 높이면 반올림되지 않은 아날로그 값이 곱해지고 포스트에서 밝게하면 반올림 된 디지털 값이 증가합니다. 또한 센서 출력 (ISO 효과 포함)은 선형이지만 이미지 파일 (원시, JPEG 등)은 사람의 눈과 일치하는 비선형 응답을 따릅니다. 결합 된 효과는 포스트의 밝게가 이미지의 어두운 값을 나타냅니다. 따라서 ISO를 통해 밝기가 증가했을 때보 다 노이즈가 더 두드러지게 나타납니다.

내가 아는 한 확장 된 ISO는 실제로 비선형 디지털 데이터로 변환 한 후에 곱해 지므로 포스트에서 밝게하는 것보다 이점이 없습니다.

카메라 센서의 주요 노이즈 소스는 읽기 및 샷 노이즈입니다. 캡처 된 빛의 양을 늘리면 (노출 시간 증가)이 두 노이즈 소스가 상대적으로 줄어 듭니다. 한 번 더 빛을 차단하면 잡음 통계로 인해 신호 대 잡음비가 약 41 % 증가합니다. 따라서 전자 장치의 채도 한계에 도달 할 때까지 더 많은 빛을 캡처하여 (더 긴 셔터 시간) 항상 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

ISO를 높이면 카메라에 사용되는 게인이 증가합니다. 이로 인해 노이즈와 신호가 증폭됩니다 (소음이 추가되지만 일반적으로 최신 카메라에서는 문제가되지 않습니다). 동일한 입사광에 대해 ISO를 높이면 셔터 지속 시간이 줄어들고 캡처되는 빛의 양이 줄어들어 노이즈가 증가하고 신호 대 노이즈 비율이 감소합니다.

따라서 노이즈 관점에서 ISO를 줄이고 캡처 된 빛의 양을 늘리는 것이 좋습니다. 그러나 카메라의 기본 (증폭되지 않은) ISO에 도달하면 추가 감소를 통해 사용 가능한 동적 범위가 줄어들어 다른 해로운 영향을 줄 수 있습니다.

그렇지 않습니다. 가능한 한 가장 낮은 ISO로 촬영하면 노이즈가 줄어 듭니다. 따라서 하이 엔드 카메라는 ISO 64, 50 및 32를 제공합니다. 낮은 ISO로 촬영할 때는 노출이 더 길거나 조리개가 더 넓어야합니다. 두 경우 모두 더 가벼워집니다.

빛이 많을수록 잡음에 비해 신호가 증가하므로보다 깨끗한 출력을 얻을 수 있습니다.

일부 낮은 ISO는 확장 됩니다. 데이터 축소시 노이즈도 축소되기 때문에 여전히 이미지 노이즈가 감소하지만 다이내믹 레인지가 낮아질 수 있지만 센서에서 판독이 수행되는 방식에 따라 다릅니다.