平均和长时间曝光的照片之间是否存在噪点差异？

假设我在一个三脚架上，拍摄了一个完美的静止场景（也很暗），然后拍摄了这些照片：

• 5张照片（ISO 3200）和1秒曝光
• ISO 100和5s曝光下的1张照片

项目之间有一个共同之处，那就是总的使用时间。

第一项的EV高得多，对吧？现在，假设我将5张照片取平均值为ISO 3200，以减少噪点，产生一张图像。

之后，我拍摄ISO 100照片，并调整级别（这会增加噪点）以达到混合照片的相同EV，以某种方式，如果我从远处看这两张照片，它们看起来会相同。

比较混合照片和调整后的照片水平，噪音水平是否相等？

希望你明白我的意思。

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回应德鲁本的评论

另外，我认为混合5张照片不会像您认为的那样减少杂讯

混合照片可以大大减少噪点，实际上，这是一个示例：

我为一棵树拍了20张照片：ISO 1600，F4.1和2s exp。上方的图像显示了这些图像中的任何噪声。下方显示的是将一张20张照片平均的结果。

对不好的焦点感到抱歉。

如您所见，噪音几乎被完全消除

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对于那些询问的人，我使用了一个非常简单的imagemagick命令来平均图像：

convert [input1.JPG input2.JPG ...] -average output.JPG

如果有一段时间，我将尝试进行您正在谈论的其中一项实验。我猜没有静态图案，并且每个相机上的图案都会不同。

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我也做了一个不同的实验：

这是场景：

我已经拍摄了这些照片（光圈始终相同），我使用了手动模式。

• 01 @ ISO 100，0.6秒
• 02 @ ISO 200，0.3秒（稍后平均）
• 04 @ ISO 400，1 / 6s（稍后平均）
• 08 @ ISO 800，1 / 13s（稍后平均）
• 16 @ ISO 1600，1 / 25s（稍后平均）

每组具有完全相同的EV，这些是结果，并且顺序相同：

似乎ISO越高，噪点越少，但细节也越少。

如果您的ISO100图像没有曝光不足，那么我不会期望将5张1秒的ISO1600图像混合在一起而显着降低噪点（可能是深阴影除外）。

在臭名昭著的其他文章中，我证明了1/30秒的ISO100比1/30秒的ISO1600图像将包含更多的噪点（信噪比更低）。光线相同时，但较高的ISO噪点较少。

原因是ISO100图像中的读取噪声成比例地更大（因为放大后会发生读出）。在“正确”曝光的ISO100中，读取噪声与信号相比是如此之小，以至于读取噪声的任何降低可能都不明显。

编辑：刚刚做了实验

我在ISO100上拍摄了16张照片，在ISO1600下拍摄了16张照片，但是只有1秒。所有图像均曝光良好。接下来是两种裁切，第一行是单个ISO1600图像，下两行是在Photoshop中平均的16张ISO1600图像和ISO100图像。我不会告诉您最下面的两个方向，看看是否有人能真正分辨出差异-我当然不能！

这是一个非常好的问题，但我担心答案完全取决于传感器的性能及其刺激响应曲线。

如果我们将噪声视为真实颜色和测量颜色之间的误差，则可以使用统计模型来找出多少个误差更大的样本，以便与单个更准确的样本具有相同的误差。但是为了做到这一点，首先我们需要：

• 噪声的分布函数（它可能是正态分布，但我不确定，电气工程师可以更好地了解传感器的工作原理，这可能会引起一些麻烦）。但是，回顾我的统计课程，我认为在这种情况下这根本没有关系。
• 将灵敏度与噪声相关联的函数（在理想的传感器中，我认为它应该是线性的，但我想在现实世界的硬件中，提高灵敏度会产生更大的噪声级）。

有了这一点，很容易应用一些公式来推导与单个较低的ISO图片相比，需要补偿多少个较高ISO的图片来补偿较高的噪点。

在线性敏感度-噪声情况下，在相同的总曝光时间下，误差应该是相同的...并且看到@Matt Grum的出色答案，看来这与真实情况非常接近。

从技术上讲，两个图像的EV相同。您在两种设置下都保持相同的曝光，唯一真正改变的是噪音水平。您将在ISO 3200中遇到的噪点数量将是相当可观的，即使将所有5张图像混合在一起也可能不会产生像在ISO 100下单次5秒曝光一样具有低噪点和精细细节的图像。

您在自己的答案中引用了Matt Grum的答案之一，但是该引用的陈述明确指出with the same amount of light coming into your camera。如果您从ISO 3200的1s曝光更改为ISO 100的5s曝光，则将增加到达传感器的光量。对于静止的场景，ISO 100仍很可能是最佳选择。您可以通过混合5次ISO 3200曝光来减轻一定量的噪音...但是您也将噪音量增加了五倍！不仅如此，在如此高的ISO下，您还可能同时遇到亮度噪声和颜色噪声，并且在不损害颜色准确性和细节的情况下，更难识别和消除颜色噪声。

使用较高ISO的唯一时间是您在物理上无法选择这样做时。如果您无法进行5s曝光，并且最大曝光时间限制为1s，则使用ISO 3200将是最佳选择，因为它可以正确曝光。在那时使用ISO 100并通过后期处理提高EV会以数字方式放大图像中确实存在的噪点...虽然在未经修改的图像中大部分不可见，但是当您以数字方式增加曝光量时，其噪点会比ISO 3200噪点更大。

多重曝光策略的唯一真正缺点是，至少在焦平面快门SLR和普通三脚架的情况下，清晰度可能会损失。感官很小，要确保每次曝光都将它们放在完全相同的位置非常困难。多重拍摄后背（用于中型和大型相机）倾向于依靠百叶窗，跨多次曝光的反光镜锁定以及相机支架（如Foba怪兽之一）而不是三脚架。

我要说的那种锐度损失就是在传感器的前面放置一个更坚固的低通（抗混叠）滤波器。将其称为半像素模糊（可以通过在平均之前移动图像来最小化半个像素以上的像素）。您可以通过对像素进行装箱（一种将像素四边形视为单个像素的缩小技术；一种下一个邻居的特殊情况）来重新获得一些明显的清晰度。

一次长时间曝光有其自身的噪音问题，尤其是在高温下。以ISO 100进行拍摄听起来是个好主意，但是如果曝光时间真的很长，则仍然会有热噪声-仅复制一张图像，您就无所适从。主动冷却的传感器（如天文背面）将在很大程度上消除该问题，但这意味着需要专用的套件。但是，您可以确定在记录图像时传感器会或多或少地停留在一个位置，因此您可以获得更好的清晰度。

多次射击技术可以产生比单次射击少的噪音，尤其是采用良好的组合算法时。如果您有足够的图像，则可以在平均给定像素之前丢弃统计异常。这几乎就是完成高分辨率低强度天文图像的方式-除非有明显的大部分捕获现象出现，否则恒星不是恒星，并且其亮度可以通过平均计算得出。

马特-格鲁的答案的一部分在这里就解决了我的疑问。

如果您使用较低的ISO（具有相同的光量进入相机），则会得到曝光不足的图像，而在后期加亮时，则会同时放大光子噪声和读取噪声。这样，您的总噪音会更高。