Re: [問題] 為什麼高 ISO 會有高雜訊？

看板DSLR作者 (我是EPS)時間11年前 (2012/08/12 13:59), 編輯推噓27(27推 0噓 73→)
留言100則, 13人參與, 最新討論串3/3 (看更多)
※ 引述《jam46 (巴納猴)》之銘言： : 最近跟一個新入門朋友解釋一些相機功能 : 光圈.快門.ISO 的關係，用水管的說法，還大概會解釋 : 大光圈vs小光圈. 高速快門vs慢速快門. 高ISOvs低ISO 的優缺點也還ok : 解釋到雜訊問題時.... 我卡關了...... : 長時間曝光造成的雜訊，我知道是因為電子零件發熱所產生的熱噪點 : 但高 ISO 為何會有高雜訊？我就不解了..... : 只知道實際拍起來 ISO 100，就是會比 ISO 6400 乾淨 : 知其然而不知其所以然，因此上來向各位前輩們請益 : 究竟高 ISO 為何會有較高的雜訊呢？　@.@ 我很欣賞原po，遇到不懂的問題就謙虛地發問。 其它人.... 可以不要不懂裝懂嗎？ 如果我們回歸數位影像的本源：在CCD或CMOS上產生的光電子， 那麼，高ISO並不會有高雜訊。 相反的，高ISO時的雜訊反而比較低。 http://www.sensorgen.info/ 各位可以隨便點幾台相機的資料進去看， 當相機的讀出迴路產生的讀出雜訊是以電子數為單位表示時， 絕大多數相機的雜訊，在ISO值越高時反而是越低的。 以5D3為例，它的讀出迴路在ISO 3200以下時， 是ISO越高雜訊越低的，ISO 3200以上這個現象才消失。 為什麼會這樣？這篇文章的3.3節有解釋（以5D2為例）： http://www3.asiaa.sinica.edu.tw/~whwang/misc/Canon5D2.pdf 那為什麼我們會覺得高ISO下好像雜訊較強？ 其實那不是雜訊較強，而是訊號較弱。 高ISO下，面對同一個景，曝光量會比較低， （假設用同樣的方法測光，讓相機自己決定最佳曝光量） 曝光量低，打進CCD或CMOS的光子數就少，產生的光電子數也就少。 （在前面的假設之下，光電子的產生數正比於曝光量，反比於ISO值） 雖然高ISO下相機產生的雜訊也少， 但雜訊減少的速度追不上訊號光電子減少的速度， （讀出雜訊減少的速度比ISO的負一次方慢） 所以訊號與雜訊間的比值，也就是訊噪比，會隨ISO增加而減少。 訊噪比隨ISO的增加而越來越低， 然後相機又設法放大影像，讓不同ISO下的影像看起來一樣亮， 就會產生高ISO下的影像雜訊看起來較強的錯覺。 總而言之，高ISO下的影像看起來雜訊感較強， 根本的原因是進光量降低，不是相機在高ISO下產生更多雜訊。 現在的相機非常盡責，其讀出迴路在ISO越高時， 產生的雜訊其實是越低的。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.109.189.210
推
08/12 14:23, , 1F
推！雜訊另一個成因是CCD/CMOS的溫度，這點在DC上由其明顯。
08/12 14:23, 1F
→
08/12 14:24, , 2F
阿，前面有人寫了，請原PO刪除我推文，謝謝。
08/12 14:24, 2F
→
08/12 14:45, , 3F
最終應用高ISO就是雜訊高，斷章取義也沒有改變結果啊..(茶)
08/12 14:45, 3F
→
08/12 14:52, , 4F
你可以看看DCVIEW對"片幅小其實淺景深越淺"的文章
08/12 14:52, 4F
→
08/12 14:53, , 5F
你們說的都沒有錯，但事實並沒有改變最後結果
08/12 14:53, 5F
→
08/12 14:53, , 6F
"高ISO下，面對同一個景，曝光量會比較低"，這句話怪怪的
08/12 14:53, 6F
→
08/12 14:54, , 7F
為什在高ISO下曝光量會變低?
08/12 14:54, 7F
→
08/12 14:55, , 8F
不能只抓其中一個現象就大肆宣揚，這一樣沒有改變結果
08/12 14:55, 8F
→
08/12 14:56, , 9F
高ISO敏感度變高了，曝光量當然要變少啊
08/12 14:56, 9F
→
08/12 14:57, , 10F
高ISO多兩級，曝光量就要少兩級，不然過曝了啊
08/12 14:57, 10F
→
08/12 14:58, , 11F
因為快門變快了，所以接收到的光資訊就變少，曝光量當然變低
08/12 14:58, 11F
推
08/12 14:59, , 12F
noise(x)=sqrt(A*x+B)
08/12 14:59, 12F
推
08/12 15:00, , 13F
用高ISO配減光鏡VS.低ISO 曝光時間相同
08/12 15:00, 13F
→
08/12 15:00, , 14F
這樣高ISO會比較乾淨嗎??
08/12 15:00, 14F
→
08/12 15:00, , 15F
x: average singal/A: pixal size/:B noise floor of sensor
08/12 15:00, 15F
→
08/12 15:01, , 16F
不太對吧，照這樣說我需要曝光量大的時候開低ISO?
08/12 15:01, 16F
→
08/12 15:02, , 17F
不同的ISO下，動態範圍就不同了...
08/12 15:02, 17F
→
08/12 15:03, , 18F
你把SENSOR感度跟進光量分開來看就可以了，在同樣曝光下
08/12 15:03, 18F
推
08/12 15:03, , 19F
之前也有聽說過 同快門下 低ISO後製加EV會比高ISO乾淨
08/12 15:03, 19F
→
08/12 15:04, , 20F
進來的光多，敏感度(ISO)就要變低，不然曝光就不對了
08/12 15:04, 20F
推
08/12 15:05, , 21F
樓上你這個在晴天說得通，那如果是在微光呢?
08/12 15:05, 21F
→
08/12 15:06, , 22F
微光曝光量就在不足了，按照這理論我應該降ISO不是升
08/12 15:06, 22F
→
08/12 15:06, , 23F
要記得noise產生的原因不止一種的,原po講的這個影響似
08/12 15:06, 23F
→
08/12 15:06, , 24F
乎不大
08/12 15:06, 24F
推
08/12 15:08, , 25F
A*x跟B就是兩個noise源，跟原po大說的一樣，只是用數學表達
08/12 15:08, 25F
→
08/12 15:09, , 26F
沒說清楚，A跟所選的ISO跟pixel size有關，Ax是photon noise
08/12 15:09, 26F
→
08/12 15:10, , 27F
A不是pixel size，更正XD
08/12 15:10, 27F
推
08/12 15:12, , 28F
原PO的第二個連結PDF看似是論文,但居然拿網址當ref....
08/12 15:12, 28F
→
08/12 15:13, , 29F
這種文章少看為妙
08/12 15:13, 29F
推
08/12 15:14, , 30F
人家好歹出過書...XD
08/12 15:14, 30F
推
08/12 15:16, , 31F
但拿網址當ref也太兒戲了吧....出過書也不代表什麼阿
08/12 15:16, 31F
→
08/12 15:16, , 32F
出書要印到第三版以上才代表有實力阿
08/12 15:16, 32F
→
08/12 15:17, , 33F
有些印第一版就賣不完了XDDD
08/12 15:17, 33F
推
08/12 15:17, , 34F
高ISO的noise floor會跟signal非常靠近(與低ISO比)，同時動
08/12 15:17, 34F
→
08/12 15:18, , 35F
態範圍也會降低，無論如何，數位攝影裡真正正確的曝光法則就
08/12 15:18, 35F
→
08/12 15:18, , 36F
是儘量遠離noise floor...
08/12 15:18, 36F
推
08/12 15:36, , 37F
稍微看了一下ref.其實都是些工具軟體的網頁，應該還好啦!
08/12 15:36, 37F
→
08/12 15:37, , 38F
dcraw這個夠有名了!很多研究都用他來解Raw檔。
08/12 15:37, 38F
推
08/12 15:58, , 39F
那不能算ref吧...
08/12 15:58, 39F
還有 21 則推文
推
08/14 07:30, , 61F
SNR降低的原因可以有兩種，一種是雜訊增加訊號不變，另一種
08/14 07:30, 61F
→
08/14 07:31, , 62F
是雜訊不變而訊號降低，兩者的意義其實是不同的，sensor並沒
08/14 07:31, 62F
→
08/14 07:31, , 63F
改變，因此noise floor基本上變動是不大的，然而所需滿足的
08/14 07:31, 63F
→
08/14 07:32, , 64F
曝光量降低，就代表訊號減弱，提高ISO是屬於後者。
08/14 07:32, 64F
推
08/14 07:36, , 65F
簡單的比喻，原本10ml的水桶裝滿水表示過曝，現在砍成一半高
08/14 07:36, 65F
→
08/14 07:37, , 66F
度(5ml)，則只要5ml的水即可達到過曝，如果對應到histogram
08/14 07:37, 66F
→
08/14 07:37, , 67F
可以想像成原本是0ml(0)到10ml(255)，變成0ml(0)到5ml(255)
08/14 07:37, 67F
→
08/14 07:38, , 68F
這樣的改變就類似訊號放大的過程。
08/14 07:38, 68F
→
08/14 07:40, , 69F
而noise floor可以假設成水桶裡的沙子，高度約1ml的話，不管
08/14 07:40, 69F
→
08/14 07:41, , 70F
水桶的高度如何變小，沙子的高度不變，水桶愈矮，沙子離水桶
08/14 07:41, 70F
→
08/14 07:41, , 71F
頂就會愈接近。
08/14 07:41, 71F
→
08/14 16:21, , 72F
這樣ISO高就沒意義了啦,電壓提高的原意就是提高光電電
08/14 16:21, 72F
→
08/14 16:22, , 73F
流,所以己經"放大"過了啦
08/14 16:22, 73F
→
08/14 16:22, , 74F
光子=>電子不是100%的,要看電壓
08/14 16:22, 74F
推
08/14 16:25, , 75F
可能我們的"放大"是各指不同的東西
08/14 16:25, 75F
推
08/15 02:50, , 76F
就我的認知 ISO是訊號放大來的沒錯...
08/15 02:50, 76F
→
08/15 02:52, , 77F
光子->電子的轉換的確不是100% 不過那是量子效率 不是電壓決定
08/15 02:52, 77F
→
08/15 02:52, , 78F
光子把電子打出來以後 電子就掉到某個電容裡面
08/15 02:52, 78F
→
08/15 02:52, , 79F
然後在曝光結束後我們才來讀一讀電容裡有幾顆電子
08/15 02:52, 79F
→
08/15 02:52, , 80F
這個電子數量是固定的 不會因為你電壓加大一點 就掉比較多電子
08/15 02:52, 80F
→
08/15 02:53, , 81F
數位的ISO調整只是改變讀取方式 並不改變曝光過程產生的電子
08/15 02:53, 81F
推
08/15 13:25, , 82F
訊號一定是會放大,但不會按照不同ISO而有不同的放大程
08/15 13:25, 82F
→
08/15 13:25, , 83F
序
08/15 13:25, 83F
→
08/15 13:25, , 84F
電子就掉到某個電容裡面<--這就是靠電位差吸過去的
08/15 13:25, 84F
→
08/15 13:26, , 85F
大部分打出來的電子會掉回原來的位置
08/15 13:26, 85F
→
08/15 13:26, , 86F
但電壓愈大,能跳出來的電子愈多
08/15 13:26, 86F
→
08/15 13:27, , 87F
可以WIKI一下光電效應
08/15 13:27, 87F
→
08/15 13:28, , 88F
光子激發電子游離=>電位差吸過去=>轉換成電流
08/15 13:28, 88F
推
08/15 15:45, , 89F
光電效應能不能打出光電子那是波長決定的
08/15 15:45, 89F
→
08/15 15:45, , 90F
波長不到(未達截止頻率) 你打得再多都不會有電子出來
08/15 15:45, 90F
→
08/15 15:45, , 91F
但只要波長對了 不管多微弱都能打出電子 而且打出來就是游離掉
08/15 15:45, 91F
→
08/15 15:45, , 92F
不會再受束縛 並不會因為光線微弱所以能量不夠會掉回去這種事
08/15 15:45, 92F
→
08/15 15:45, , 93F
當然也不是你給他加大一點偏壓他就會跑比較多出來的
08/15 15:45, 93F
→
08/15 15:46, , 94F
加偏壓只是製造一個位能井把游離電子關住 不是把電子吸出來的
08/15 15:46, 94F
→
08/15 15:46, , 95F
只要位能井比電子深(光電子能量由光波長決定) 電子就不會跑掉
08/15 15:46, 95F
→
08/15 22:54, , 96F
x君，何必浪費時間？有更好的事可做啊。
08/15 22:54, 96F
推
08/16 08:37, , 97F
其實現在的sensor都是CMOS居多了...CCD裡的放大器跟CMOS放大
08/16 08:37, 97F
→
08/16 08:38, , 98F
器位置並不一樣，CMOS又有分analog output CMOS跟digital
08/16 08:38, 98F
→
08/16 08:39, , 99F
output CMOS，兩者對於放大訊號的處理又有些微差異，總之...
08/16 08:39, 99F
→
08/16 08:40, , 100F
知識是工具，專心拍照還是最重要的事。(茶..)
08/16 08:40, 100F
‣ 更多 Epsilon 的文章
文章代碼(AID): #1G9qPB6- (DSLR)
‣ 更多 Epsilon 的文章
文章代碼(AID): #1G9qPB6- (DSLR)