Was ist „ISO“ bei einer Digitalkamera?

Was ist "ISO" im Allgemeinen und wie ist die Skala definiert?

Inwiefern unterscheidet sich die ISO-Skala für die Filmempfindlichkeit von der bei Digitalkameras verwendeten ISO-Empfindlichkeit?

Ist eine niedrigere ISO immer besser?

In der Fotografie bezeichnet ISO allgemein auf ein Maß für die „ Filmgeschwindigkeit “, die ich Referenz zu verwenden , einschließlich digitaler Sensorempfindlichkeit .

Kurz gesagt, die tatsächlichen Buchstaben ISO sind ein Name für die Internationale Organisation für Normung (nicht offiziell ein Akronym - mehr Informationen hier ), und in der Fotografie bezieht sie sich auf die Norm ISO 12232: 2006 und andere verwandte Normen: ISO 12232: 1998, ISO 5800: 1987, ISO 6: 1993 und ISO 2240: 2003. (Links auf der Filmgeschwindigkeitsseite.) In der Filmgeschichte wurden auch die ASA- und DIN-Normen verwendet , wobei erstere dasselbe Nummerierungssystem und DIN eine völlig andere Skala verwenden.

Die Standards für Film und Digital sind technisch unterschiedlich (in einer Weise, die ich nicht genau genug untersucht habe, um vollständig darüber zu berichten), aber im Allgemeinen sind sie ähnlich genug, dass sie aus praktischen Gründen im Wesentlichen gleich sind (ungeachtet des Reziprozitätsfehlers , das viele haben) Filme sind ziemlich anfällig, obwohl digital im Allgemeinen nicht ist). Wenn Sie also eine Belichtung mit Ihrer Digitalkamera messen, können Sie diese Belichtung mit einem Film verwenden, der der ISO-Einstellung der Digitalkamera entspricht, und eine ähnliche Belichtung erwarten (es sei denn, die Verschlusszeit ist kurz oder lang Ausreichend, damit die Gegenseitigkeit nicht für den Film einspringt. (Ansonsten wird auch von einer ähnlichen Ausrüstung ausgegangen - keine Unterschiede bei Filtern usw.).

Eine höhere Zahl sowohl im Digital- als auch im Filmbereich weist auf eine höhere Empfindlichkeit hin. Eine doppelt so hohe Zahl ist doppelt so empfindlich (z. B. 200 ist doppelt so empfindlich wie 100, 400 doppelt so empfindlich wie 200 usw.). Wenn Sie also bei relativ schwachem Licht aufnehmen und eine relativ kurze Verschlusszeit (z. B. so schnell, dass die Bewegung gestoppt wird) wünschen, ist eine höhere Empfindlichkeit unbedingt erforderlich (daher ist eine niedrigere nicht immer besser!).

Bei Digitalkameras (und ähnlich, aber anders im Film) neigen höhere ISO-Werte dazu, Rauschen zu erzeugen (der damit verbundene Effekt im Film ist eine erhöhte Körnigkeit ). Während es also nicht immer besser ist (das hängt davon ab, was Sie anstreben), sind niedrigere ISO-Werte immer (oder zumindest fast immer) rauschärmer, was wünschenswert sein kann. (Bei Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen, bei denen die Verschlusszeit keine Rolle spielt, führen Langzeitbelichtungen mit niedrigeren ISO-Werten zu einem "besseren" Bild - obwohl es denkbar ist, dass einige die Auswirkungen des Rauschens mögen Getreide filmen.)

Die Definition des Maßstabs basiert auf Messungen eines Bildes, das anhand eines bestimmten Beleuchtungsszenarios erstellt wurde . Die Details sind komplex, daher überlasse ich sie dem Leser als Übung. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass (für digital) dies ein Maß dafür ist, wie schnell der digitale Sensor mit Licht "gesättigt" wird. (Für Filme ist der Prozess verwandt, aber unterschiedlich.)

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein höherer ISO-Wert empfindlicher, aber rauschbehafteter ist (aber nicht unbedingt schlechter). Digitale und Filme, die für denselben ISO-Wert (oder ASA-Wert für den Film) bewertet wurden, weisen eine ähnliche Empfindlichkeit auf. Die Skala basiert darauf, wie schnell ein Bild wird. gesättigt "bei einer bestimmten Beleuchtungsstärke.

HINWEIS: Ich bereite mich auf einige Experimente vor, die mit der kontroversen Antwort von Matt Grum zusammenhängen. Ich hoffe , dass meine Ergebnisse eine klare, rauschfreie Antwort auf den wichtigen Punkt liefern, den er anspricht: Ein Bild mit hohem ISO-Wert und geringer Lichtmenge ist weniger verrauscht als ein Bild mit niedrigem ISO- Wert und gleicher Lichtmenge an den Sensor , der später in der Nachbearbeitung verstärkt wird. Es wird hoffentlich noch mehr kommen ... EDIT: Nun, ich habe das schon eine Weile nicht mehr geschafft. Ich kann es irgendwann immer noch tun. In der Zwischenzeit werde ich auch auf diesen Artikel verweisen Hier geht es um Vergleiche zwischen nativen und nicht-nativen ISO-Werten und deren Rauschanteilen, die, obwohl der Artikel dies nicht genau sagt, wahrscheinlich direkt mit genau dieser Frage zusammenhängen.

TL; DR:  Um das Rauschen zu minimieren, lassen Sie so viel Licht wie möglich durch das Objektiv (da das Rauschen hauptsächlich durch schwache Lichtverhältnisse verursacht wird), indem Sie die entsprechenden Einstellungen für Blende und Verschlusszeit vornehmen.

Erhöhen Sie dann, während Sie diese Einstellungen konstant halten, den ISO-Wert so weit wie möglich (ohne Hervorhebungen abzuschneiden), da dies den Anteil des Signals verringert, bei dem es sich um Lesegeräusche handelt.

Ist eine niedrigere ISO immer besser?

Nein!

Wenn eine feste Lichtmenge in die Kamera einfällt, führt das Verringern des ISO-Werts nicht zu einer Verringerung des Rauschens (verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis). Die einzige Möglichkeit, das Rauschen zu reduzieren, besteht darin, die ISO-Empfindlichkeit zu verringern und mehr Licht durch Öffnen der Blende oder längeres Öffnen des Verschlusses einzulassen.

Wenn die Lichtmenge, die Sie einlassen können, begrenzt ist (Sie haben die maximale Blende erreicht und können keine längere Verschlusszeit verwenden, ohne Unschärfe einzufügen), führt die Verwendung der höchstmöglichen ISO (ohne Übersteuerungshighlights) zu dem geringsten Rauschen in der Bild. Dies wird kontraintuitiv erscheinen und Ablehnungen hervorrufen (bisher sieben!). Lassen Sie mich dies erklären (siehe meine Antwort auf Kommentare am Ende).

Hohe ISO-Werte verursachen kein Rauschen, Lichtmangel verursacht Rauschen. Der Grund, warum Menschen hohe ISOs mit Rauschen in Verbindung bringen, ist, dass die Kamera beim Erhöhen der ISO-Einstellung im Verschluss- oder Blendenprioritätsmodus entweder die Blende schließt oder die Verschlusszeit verlängert, um dies zu kompensieren. Beides verringert die in die Kamera einfallende Lichtmenge.

Hier ist eine Erklärung, warum schwaches Licht zu Rauschen führt:

Eine wichtige Quelle für Bildrauschen ergibt sich aus der Zufälligkeit des Lichts und wird als Photonenrauschen oder Schussrauschen bezeichnet. Photonen werden zufällig von Lichtquellen emittiert. Wenn Sie viele Photonen sammeln, wird die Zufälligkeit gemittelt und Sie erhalten fast genau die gleiche Zahl, die in jede Richtung ausgestrahlt wird. Wenn Sie viel weniger Photonen sammeln, kann sich die Anzahl der in benachbarten Pixeln gesammelten Photonen (die dieselbe Farbe sehen sollten) unterscheiden, was zu Helligkeitsschwankungen führt, die als Rauschen oder Körnung bezeichnet werden. So führt Lichtmangel zu Rauschen. Siehe Wikipedia: Schussgeräusche .

Eine andere Rauschquelle ist das Leserauschen. Lesegeräusche treten auf, wenn die analogen Ladungen am Sensor digitalisiert (ausgelesen) werden. Das Leserauschen ist in Bezug auf die Anzahl der eingefangenen Photonen ungefähr konstant. Durch Erhöhen der ISO wird das Signal und damit das Photonenrauschen verstärkt, das Leserauschen bleibt jedoch gleich.

Wenn Sie einen niedrigeren ISO-Wert verwenden (bei gleichem Lichteinfall in Ihre Kamera), erhalten Sie ein unterbelichtetes Bild, und wenn Sie es nachträglich aufhellen, verstärken Sie sowohl das Photonenrauschen als auch das Leserauschen . Ihr Gesamtlärm wird dann höher sein.

Hier ist ein Beispiel für diesen Effekt in der Praxis:

Diese Bilder wurden mit identischen ISO-Einstellungen aufgenommen und genauso verarbeitet. Die unterste ist deutlich lauter, obwohl sie mit ISO 100 aufgenommen wurde.

Wenn Sie für jedes Paar Verschlusszeit / Blende Rauschen gegen ISO zeichnen, werden Sie feststellen, dass das Rauschen mit abnehmendem ISO immer zunimmt (manchmal nur geringfügig) . Daher verstehe ich nicht, wie man behaupten kann, dass eine hohe ISO zu rauschintensiveren Bildern führt, da niedrigere ISO-Werte, wenn alle anderen gleich sind, mehr Rauschen verursachen!

Antwort auf Kommentare

Entschuldigung, aber Ihre Erklärung ändert nichts an der Tatsache, dass Ihre grundlegende Aussage falsch ist. Was Sie normalerweise verwenden möchten, ist die niedrigste ISO, die eine angemessene Belichtung mit einer verwendbaren Kombination aus Verschlusszeit und Blende ermöglicht

Die Methode, die Sie verwenden, hat keine wirkliche Konsequenz, wenn Sie im Auto-Modus darüber nachdenken und den ISO-Wert auswählen, der dazu führt, dass der Verschluss / die Blende so lang / breit ist, wie Sie davonkommen können. Die Blende muss an erster Stelle so lang / breit wie möglich sein, und anschließend wird die ISO eingestellt, um die richtige Belichtung zu erzielen.

Ich habe jedoch keine Aufnahmemethode vorgeschlagen. Um das Rauschen so gering wie möglich zu halten, möchten Sie so viel Licht wie möglich einlassen, da Sie dies mit Verschluss / Blende / Blitz oder einer anderen ISO-Einstellung erreicht haben sollte so hoch wie möglich sein (bevor der Clip hervorgehoben wird), da alles andere zu einer Unterbelichtung und damit zu mehr Lesegeräuschen führt.

Wenn Sie tatsächlich Ihre Verschlusszeit und / oder Blende ändern (gemäß dem Gesetz der Reziprozität, wie es normalerweise der Fall ist), dann raten Sie mal: Sie erhalten mehr Photonen auf dem Sensor für die gleiche "Belichtung" (nennen Sie es EV wie eingestellt) die betreffende ISO)! Also weniger Lärm!

Ja, aber Sie können den ISO-Wert nicht erhöhen und gleichzeitig die Einstellungen ändern, um weniger Licht hereinzulassen, und dann zu dem Schluss kommen, dass Sie mehr Rauschen haben, weil Sie einen höheren ISO-Wert verwenden. Besonders wenn Sie zeigen können, dass Sie das Rauschen verringern, wenn Sie den ISO-Wert erhöhen!

Es ist, als würde man ein Auto mit kleinerem Motor kaufen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Man fährt überall mit flachem Fuß auf dem Boden und kommt zu dem Schluss, dass kleine Motoren den Kraftstoffverbrauch erhöhen! Ändern Sie jeweils eine Variable.

In Bezug auf die Aussage:

Ist eine niedrigere ISO immer besser?

Zu diesem Thema scheint es unterschiedliche Meinungen zu geben, und obwohl sie sich gegenseitig ausschließen, bin ich mir nicht sicher, ob dies der Fall ist. Es gibt keinen Schnitt und kein Trocknen. "Ja, die X-ISO-Einstellung ist immer besser." Ich denke, was besser ist, hängt stark vom Kontext ab ... davon, was Sie fotografieren möchten und welche Art von Licht verfügbar ist.

Zu den zwei Gesichtspunkten, die so ausgedrückt werden, gehören:

• Verwenden Sie die höchstmögliche ISO, um die Sättigung zu maximieren (und damit das Rauschen zu minimieren), ohne die Glanzlichter zu beschneiden.
• Verwenden Sie die niedrigste ISO, um das Rauschen zu minimieren, während Sie den richtigen Verschluss und die richtige Blende verwenden, um eine korrekte Belichtung zu erzielen.

Der allgemeine Konsens ist, dass die Wahl des niedrigsten ISO-Werts zur Erzielung einer angemessenen Belichtung der beste Ansatz ist. Diese Aussage ist jedoch stark mit versteckten Bedeutungen behaftet, da die niedrigste mögliche ISO möglicherweise nicht unbedingt ISO 100 ist. Möglicherweise müssen Sie eine längere Verschlusszeit oder eine kürzere Blende verwenden, um die gewünschten kreativen Effekte zu erzielen , die Sie zur Verwendung zwingen eine höhere ISO, um die richtige Belichtung aufrechtzuerhalten. Möglicherweise treten auch Probleme mit dem verfügbaren Licht auf und Sie erreichen die Grenzen Ihres Objektivs (dh die maximale Blende) und müssen einen höheren ISO-Wert verwenden, um eine korrekte Belichtung zu erzielen. Ich denke, das ist der Punkt, den Matt Grum anstrebt.

Abgesehen von bestimmten kreativen Anforderungen (z. B. einfrierende Verschlusszeit oder großer DOF über kleine Blende), die niedrigste ISO-Einstellung mit dem erforderlichen Verschluss und der Blende, um eine "richtige" Belichtung zu erzielen (z. B. eine Belichtung, die weder über- noch unterbelichtet ist, oder Wenn Sie sich an ETTR halten, ist eine, die keine Highlights hervorgehoben hat, immer noch die beste Vorgehensweise. Dies kann leicht demonstriert werden, wie die folgenden Beispielaufnahmen zeigen. Diese Reihe von Beispielen wurde unter Berücksichtigung verschiedener Aspekte erstellt:

1. Es ist keine kurze Verschlusszeit erforderlich, daher kann es für eine korrekte Belichtung so lange wie nötig dauern.
2. Es ist keine Schärfentiefe erforderlich, sodass die größte Blende ausreicht.
3. Das verfügbare Licht ist fest und kann nicht geändert werden.
4. Ein Stativ und ein Kabelauslöser verhindern Verwacklungen.

Die klarste Aufnahme ist, wie Sie sehen, die ISO 100-Aufnahme. Bei maximaler Blende erforderte ISO 100 eine Belichtungszeit von 0,6 Sekunden. Dies ist ziemlich lang, aber da es keine Bewegung gab, ist eine längere Belichtung kein Problem. Die ISO 1600-Aufnahme ist immer noch richtig belichtet und verwendet eine Verschlusszeit, die genau vier Stufen kürzer ist als die ISO 100-Aufnahme. Obwohl es richtig belichtet ist, gibt es offensichtlich zusätzliches Rauschen. Die letzte Aufnahme war eine weitere ISO 100-Aufnahme mit denselben Einstellungen wie die ISO 1600-Aufnahme, wobei der Belichtungswert in Lightroom um + 4 EV angepasst wurde. Der Rauschpegel in dieser Aufnahme ist offensichtlich um ein Vielfaches höher als in den beiden anderen, da sie digital verbessert wurde.

Anhand dieser Beispiele können wir einige logische Schlussfolgerungen ziehen:

• Die Verwendung der minimalen ISO-Empfindlichkeit für Szenen ohne Bewegung beim Aufnehmen mit einem Stativ erzeugt das geringstmögliche Rauschen.
  • Häufig für Landschaften und Stillleben.
  • Gelegentlich für Sport-, Tier-, Vogel- oder andere Actionfotografien.
  • Hängt von Dingen wie Porträtaufnahmen ab. Da Sie jedoch normalerweise die Menge des für Porträts verfügbaren Lichts steuern können, sollte in der Regel eine niedrige ISO möglich sein.
• Die Verwendung der minimalen ISO-Empfindlichkeit für eine Szene, mit der Sie korrekt belichten können, minimiert das Rauschen, ist jedoch möglicherweise nicht das niedrigstmögliche Rauschen.
  • Wenn Sie eine Aktion mit einer hohen Verschlusszeit einfrieren oder den DoF mit einer schmalen Blende erhöhen möchten, müssen Sie möglicherweise den ISO-Wert erhöhen, um die Belichtung beizubehalten.
• Es ist eine schlechte Idee, unabhängig von der Situation mit der niedrigsten ISO zu fotografieren.
  • Dies führt häufig zu einer Unterbelichtung (möglicherweise schwerwiegend), wenn das verfügbare Licht nicht optimal ist.
  • Dies führt zu erheblich mehr Rauschen, wenn die Belichtung bei der Nachbearbeitung korrigiert wird.

Ich denke, eine gute Möglichkeit, um herauszufinden, welche ISO-Einstellungen für verschiedene Szenen und Lichtverhältnisse am besten geeignet sind, besteht darin, die ISO auf Auto einzustellen, den manuellen Modus zu verwenden, ein paar Aufnahmen zu machen und die Ergebnisse zu überprüfen. Die automatische Belichtungsmessung der Kamera versucht immer, eine "richtige" Belichtung zu erzielen. Wenn Sie eine Szene mit einem breiten Farbtonspektrum haben, sollte sie die meiste Zeit die richtige Einstellung wählen. Sie können auch versuchen, manuell einen höheren oder niedrigeren ISO-Wert einzustellen als den, den die Kamera automatisch auswählt, und eine neue Aufnahme machen, um die Ergebnisse anzuzeigen. Außerhalb der Landschafts- und Stillleben-Fotografie werden Sie wahrscheinlich keine einzige "richtige" oder "beste" ISO-Einstellung finden. Ich glaube jedoch, dass die allgemeine Faustregel immer lauten wird:

Verwenden Sie die niedrigste ISO, die Sie können, während Sie die richtige Belichtung für die Art der Aufnahme beibehalten.

Für Stillleben wird dies wahrscheinlich immer die minimale native ISO sein (keine ISO-Erweiterung verwenden). Für Landschaften sind das wahrscheinlich niedrigere ISO-Werte wie 100 oder 200. Für Action-Fotografie, einschließlich Sport, Wildtiere, Vögel, Kinder usw., kann sich der niedrigste ISO-Wert bei jeder Aufnahme ändern und von ISO 200 bis ISO 3200 variieren oder darüber hinaus, und es wird sehr abhängig von verfügbarem Licht sein. Mit viel Licht können Sie einen niedrigeren ISO-Wert verwenden, mit weniger Licht wird ein höherer ISO-Wert vorgegeben. Unabhängig davon, welche ISO-Einstellung Sie für Action-Aufnahmen verwenden, gilt folgende Faustregel:

Es ist immer besser, eine Aufnahme zu machen, als eine zu verpassen, da Ihnen die Kameraeinstellungen, die für die Aufnahme erforderlich sind, nicht gefallen.

Selbst wenn Sie ISO 3200 verwenden müssen, um mit Ihrem 1: 1,4-Objektiv anständige Indoor-Sportaufnahmen zu machen, sind Sie immerhin in der Lage, diese aufzunehmen. Diese ISO 3200 Aufnahmen werden müssen geringeren Lärm als die ISO 1600 Aufnahmen , die Sie dann per Post Verarbeitung korrekt unterbelichten, wie sie in dem (eher extremen) Beispiel oben gezeigt. Entrauschungsalgorithmen sind heutzutage ebenfalls ziemlich weit fortgeschritten und können den Rauschpegel einer Aufnahme mit hohem ISO-Wert erheblich auf akzeptablere Werte reduzieren. Dies macht die Verwendung eines höheren ISO-Werts, der eine korrekte Belichtung sicherstellt, zu einer besseren Option als ein niedrigerer ISO-Wert, der wahrscheinlich unterbelichtet wird und eine Nachbearbeitungskorrektur erfordert.

BEARBEITEN:

Weitere Untersuchungen, um Matts Behauptungen über ISO abzudecken, haben zu einem weiteren Beispielbild geführt. Das Bild unten ist in vier Bänder unterteilt, von denen zwei die Belichtung nach der Methode von Matt darstellen und zwei die Belichtung, bei der die ISO so niedrig wie möglich gehalten wird. Die Behauptung war, dass Sie beim Versuch, eine Szene zu belichten, Blende und Verschluss so einstellen, dass die höchstmögliche ISO verwendet wird, ohne Glanzlichter auszublenden, und die Belichtung durch Nachbearbeitung korrigieren, indem der EV reduziert wird, um ein Bild mit dem geringsten Rauschen zu erzeugen. Dies widerspricht der normalen Behauptung, dass man den niedrigsten ISO-Wert verwenden und Blende und / oder Verschluss einstellen sollte, um eine korrekte Belichtung zu erzielen und das geringstmögliche Rauschen beizubehalten.

Das erste und dritte Band im obigen Bild wurden aufgenommen, indem eine bestimmte Verschlusszeit und Blende ausgewählt und dann die ISO so weit wie möglich angehoben wurden, ohne die Glanzlichter zu beschneiden. Das zweite und vierte Band im obigen Bild wurden aufgenommen, indem ISO 100 und eine bestimmte Blende ausgewählt wurden und die Verschlusszeit angepasst wurde, um eine korrekte Belichtung zu erzielen (keine ETTR.). Beide Bilder wurden in der Postproduktion mit der "Auto Tone" -Funktion von Lightroom korrigiert. Dies führte zu einer geringfügigen Reduzierung der Belichtung des Bildes mit hohem ISO-Wert und ließ das ISO-100-Bild praktisch unverändert.

Zwischen diesen beiden Aufnahmen besteht ein Unterschied von drei ISO-Blendenstufen, und der erhöhte Rauschpegel des ISO 800-Bildes ist in den Farben sehr deutlich. In den Mitteltönen ist eine gewisse Zunahme des Rauschens im ISO 800-Bild gegenüber dem ISO 100-Bild zu beobachten. Bei allen Tonwerten sind im ISO 800-Bild feine Details auf die eine oder andere Weise im Vergleich zum ISO 100-Bild verloren gegangen. Dies lässt sich beobachten, indem Sie die Fernbedienung in der Halterung, auf der Vorderseite der Handfläche und in etwaigen Schattentönen untersuchen. Bei mittleren Tönen und Spitzlichtern sind die Geräuschpegel nicht besonders hoch genug, um eine signifikante Verschlechterung des Drucks zu verursachen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass der Rauschpegel in Mitteltönen und Schatten in feine Details eindringt, wie sie beispielsweise bei Makrofotografien oder Fotos auftreten, die die Auflösungsgrenzen eines Objektivs oder Sensors überschreiten.

Während die negative Belichtungskorrektur bei der Nachbearbeitung den Rauschpegel des Bildes mit hohem ISO-Wert tatsächlich auf akzeptablere Werte gesenkt hat, besteht kein Zweifel daran, dass die Verwendung des niedrigstmöglichen ISO-Werts zu einem geringeren Rauschen führt als selbst die negative Belichtungskorrektur bei hohem ISO-Wert nach der Nachbearbeitung Bild.

Die eigentliche Frage ist, ob es immer angebracht ist, die niedrigstmögliche ISO zu verwenden. Wenn Sie die Szene, die Sie aufnehmen möchten, ohne unerwünschte Nebeneffekte wie Unschärfe, Unterbelichtung usw. belichten können , wählen Sie die niedrigste real mögliche ISO (erweiterte ISO-Einstellungen erzielen in der Regel eine niedrigere ISO-Einstellung über Digital statt über Analog). bedeutet ... also sollte zum Beispiel die Verwendung von ISO 50-Erweiterung vermieden werden.) Wenn Sie nicht können Belichten Sie die Szene, die Sie aufnehmen möchten, ohne unerwünschte Nebenwirkungen, z. B. beim Fotografieren von Sport- oder Wildtieren, beim Fotografieren von Konzerten oder beim Fotografieren in Innenräumen. Erhöhen Sie dann den ISO-Wert auf das akzeptable Mindestmaß Damit können Sie Ihre Szene richtig belichten (dh Bewegungsunschärfe beseitigen, auf der richtigen Ebene belichten usw.).

Wenn Sie über genügend Headroom verfügen, können Sie eine Überbelichtung, indem Sie den maximalen ISO-Wert auswählen, den Sie ohne Übersteuerung der Glanzlichter erzielen können, und eine negative Belichtungskorrektur bei der Nachbearbeitung anwenden, um die Auswirkungen von Rauschen bei sehr hohen ISO-Werten zu mindern Das ist zu niedrig, und dann wird bei der Nachbearbeitung eine positive Belichtungskorrektur angewendet (die nur die Rauscheffekte verstärkt).

ISO ist effektiv eine Empfindlichkeit des Sensors, egal ob Film oder Digital. Theoretisch sollte die ISO für eine Digitalkamera dieselbe sein wie für eine Filmkamera.

Der ISO-Wert des Films wird durch die Korngröße der Chemikalie bestimmt. Dies bedeutet, dass die Auflösung bei einem Film mit niedrigerem ISO-Wert besser ist. Da eine Filmkörnung alles oder nichts ist, führt dies zu einigen Flecken oder Rauschen.

Die Art und Weise, wie ISO in einer Digitalkamera erreicht wird, kann helfen, zu verstehen, warum dies wichtig ist und warum die Verwendung einer höheren ISO nicht immer eine gute Sache ist. Ich weiß nicht, wie dies im Film erreicht wurde, daher kann ich nicht wirklich mit ihm sprechen, aber ich stelle mir vor, dass es sich um etwas ähnliches handelt.

Erstens hat Matt die verschiedenen Geräuschquellen hervorragend erklärt. Was in einer Kamera passiert, läuft auf Folgendes hinaus.

1. Licht trifft auf den Sensor.
2. Das Signal am Sensor wird durch eine Verstärkungsschaltung geleitet . Die Stärke der Verstärkung hängt von der verwendeten ISO-Einstellung ab.
3. Der Signalwert wird dann durch einen A2D-Wandler geleitet . Damit wird das verstärkte Signal in einen Bereich von 0 bis 255 (oder höher, abhängig von der Anzahl der Bits im Wandler), einem digitalen Signal, abgebildet.

Die Kamera entfernt dann möglicherweise einige der grundlegenden Rauschquellen, insbesondere das "Dunkelstrom" -Rauschen. Das ist das Signal, wenn Sie völlige Schwärze aussetzen.

Was passiert eigentlich, wenn Sie die ISO aufdrehen? Grundsätzlich gibt es zwei Wege, die ich unten beschreiben werde.

Wird der ISO-Wert erhöht und die Verschlusszeit entsprechend verkürzt, bleibt der Signalpegel im A2D-Konverter gleich. Die Signalmenge auf dem Sensor wird jedoch verringert. Dies bedeutet, dass jedes vom Sensor abhängige Rauschen tatsächlich verstärkt wird. Dies schließt Dinge wie Schussgeräusche ein. Einige andere Arten von Rauschen werden nicht verstärkt.

Die zweite Option ist, wenn das Originalbild unterbelichtet wurde, aber die ISO es korrekt belichtet. Es ist möglich, das unterbelichtete Bild zu kontrastieren, um die gleichen maximalen / minimalen Werte wie das korrekt belichtete Bild zu erzielen. Das vom A2D-Wandler kommende Signal hat effektiv eine geringere Reichweite. Dadurch bleiben nur einige wenige Lichtpegel übrig, was zu einem viel verrauschteren Bild führt als das korrekt belichtete Bild.

Ein paar andere interessante Dinge. Sensoren neigen zum Ausbluten, wenn sie mit benachbarten Pixeln gesättigt sind. Wenn ein Bild im ISO-Bereich vergrößert und in der Verschlusszeit verkleinert wird, wird es auf dem FPA selbst nicht gesättigt, wodurch einige Artefakte entfernt werden. Dies kann bei Sättigung zu einer etwas besseren Leistung führen.

Im Allgemeinen hat ein hoher ISO-Wert bei einer Digitalkamera ein geringeres Rauschen als der gleiche ISO-Wert bei Filmen, da ein hoher ISO-Wert viel besser erzielt werden kann.

Hoffentlich war das nicht zu technisch, aber ich freue mich nur darauf, mein Wissen über Elektrotechnik mit der Community zu teilen :-) Lassen Sie mich wissen, wenn Sie weitere Fragen haben, und ich werde versuchen, es noch besser zu erklären.

Zur Beantwortung der zweiten Frage würde ich sagen, dass eine niedrigere ISO nicht immer besser ist, aber im Allgemeinen ist es am besten, die niedrigste ISO zu verwenden, die Sie können. Wenn Sie beispielsweise in Innenräumen fotografieren, können Sie mit einem höheren ISO-Wert eine kürzere Belichtungszeit verwenden, was zu weniger Bewegungsunschärfe führt. Normalerweise verwende ich die niedrigste ISO, die es mir erlaubt, das Handlimit von 1 / lens_length Verschlusszeit nicht zu überschreiten. Es gibt aber immer Ausnahmen.

Filmempfindlichkeit

Bei der analogen Fotografie misst ISO die Lichtempfindlichkeit des Films. Ein Film mit höherer Geschwindigkeit erreicht seinen Sättigungspunkt (oder Überbelichtungspunkt) schneller.

Sie können einen Film mit niedrigem ISO-Wert bei hellem Licht verwenden. In dunkleren Situationen kann eine größere Blende als verfügbar oder eine sehr lange Verschlusszeit erforderlich sein.

Sie können einen Film mit hohem ISO-Wert verwenden, wenn nicht genügend Licht für eine ordnungsgemäße Belichtung vorhanden ist. Wenn Sie es jedoch mit viel Licht verwenden, müssen Sie das auf Ihre Kamera einfallende Licht mit Verschlusszeit und Blende einschränken.

(Da ich mich in der analogen Fotografie nicht auskenne, gibt es hier nicht viele Informationen.)

Digitale ISO

In der digitalen Fotografie ist ISO im Grunde Folgendes :

Es ist nur eine willkürliche ^1- Zahl, die die Stärke der Verstärkung beschreibt, die auf das analoge ^2- Signal vom Sensor angewendet wird, bevor es in eine digitale Zahl umgewandelt wird. Es gibt an, wie viele Photonen erforderlich sind, um auf dem resultierenden digitalen Pixel einen Wert von "Eins" zu erzeugen.

Es beschreibt nicht die Empfindlichkeit des Sensors.

Wenn Sie den ISO-Wert erhöhen, sehen Sie bei Dunkelheit nicht mehr Licht und der Sensor wird nicht schneller gesättigt . Das Signal wird nur gedehnt , sodass weniger Licht benötigt wird, um den gleichen Pixelwert zu erzeugen, und das Rauschen wird ebenfalls verstärkt. Das Bild wird also schneller gesättigt, aber Sie werden nicht das volle Potenzial des Sensors nutzen.

Ist es gut oder schlecht?

Also, wenn ISO das Rauschen verstärkt, ist weniger immer besser? Nein. Wenn Sie nicht genug Licht haben, besteht die einzige Alternative zu einer hohen ISO darin, das Bild in der Nachbearbeitung zu verstärken, wodurch dasselbe Rauschen wie bei ISO verstärkt wird. Noch schlimmer, es wird noch mehr Lärm hinzufügen. ³

Woher kommt dann das verbreitete Missverständnis, dass mehr ISO gleich mehr Rauschen ist? Weil Menschen, die an Analog gewöhnt sind, eine ISO-Nummer auswählen und dabei bleiben und dann die Belichtung einstellen, um eine Überbelichtung des resultierenden Bildes zu vermeiden.

Dies ist verkehrt herum, da Sie die Menge des in den Sensor einfallenden Nutzlichts einschränken, um eine willkürlich gewählte Einschränkung zu erfüllen .

Wählen Sie stattdessen die für Ihre Bedingungen optimale Blende und Verschlusszeit. Dies minimiert das Schussgeräusch. Erhöhen Sie dann den ISO-Wert so weit wie möglich, ohne zu überbelichten, um das Leserauschen zu verringern.

Oder lassen Sie die Kamera automatisch ISO für Sie auswählen.

Fußnoten:

¹ Sie stellen die Zahlen so ein, dass das Bild wie ein Bild aussieht, das mit einem Film mit dieser ISO-Empfindlichkeit unter ähnlichen Bedingungen aufgenommen wurde. Leider berücksichtigen sie nicht die Sensorgröße, was den weit verbreiteten Mythos, dass größere Sensoren bei schlechten Lichtverhältnissen besser sind, noch verwirrender macht.

² Einige Kameras betrügen, indem sie nach der A / D-Wandlung auch das digitale Signal verstärken . Dies hilft nicht bei dem Mythos, dass ein höherer ISO-Wert mehr Rauschen erzeugt, wenn in der Realität das Gegenteil der Fall ist.

³ Das zusätzliche Rauschen wird als Leserauschen bezeichnet, das vom A / D-Wandler nach der Anwendung von ISO eingeführt wird.

In der Digitalfotografie kennzeichnet die ISO-Empfindlichkeit die Sensorempfindlichkeit nicht. Die ISO-Empfindlichkeitseinstellung einer Digitalkamera regelt die Stärke der Verstärkung / Multiplikation des Signals vom Sensor, nachdem die Daten bereits erfasst wurden. Die ISO-Empfindlichkeit regelt nicht die Empfindlichkeit des Sensors und ähnelt eher einer "Push" -Verarbeitung eines Films, wodurch die Gesamthelligkeit des Ergebnisses gesteuert wird.

Aufgrund der Einschränkungen der Analog-Digital-Wandler in einigen Kameras kann eine höhere ISO zu weniger Rauschen und weniger Schatten führen.

Was ich bisher bei allen Antworten vermisst habe, ist, dass ISO im Wesentlichen der ASA-Bewertung des Films entspricht, indem eine Materialkonstante beschrieben wird, die das Verhältnis der Lichtexposition (das Zeitintegral der Lichtstromdichte pro Fläche) zur Sättigung des Mediums (Film) beschreibt negative oder Sensor- / Datei-Maximalwerte auf digital). Wenn Sie mit größeren Sensoren / Filmen / Platten arbeiten, während Sie den gleichen ISO / ASA-Wert beibehalten, benötigen Sie physikalisch größere Öffnungen, um den größeren Bereich mit der gleichen Helligkeit abzudecken. Bei gleichem Bildausschnitt haben Sie eine proportional größere Brennweite, sodass sich Verhältnisse wie 1: 2,8 gut mit ISO-Werten und Belichtungszeiten kombinieren lassen, um die korrekte Belichtung zu ermitteln.

Jetzt hat ein Film eine Körnung und ein Film mit höherer Empfindlichkeit erzielt seine Ergebnisse auf Kosten einer höheren Körnung. In ähnlicher Weise geht eine höhere Empfindlichkeit für digitale Sensoren zu Lasten größerer Pixelstandorte, was entweder zu einer verringerten Pixelanzahl führt oder größere Sensoren erfordert. Das sehr regelmäßige Raster eines digitalen Sensors und die im Vergleich zum Film vergleichsweise hohe Effizienz machen einen weiteren Faktor relevant: Rauschen. Dies ist das elektronische Rauschen der Verstärkung / Quantifizierung sowie das statistische Rauschen der Photonenregistrierung (letzteres ist in gewissem Maße für Filme relevant, da es auch der Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung zwischen Photonen und Körnern unterliegt). Sie können Filme monatelang im Dunkeln aufbewahren, aber Sie können keinen elektronischen Sensor im Dunkeln betreiben, ohne ein Signal zu erhalten.

Für eine beträchtliche Anzahl digitaler Sensoren gibt es jetzt eine variable (ISO-abhängige) analoge Verstärkung des Sensorsignals vor der Digitalisierung, sodass die ISO-Auswahl einen dauerhaften Einfluss auf den Inhalt Ihres Rohbilds hat. Wenn ich mich recht erinnere, haben Sonys Sensoren der Marke "Exmor" keine derartige analoge Verstärkung, sodass ihre Rohbilddaten unabhängig von der ISO-Einstellung sind und die ISO eher eine Frage der Nachbearbeitung ist, die diese Daten auf die gewünschte Helligkeit skaliert.

Je höher die Pixelanzahl, desto mehr Rauschen können Sie für höhere ISO-Werte erwarten, und größere Sensorflächen helfen, dem entgegenzuwirken. Das Verteilen komplexerer Elektronik für CMOS-Sensoren auf größere Bereiche trägt auch dazu bei, die Wärmeerzeugung für kontinuierlich verwendete Sensoren (erforderlich für spiegellose Kameras und / oder Live-View oder Video) gering zu halten, und die Sensorwärme ist eine weitere Quelle für Rauschen.