ISO - Hur funkar det egentligen?

[Pajaspojken]

Man ska väl också komma ihåg att sensorn är analog (den samlar bara in ljus) och råfilen är digital. Någonstans på vägen sker en A/D-omvandling. Om vi "förstärker" signalen i tex LR så är det en helt digital förstärkning. Kameratillverkaren (eller sensortillverkaren) kan ju komma åt signalen i ett mycket tidigare skede, faktiskt redan som analog signal, och har därmed fler möjligheter att påverka den. Hur mycket sedan detta påverkar har jag ingen aning om, men Suede eller nån kan säkert det.

Ja, det är ju så det någonstans bara måste vara. Men frågan är hur. Vad är det som gör att man inte kan dra nytta av sensorernas fulla dynamik på bas-ISO? Det hade känts mer lättförståeligt ifall alla sensorer var "linjära" såsom Sonys.

 

[Pajaspojken]

Missade av någon anledning att läsa klart tråden innan jag svarade senast. Nåväl.

 

[Lucanus]

En fråga:

Tidigare använde jag D300 och nu använder jag D7000 och D600. Jag märker klar skillnad att jag kan hitta mer info (detaljer) i skuggor och mörka partier på bilder från D600 och D7000 än vad jag gjorde med gamla D300. Men jag har också en "känsla" att det är lättare att överexponera med 600 och 7000 än med D300 (om man inte exponerar mot ljusare punkter av bilden).
Kan det ligga nåt i det eller är det bara nåt jag intalar mig? Tyvärr har jag inte D300 kvar för att kunna jämföra.

 

[Grevture]

En fråga:

Tidigare använde jag D300 och nu använder jag D7000 och D600. Jag märker klar skillnad att jag kan hitta mer info (detaljer) i skuggor och mörka partier på bilder från D600 och D7000 än vad jag gjorde med gamla D300. Men jag har också en "känsla" att det är lättare att överexponera med 600 och 7000 än med D300 (om man inte exponerar mot ljusare punkter av bilden).
Kan det ligga nåt i det eller är det bara nåt jag intalar mig? Tyvärr har jag inte D300 kvar för att kunna jämföra.

Det är svårt att ge ett riktigt bra svar på den frågan.

Man kan ge ett lite torrt och mekaniskt svar att D600 och D7000 har ett avsevärt större omfång än D300 så det borde (i teorin) inte vara problematiskt.

Men skall man svara mer noga blir det svårt. Hur man upplever sådant medan man fotograferar beror ju också på hur exponeringsmätarna i respektiva kamera arbetar, hur exponeringsautomatiken (i den mån du använder den) är prioriterad, hur tonkurvan ser ut - alltså inte ändpunkterna som definieras av omfånget utan hur olika höga/låga respektive mellantoner registreras ... Plus att du som fotograf kan ha ändrats under vägen och ser andra saker i dina bilder än du gjorde förr. Kort sagt, det finns en lång rad ibland lite luddiga faktorer som gör det svårt att jämföra hur en sådan sak kommer att kännas vid praktiskt användning.

 

[The_SuedeII]

Det är naturligtvis lättare att "exponera rätt" ju större tekniskt DR en kamera har. Det tekniska dynamiska omfånget har ju inget alls med "naturligt brus" som kommer sig av ljusets slumpartade energi-innehåll att göra, utan är rent elektroniskt brus.

Naturligt brus från ljuset upplevs inte på samma sätt som störande i en bild, ögat och hjärnan försöker inte läsa in en massa som inte finns där om bruset är "perfekt" naturligt. I elektroniskt brus finns det däremot nästan alltid mönsterbildningar och onaturliga tröskelnivåer, vilket vår syn försöker tolka som något verkligt bild-innehåll. Detta är ju ganska förvirrande, eftersom det ju inte finns något bildinnehåll där... Förvirringen som uppstår då upplever vi som "störande" med en obestämd obehagskänsla - hjärnan förstår inte riktigt, och kan inte tolka det den får sig serverat av ögat.
.............

Analogt förstärkning är egentligen inte på något sätt "bättre" än digital förstärkning i alla förekommande fall, utan signalkvaliten kan bero på helt andra saker som gör mycket större skillnad. Digital förstärkning är bara en nackdel när det minskar tonupplösningen, och med en 14-bit råfil sker inte detta förrän man är nere på ISO100. Många kameror går idag analogt till ganska exakt ISO1000, sen är det digital förstärkning i alla steg ovanför detta. En ökad förstärkning hade snarare inneburit nackdelar, eftersom en "volymkontroll" ger mer brus ju större justeringsomfång den måste kunna reglera. 1:10 (ISO100 > ISO1000) är ett ganska rimligt omfång, och över ISO1000 gör det i stort sett inte ens en mätbar skillnad på digital och analog förstärkning.
Värdes-säkerheten (räknat i 1 bit av 14 bit, 1:16384) är så låg på ISO1000 att man då har ganska många bitar felmarginal att leka med i omräkningen innan felet är större än felvärdet man matade in...

Anledningen till att man väljer analog förstärkning är snarare en anpassnings-sak. Signalen ska ju ta sig genom ett antal omvandlings-steg:
ljus > pixel > ISO-förstärkare > digitalisering (AD-omvandlare).

Samtliga dessa har EGNA bruskällor, oberoende av de andra stegen i kedjan. Alltså gör det skillnad hur man ställer signal-nivåerna inför varje omvandling. Om ett av stegen ger mer brus än de andra blir kanske det "optimala" systemet lite annorlunda balanserat. De olika stegen har olika stor påverkan på slutresultatet beroende på vilket ISO som är valt eftersom bruset i det första steget (ljus > pixel - bruset vi aldrig kan komma ifrån!) ökar. Anledningen till att vi höjer ISO är ju att det finns mindre ljus från början, mindre ljus = mer brus i omvandlingen ljus>pixel.

 

[eskil23]

Tidigare använde jag D300 och nu använder jag D7000 och D600. Jag märker klar skillnad att jag kan hitta mer info (detaljer) i skuggor och mörka partier på bilder från D600 och D7000 än vad jag gjorde med gamla D300. Men jag har också en "känsla" att det är lättare att överexponera med 600 och 7000 än med D300 (om man inte exponerar mot ljusare punkter av bilden).
Kan det ligga nåt i det eller är det bara nåt jag intalar mig? Tyvärr har jag inte D300 kvar för att kunna jämföra.

Det är inte så enkelt att D7000 och D600 har Active D-lightning och D300 inte har det?

 

[millgard]

Det har den naturligtvis. Redan D80 hade det.

Alla ev missuppfattningar osv beror på Tapatalk.

 

[Pajaspojken]

Alltid ett sant privilegium att få ta del av varenda bokstav som The_SuedeII skriver! Men jag känner ändå inte riktigt att (min) fråga har besvarats.

Hur kommer det sig att man med de flesta kameror faktiskt får ut mer information ur skuggorna då man ställer upp ISO-talet? Är det den analoga förstärkningen som gör detta? Det förefaller mig underligt om det skulle gå att göra på digital väg. Och vad i Sonys sensorer gör i sådana fall att de inte tjänar något särskilt på just denna del av förstärkningen? (för de levererar ju i princip all information redan på bas-ISO)

 

[Falumas]

Alltid ett sant privilegium att få ta del av varenda bokstav som The_SuedeII skriver! Men jag känner ändå inte riktigt att (min) fråga har besvarats.

Hur kommer det sig att man med de flesta kameror faktiskt får ut mer information ur skuggorna då man ställer upp ISO-talet? Är det den analoga förstärkningen som gör detta? Det förefaller mig underligt om det skulle gå att göra på digital väg. Och vad i Sonys sensorer gör i sådana fall att de inte tjänar något särskilt på just denna del av förstärkningen? (för de levererar ju i princip all information redan på bas-ISO)

Jag upplever det inte så, jag tycker att jag får ut absolut mest vid bas-ISO.

/Karl

 

[Tell]

Alltid ett sant privilegium att få ta del av varenda bokstav som The_SuedeII skriver! Men jag känner ändå inte riktigt att (min) fråga har besvarats.

Hur kommer det sig att man med de flesta kameror faktiskt får ut mer information ur skuggorna då man ställer upp ISO-talet? Är det den analoga förstärkningen som gör detta? Det förefaller mig underligt om det skulle gå att göra på digital väg. Och vad i Sonys sensorer gör i sådana fall att de inte tjänar något särskilt på just denna del av förstärkningen? (för de levererar ju i princip all information redan på bas-ISO)

Äldre sensorer har större problem med läsbruset (sensorns eget brus), medans sonys nyare inte har det (eller lite kanske, men betydligt mindre än tidigare).

 

[TTgH]

Jag upplever det inte så, jag tycker att jag får ut absolut mest vid bas-ISO.

/Karl

Om du ställer kameran på f2 1/100s; och det är så pass mörkt att ISO3200 ger en välexponerad bild.

Får du då bättre resultat i skuggorna om kameran är ställd på ISO 100, och du måste dra upp exponeringen 5 steg i efterbehandlingen, än om du har kameran på ISO 3200 när du tar bilden?

 

[Uffer]

Om du ställer kameran på f2 1/100s; och det är så pass mörkt att ISO3200 ger en välexponerad bild.

Får du då bättre resultat i skuggorna om kameran är ställd på ISO 100, och du måste dra upp exponeringen 5 steg i efterbehandlingen, än om du har kameran på ISO 3200 när du tar bilden?

Blev nyfiken och provade just detta med min Nikon d5100, samma slutartid och bländare men jag drog upp efterbehandlingen 5 steg med bilden tagen på ISO 100. Till min stora förvåning blev bilderna ungefär lika brusiga i de mörka partierna. En förutsättning var förstås att jag gjorde det i RAW, med jpeg så blev den "uppskruvade" bilden katastrof.

Kan det vara så att ISO spelar större roll när man konverterar till jpeg eftersom dynamiken försvinner. Annars verkar det inte vara någon fara att ta en lite för mörk bild på lågt ISO.

 

[Grevture]

Blev nyfiken och provade just detta med min Nikon d5100, samma slutartid och bländare men jag drog upp efterbehandlingen 5 steg med bilden tagen på ISO 100. Till min stora förvåning blev bilderna ungefär lika brusiga i de mörka partierna.

D5100 har en av de nya moderna sensorerna som är hyfsat linjära, nästan "iso-lösa", vilket gör att det där fungerar bra. Hade du gjort samma sak med en äldre sensor, t.ex. en gammal Nikon D70 eller D80 hade de inte blivit i närheten av lika bra. Nu var igen av de två modellerna speciellt bra på iso 3200 över huvud taget, men det hade nog sätt värre ut om du dragit upp själv i efterhand

En förutsättning var förstås att jag gjorde det i RAW, med jpeg så blev den "uppskruvade" bilden katastrof.

Kan det vara så att ISO spelar större roll när man konverterar till jpeg eftersom dynamiken försvinner. Annars verkar det inte vara någon fara att ta en lite för mörk bild på lågt ISO.

Det är kanske det här du menar med "när dynamiken försvinner", men annorlunda formulerat: När du gör en jpg av en bild slänger du bort mycket av den information som är "onödig" för att skapa just den bilden (med en viss exponering och en viss vitbalans). Men börjar du då dra upp exponeringen (eller ändra rejält i vitbalansen) så hade du behövt mycket av just den information som slängdes bort när den komprimerade jpg-filen skapades.

Tänk på en råfil som en slags stor dump av alla utästa rådata (relevanta eller inte) från en exponering, medan en jpg är ett urval av just de data som behövs för en viss vald exponering.

 

[The_SuedeII]

Blev nyfiken och provade just detta med min Nikon d5100, samma slutartid och bländare men jag drog upp efterbehandlingen 5 steg med bilden tagen på ISO 100. Till min stora förvåning blev bilderna ungefär lika brusiga i de mörka partierna. En förutsättning var förstås att jag gjorde det i RAW, med jpeg så blev den "uppskruvade" bilden katastrof.

Kan det vara så att ISO spelar större roll när man konverterar till jpeg eftersom dynamiken försvinner. Annars verkar det inte vara någon fara att ta en lite för mörk bild på lågt ISO.

På en D5100 har du väldigt liknande resultat på ISO200 och ISO3200 (förutsatt att man kör råfil och naturligtvis samma exponering - bländare - slutartid).

Med jpg kan du möjligtvis dra 1-1.5Ev utan större bekymmer, sedan börjar det gå illa. Anledningen är att man påfört en S-kurva och lite annat i jpg-framkallningen och sedan dragit ner tonupplösningen till 255 steg (från ca 1000 verkliga i en råfil). Drar man en 255-stegs fil uppåt fyra Ev är det samma ska som att ta allt gånger 16, och då är det helt plötsligt 16 steg mellan varje diskret tonvärde i skuggorna.

Jpg är framtaget för att vara "visuellt förlustfri", vilket den också kan vara. En jpg har 255 tonsteg per kanal - den mänskliga synen har ca 200 tonsteg urskiljbara per synfält. Ett synfält är inte så stort, bara ett par grader av vinkeln framför dig är ju skarp för ögat. Med gamma 2.2 som är ganska standard för de flesta färgrymder är tonupplösningen i skuggorna samma som i en 12-bit råfil.

Problemet med en sådan visuell anpassning är att man hela tiden ligger på lite, lite högre specar än vad synen kan uppfatta som ett "fel". Varenda liten förändring du sedan gör i filen dra begränsningarna i formatet ut mot (eller kanske utanför) det säkra tonuplösningsområdet där du inte ser någon skillnad. Går man för långt utanför detta område börjar felen bli störande.

 

[JazzBass]

Måste fråga en sak nu när vi pratar om ISO och förstärkning:

Testade att fota två bilder (i RAW) med min D700, med samma bländare och tid, men denna skillnad:

Bild 1 fotades på ISO 800
Bild 2 på ISO 200.

I lightroom importerade jag dem och gav bild 2 värdet +2 i exponering, så att de blev lika ljusa.
Till min förvåning så blev skuggorna i bild 1 rätt så mycket renare än de i bild 2 (med +2 exponering).
Fotar jag alltså en bild med ISO 800 istället för att fota den i ISO 200 och sen öka exponering i lightroom, så blir bilden renare.

Någon som vet hur det kommer sig?

Använde du LR4? Värt att notera är att exponeringsreglaget i LR i och med version 4 ändrats och påverkar inte bilden likadant som det gjorde i tidigare versioner. Drar man upp exponeringsreglaget i LR4 ser man på histogrammet att reglaget strävar efter att behålla högdagrar, alltså ungefär så som intensitet-reglaget funkade i LR3. Prova istället att plocka fram tonkurvan. Klicka först på den lilla rutan nere till höger så du ändrar kurvan så du kan justera punkterna fritt (slipper de dumma begränsande reglagen under), sen drar du den nedre vänstra pricken uppåt och den högra över punkten till vänster precis lika mycket, så linjen är parallell med den ursprungliga.

Det kan också löna sig att stänga av fliken "kamerakalibrering" i rutan till vänster om rubriken så du inte lägger du på en tonkurva som inte behövs och kan påverka resultatet. Gör detsamma för bilden tagen på högre iso och jämför bilderna, med och utan "kamerakalibrering" aktiverad. (Se bara till att ha samma profil vald).

 

[The_SuedeII]

Anledningen till att råfilen från en D700 inte går att dra uppåt på samma sätt som man kan med en nyare sensor med AD på sensorplattan är att den har mer förluster (mer brustillskott) efter att signalen tagits av sensorn.

I bild 1 är den streckade svarta linjen pixelns egna DR om man isolerar ut den från systemet (pixelns egna påverkan på bruset). Eftersom denna är konstant innan förstärkning sjunker också DR exakt lika mycket som man höjer ISO, resultatet blir en rak linje som lutar ner mot högre ISO.
Den röda och den gröna heldragna linjen är bruset som tillförs efter förstärkningen, dvs ISO-förstärkarbrus och brus i AD-omvandlarna.

Den röda och den gröna streckade linjen är resultatet du får om du slår ihop respektive linje med den svarta linjen, pixeln. Detta är ju resultatet som senare efter lite processning lagras i råfilen. Det syns ganska tydligt att den gröna kameran (som har mer brus efter förstärkningen) förlorar ganska mycket DR på låga ISO, men att skillnaden på höga ISO är försumbar. Denna skillnad finns trots att vi matar systemet med samma pixelkvalitet på ingången.
..........

Man kan ju då räkna ut skillnaden mellan förlusterna man får genom att höja ISO i kameran jmf att dra upp ljusheten i råkonverteraren. Denna skillnad blir [pixeln, den streckade svarta linjen] minus [slutresultatet, den streckade röda eller gröna linjen].
Bild 2 visar en sådan förlust-tabell. Jag har markerat skillnaden mellan ISO200 och ISO800. Det är ganska tydligt att den "gröna" kameran som har sämre DR på låga ISO (mer brus i och efter ISO förstärkningen) förlorar mycket mer på att dras i efterhand i stället för att man höjer kamerans ISO.

 

[PMD]

Grön = Canon, röd = Nikon.

 

[PMD]

Att det till största del handlar om förstärkning har jag nog också kunnat konstatera. Men det är det andra (de s k tio procenten) som är det intressanta - eftersom det inte känns självklart hur det faktiskt fungerar. Och den där extra informationen som utvinns ur skuggorna, vid högre ISO-tal, innebär en tämligen betydande effekt på bilden. Så det känns verkligen som en relevant fråga. Och relevanta frågor kräver svar! Hur ska vi annars kunna sova på nätterna??

Det är bara en relevant fråga för icke-linjära sensorer, och sådana vill vi ju inte ha.

Jag hoppas åtminstone att utveckligen går mer mot linjära sensorer överallt. Det vore så skönt att kunna slippa ha en ISO-inställning att bry sig om på kameran.

Man kanske kunde ha kvar en ISO-inställning som bara ger ett metadata i råfilen, ungefär som vitbalansdatat. Jag skulle nog ha ISO på auto, precis som jag alltid har vitbalansen på auto.

 

[PMD]

Tänk på en råfil som en slags stor dump av alla utästa rådata (relevanta eller inte) från en exponering, medan en jpg är ett urval av just de data som behövs för en viss vald exponering.

Här använder du väl ändå ordet exponering som beteckning på två olika saker?

 

[jeduven]

Det är bara en relevant fråga för icke-linjära sensorer, och sådana vill vi ju inte ha.

Jag hoppas åtminstone att utveckligen går mer mot linjära sensorer överallt. Det vore så skönt att kunna slippa ha en ISO-inställning att bry sig om på kameran.

....

Grattis! I stort sett alla sensorer innan cmos var i linjära ;-)