Autor Tópico: Ruido - Dilema  (Lida 4355 vezes)

mnc

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Online: 02 de Dezembro de 2004, 08:23:30
Postei essa mensagem no Orkut, estou trazendo p/ discussão aqui...

Tirei algumas fotos de teste com minha S5100, em ISOs diversos, com flash, fazendo medição de luz e distancia p/ objetos (afim de fotografar um evento).
O que acontece é que, naturalmente, com ISO maior a captação de luz é maior sim, contudo, vc ganha um pouco de ruído. Em ISO 200 fica aceitável, em 400 vc talvez precise de um tratamento bem apurado p/ conseguir os detalhes da foto.
Em ISO 64 vc não percebe tanto ruído, mas a foto fica mais escura. Assim, vc precisa ajustar curves/levels no PS pra ter uma foto decente. Só que quando vc faz isso, advinha o que aparece? Sim, o famigerado ruido das baixas luzes.
Então é um dilema: ISO baixo com ruído no pos-processamento, ou ISO alto com ruído instantâneo? Acabei optando pelo primeiro p/ minhas fotos do evento. Vamos ver na impressão como vai ficar.

Qual seria a melhor opção p/ voces nessa situação?


Ivan de Almeida

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Resposta #1 Online: 02 de Dezembro de 2004, 08:37:52
Flávio:

O que você diz exemplifica exatamente o que venho repetindo há algum tempo: não existe ISO algum. O que existe é uma latitude de sensibilidade do sensor, sempre a mesma, e varia, conforme o ISO, o aproveitamento desse espaço de captura.

Quando você fotografa com ISO 200, na prática o que está fazendo é amplificar as baixas-luzes capturadas. Só isso. A câmera faz mais ou menos a mesma coisa que você faria no PS, naturalmente ela faz ainda nos dados crus, e você nos dados já tratados pelo software interno.

Por isso eu lhe digo que é possível fotografar com ISO-equivalente mais baixo ou mais alto, dependendo da fotometria que você faz, pois é isso que influencia no aproveitamento da latitude do sensor, isto é, se ela vai serr aproveitada na parte de melhor relação sinal-ruído ou na parte de pior relação sinal-ruído. Naturalmente falo de fotografia em RAW.

Creio que faltou você dizer alguma coisa na sua mensagem, e essa coisa é a respeito da velocidade que você tinha de praticar, que, pelo que disse, não podia ser muito lenta.

Sabendo do comportamento do sensor, cabe a nós traçar uma estratégia de fotometria para ter o melhor possível. A minha estratégia eu já expliquei em outras mensagens lá no Orkut.

O menor ISO de cada máquina é sua melhor faixa de aproveitamento do CCD. Se você fotografar em RAW, ela lhe dá tudo o que qualquer outro ISO dá, e você ajusta depois. sò que tem de fazer os´prognósticos mentalmente.

 


eber10

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Resposta #2 Online: 02 de Dezembro de 2004, 12:46:25
Se sua máquina tiver o recurso, fotografe em RAW, pois vc verá uma sensível melhora na qualidade da foto, e será possível também fazer todos os ajustes posteriores no arquivo mãe, sem processamento. Quanto ao ISO use o menor e regule a velocidade para a menor possível (para não tremer), assim vc pode captar um pouco da luz ambiente.


Leo Terra

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Resposta #3 Online: 02 de Dezembro de 2004, 12:57:08
Ivan sinto discordar mas seu comentário sobre ISO está falho, a câmera não amplifica as luzes baixas no ISO não, ela aumenta o ganho do sensor, sendo inclusive essa a causa do ruído.
O ISO em digital existe sim e é um mecanismo de ganho elétrico no sensor, que inclusive provoca super aquecimento do mesmo e amplifica todo o conjunto de captura, forçando que o tempo de exposição seja encurtado, a latitude não tem nada a ver com o mecanismo de ISO, mesmo porque se fosse assim os 3 pontos de latitude negativa da 20D dariam a ela um ISO máximo de 400 (pois ela precisaria de pelo menos um ponto de baixas luzes), enquanto ela chega com 2,5 pontos de latitude em ISO 1600, ou seja, não tem nada a ver com software e exploração de baixas luzes, tem sim a ver com ganho de hardware que provoca consequente aumento de ruído, de forma semelhante ao que ocorre quando se usa um dispositivo de maior ganho em um microfone.
O que ocorre é que o ISO em sensores CCD é diretamente ligado a ganho elétrico, o que submete sensores a maior ruído.

Se fosse como vc falou um sensor de uma Prossumer com ISO 64 teria só ISO 100 como máximo pois elas possuem latitude de apenas 2 pontos e precisariam ainda da margem para capturar luzes baixas, e o que se observa é que mesmo em ISO 400 elas possuem latitude de pelo menos 1,5 pontos. ;)

É importante lembrar que ISO e latitude ISO são conceitos diferentes mesmo nas digitais, o que ocorre é que quando o sensor atua fora de sua faixa de ganho ideal ele apresenta queda na latitude ISO, tanto para luzes baixas como para luzes altas.
« Última modificação: 02 de Dezembro de 2004, 13:09:46 por Leo Terra »
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Resposta #4 Online: 02 de Dezembro de 2004, 13:33:23
Leonardo.

Possivelmente me expiquei mal. Vou tentar novamente, pois o que eu disse não está em oposição com o que você está dizendo, somente constitui uma forma diferente de ver a questão.

Evidentemente a amplificação é por hardware, é isso mesmo, aumentar o ganho do sinal.

Contudo, não é o sensor que é super sensibilizado, assim como não é o microfone que é supersensibilizado. O microfone, assim como o sensor, são dispositivos passivos, que respondem sempre da mesma maneira para a mesma quantidade de som ou luz.

Posteriormente esse sinal é amplificado, por harware, e é um tipo de amplificação analógica. Ela ocorre para colocar o sinal na faixa onde o módulo de conversão analógico/digital pode trabalhar.

Ao se amplificar uma seríe de sinais, o que acontece? Aumenta a diferença entre o sinal mais baixo e o mais alto, mesmo que o mais baixo também se eleve.

Muma má metáfora, vejamos. A diferença entre 1 e 2 é de apenas 1 unidade. Porem se multiplicamos por 5, a diferença entre os resultados multiplicados passará a ser 5 (os números passarão a ser 5 e 10).

Voltando ao sinal produzido pelo sensor.  O menor ISO corresponde, por ser esse o melhor ajuste, ao mínimo de amplificação necessária para fazer com que o, digamos, histograma de captura de uma imagem (distribuição das luzes na latitude real do sensor) seja amplificado para ser traduzido (quantizado) pelo módulo Analógico/Digital A/D e virar sinal digital entre 0 e 255 (não é bem isso, pois são 12 bits, e não 8, mas serve para o raciocínio).

Vamos supor que esse histograma corresponda à captura em f2.8, 1/100 em ISO 100, e que esse histograma de captura ocupe toda a latitude do sensor. Bem, então com a amplificação mínima será possível ocupar todo o espaço paramétrico determinado pelo conversor A/D.

Porém, vamos supor que a luz ambiente diminua pela metade. Aí, ao invés de mudar velocidade a abertura, você troca o ISO para 200. O que acontecerá com seu histograma de captura? bem, ele não se estenderá por toda a faixa da latitude real do sensor, ficando uma parte das mais altas luzes vazia. O histograma ficará comprimido na parte das médias e baixas luzes (embora você o veja cheio na câmera, mas isso é software).

Porém, a amplificação pela mudança de ISO multiplica por dois as diferenças, e assim essa menor latitude de captura real se transforma numa igual latitude convertida, pois ela é esticada pela amplificação. Você tem a sensação de ter a mesma latitude, mas não tem, o que você tem é um ajuste de fotometria que lhe dá a sensação operacional de mesma latitude. Como isso acontece antes da conversão para digital, essa falsa sensação atua mesmo em RAW, pois o RAW é cru, mas já é digital.

Não é feito por software, mas por hardware analógico, mas o efeito é exatamente esse: ajustar uma menor latitude real de captura a um mesmo espaço paramétrico, simulando uma resposta de ISO mais alto.

A mesma coisa pode ser feita por software, e com melhor controle, se você subexpor em ISO baixo e amplificar posteriormente através da aplicação de uma curva de contraste.

Por isso o ISO mais alto tem ruído, porque corresponde a uma multiplicação da parte da latitude possível do sensor onde há pior relação sinal ruído. Seria um contrasenso se o sensor se tornasse mais sensível, seria como dizer que quando você aumenta a amplificação do som doméstico o cristal ca capsula da agulha respondesse melhor. Não responde. É igual. Os dispositivos de conversão de vibração em eletricidade, ou de luz em eletricidade são passivos, e por isso seu sinal precisas ser amplificado APÓS A CAPTURA. Menos luz, menos sinal. Não tem remédio.



 


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Resposta #5 Online: 02 de Dezembro de 2004, 14:10:08
Ivan, realmente essa informação que faltou era verdadeira, eu precisava de velocidade sim. Outra coisa que eu não disse, é que não dava pra fotografar tudo em RAW, pois pela minha inexperiencia com esse tipo de fotografia eu tinha que fazer muitas fotos, pra conseguir uma quantidade razoavel delas com bom resultado. E foi o que eu fiz, praticamente enchi o cartão de 512mb :)
Talvez com mais alguma experiencia de pra aplicar o RAW nesse tipo de foto e ter possibilidade de tratamento melhor (embora ainda não tenha achado nenhum programa/metodo bacana pra tirar ruido no Linux).
Sem duvida o que vc disse é verdade e eu percebi com a escolha que eu fiz (ISO baixo), mesmo amplificando um pouco de ruído dá pra perceber que todos os tons da foto estão lá, basta apenas um ajuste. O mesmo talvez não fosse verdade se tivesse usado ISO alto.
Acho que nas copias 15x20 que pretendo fazer dessas fotos talvez o ruído não apareça. Vou mandar umas 5 ou 6 daqui a pouco pra ver como sai.
 


Leo Terra

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Resposta #6 Online: 02 de Dezembro de 2004, 14:23:56
Ai é que está Ivan, no caso do sensor é o sensor que é sensibilizado, ele recebe uma carga maior, dai inclusive o maior aquecimento do mesmo em ISO mais elevado.
Mesmo porque a latitude é uma só e se fosse da forma que você está dizendo esses sensores teriam latitudes excelentes em ISO mais baixo (como 100), pois o dispositivo de conversão analógica conseguiria resgatar as altas e baixas luzes em qualquer ISO, o que não ocorre exatamente porque o próprio RAW que sai do sensor já demonstra o limite daquele sensor naquela determinada carga.
Ou seja, em uma 20D por exemplo o limite é 3 pontos abaixo e 3 pontos acima em ISO 100, se você pegar esta RAW você não conseguirá elevar de forma externa (seja analógica ou digital) as luzes baixas acima de 3 pontos, o que daria ISO 800 nela sem áreas de sombra (ou seja latitude negativa 0). Não há a possibilidade desta recuperação exatamente porque o sensor não capturou nada além dessa latitude dele.
O que acontece é que sensibilizando o sensor com uma maior corrente ele consegue capturar mais sinal eletromagnético, o que gera o famoso ISO alto, porém a latitude é praticamente mantida no ISO acima, e vc pegando o RAW gerado nesta nova condição você também não consegue fugir na nova latitude desta condição, a prova do que estou te falando é que o ISO é a única operação que não pode ser alterada na conversão de RAW, pois ele é resultado da aplicação de maiores correntes nos fotodiodos.

Existe uma ilustração no site da Olympus que demosntra inclusive porque os sensores com fotodiodos menores possuem maior ruído, é exatamente porque a corrente aplicada sobre eles é tão grande como em um sensor maior e por serem menores eles aquecem mais rapidamente e ficam mais sugeitos a interferências eletromagnéticas externas.

Infelizmente sua idéia que o ISO é um aproveitamento da latidute ISO do sensor é errada, pois se fosse assim certamente não haveria esse enorme duelo para conseguir aumentar em 1 ponto a latitude dos equipamentos, mesmo porque teriamos câmeras como a 20D com 10 pontos de latitude negativa no Sensor em ISO 100, gerando arquivos melhores que qualquer médio formato ;) e a Fuji não precisaria implementar uma nova tecnologia caríssima para conseguir ganhar 3 pontos de latitude abaixo como no super CCD SR ;).
 
Leo Terra

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Resposta #7 Online: 02 de Dezembro de 2004, 14:49:17
Leonardo:

Será que você poderia me mostrar uma fonte onde fosse dito que os sensores não são dispositivos passivos?

Tudo o que li até hoje diz isso.

Quanto ao fato de se fazer com o mesmo sensor um ISO mais baixo, foi o que a Fuji fez com o sensor da 550, o mesmo da S7000, e, você mesmo concordou, à custa de latitude (no caso cortando o histograma embaixo).

Bem, não adianta ficarmos teimando aqui, Se você tiver alguma fonte técnica que me contradiga, por favor, me indique que lerei.

Abraços,
Ivan

 


pksato

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Resposta #8 Online: 02 de Dezembro de 2004, 15:19:01
Acho que preciso rever os fudamento do funcionameto dos sensores CCD.
Bom, pelo que aprendi como hobista de eletrônica e graduando em Física:
Um 'photosite' do ccd e como uma caneca cheia de carga (elétrons), quando a luz o atinje, algums elétrons são jogados para fora, diminuido a carga do 'photosite'. Então quanto mais cheio, mais luz ele será capaz de captar, ou seja, eles sempre vão ser enchidos por completo, já que se tiver menos carga,  menos luz será captada.
No final, quanto menos carga, mais luz foi captada.
O processo de leitura  e bem complexo, deixarei para explicar assim que tiver tempo para dar um revisada nos conceitos básicos sobre o CCD.

Sobre a explicação do ISO, fico por enquanto com a do Ivan. Que eo ganho dado ao amplificador.

E, com disse antes, preciso dar um revisada nos conceitos básicos do CCD.

 
Paulino K. Sato - Maringá Pr.
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Leo Terra

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Resposta #9 Online: 02 de Dezembro de 2004, 15:23:47
Ivan como eu disse fora do campo ideal há uma perda natural da latitude do sensor, mas não que ele esteja usando a latitude para isso, analise da forma que eu passei nos outros Posts e vc verá que os 0,5 pontos perdidos na latituda em uma 20D por exemplo entre ISO 100 e ISO 1600 seria totalmente insuficiente para gerar um ganho de 4 pontos, é uma questão simplesmente matemática, uso 0,5 pontos para ganhar 4 pontos? Como isso seria possível? O que acontece é que fora da curva ideal do rendimento do fotodiodo a latitude cai seguindo uma determinada função (que varia de acordo com o dispositivo), normalmente o que os fabricantes fazem é colocar o ISO padrão do equipamento no ponto de máxima latitude na Curva, se bem que hoje em dia isso já tem mudado também, visando reduzir o ruído eles tem baixado a sensibilidade mesmo com a perda de latitude em relação ao ponto de máximo aproveitamento do sensor.

A questão do ganho em fotodiodos é uma questão de engenharia elétrica, vc acha em diversos livros a respeito de como amplificar externamente e ativamente, no caso da amplificação externa ela não altera o ponto de mínima sensibilização do sensor, aquele ponto onde o sensor deixa de ser sensibilizado.

Na ilustração do Site da Olympus sobre o CCD FT da Kodak, encontrada no material da E-1, já há algumas referências inclusive sobre ruído e tamanho de pixels, com ilustrações que dão para entender um pouco sobre este funcionamento.

Bom, tá ai, o PKsato já explicou tudo. :)
É exatamente o conceito físico do sensor, aumenta-se a carga para aumentar a sensibilidade. Mesmo porque a carga máxima é a carga de ruptura do dispositivo, ou seja aquela onde ele queimaria, o que no caso nunca é usado pois deixaria o equipamento perto do limite, então a operação ocorre sempre com cargas bem abaixo do limite. ;)
Com uma carga máxima ele além de captar mais luz ele capta mais ruído e assim por diante, por isso opta-se por cargas menores (que podem ser controladas de diversas formas).
A Carga variando explica o aquecimento do sensor em ISo elevado, o aproveitamento da latitude ISO não ser de 10 pontos em ISO 100, a maior capacidade de captar ruídos (antes não capturados nem no RAW), dentre outros fatores.
A principal questão é: O que amplificar se não houve captação? Diodos conduzem corrente até um certo ponto de carga, deste ponto para baixo ele não conduz mais nada. Quando ele não conduz (acaba a latitude) o que vc estaria amplificando?
Nada, Nesse caso se ele sempre operasse no máximo e tivesse toda essa marge seria possível resgatar sinais de 10 pontos abaixo em uma 20D em ISO 100 de um arquvo RAW, o que todos aqui sabemos que é impossível.
Vlw pksato. :)
« Última modificação: 02 de Dezembro de 2004, 15:33:40 por Leo Terra »
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Resposta #10 Online: 02 de Dezembro de 2004, 16:02:36
Leonardo:

Não foi isso que o pksato explicou. Aliás, ele concorda comigo, que a amplificação é posterior, e não na captura, e disse isso textualmente
Citar
Sobre a explicação do ISO, fico por enquanto com a do Ivan. Que eo ganho dado ao amplificador.

O máximo de carga passiva de um fotosensor é a quantidade de elétrons que podem ser contidos nos átomos que o compõem, pois não? Ou você está postulando elétrons livres de átomos? Não há corrente num dispositivo passivo, ela só ocorre quando o fato sesibilizador desequilibra o captador. Os sensores não são "carregados", eles são simplesmente reequilibrados após o "disparo".

A Incidência de luz "liberta" alguns dos elétrons de suas órbitas, e o que acontece, para o sensor funcionar novamente é que a situação é reversível: ele volta a completar-se, mas tanto a descarga é meramente função da luz incidente e da quantidade de átomos equilibrados nele contidos (metáfora do pksato da caneca cheia), quanto a carga resultante é necessariamente limitada aos elétrons das órbitas dos ditos átomos que são delas arrancados pela luz. Não há tensão maior alguma nesse processo, desculpe-me.

Basta multiplicar (amplificar) 0,5 por 8 que se ganha 4.

Como já disse, se tiver material técnico que comprove sua tese, terei prazer em ler. Não me recuso a corrigir o que penso errado, desde que demonstrado por fontes suficientes. Acho meio inútil prosseguirmos com argumentação se basta uma boa fonte para definirmos a coisa.
 


Leo Terra

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Resposta #11 Online: 02 de Dezembro de 2004, 17:01:23
Ivan o Fotodiodo recebe uma corrente de entrada, e avalia a corrente de saída é isso que ele faz, ele não produz energia, ele consome energia.
Quando o Pksato explicou o funcionamento ele postulou que eles usariam a carga máxima o que não é verdade, a carga máxima é a de máxima sensibilidade, e como ele disse quanto mais elétrons se coloca no fluxo mais sensível fica o sensor.
Ele postulou que os fabricantes usariam a carga máxima mas qq um sabe que a carga máxima de um dispositivo é a carga de ruptura, aquele ponto onde se queimaria o equipamento.
O fotodiodo é um DIODO convencional sensibilizado pela luz, seque os princípios do diodo convencional, recebe uma tensão e uma corrente de entrada e avalia a tensão e a corrente de saída, que é afetada pelas variações provocadas pela luz.
As interferências magnéticas e térmicas tbm afetam esta saída (ou seja o famoso ruído).
Não tem segredo.
Quanto a sua justificativa para os pontos perdidos não tem lógica nenhuma, pois os pontos que teriam que ser recuperados para formar o ISO 1600 simplesmente não existiriam, pois estão fora da latitude do sensor, então não adianta ampliciar, pois não existe o ponto.
Vocês estão partindo do pressuposto que é mais fácil amplificar o sinal do que variar a carga na entrada so sensor, o que além de não ser verdade limitaria muito a aplicação devido a latitude ISO.
Estou pegando um exemplo gráfico, suponha que estamos submetendo sensor exatamente a mesma quantidade de luz em EV, que seria a relação ISO, O sensor de ISO 1600 estaria captando luz em 5 EV +/- 3 EV, enquanto o sensor de ISO 100 conseguiria capturar 9 +/- 3EV, isso supondo um sensor sem variação da latitude, se houver variação a coisa fica ainda pior. Bom então aqui está o gráfico amostra:

Agora minha pergunta é a seguinte, tenho uma 10D, com um sensor padronizado em ISO 100 com a latitude +/-3EV (exatamente a latitude do sensor da 10D), agora como vc consegue ampliar o um sinal de 5V para ISO 1600 se ele não existe?
Me conta qual é o milagre do seu amplificador de Sinal para criar um sinal que o sensor não é capaz de capturar e montar o ISO 1600? Não é uma questão de amplificação como vcs estão alegando, é uma questão de criar sinal, se o sensor não captura abaixo de 6EV como você conseguiria o milagre de fabricar sinais para luzes de 5 EV?
Bom acredito que agora com desenho acabou o problema não? ;)

É impossível vc resgatar o sinal de luzes de 5EV de entrada se o seu sensor não pode capturá-lo, lembrem-se latitude é captura de luz em EV, +/- tantos pontos, o que vcs estão dizendo é que transformam 1/2 EV em uma latitude de 5EV, o que obviamente é completamente irracional, porque as luzes não existem na captura original ;).
Para o que vcs estão dizendo ser verdade uma 10D deveria ter ISO 400 com latitude +/- 1 no Máximo, pois a partir de ISO 800 ela não teria luzes baixas (as sombras sairiam pretas, você até conseguiria levantar a luz, mas as sombras seriam pretas, tanto é que quando vc eleva a exposição em +2 no RAW converter vc tem as sombras extremamente chapadas, até funciona a técnica mas vc perde muitos detalhes de sombra, isso seria uma técnica de amplificação.
« Última modificação: 02 de Dezembro de 2004, 17:14:32 por Leo Terra »
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Resposta #12 Online: 02 de Dezembro de 2004, 17:17:10
Leonardo:

Fonte, Leonardo. Fonte. É isso que lhe peço, pois ficar na argumentação somente não dá. Tudo pode parecer fazer sentido, e para evitar achismos existe a literatura técnica. É isso o que estou pedindo a você, pois senão vamos ficar raciocinando em cima de raciocínios e de interpretações de exemplos.

Não vi fonte ainda  ;)

Bem, como você não me forneceu a fonte, vou procurá-la...

Abraços,
Ivan


Leo Terra

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Resposta #13 Online: 02 de Dezembro de 2004, 17:29:32
Ivan livros técnicos de engenharia elétrica falam sobre funcionamento de fotodiodos, eu tenho um da philips aqui que trada só de diodos, mas acredito que vc não teria dificuldades para conseguir material sobre fotodiodos, infelizmente só me lembro este da Olympus, na Net que é bem superficial, tenho algum material desse tipo pq fiz engenharia e temos um pouco sobre isso, mas estou vendo com um amigo que é engenheiro na Motorola para conseguir o material dos sensores dos telefones celulares..
Quanto a achismos o que expus acima não é achismo.
Estou pedindo uma explicação dentro do raciocínio de vcs para a questão acima.
Como um Sensor com latitude +/- 3 pontos como o da 10D e da 20D (confirmada pela própria Canon) consegue capturar a luz do ISO 1600 para ser amplificada como sinal real.
Isso não tem nada de achismo.
É totalmente REAL, me mostre de forma racional dentro da sua teoria como isso seria feito, da mesma forma que estou mostrando na minha.
Fontes por fontes ainda não vi nenhuma postada, agora em termos racionais a teoria que vc expos não explica a capacidade de captura em ISO alto.
A única colocação até agora é a do PKSato qeu quanto mais elétros (leia-se carga) é colocado no fluxo maior a sensibilidade, o que no caso explica perfeitamente a minha teoria e não a de vcs ;)
« Última modificação: 02 de Dezembro de 2004, 17:31:51 por Leo Terra »
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Resposta #14 Online: 02 de Dezembro de 2004, 17:40:17
Só mais uma coisinha, como amplificação externa aumenta o aquecimento do sensor?
Que eu saiba se a corrente é constante e a dissipação tbm isso não deveria acontecer ;)

Agora se a corrente aumenta e a dissipação é constante... Ahhh ai sim isso aconteceria mesmo, como ocorre. ;)
Leo Terra

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