ios - 设置曝光持续时间和 ISO 时，iPhone 12 系列上的噪点/颗粒状照片

Question

在使用自定义曝光持续时间和 ISO 拍摄 iPhone 12 系列照片时，与 iPhone 11 和 X 系列相比，结果包含大量噪点。

可以通过以下方式之一设置自定义曝光持续时间和 ISO:

• 使用括号设置捕获:

AVCapturePhotoOutput *photoOutput;
// ...
NSArray *bracketedSettings = @[[AVCaptureManualExposureBracketedStillImageSettings manualExposureSettingsWithExposureDuration:CMTimeMake(1, 7000) ISO:50]];
AVCapturePhotoBracketSettings *photoSettings = [AVCapturePhotoBracketSettings photoBracketSettingsWithRawPixelFormatType:0 processedFormat:nil bracketedSettings:bracketedSettings];
[photoOutput capturePhotoWithSettings:photoSettings delegate:self];

• 在拍摄设备上设置曝光和 ISO:

AVCaptureDevice *captureDevice;
// ...
[captureDevice setExposureModeCustomWithDuration:CMTimeMake(1, 7000) ISO:50 completionHandler:^(CMTime syncTime) {
   // capture photo
}];

这些方法中的任何一种都会导致 iPhone 12 系列上的照片出现噪点。使用超广角镜头会达到最差的效果。

This示例项目使用不同曝光持续时间(1/7200、1/1600、1/400、1/100、1/24、1/12、1/6、1/3、1/2)和ISO 设置为 50。最嘈杂的是 1/100 和 1/24:

iPhone 11 专业版 1/24

iPhone 12 专业版 1/24

到目前为止我尝试过的事情:

• 以 RAW 格式、压缩格式 (JPEG/HEIC) 和 3 种支持的未压缩格式(875704422、875704438、1111970369)拍摄。
• 将照片设置质量设置为 AVCapturePhotoQualityPrioritizationSpeed、AVCapturePhotoQualityPrioritizationBalanced 和 AVCapturePhotoQualityPrioritizationQuality(在拍摄时设置曝光持续时间和 ISO 时始终设置为速度设备，否则根据 documentation 设置的快门速度和 ISO 可能会被忽略 - 在线文档没有具体说明，但 XCode 文档有)
• 应用降噪 CIFilter，但几乎没有改善结果。
• 在捕获设备上设置曝光模式和 ISO 时延迟捕获 0.5-1 秒，因为我注意到一旦调用完成处理程序就开始捕获将导致图像似乎不符合设置参数。
• 以下列任何方式将图像写入磁盘:
  • NSData writeToFile:atomically: 用于 photo.fileDataRepresentation
  • 从 photo.fileDataRepresentation 创建一个 UIImage 并使用 UIImageJPEGRepresentation(UIImage *, CGFloat) 以不同的压缩级别写入它
  • 创建一个 CIImage 并使用 CIContext writeJPEGRepresentationOfImage:toURL:colorSpace:options:error: 用不同的压缩级别写入它

如何解决噪音问题？

Answer 1

这与编码方面无关，而是硬件限制。

ISO 是指相机传感器 (CMOS) 捕捉光线的灵敏度。 ISO 设置越高，CMOS 芯片中运行的电压就越高，该芯片捕获光线、放大光线并生成数字信号，我们将其作为 RAW 图像或一些处理过的图像获得。

在高压下工作时，会产生噪音作为副产品。这就像提高微弱声音片段的音量，我们会听到比提高音量前更多的噪音。

一般来说，一些巧妙的降噪算法可以帮助以数字方式降低噪声，但图像质量可能会下降或显得不自然。如果您有兴趣，这是一篇涵盖其中一些内容的文章: https://towardsdatascience.com/introduction-to-image-denoising-3e269f176483

根据文章，这些噪声可能被认为是高斯噪声，恢复涉及对原始图像的估计。它说，

Gaussian filter is a linear filter that can effectively suppress noise and smooth the image. Its working principle is similar to that of an average filter, and both take the average value of the pixels in the filter window as the output.

虽然照片会显得有些模糊。