Sense And Sensitivity: ISO, EI, and Gain Explained

Recently, a client who purchased a Sony PMW-F3 from AbelCine gave me a call with a “quick question”. Ele tinha acabado de atualizar sua câmera com a opção de gravação de S-Log e descobriu que ele poderia agora definir a sensibilidade de sua câmera de uma série de maneiras diferentes. Ele poderia definir o ganho da câmera, ISO ou, com o modo S-Log ligado, ele poderia definir um índice de exposição (EI). Ele queria saber a diferença entre essas configurações, e qual era o melhor para usar.

como muitas “perguntas rápidas” que me perguntam, isto não foi exatamente algo que eu poderia responder rapidamente. Mas para colocá-lo de pé e trabalhar, expliquei-lhe que o ganho e ISO na F3 estão diretamente conectados (onde +6 dB é igual a 2x o ISO) e que o índice de exposição é mais como uma correção de cor feita no post. Esta foi uma boa resposta no que diz respeito ao F3, mas a maioria das outras câmeras, especialmente as câmeras de gravação Raw, funcionam de forma bastante diferente.

Andy Shipsides: ISO, EI e Gain

este artigo é sobre a relação entre ISO, ganho e índice de exposição, e como diferentes câmeras lidam com eles. Também vamos falar um pouco sobre o equilíbrio branco. Para começar, vamos tirar alguns destes Termos fúteis do caminho.

ISO confuso

o método ISO, ou International Standards Organization, para a classificação de sensibilidade cinematográfica tem sido o padrão desde 1974, quando combinou os padrões ASA e DIN de Velocidade do filme. Ainda ouvimos pessoas que se referem a sensibilidades cinematográficas em termos de ASA, mas a ISO é o verdadeiro padrão nos dias de hoje e usa a mesma escala básica. ISO é uma escala logarítmica, onde uma duplicação do valor ISO representa uma duplicação do brilho. Por exemplo, ISO 800 é duas vezes brilhante como ISO 400. Isto corresponde à mesma escala logarítmica de paragens ópticas de luz, onde uma paragem equivale a uma duplicação de luz. Isso torna a matemática da cinematografia bastante compreensível; eu posso dobrar minha exposição abrindo minha íris lente por uma parada, ou usando um filme que é 2x mais sensível. O ISO de um estoque de filme é determinado por plotar sua densidade óptica versus exposição. Embora isso pareça complicado, é um procedimento bastante simples e repetível. No mundo digital, no entanto, as coisas não são tão claras.

hoje, muitas câmeras digitais exibem a sensibilidade do sensor em classificações ISO. Isto é uma grande coisa para os cinematógrafos acostumados a essa matemática de exposição simples, e a escala logarítmica ainda se aplica como aconteceu no filme. No entanto, o processo de classificação ISO de um sensor é um pouco diferente do filme. Em 2006, as normas ISO para classificação de um sensor digital foram ampliadas para 5 métodos. Alguns são baseados em níveis de ruído e brilho de imagem, enquanto outros são baseados em comparações com estoque de filme. Um método chamado Índice de Exposição Recomendado, permite uma declaração bastante arbitrária da ISO com base no que uma fabricação considera como uma imagem devidamente exposta. Então é justo dizer que a ISO é um padrão solto para câmeras digitais, e é importante fazer suas próprias avaliações de sensibilidade à câmera ao usar uma câmera pela primeira vez, assim como os cinematógrafos fizeram antes de usar um novo estoque de filmes.Por isso, se a ISO é o nosso padrão, porque é que a vemos por vezes listada como um índice de exposição?

I Antes de e

em filme, o Índice de exposição (ou EI) refere-se a uma classificação ISO usada em uma situação de tiro particular que é diferente da classificação de velocidade real do filme. O que significa que em algumas situações, você pode classificar uma velocidade de filme mais rápido (ISO superior) ou mais lento (ISO inferior) para obter um efeito desejado. Por exemplo, se eu tivesse estoque de filme ISO 400, eu poderia classificá-lo como 800 sabendo que no post eu teria que empurrá-lo para tornar a imagem mais brilhante. O termo ‘push’ aqui significa que eu iria iluminar a imagem através de um processo pós (filme scan ou de outra forma) para torná-lo 800. Você pode ver isto simplesmente escrito como el 800. A consideração importante é que a EI implica que um ajuste de post é usado para obter a imagem a uma exposição correta, o que pode resultar em alguns problemas de imagem, como o aumento do ruído.

Câmeras de cinema digitais, como o Arri ALEXA e Sony F3, lhe dão a opção de colocar EI em câmera. Assim como o filme, El implica que um processo de post vai ser aplicado à imagem para mudar a exposição resultante, mas a diferença aqui é que estamos vendo os resultados imediatamente. No caso do Arri ALEXA, o sensor tem uma classificação nativa de 800, e quaisquer ajustes além disso são considerados mudanças EI. O sensor é como um conjunto de estoque de filme, e empurra e puxa para esse estoque são feitos digitalmente na câmera para dar-lhe um resultado. Empurrar muito alto, para 3200 ISO, por exemplo, e a imagem vai se tornar barulhenta. O sensor torna-se como um estoque de filme de muitas maneiras, e se você capturar os dados brutos a partir dele, você veria que o ISO é sempre fixado em 800 e todos os ajustes EI são feitos no post. Uma vez que o próprio sensor se mantém inalterado, a gama dinâmica acima ou abaixo do ponto médio cinzento permanece fixa, por isso o ajuste da EI também altera a sua gama de paragem. Arri fez este gráfico para ajudar a explicar o processo. Observe que a 800 ISO, você tem 7,4 para cima e 6,6 para baixo, mas ele muda à medida que EI é ajustado digitalmente. O vermelho e outras câmaras de gravação Raw funcionam da mesma maneira, e falaremos mais sobre isso num minuto.

Índice de exposição (IE) gráfico

voltando à Sony F3, tem um modo IE na câmara que fixa o sensor em 800, mas permite-lhe ver as alterações IE na saída do monitor. A idéia aqui é que você pode gravar a saída de s-log e fazer as mudanças EI no post, assim como você faria com os dados Raw. Aqui está o gráfico da Sony do que acontece quando você muda EI no post.

Sony F3 S-Log EI Modo

Então você pode pensar EI como uma espécie de virtual ISO mudança; a sensor de si sempre tem a mesma sensibilidade e gama dinâmica, e nós apenas mexer com ele no post para obter os resultados que queremos. Além do EI,O F3 tem outra opção de ajuste de sensibilidade: ganho à moda antiga. É aqui que as coisas ficam um pouco mais complicadas.

este vai para 11

você pode estar familiarizado com o interruptor de ganho em muitas câmeras de vídeo profissionais, rotulados para níveis baixos, médios e altos. Em uma câmera de pequeno sensor tradicional, a configuração baixa significava uma imagem agradável, mas fraca performance de luz baixa, e alta significava que você poderia ver no escuro, mas era barulhento como o inferno. Então a palavra “ganho” tem uma má reputação.

hoje, temos grandes câmeras de sensores com muito baixo ruído em geral, então disparar em altos níveis de ganho não é inédito. No F3, como em muitas outras câmeras novas, aumentar ISO é o mesmo que adicionar ganho, onde +6 dB de ganho é igual ao dobro do seu ISO. Assim, se o desempenho nativo do seu sensor a 0 dB ganho é 400 ISO, o +6 dB ganho lhe dá 800 ISO. É uma matemática fácil, e essa regra funciona para muitas câmaras. Então a pergunta que você pode estar fazendo agora é, se gain levanta ISO é realmente apenas uma mudança EI ou outra coisa?

dependendo da câmera, o ganho pode ser adicionado ao nível do sensor ou realizado digitalmente após a coleta de dados do sensor. O aumento do nível dos sensores é muitas vezes chamado ganho analógico, onde o ajuste digital é ganho digital. EI e ganho Digital são basicamente a mesma coisa. Na F3, quando você muda o ganho tradicional, o próprio sensor está realmente sendo ganho, aumentando a ISO. Como um aumento de EI, isso vai aumentar seus níveis de ruído, mas não vai mudar sua gama dinâmica. Os cânones C300 e C500 funcionam da mesma forma. Aqui está um mapa da gama dinâmica dos seus sensores em várias configurações ISO; note que a sua gama dinâmica não muda à medida que aumenta a ISO.

gráfico de ganhos ISO

então, qual é o melhor, ganho tradicional ou mudanças de IE? Bem, é difícil dizer. A abordagem da IE é semelhante à forma como o filme funciona, e muitos cinematógrafos gostam disso. No entanto, a abordagem de ganho analógico é quase como mudar seu estoque de filme para uma velocidade maior, mantendo a gama dinâmica fixo. Há benefícios para ambos e qualquer um pode produzir imagens de qualidade. É importante saber como a câmara funciona e filmar em conformidade.

o peixe em bruto ainda é peixe

como mencionei anteriormente, a maioria das câmeras em bruto tem uma ISO fixa que o sensor é definido em todos os momentos. Ajustes na câmera apenas mostrar – lhe o que um processo de post pode parecer, e então o aumento de EI é feito como uma nota de cor no post. Muitas vezes comentamos que a gravação Raw não tem uma assada na ISO, o que não é realmente verdade porque o sensor base ISO está sempre lá, assim como o equilíbrio branco do sensor. Ajustes feitos no post para alterar o seu EI ou balanceamento de branco são correções de cores, assim como os que você vê na câmera para ajudar a visualizar os seus resultados finais. Dados Raw de alta profundidade de bits é muito ajustável, então gravação Raw pode dar-lhe um monte de flexibilidade no post. Câmeras Raw como a Red Epic, Arri ALEXA, e a Blackmagic Cinema Camera funcionam assim. Seus sensores têm um equilíbrio ISO e branco fixo, e todos os ajustes são feitos digitalmente na câmera ou no post.

Canon tem uma metodologia diferente, porém, com sua câmera C500 eles aplicam ganho no sensor antes de transmitir os dados brutos. Então o balanço branco e o ISO são ajustados no sensor antes de termos acesso a eles como dados brutos. Canon então retorna os dados brutos como um sinal codificado de Log de 10 bits. Estes dados podem ser classificados como qualquer outra filmagem Raw pode, mas esses dados brutos começam em qualquer coisa que você definir na câmera. O log de 10 bits codificado Raw da Canon é tão ajustável quanto os dados brutos lineares de 12bit, mas você pode argumentar que é necessário menos ajuste porque parte do trabalho é feito em câmera. Alguns vêem isso como uma limitação da câmera, mas há vantagens, como ter essa faixa dinâmica fixa em toda a sua faixa ISO. A câmera F65 da Sony faz uma coisa semelhante, mas apenas com ajustes de saldo branco. Eles ganham o sensor para o equilíbrio branco antes de transmitir os dados brutos; no entanto, o ISO está bloqueado em 800.Voltando à pergunta original, nosso cliente perguntou o que as diferentes configurações (ganho de câmera, ISO e EI) fizeram e qual foi o melhor a usar. Expliquei as diferenças, mas declarar o melhor é sempre difícil. He explained that they wanted S-log and had limited grading time for their footage in post, and also that they where recording to ProRes 422 HQ with a Sound Devices PIX240.

com base nesta informação, eu sugeri usar os ajustes tradicionais de configuração de ganho (mudanças de nível de sensor ISO) em vez do modo EI. Neste caso, eu acreditava que eles teriam resultados mais rápidos e mais bonitos se a câmera ganhasse o sensor antes de gravar. ProRes 422 é de alta qualidade, mas não tem o nível de ajuste de um 4:4:4 ou gravação em bruto. As filmagens deles produziram imagens realmente incríveis, que, no final, é o que todos procuramos, não é?

uma versão deste artigo apareceu originalmente em HDVideoPro.

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