vrijdag 9 maart 2012

ISO: ins en outs

In een voorgaand artikel heb ik ISO uitgeroepen tot de factor die de kwaliteit van een camera bepaald. Ik heb me toen beperkt tot de belangrijkste zaken. Maar er is meer en dat volgt nu.

Regel 1 met betrekking tot ISO: hogere ISO = meer ruis.

In het vorige artikel heb ik alle delen van de samengestelde foto vergelijkbaar belicht. Dus als ik de ISO verdubbelde, dan halveerde ik de sluitertijd. En dan klopt de regel hierboven inderdaad.

Maar is dat wel altijd zo? Tijd voor een andere test.

Nu heb ik op hoge ISO (3200) een belichting gekozen. En vervolgens alleen de ISO verlaagd naar 200 maar de sluitertijd heb ik gelijk gehouden. Het resultaat is een opname die op ISO 200 4 stops onderbelicht is:


Alle instellingen van beide helften van deze foto zijn gelijk, alleen de ISO waarde verschilt. Dit is de hele opname, het is makkelijker uit te leggen aan de hand van een detail met een crop op 100%:

Dit is een uitsnede uit de foto hierboven. Het linkerdeel, op de zeer hoge ISO 3200 vertoont weliswaar ruis, maar er is ook veel meer detail zichtbaar dan in het onderbelichte rechterdeel. Ik meld hierbij dat er nergens ruisonderdrukking is gebruikt. Voor diegenen onder jullie die geen Nikon lenzen bezitten: het oppervlak bevat een lichte structuur, zoals op het linkerdeel.

Om het rechterdeel even licht te krijgen, ga ik in de nabewerking dat deel 4 stops overbelichten (EV = exposure value +4):


Nu zijn beide delen even licht, maar ze zien er niet hetzelfde uit. Het ISO 3200 deel bevat veel meer detail en oogt veel natuurlijker. Bovendien kan er nog de nodige nabewerking plaatsvinden waardoor het resultaat nog beter wordt:


Ik had de oorspronkelijke opname (ISO 3200) opzettelijk wat overbelicht om er maximaal resultaat uit te kunnen halen (later meer hierover). Dat corrigeer ik nu door een stop onder te belichten (EV -1). Om het rechterdeel hieraan gelijk te trekken moet ik nog 3 stops overbelichten (EV +3). Vervolgens heb ik het contrast verhoogd door een wit- en een zwartpunt in de opname aan te wijzen, ruisonderdrukking gebruikt (80%) en verscherpt (smart sharpen). Hoewel deze bewerkte opname er veel beter uitziet is de conclusie gelijk gebleven: de ISO 3200 opname ziet er beter uit dan de ISO 200 opname.

Dit resultaat staat NIET haaks op de conclusie dat een hogere ISO meer ruis veroorzaakt. Het is een nuancering van die conclusie. Ik zal uitleggen wat er gebeurd, maar het is niet eenvoudig.

Het is een misvatting dat hoge ISO ruis veroorzaakt. Afwezigheid van licht veroorzaakt ruis. Als er weinig licht is (weinig fotonen) dan is de spreiding van deze fotonen statistisch niet meer altijd gelijk. Dit veroorzaakt problemen als de sensor een onregelmatige spreiding van de hoeveelheid licht waarneemt op het moment van opname. Dit veroorzaakt Shot Noise of Photon Noise (Hagelruis, zie Wikipedia in het Engels). Er bestaat ook Read Noise, welke plaatsvindt als de sensor uitgelezen wordt. Deze is constant, dus ongeacht de ISO. Bij gebruik van een hogere ISO waarde wordt de Shot Noise versterkt wat meer ruis veroorzaakt, maar de Read Noise is constant. Als echter een lage ISO waarde wordt gebruikt (en diafragma en sluitertijd gelijk blijven) dan zal de opname onderbelicht zijn (zoals hierboven). Bij correctie van deze opname in Photoshop zullen zowel de Shot Noise als de Read Noise versterkt worden waardoor de totale hoeveelheid ruis hoger zal uitvallen. Bent u er nog?

Voor diegenen onder ons die verder willen komen dan gemiddeld in fotografie geldt dus NIET automatisch dat een zo laag mogelijke ISO instelling het beste is. Maar wat dan wel?

Het antwoord is: een juiste belichting. Als diafragma en sluitertijd al min of meer vastliggen, vormt ISO de sluitpost om tot een goede belichting te komen. Een veel te donkere foto, zo hebben we hiervoor gezien, levert geen goed resultaat op. Als de foto nog donkerder wordt zijn de donkere delen helemaal dichtgelopen en is er geen redden meer aan. Aan de andere kant is het mogelijk een foto over te belichten. Ook dit kan te ver gaan, waardoor er uitgebeten wit ontstaat. Omdat ruis vooral in de donkere delen van de foto ontstaat, want daar is het meeste afwezigheid van licht, is het zaak om foto's net niet teveel over te belichten. Het is bijvoorbeeld mogelijk om een opname te maken die geen uitgebeten wit oplevert, maar die wel overbelicht is. Door na afloop de belichting naar beneden bij te stellen wordt het beste resultaat verkregen. Dit principe heet: Expose To The Right (of: ETTR), Rechts belichten. Het heet zo omdat in het histogram zoveel mogelijk informatie in het rechterdeel terecht moet komen, maar het moet niet clippen, geen uitgebeten wit.

Een Ooievaar. Bestaat helemaal uit donkere en lichte partijen en is daarmee zeer lastig goed te belichten. Bovendien was het al aan het schemeren en stond de ooievaar tegen een schaduwrand.

Manual stand.
f/5.6 (=maximaal)
1/500e sluitertijd (nodig bij 900 mm EFL, foto vanaf monopod, geen statief aanwezig)

Resultaat: ISO 1600. Net geen uitgebeten wit!

Opname is volgens de ETTR principes gemaakt, waarbij bewust is overbelicht om een zo groot mogelijk deel  rechts in het histogram te krijgen zonder uitgebeten wit te krijgen. In de nabewerking is de belichting gecorrigeerd (onderbelicht).

Op deze opname is het linkerdeel ontruist, het rechterdeel is origineel.



Goed belichten is het bepalen van de benodigde sluitertijd zodat er geen bewogen beelden ontstaan. Het diafragma moet zo groot mogelijk, of dat moet om redenen van scherptediepte niet kunnen. Tenslotte: schroef dan de ISO zo ver mogelijk op zonder uitgebeten wit te krijgen.

Als bovenstaande gevolgd wordt is de belichting optimaal. ISO wordt dan als sluitpost gebruikt.

Conclusies omtrent ISO:
  1. gebruik bij voorkeur een lage ISO waarde, maar:
  2. liever een hoge ISO waarde dan een bewogen opname, en we kunnen nu toevoegen:
  3. liever een hoge ISO waarde dan een onderbelichte opname.
Het is één van de grote voordelen van de digitale fotografie dat het resultaat direct zichtbaar is achterop de camera. Maar kijk niet alleen naar de foto, maar ook naar het histogram. Zit er nog ruimte rechts in het histogram, maar dan de opname opnieuw en overbelicht net zo lang tot deze ruimte benut is.

TIP 1: zet de overbelichtingswaarschuwing op de camera aan. Samen met het histogram heb je dan alle informatie over de belichting die je nodig hebt. Kijk in de handleiding van de camera hoe dit moet.

TIP 2: een beetje teveel overbelichten (knipperende waarschuwing op de camera) mag gerust. Dit is in de nabewerking goed te herstellen mits de opname in RAW is gemaakt. Het eindresultaat wordt hierdoor nóg beter.

En nu de omgekeerde test als aan het begin van dit artikel. Daar ging ik een onderbelichte foto overbelichten en kwam erachter dat dit rampzalig uitpakt. Laten we eens kijken hoe het resultaat is van dezelfde test als ik een zwaar overbelichte foto ga onderbelichten. Eerst twee foto's maken, goed belichten op ISO 200 en voor de tweede foto alleen de ISO verhogen, verder alles gelijk houden:


Er zit 3 stops verschil tussen beide delen van deze opname. Op ISO 3200 werd het echt uitgebeten wit dat niet meer gecorrigeerd kon worden. Nu de rechterhelft 3 stops onderbelichten (EV -3):


Dit is een herkenbaar resultaat: ISO 200 ziet er veel beter uit dan ISO 1600.

Wat hier gebeurt is geen ETTR. Bij Expose to the Right moet er nog steeds goed belicht worden. In plaats van de ISO te verhogen had bijvoorbeeld de sluitertijd omhoog gekund. Het verhogen van de ISO met 3 stops (van 200 naar 1600) niet realistisch om ETTR toe te passen. Wel kan het voorkomen dat op een prachtig heldere dag een opname met ISO 200 en 1/4000e seconde sluitertijd wordt gemaakt op f/8. Ideale waarden op het eerste gezicht. Maar als er nu nog een stop ruimte zit aan de rechterkant van het histogram, dan had bijvoorbeeld 1/2000e seconde sluitertijd een beter resultaat opgeleverd. Specifiek ETTR zal ik nog een keer in een separaat artikel beschrijven.

Tenslotte, omdat dit een expert level artikel is, nog iets.

Canon schijnt een probleem te hebben met een aantal ISO-instellingen. Uit bovenstaande foto's zal duidelijk zijn dat ik geen Canon gebruik, maar ik kwam het diverse keren tegen op internet.

Bij Canon wordt aangeraden om alleen de 'native' waarden van ISO gebruiken. Dit zijn 100, 200, 400, 800, 1600 en 3200. En niet bijvoorbeeld 250, 2000 of 1000.
Het levert een beter resultaat op om op ISO 1600 te belichten dan op ISO 1250 en 1/3e stop over te belichten. Ik kan dit niet tonen, want Nikon lijkt hier geen last van te hebben. Bij mijn Nikon is de native ISO 200-3200 (een bereik van 4 stops), inclusief alle tussenliggende waarden. Uitgebreid bereik is 6 stops.
Mocht een van de lezers een Canon bezitten en dit willen testen dan ben ik heel benieuwd.

Wel is het zo dat er een uitgebreid bereik is van het native ISO-bereik. Ik heb bijvoorbeeld op mijn Nikon D90 een ISO L1.0 wat overeenkomt met ISO 100 en een H1.0 wat ISO6400 benadert. Maar het is toch iets anders. En daarmee is het niet per definitie zo dat een ISO L1.0 opname beter is (lees: minder ruis bevat) dan een ISO 200 opname. Aan de andere zijde kan bij ISO H1.0 een slechter resultaat verwacht worden dan bij echt ISO 6400. De camera kan deze settings aan, maar ik adviseer om een keer te testen in hoeverre het gebruik zinvol is.

Bij de professionele high-end camera's is dit natuurlijk nog extremer: de onlangs geïntroduceerde D4 van Nikon heeft een native ISO bereik van 100-12800, oftewel 7 stops. Dat is 2 stops meer dan mijn camera. Het uitgebreide bereik reikt zelfs van 50 tot 204800, dat wil zeggen 12 stops, dus het dubbele van mijn toestel. Hmmmm. Maar hij is ook 10 keer zo duur. De nieuwste high-end Canon 1D-X is hiermee vergelijkbaar. Ook in prijs.

Bedankt weer voor het lezen, tot een volgende keer.

Robert van Brug


Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen