Gibt es einen Rauschunterschied zwischen gemittelten und Langzeitbelichtungsfotos?

Nehmen wir an, ich sitze auf einem Stativ und fotografiere eine perfekt stehende Szene (auch dunkel). Ich mache die folgenden Fotos:

• 5 Fotos bei ISO 3200 und 1s Belichtung
• 1 Foto bei ISO 100 und 5s Belichtung

Es gibt eine Gemeinsamkeit zwischen den Gegenständen und es ist die Gesamtzeit, die verwendet wird.

Der EV des ersten Elements ist viel höher, oder? Angenommen, ich mittle die 5 Fotos bei ISO 3200, um das Rauschen zu verringern und ein einzelnes Bild zu erzeugen.

Danach nehme ich das ISO 100-Foto auf und passe die Pegel (die das Rauschen erhöhen würden) so an, dass derselbe EV-Wert des überblendeten Fotos erreicht wird. Wenn ich diese beiden Fotos von weitem betrachte, sehen sie gleich aus.

Wäre der Geräuschpegel gleich, wenn Sie das gemischte Foto und das Foto mit den angepassten Pegeln vergleichen?

Ich hoffe du verstehst meinen Punkt.

BEARBEITEN

Als Antwort auf den Kommentar von drewbenn

Ich glaube auch nicht, dass das Mischen der 5 Fotos das Rauschen so reduziert, wie Sie es sich vorstellen

Das Überblenden von Fotos reduziert das Rauschen erheblich. Hier ist ein Beispiel:

Ich habe 20 Fotos von einem Baum gemacht mit: ISO 1600, F4.1 und 2s exp. Das obere Bild zeigt, wie viel Rauschen eines dieser Bilder hat. Die untere zeigt das Ergebnis der Mittelung der 20 Fotos in einem.

Sory für den schlechten Fokus.

Wie Sie sehen, wird das Rauschen fast vollständig gelöscht

EDIT2

Für diejenigen, die fragen, habe ich einen sehr einfachen Befehl von imagemagick verwendet, um die Bilder zu mitteln:

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

Wenn ich etwas Zeit habe, werde ich versuchen, eines der Experimente durchzuführen, von denen Sie sprechen. Ich denke, es gibt kein statisches Muster und es wird bei jeder Kamera anders sein.

EDIT3

Ich habe auch ein etwas anderes Experiment gemacht:

Das ist die Szene:

Und ich habe diese Fotos gemacht (die Blende ist immer gleich), ich habe den manuellen Modus verwendet.

• 01 @ ISO 100, 0,6 s
• 02 @ ISO 200, 0,3s (später gemittelt)
• 04 @ ISO 400, 1/6 s (später gemittelt)
• 08 @ ISO 800, 1/13 s (später gemittelt)
• 16 @ ISO 1600, 1 / 25s (später gemittelt)

Jeder Satz hat genau den gleichen EV. Dies sind die Ergebnisse in der gleichen Reihenfolge:

Bei einem höheren ISO-Wert scheint es weniger Rauschen zu geben, aber auch weniger Details.

Vorausgesetzt, Ihr ISO100-Bild ist nicht unterbelichtet, würde ich keine merkliche Verringerung des Rauschens erwarten (außer vielleicht in den tiefen Schatten), wenn die ISO1600-Bilder 5 1 Sekunde lang zusammengemischt werden.

In dem berüchtigten anderen Thread habe ich gezeigt, dass ein 1 / 30s ISO100 mehr Rauschen (geringeres Signal-Rausch-Verhältnis) enthält als ein 1 / 30s ISO1600-Bild. Gleiche Menge, wenn Licht, aber die höhere ISO weniger Rauschen hatte.

Der Grund dafür war, dass das Leserauschen im ISO100-Bild proportional größer ist (da das Auslesen nach der Verstärkung erfolgt). Bei einer "korrekt" belichteten ISO100 ist das Leserauschen im Vergleich zum Signal so gering, dass eine Verringerung des Leserauschens wahrscheinlich nicht spürbar ist.

edit: hab gerade das experiment gemacht

Ich habe ein Foto mit ISO100 16 Sekunden und 16 Aufnahmen mit ISO1600 aber nur 1 Sekunde aufgenommen. Alle Bilder waren gut belichtet. Was folgt, sind zwei Ausschnitte, die obere Reihe ist ein einzelnes ISO1600-Bild und die unteren beiden sind die 16 in Photoshop gemittelten ISO1600-Bilder und das ISO100-Bild. Ich werde dir nicht sagen, in welche Richtung die beiden unteren gehen, um zu sehen, ob jemand den Unterschied tatsächlich erkennen kann - das kann ich sicher nicht!

Dies ist eine sehr schöne Frage, aber ich befürchte, dass die Antwort vollständig von der Leistung des Sensors und seinen Reizantwortkurven abhängt.

Wenn wir das Rauschen als den Fehler zwischen der realen Farbe und der gemessenen Farbe betrachten, können wir mithilfe eines statistischen Modells herausfinden, wie viele Stichproben mit größerem Fehler wir nehmen müssen, um denselben Fehler wie eine einzelne genauere Stichprobe zu haben . Aber um das zu tun, brauchen wir zuerst:

• Die Verteilungsfunktion des Rauschens (es mag eine Normalverteilung sein, aber ich weiß nicht genau, dass ein Elektrotechniker, der besser weiß, wie Sensoren funktionieren, etwas Licht in diese Angelegenheit bringen kann). Aber wenn ich an meine statistischen Lektionen denke, spielt dies in diesem Fall überhaupt keine Rolle.
• Die Funktion, die die Empfindlichkeit mit dem Rauschen in Beziehung setzt (in einem perfekten Sensor sollte sie meiner Meinung nach linear sein, aber ich denke, dass eine Erhöhung der Empfindlichkeit in der realen Hardware viel höhere Rauschpegel ergibt).

Wenn Sie das haben, können Sie leicht einige Formeln anwenden , um abzuleiten, wie viele Bilder eines höheren ISO-Werts Sie benötigen, um das höhere Rauschen im Vergleich zu einem einzelnen Bild mit niedrigerem ISO-Wert zu kompensieren.

Im linearen Rauschempfindlichkeitsszenario sollte der Fehler bei gleicher Gesamtbelichtungszeit derselbe sein ... Angesichts der hervorragenden Antwort von @Matt Grum scheint dies ziemlich nahe an der Realität zu liegen.

Technisch gesehen ist der EV der beiden Bilder identisch. Sie behalten mit beiden Einstellungen die gleiche Belichtung bei. Das einzige, was sich wirklich ändert, ist der Geräuschpegel. Die Menge an Rauschen, die bei ISO 3200 auftreten wird, wird ziemlich hoch sein, und selbst wenn Sie alle 5 Bilder zusammenmischen, wird wahrscheinlich kein Bild mit so geringem Rauschen und Detailgenauigkeit wie bei einer einzelnen Belichtung von 5 Sekunden bei ISO 100 erzeugt.

Sie haben eine der Antworten von Matt Grum in Ihrer eigenen Antwort zitiert, in dieser zitierten Aussage wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen with the same amount of light coming into your camera. Wenn Sie von einer 1-Sekunden-Belichtung bei ISO 3200 zu einer 5-Sekunden-Belichtung bei ISO 100 wechseln, erhöhen Sie die Lichtmenge, die Ihren Sensor erreicht. Bei einer Standbildszene ist ISO 100 wahrscheinlich immer noch die beste Option. Möglicherweise können Sie eine bestimmte Menge an Rauschen verringern, indem Sie 5 ISO 3200-Aufnahmen mischen. Sie erhöhen die Rauschmenge jedoch auch um das Fünffache! Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass Sie bei einem so hohen ISO-Wert sowohl auf Luminanzrauschen als auch auf Farbrauschen stoßen, und es ist schwieriger, Farbrauschen zu identifizieren und zu entfernen, ohne die Farbgenauigkeit und die Details zu beeinträchtigen.

Die einzige Möglichkeit, eine höhere ISO zu verwenden, besteht darin, dass Sie physisch nicht die Möglichkeit haben, dies zu tun. Wenn Sie keine Belichtung von 5 Sekunden aufnehmen konnten und die maximale Belichtung auf 1 Sekunde begrenzt war, ist die Verwendung von ISO 3200 die beste Option, da hiermit eine korrekte Belichtung möglich ist. Die Verwendung von ISO 100 und das Erhöhen des EV-Werts bei der Nachbearbeitung an diesem Punkt würde das im Bild vorhandene Rauschen digital verstärken. Dies ist zwar in einem nicht modifizierten Bild größtenteils unsichtbar, jedoch störender als das ISO 3200-Rauschen, wenn Sie die Belichtung digital erhöhen.

Der einzige wirkliche Nachteil der Mehrfachbelichtung ist ein wahrscheinlicher Schärfeverlust, zumindest bei einer Spiegelreflexkamera mit Schlitzverschluss und einem normalen Stativ. Die Sinne sind wirklich winzig und es ist schwierig sicherzustellen, dass sie sich bei jeder Belichtung genau am gleichen Ort befinden. Multishot-Rückteile (für Mittel- und Großformatkameras) basieren in der Regel auf Blendenverschlüssen, einer Spiegelverriegelung, die sich über mehrere Belichtungen erstreckt, und einem Kameraständer (wie einer der Monster Foba-Einheiten) anstelle eines Stativs.

Die Art des Schärfeverlusts, von dem ich spreche, würde darin bestehen, einen viel stärkeren Tiefpassfilter (Antialiasing) vor den Sensor zu setzen. Nennen wir es eine Halbpixel-Unschärfe (mehr als ein halbes Pixel kann durch Verschieben der Bilder vor der Mittelwertbildung minimiert werden). Sie können eine scheinbare Schärfe wiederherstellen, indem Sie Pixel bündeln (eine Herunterskalierungstechnik, bei der Pixelquads als ein einzelnes Pixel behandelt werden; eine Art Sonderfall für den nächsten Nachbarn).

Langzeitbelichtungen für eine einzelne Aufnahme haben ihre eigenen Rauschprobleme, insbesondere bei hohen Temperaturen. Das Aufnehmen mit ISO 100 klingt nach einer guten Idee, aber wenn die Belichtung sehr lang wird, wird es immer noch ein thermisches Rauschen geben - und mit nur einer Kopie des Bildes bleiben Sie bei allem hängen, was Sie bekommen. Ein aktiv gekühlter Sensor (wie bei einem astronomischen Rücken) behebt das Problem größtenteils. Dies bedeutet jedoch, dass es sich um ein spezielles Kit handelt. Sie können jedoch ziemlich sicher sein, dass der Sensor während der Bildaufnahme mehr oder weniger an einem Ort verbleibt, um eine bessere Schärfe zu erzielen.

Multishot-Techniken können, insbesondere mit einem guten Kombinationsalgorithmus, zu weniger Rauschen als Einzelaufnahmen führen. Wenn Sie genügend Bilder haben, können Sie die statistischen Anomalien beseitigen, bevor Sie den Durchschnitt für ein bestimmtes Pixel berechnen. So werden astronomische Bilder mit hoher Auflösung und geringer Größe erstellt - ein Stern ist kein Stern, es sei denn, er erscheint in einer deutlichen Mehrheit der Aufnahmen und seine Helligkeit wird durch Mittelung berechnet.

Ein Teil der Antwort von Matt-Grum hier würde meine Zweifel auflösen.

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 Gesamtgeräusch wird dann höher sein.