Sony A7R-II: шум в тенях

Залип палец на кнопке спуска и сделалась серия темновых кадров на разных ISO. Ну я ее, естественно, сразу в RawDigger, выключил вычитание черного, сделал небольшой квадратик и стал в нем смотреть дисперсию (конкретно в зеленом канале, но систематической разницы по каналам не увидел).

Получился такой вот график, по X - ISO (логарифмическая шкала), по Y - стандартное отклонение (то есть "темновой шум"). Выдержка на всех кадрах 1/100s, шумопонижение в камере и все обработки RAW (коррекция виньетирования и т.п.) - выключены.

Картинка не новая, Джим Кассон делал практически абсолютно такую же, но своя то лучше!

Итак, что мы тут видим:

  1. ISO 50-64-80: повторяют уровень шума на 100-125-160 с точностью до копейки. Ну мы то знаем, что этих ISO на самом деле нет (а это просто режим экспонометра такой, а на самом деле там 100-125-160 и стоп передержки), ну вот еще одно подтверждение получили.
    (а знаем мы это - сняв серую карту и увидев в RAW что на 50-64-80 уровень серого аккуратно на стоп выше, чем на 100-125-160).
  2. Диапазон 100-500. Шумы растут (как им и положено), но со скоростью 0.7 стопа шума на стоп увеличения чувствительности. Соответственно, в данном диапазоне ISO увеличение чувствительности лучше, чем недодержка (но смотрите следующий пункт)
  3. ISO640: шум падает до уровня "между ISO200 и 250". Умные люди говорят, что там что-то по другому включается между матрицей и АЦП, я им на слово верю, своих мыслей на эту тему не имею.
    Но практический вывод тут такой: если рука (или Auto-ISO) тянутся поставить чувствительность 250-500, дайте им по голове и смело ставьте 640. Результат должен быть лучше.
  4. ISO640-6400: на графике видно плохо, потому что логарифмический, поэтому поверьте на слово: на этом участке прирост шума 0.85-0.9 стопа на стоп увеличения ISO. Соответственно, увеличение чувствительности в этом диапазоне - лучше чем недодержка (отношение сигнал/шум растет), но крайне незначительно.
    Собственно, на ISO640 шум 2.55, на 6400 - 19.8, если подходящее для снимка ISO - 6400, то сняв (по ошибке) на 640 вы получите сигнал-шум на четверть стопа хуже. Всего на четверть стопа - это при росте чувствительности на 3.2 стопа.
  5. 8000-25600: в этом диапазоне прирост шума 0.9-0.98 стопа на стоп чувствительности. Увеличивать чувствительность в этом диапазоне - совсем бессмысленно.
  6. ISO32000: шумы падают на стоп, до уровня ISO 16000. Кроме этого - меняется звук затвора (добавляется дополнительный "щелчок" после закрытия второй шторки). Что происходит - не знаю!
  7. 32000-102400 - шумы растут "на стоп за стоп", увеличивать ISO выше 32000 нет никакого смысла.

Устойчивость значений

Я снял три серии подряд, две в режиме 'compressed RAW' и третью - 'uncompressed'. Между сериями - переписывал файлики на компьютер т.е. давал пару минут отдохнуть. У второй серии уровень шумов "статистически устойчиво" (28 самплов из 34) выше, чем у первой.

У третьей серии уровень шума "статистически такой же" как у второй (16 значений выше, чем у 2-й серии, 18 - ниже). Но из этих "16-ти выше" - три четверти (12 значений) располагаются во второй половине серии, начиная с ISO2500. Собственно, из 17 значений во второй половине - 12 уровней выше чем в предыдущей серии.

Рост шума небольшой, речь идет о третьем знаке на низких ISO (ну там 2.43 - 2.45) и о "единичике-двойке во втором знаке" (70 и 72, к примеру) на высоких ISO. Вероятно, дело в нагреве камеры при съемке "почти сериями".

Каковы же выводы

  1. ISO 50-80 - фейковые (это мы и так знали).
  2. Рабочий ряд ISO: 100-200, 640 - 6400. Участком 250-500 пользоваться не надо, поднимать выше 6400 - бессмысленно кроме (возможно) одного исключения, описанного в следующем пункте:
  3. Что происходит на ISO32000 - непонятно. Может быть насильно включается вычитание темнового кадра (хоть LENR и выключен), может еще что. Так как эта чувствительность мне малоинтересна - исследовать подробно желания нет.
    Если вы работаете на сверхвысоких ISO - имеет смысл посравнивать 25600 и 32000, может быть на 32000 достигается какое-то особенное счастье (то есть как-то уменьшают шум не жертвуя при этом деталями).

Comments

Ну что значит "Бессмысленно"? Как я понимаю, хуже не будет (выше единицы коэффициент кривой нигде не поднимается), а обрабатывать проще ("естественней"), нет?

Бессмысленно - это именно бессмысленно.

Можно понимать это так, что если ISO6400 (сильно) не хватает, то от дальнейшего подъема лучше не станет и картинка не появится (чудом!)

Нуууу, у нас, видимо, разное определение смысла.
Если картинки «Переспорить фотоаппарат, 6400, недодержка 3 ступени и в обработке +3EV» и «Снять не споря с фотоаппаратом на 512000 и обработать как записано в EXIF'е» строго одинаковые (потому что там наклон у линии не больше 1 в твоём графике), то для меня это — «смысл есть». Потому что во втором случае затрачено меньше труда с тем же результатом.

А если картинки очень разные получатся, то я не так понимаю смысл этого графика и коэффициента его наклона.

>> затрачено меньше труда с тем же результатом.

Вопрос в результате. Обычно результат с 512000 хочется сразу выкинуть, не тратя время на.

А 6400 +3EV не хочется? :) Если результат один и тот же — зачем платить больше (своим временем)?

А уж выбрасывать этот результат или нет — вопрос целей.

Если цель - высокие ISO, то стоит и камеру брать другую, от 40Mpix на высоких ISO остаются слезы.

А для Sony RX100M4 никто такого не делал? Есть мануал, как такой график построить самому? Интересно понять какие исо на ней лучше юзать. Идеальную для её объектива диафрагму я уже нашёл, это 4 =)

Мануал прост:
- снимаете серию кадров в RAW с крышечкой на объективе. Разные ISO, одинаковая (типично рабочая, вроде 1/100 или 1/60) выдержка
- открываете первый в RawDigger
- В (Menu - File - ) Preferences - Data Processing снимаете галку Subtract black
- выделяете небольшой квадратик (скажем, в центре кадра) - чтобы коррекция виньетки в RAW и т.п. не мешало. Выделяете - Shift + мышка (нажатая левая кнопка)
- в квадратике Selection/Sample поменяется заголовок (станут кординаты квадратика) и появится по нему статистика
- смотрите, к примеру, на строчку G, колонка "сигма"
- записываете в Excel ISO, сигму
- переходите к следующему файлу (Ctrl - стрелка вправо)
- записываете в Excel ISO,сигму

Бесплатного 30-дневного триала RawDigger на это более чем достаточно

О! Спасибо! Займусь на недельке. =)

> типично рабочая, вроде 1/100 или 1/60

ожидается ли разница если вместо 1/100 - 1/60 поставить например 1/8000 (я на работе, посему до камеры мне много часов) ? вот чисто теоретически ....

N/A

Ну между 1 секундой и 30сек - точно огромная разница, я проверял (на 6D правда, на соньке только на глазок)

Далее по индукции. То есть лучше наверное "типичная рабочая выдержка"

Внутренний голос напомнил мне, что вот астофотографы снимают темновые кадры в двух режимах
- максимально короткая выдержка и это "шум чтения"
- рабочая выдержка и это "шум чтения + тепловой"

Надо проделать сегодня для пары ISO.

Можно еще убрать EFCS и отключить стаб... а то мало-ли.

N/A

Меня интересует практика же. Поэтому EFCS останется, а стаб - наверное уберу.

сделал 1/8000, uncompressed, без EFCS, без стабилизатора, ночью, на диафрагме f/22

---

ISO G1 G2

50 1.44 1.48
64 1.74 1.67
80 2.03 2.02
100 1.45 1.48
125 1.68 1.69
160 2.01 2.01
200 2.43 2.42
250 2.91 2.88
320 3.47 3.54
400 4.37 4.21
500 5.11 5.12
640 2.58 2.47
800 3.21 3.14
1000 3.92 3.80
1250 4.51 4.59
1600 5.93 5.77
2000 7.07 7.13
2500 8.90 8.44
3200 10.40 10.80
4000 13.60 13.50
5000 16.00 16.90
6400 21.70 21.00
8000 25.30 24.90
10000 33.00 31.00
12800 40.50 38.20
16000 50.10 49.10
20000 61.80 60.90
25600 74.30 79.10
32000 47.60 47.30
40000 57.20 59.20
51200 71.80 75.90
64000 94.80 93.50
80000 115.80 121.90
102400 145.30 152.50

N/A

На глазок - существенных различий с моими данными нет.

Ну и я тут делаю зависимость от времени выдержки (не для всех ISO, потому что высокие мне не нать) - между 1/100 и 1/8000 разница мала

Провёл тест на Sony RX100M4, и вот такой график получился:

Как я понимаю, удвоение сигмы это стоп, и получается, что на ней даже 6400 можно ставить, т.к. что-то новое ещё появится, правильно?

Ну смотрите, представим что
а) сигнал (в смысле числа фотонов) мал и мы можем ставить любую чувствительность
И к примеру экспопару мы не меняем, то есть за время экспозиции прилетает одно и то же число фотонов.
б) раз одно и то же число фотонов - значит фотонная составляющая шума одинакова. Забыли про нее.

в) сигнал на выходе АЦП - прямо пропорционален установленной чувствительности. Поставим если 200 - будет 200 единичек +- темновой шум (и фотонный шум но забыли про него, см выше) т.е. 4.48. Поставим 12800 - будет 12800 +- 136 (и плюс усиленный в 64 раза фотонный шум, т.е. реально шумовая составляющая будет сильно выше).
Соответственно сигнал-шум у нас 200:4.48 = 44:1 и 12800:136 = 94:1

Ну или другими словами, от 200 до 12800 "шум чтения" падает вдвое. Ну и хорошо.

Понял. Спасибо!

раз уж зашел разговор, а будет ли корректно таким же способом (по stdev) на реальном фото оценивать шум, к примеру в тенях или лучше гистограмма (значения до 5-10 в логарифмической шкале)?

На реальном фото отклонения создаются
- "шумом электроники" (read noise, тепловой шум)
- "шумом фотонов"
- деталями

То есть если у вас нет деталей и фотонов (снимаем, хм, черную карту) или просто нет деталей (снимаем серую карту) - то можно оценивать. Так и оцениваем: 1-й вид шума с закрытой крышкой, 1+2 - по ровной серой карте.

А вот если детали есть - то как вы их по статистике отличите от шума? Детали должны быть выше шума т.е. отклонение у них - тоже больше.

спасибо, приблизительно так себе и представлял

> У третьей серии уровень шума "статистически такой же" как у второй

т.е. если артефакты (на контрастных переходах) из-за компрессии нам неважны (звезды и неоновые вывески не снимаем) то смысла в полностью несжатом raw как бы нет вообще ?

N/A

Там еще ноль маленько смещен у сжатого (вследствие округления, вероятно).

ISO2000, темновой кадр, compressed, среднее по каналам: 512.5-512.9, все "в плюс" (от ожидаемых 512)
uncompressed - 511.8 - 512.3, серединка в ожидаемом месте.

Но пол-единички из 16к - это слезы.

А, ну и 13 и 14 бит в тенях. Не знаю будет ли видна разница, 13 и 12 вроде легко демонстрируется, если глубокие тени потянуть стопов на 5.

> А, ну и 13 и 14 бит в тенях. Не знаю будет ли видна разница, 13 и 12 вроде легко демонстрируется, если глубокие тени потянуть стопов на 5.

в смысле будет ли видна разница межды 13 и 14 битами в тенях, при том что разница между 12 (в ряде режимов съемки) и 13 (мех. затвор, одиночный кадр, умеренные длительности выдержки) у той же Sony легко демонстрируется

N/A

Ну 12 бит можно же поставить для тех же умеренных выдержек и вообще всего такого же. И результат - убедительно хуже (ну я картинки смотрел только, не разбирался) чем 13/14 bit.

Картинок на которых сравнивали бы, так же тяня тени, 13 и 14 - не видел, самому пока лень.

> ISO25600: не хзватает значений, в гистограмме дырки. Причем, что прикольно, два зеленых канала разные (вообще такого не припомню в других камерах, ну в синем/красном бывают свои шумодавы, но чтобы два зеленых разных...): https://www.dropbox.com/s/6zioex20zl...29.04.png?dl=0

а у меня - одинаковые ?!

N/A

я гистограммы выслал мылом

N/A

И тут вам отвечу:

Разница между нашими снимками - 1/100 и 1/8000. И, возможно, еще что-то (электронная шторка, стабилизатор)

Мне лень туда дальше копать, ISO 12800 меня слабо волнует.

схожу потроллю дедушку, он все равно дома сидит теперь :-)

N/A

А у А7 выгоднее всего снимать на iso 64 или 125. Не ожидал такого..

https://cloud.mail.ru/public/3qLB/aKqcCcP1N

Ступил, забыл выключить вычитание черного. Все пришло в норму :)
https://cloud.mail.ru/public/Em5c/SxjF9m8Zp

Попробовал из интереса подобный график построить для имеющихся у меня сейчас 5D mark3 и 5D (который не "марк").
Так вот, на старом 5D эта самая дисперсия получилась меньше раза в 3-4 во всём диапазоне ( 7-9 у 5D3 и 2.5-4 у 5D на нижних iso)
это от того что у одного разрядность 14 бит а у второго 12? ...или я что то неправильно понимаю?

Разрядность, да. S/N примерно такой же ведь получается (дисперсия меньше, сигнал меньше...)

Add new comment