Autor Tópico: O que causa o ruído além de ISO alto?  (Lida 10392 vezes)

davi_ssilva

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Resposta #45 Online: 15 de Junho de 2018, 10:02:53


Quando faço astrofotografia e após entender isso percebi que era melhor aumentar o ISO na câmera do que depois ter de aumentar o slider de exposição da cena.

Depende. Isso que você fala só acontece quando o aumento de luminância que você precisa na foto está em um range que não apresenta ISO invariance na sua câmera.

Caso o aumento de luminância necessário esteja dentro do intervalo de ISO invariance, aumentar o ISO na câmera ou aumentar o slider de exposição depois no computador são exatamente a mesma coisa, e gerarão exatamente o mesmo  nível de ruído.

https://www.google.com.br/amp/s/photographylife.com/iso-invariance-explained/amp

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eduedmais

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Resposta #46 Online: 15 de Junho de 2018, 10:05:05
Então , eu vou contribuir com tópico não respondendo diretamente a pergunta, afinal engenharia de processamento de imagem não é a minha formação , mas vou fazer considerações de eletrônica e que tem a ver com o assunto, fazendo analogias com telecomunicações , a minha formação, que não é a mesma coisa, claro, mas eu sei que tem muitos conceitos em comum.

Enfim o que gera ruído?

- Qualquer componente eletrônico semicondutor (diodo, transistor, circuito integrado e até chegar no sensor de câmera) gera um ruído térmico em um nível constante em função de alguns parâmetros, como a temperatura.

- Devido o fato de próprio semicondutor gerar um ruído "por conta própria", qualquer dispositivo eletrônico, analógico ou digital, que envolva captura/conversão de sinal ou forma de onda, vai somar ao sinal esse ruído térmico, gerado por "ele mesmo pro conta própria"

- Em uma etapa posterior a de cima de amplificação de sinal, como vocês com certeza já notaram em outras circunstâncias além de foto digital, como amplificador de som , recepção de sinal de tv, enfim, além do sinal desejado, o ruído também é amplificado. Assim como vocês ja devem ter notado em aparelho de som e TV, se o sinal tem uma intensidade forte, o ruído não é tão perceptível. E se o sinal é fraco , o ruído é mais perceptível (sinal de tv fraco, som baixo...) . Enfim , ruido sempre existe em um sistema eletronico . Essa diferença de intensidade do sinal desejado e o ruído é a famigerada relação sinal/ruído. ...

- Relação sinal ruído: A diferença de intensidade entre o nível do sinal desejado e o nível do ruído. Quanto maior a relação, ou maior a distancia entre o sinal desejado e o ruído, menor é perceptível a presença do ruído.  O que fazer para melhorar a relação sinal ruido? "Simples", ou aumentar o sinal, ou diminuir o ruído , ou os dois... Exemplos básicos de aumentar sinal no mundo de telecom: transmitir sinal com mais potência, uso de antena com maior ganho . Exemplos de aumentar o sinal no mundo da fotografia: os que todo mundo sabe aqui, todas táticas para entrar mais luz no sensor, seja com sensor maior , maior tempo de exposiçao e/ou maior abertura de diafragma. E como diminuir o ruído? em Telecom com desenvolvimento de semicondutores "low noise" ou com resfriamento do semicondutor (antigamente em comunicaçao via satélite fazia resfriamento dos receptores tipo a "quase" 0 grau kelvin!!). E na fotografia? Bem, admito que não é muito a minha praia :( , mas não tenho menor duvida que cada nova geração de sensores gerem menos ruído "natural" que as gerações anteriores.

Já falei tudo de ruído ?Huumm não.. Pois comentei só as possibilidades "mecânicas e analógicas". No mundo digital, qualquer conversão de sinal analógico para sinal digital, gera o ruído digital, devido ao erro de quantização, pois o mundo analógico é tipo "infinito" em variações de intensidade de sinal, e no mundo digital , as variaçoes de intensidade de sinal tem que ser enumeradas em uma quantidade finita de possibilidades, que nunca vai acertar de maneira absoluta o que acontece no mundo analógico. Por outro lado, devido o mundo digital não ser infinito nas variações de intensidade de intensidade de sinal (isso tem a ver com resolução do sinal em bits, 12 bits , 14 bits - aúdio 8/16/32bits), isso  permite uso de algoritmos matemáticos extremamente eficazes para correção de sinal, eliminação de ruído impossíveis no mundo analógico. Mais uma vez, engenharia de processamento de imagem não é minha praia (mas meus exemplos já denunciam minhas raízes em telecom, rs), mas certamente uma câmera digital funciona conceitualmente muito próximo disso.

- E finalizando, aumentar o ISO da câmera, sim, você não está aumentando a geração de ruído (sim, alguém já comentou isso anteriormente e concordo que é paradoxal, mas é verdade). Aumentar o ISO é nada mais que aumentar o "ganho do amplificador de imagem" da câmera. Ou seja, Tudo que o sensor capta , e de plus adicional o ruído térmico natural gerado, vai ter uma magnitude de saída maior que em relação aos ISOs mais baixos. Eu adimito, que apesar da analogia que fizeram com filme com essa história de ISO em camera fotográfica digital, enfim,  sob um certo ponto de vista eu acho um equivoco chamar de aumento de iso. Bastam ter em em mente que em câmera digital de vídeo, não usa o termo aumento de ISO, e sim de aumento do ganho de sinal de dB (decibeis) ,que do ponto de vista eletrônico funcional é um termo mais correto ,pelo menos na minha opinião.

Foi uma ótima explicação e concordo plenamente. É exatamente o que penso.
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nandoespinosa

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Resposta #47 Online: 15 de Junho de 2018, 10:06:23
Não torna, na verdade o que cria ruído são abertura e velocidade.
Quando faço astrofotografia e após entender isso percebi que era melhor aumentar o ISO na câmera do que depois ter de aumentar o slider de exposição da cena.
Eu entendi os teus argumentos.. E concordo com eles.. Mas discordo um pouco da tua interpretação sobre eles, Carlos.
Mas na prática, o que tu faz é otimizar o uso do ISO no teu equipamento. Perfeito!
Acredito, assim como tu, que nem sempre o ISO mais baixo é o melhor. Depende muito da luz, da exposição desejada e da cena.
Eu trabalho quase sempre com ISO acima de 2000-2500.. Meu trabalho envolve sempre pouca luz e luz ruim.. Sem poder usar flash ou outra luz auxiliar, fico refém do ISO alto.
E já vivi a experiência de ter mais ruido em uma foto com ISO mais baixo.. Erro meu na exposição.  :doh: Acontece...


Raphael Sombrio

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Resposta #48 Online: 15 de Junho de 2018, 10:53:29
Quando faço astrofotografia e após entender isso percebi que era melhor aumentar o ISO na câmera do que depois ter de aumentar o slider de exposição da cena.


Caso o aumento de luminância necessário esteja dentro do intervalo de ISO invariance, aumentar o ISO na câmera ou aumentar o slider de exposição depois no computador são exatamente a mesma coisa, e gerarão exatamente o mesmo  nível de ruído.

Caras, vcs estão se contradizendo um pouco, hora é a mesma coisa, hora é pior aumentar na pós.

Mesmo com todas essas teorias, que creio sejam realmente embasadas, ao menos para o meu equipamento, isso não procede, não como uma fórmula matemática. Sim, via de regra tem fundamento, mas existem muitas variáveis e ainda insisto, é a má exposição da cena que prejudica a imagem.

Em certa feita queria congelar as gotas de uma torneira e precisei utilizar f16 com 1/8000 de velocidade ( com ISO 100 ), e a imagem ficou péssima. Escura, cheia de ruído e inclusive banding.


cfcsosa

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Resposta #49 Online: 15 de Junho de 2018, 10:58:17
Tem muitas variáveis sim, até porque a tecnologia dos sensores mudou.

Concordo que isso valha apenas para sensores ISOLESS.

Caras, vcs estão se contradizendo um pouco, hora é a mesma coisa, hora é pior aumentar na pós.

Mesmo com todas essas teorias, que creio sejam realmente embasadas, ao menos para o meu equipamento, isso não procede, não como uma fórmula matemática. Sim, via de regra tem fundamento, mas existem muitas variáveis e ainda insisto, é a má exposição da cena que prejudica a imagem.

Em certa feita queria congelar as gotas de uma torneira e precisei utilizar f16 com 1/8000 de velocidade ( com ISO 100 ), e a imagem ficou péssima. Escura, cheia de ruído e inclusive banding.


davi_ssilva

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Resposta #50 Online: 15 de Junho de 2018, 11:15:29
Não há contradição alguma Rafael.

Nenhum sensor é completamente ISO invariante através de todo o range de ISO disponível.

Isso de aumentar o ISO ser igual a aumentar o slider de exposição vale só para quando seu sensor estiver no range de invariancia (até um certo limite, é claro, geralmente de 3 a 5 EVs dependendo do programa e da câmera). Fora deste range, aí existe sim diferença entre aumentar o ISO ou aumentar o slider na pós produção.

Pegue, por exemplo, a Sony a7iii. Ela é ISO invariante de ISO 100 a 500, o que significa que neste intervalo, em termos de ruído tanto faz aumentar a luminância da foto no dial de ISO ou depois no lightroom, pois o ruído exibido na foto será o mesmo (o dinamic range desses arquivos, entretanto, será diferente e é por isso que se recomenda fazer subexposição para preservar os highlights).

Entretanto, se vc precisar subir para ISO 640 ou mais na A7III, aí já há uma mudança de estágio e, nesse caso, é melhor aumentar o ISO para 640 diretamente na câmera, pois isso vai dar melhores resultados em termos de ruído do que fotografar em ISO 100 e subir tudo na pós depois.

Caso ainda esteja confuso e parecendo contraditório, eu realmente recomendo a você (e a todos aqui neste tópico) ler este artigo que estou postando. Nele, são explicadas todas as fontes de ruído nas imagens e as fases em que elas atuam. O artigo também explica o que o ISO (também chamado de modulador de ganho analógico de sinal) faz e em que estágio ele atua; e explica o que o slider de exposição dos editores de RAWs ou os ISOs extendidos na câmera (também chamados de moduladores de ganho digital de sinal) fazem e em que estágio eles atuam.

É um pouco longo e é em inglês, mas vale muito a pena e responde todas as dúvidas do pessoal aqui no tópico.

https://www.google.com.br/amp/s/photographylife.com/iso-invariance-explained/amp

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« Última modificação: 15 de Junho de 2018, 11:19:18 por davi_ssilva »


Raphael Sombrio

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Resposta #51 Online: 15 de Junho de 2018, 11:45:03
Não há contradição alguma Rafael.

Nenhum sensor é completamente ISO invariante através de todo o range de ISO disponível.

Isso de aumentar o ISO ser igual a aumentar o slider de exposição vale só para quando seu sensor estiver no range de invariancia (até um certo limite, é claro, geralmente de 3 a 5 EVs dependendo do programa e da câmera). Fora deste range, aí existe sim diferença entre aumentar o ISO ou aumentar o slider na pós produção.

Pegue, por exemplo, a Sony a7iii. Ela é ISO invariante de ISO 100 a 500, o que significa que neste intervalo, em termos de ruído tanto faz aumentar a luminância da foto no dial de ISO ou depois no lightroom, pois o ruído exibido na foto será o mesmo (o dinamic range desses arquivos, entretanto, será diferente e é por isso que se recomenda fazer subexposição para preservar os highlights).

Entretanto, se vc precisar subir para ISO 640 ou mais na A7III, aí já há uma mudança de estágio e, nesse caso, é melhor aumentar o ISO para 640 diretamente na câmera, pois isso vai dar melhores resultados em termos de ruído do que fotografar em ISO 100 e subir tudo na pós depois.

Caso ainda esteja confuso e parecendo contraditório, eu realmente recomendo a você (e a todos aqui neste tópico) ler este artigo que estou postando. Nele, são explicadas todas as fontes de ruído nas imagens e as fases em que elas atuam. O artigo também explica o que o ISO (também chamado de modulador de ganho analógico de sinal) faz e em que estágio ele atua; e explica o que o slider de exposição dos editores de RAWs ou os ISOs extendidos na câmera (também chamados de moduladores de ganho digital de sinal) fazem e em que estágio eles atuam.

É um pouco longo e é em inglês, mas vale muito a pena e responde todas as dúvidas do pessoal aqui no tópico.

https://www.google.com.br/amp/s/photographylife.com/iso-invariance-explained/amp

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Beleza! Eu entendi. Só que como vc mesmo disse, e é o que eu acho, a luz da cena é o grande X da questão.
As variáveis, as questões técnicas/eletrônicas, oscilam tanto que não da pra se querer ter uma receita de bolo.

Então afirmar que o que causa mais ruído é isso ou aquilo, é especificar demais algo que em verdade é muito genérico, e tem mais a ver com a foto feita errada do que outras questões.


Leonardo Tonin

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Resposta #52 Online: 15 de Junho de 2018, 11:49:35
Espero que nao aumentem a densidade de pixels.


YVanderlei

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Resposta #53 Online: 15 de Junho de 2018, 12:21:11
Agradeço a todos pelas opiniões, comentários e observações sobre a minha dúvida.


davi_ssilva

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Resposta #54 Online: 15 de Junho de 2018, 12:46:43
Beleza! Eu entendi. Só que como vc mesmo disse, e é o que eu acho, a luz da cena é o grande X da questão.
As variáveis, as questões técnicas/eletrônicas, oscilam tanto que não da pra se querer ter uma receita de bolo.

Então afirmar que o que causa mais ruído é isso ou aquilo, é especificar demais algo que em verdade é muito genérico, e tem mais a ver com a foto feita errada do que outras questões.

Sim, o ruído é causado por um conjunto de fatores. Porém, ao entender como o ISO da sua câmera funciona, você pode ativamente eliminar um desses fatores (o ISO) no seu raciocínio e pensar melhor nos outros (abertura, velocidade, temperatura...).

Por exemplo, um cara que usa uma 5DMk4 e uma a7III. Pegue este gráfico aqui:

http://photonstophotos.net/Charts/RN_e.htm#Canon%20EOS%205D%20Mark%20IV_14,Sony%20ILCE-7M3_14

Pelo gráfico, vemos que há uma diferença significativa de ruído entre os ISOs 500, 640, 1200, 2500 e 5000. Nesses casos, vale a pena o fotógrafo ativamente mexer no ISO para que não tenha que lidar com ruído extra na hora de recuperar as sombras na pós produção. Da mesma forma, dá pra ver que a partir de ISO 5000 o sensor da 5DMk4 fica praticamente ISO invariante, ou seja, não vai mudar nada ele aumentar o ISO na máquina ou depois no Lightroom. Isso é importante porque , caso ele queria preservar algum highlight (como fontes de luz numa festa de casamento), compensa ele deixar o ISO em 5000 mesmo que isso signifique subexpor a foto, e depois subir a exposição no lighroom, pois aí ele não vai ter acréscimo nenhum no ruído, além de conseguir preservar melhor as altas luzes.

Pelo mesmo gráfico, vemos que a a7III se comporta de modo diferente. Ela é praticamente ISO invariante de 100 a 500, e depois de 640 até 51200. Isso significa que o cara pode tirar uma foto com ISO de 640 ou 8000 que o ruído a ser amplificado analogicamente pelo ISO será praticamente o mesmo. Entretanto, como o dinamic range diminui conforme se aumenta o ISO, compensa ele manter a câmera em ISO640 e recuperar a luminância depois na pós produção, pois dessa forma ele poderá preservar melhor os highlights. Da mesma forma como ele deve fazer com a 5DMk4 a partir de ISO 5000.

É menos coisa técnica passando pela cabeça, e aí sobra mais tempo pra pensar em outras coisas mais importantes, como a composição.


dlgoes

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Resposta #55 Online: 15 de Junho de 2018, 19:22:05
To achando esse tópico bem "positivamente polêmico". Na minha opinião, quando os fabricantes de câmeras fotográficas digitais "inventaram essa história" de associar o ganho do amplificador de luminância da imagem com mesmos valores da escala do ganho de luminância dos filmes , pra transição do mundo analógico pro digital não tenho dúvida que foi uma ideia super válida e muito bem aceita e absorvida. Mas tem esse efeito colateral de, na minha opinião claro, de dar esse "nó na cabeça" , quando buscando entender o pleno funcionamento do sistema digital,  compreender o real motivo do ruido nas fotos e o que é possível fazer em "nível hard" para minimiza-lo.

Tudo que foi discutido aqui no final das contas é o que fazer pra ter a melhor solução de compromisso de relação de relação sinal ruído em situações "extremas", onde aumentar sinal incidente, pelo menos de maneiras óbvias, não é mais possível, e que o nível do sinal é quase igual ou até inferior ao nível de ruído gerado pela câmera, como o exemplo da astrografia. E nesses casos ,  só resta ver a melhor solução de como diminuir o nível de ruído, seja de forma analógica (apesar que essa opção depende mais dos fabricantes e da evolução da tecnologia) ou reduzir ruído na etapa digital , que tem um mundo de possibilidades e ao nosso alcance , mas sempre no famoso esquema ganha de um lado, perde do outro que aflige todos nós..


cfcsosa

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Resposta #56 Online: 15 de Junho de 2018, 19:24:28
Perfeito.
To achando esse tópico bem "positivamente polêmico". Na minha opinião, quando os fabricantes de câmeras fotográficas digitais "inventaram essa história" de associar o ganho do amplificador de luminância da imagem com mesmos valores da escala do ganho de luminância dos filmes , pra transição do mundo analógico pro digital não tenho dúvida que foi uma ideia super válida e muito bem aceita e absorvida. Mas tem esse efeito colateral de, na minha opinião claro, de dar esse "nó na cabeça" , quando buscando entender o pleno funcionamento do sistema digital,  compreender o real motivo do ruido nas fotos e o que é possível fazer em "nível hard" para minimiza-lo.

Tudo que foi discutido aqui no final das contas é o que fazer pra ter a melhor solução de compromisso de relação de relação sinal ruído em situações "extremas", onde aumentar sinal incidente, pelo menos de maneiras óbvias, não é mais possível, e que o nível do sinal é quase igual ou até inferior ao nível de ruído gerado pela câmera, como o exemplo da astrografia. E nesses casos ,  só resta ver a melhor solução de como diminuir o nível de ruído, seja de forma analógica (apesar que essa opção depende mais dos fabricantes e da evolução da tecnologia) ou reduzir ruído na etapa digital , que tem um mundo de possibilidades e ao nosso alcance , mas sempre no famoso esquema ganha de um lado, perde do outro que aflige todos nós..


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Resposta #57 Online: 16 de Junho de 2018, 01:24:02
Eu entendi os teus argumentos.. E concordo com eles.. Mas discordo um pouco da tua interpretação sobre eles, Carlos.
Mas na prática, o que tu faz é otimizar o uso do ISO no teu equipamento. Perfeito!
Acredito, assim como tu, que nem sempre o ISO mais baixo é o melhor. Depende muito da luz, da exposição desejada e da cena.
Eu trabalho quase sempre com ISO acima de 2000-2500.. Meu trabalho envolve sempre pouca luz e luz ruim.. Sem poder usar flash ou outra luz auxiliar, fico refém do ISO alto.
E já vivi a experiência de ter mais ruido em uma foto com ISO mais baixo.. Erro meu na exposição.  :doh: Acontece...

Eu também acredito que nem sempre iso baixo é a melhor opção. Quando você precisa de velocidade mais alta, para não borrar a imagem, e não pode ter uma abertura maior, a única forma é aumentar ISO. Suponha que use 800 de ISO, ao invés de 100. Você teve uma imagem ótima porque conseguiu uma velocidade maior, e sem ruído. Não significa que em ISO 800 você tem o mesmo ruído que ISO 100, ou mesmo que não tenha ruído. Em ISO 800 você tem definitivamente mais ruído que ISO 100. Porém, a depender da iluminação, da câmera e das cores na cena, talvez esse ruído extra não seja detectável, ou perceptível. Então o importante é ter ISO 100 como base, mas se um ISO maior poderia eventualmente te disponibilizar meios de fazer uma imagem melhor, então você deve procurar o ISO ideal, que é o maior ISO possível com o menor ruído possível. ;)
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Resposta #58 Online: 16 de Junho de 2018, 17:03:35
Existem algumas limitacoes na producao de lentes.
Lentes zoom claras tendem a ser pesadas.
Lentes fixas 1.2 ou 0.95 tambem.
A unica coisa a evoluir ( a se pagar )  sao sensores.



vangelismm

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Resposta #59 Online: 16 de Junho de 2018, 19:20:45
Então , eu vou contribuir com tópico não respondendo diretamente a pergunta, afinal engenharia de processamento de imagem não é a minha formação , mas vou fazer considerações de eletrônica e que tem a ver com o assunto, fazendo analogias com telecomunicações , a minha formação, que não é a mesma coisa, claro, mas eu sei que tem muitos conceitos em comum.

 :clap:

Perfeito, só para completar com uma analogia.
Quando estamos viajando de carro e o sinal de nossa radio favorita vai ficando fraco, o que fazemos?
Aumentamos o volume, que amplifica tanto o sinal quanto o ruido, isso funciona até um certo limite em que conseguimos ignorar o ruido em relação a musica (sinal).

Sobre tecnologias para mitigar ruido, as ultimas que li foram colocar os conversores analogicos-digitais (ADC) dentro do sensor e a tecnologia Back-Illuminated CMOS da Sony.

Sobre isoless, na verdade até a canon tem uma faixa isoless!
O negocio é que o comportamento é o inverso dos sensores sony, começa no isos altos, 800 e 1600 em muitos modelos.
http://dslr-astrophotography.com/iso-values-canon-cameras/
"A perspectiva de uma imagem é controlada pela distância entre a lente e o assunto; mudando a distancia focal da lente muda o tamanho da imagem , mas não altera a perspectiva . Muitos fotógrafos ignoram este fato, ou não têm conhecimento de sua importância." -  Ansel Adams, Examples – The Making of 40 Photographs