I sensori della fotocamera (vedere questo articolo per una panoramica) sono costituiti da un numero molto elevato di singoli elementi del sensore, ognuno dei quali può essere considerato un secchio che raccoglie i fotoni. Questi secchi hanno un numero massimo di fotoni che possono catturare prima che si riempiano, che si chiama saturazione (questo è quando la clip delle luci). Questa capacità massima non è influenzata dall'impostazione ISO della videocamera.
Come indicato in questa domanda, l'ISO più basso o "base" di solito corrisponde alla sensibilità non amplificata del sensore, aumentando l'ISO si moltiplicano le letture dal sensore, il che significa che il valore massimo che può essere memorizzato in un'immagine registrata può essere raggiunto prima che i pozzetti del sensore diventino saturi.
La riduzione dell'ISO richiederebbe quindi una 'deamplificazione' delle letture del sensore, che può essere eseguita solo dopo aver letto i livelli del sensore e quindi non può effettivamente ridurre la sensibilità del sensore alla luce in arrivo. Ciò provocherà una riduzione artificiale della sensibilità e comporterà anche una corrispondente riduzione della gamma dinamica mentre si comprime la gamma totale dei livelli del sensore in una parte inferiore alla gamma della gamma di livelli che è possibile registrare in un'immagine.
Tutto questo è un lungo modo di dire che i sensori della fotocamera hanno una sensibilità minima fissa alla luce, indipendentemente dall'ISO a cui si riferisce. Qualsiasi riduzione artificiale di ISO al di sotto di questo minimo del sensore non renderà entrambi il sensore meno sensibile alla luce e ridurrà anche la gamma dei livelli di luce che possono essere registrati in un'immagine.
I filtri a densità neutra risolvono il problema di desiderare un'esposizione più lunga (senza clipping) di quella che la sensibilità minima della fotocamera consente riducendo la quantità di luce che colpisce il sensore, il che fa sì che i secchi del sensore si riempiano a una velocità inferiore rispetto a quanto farebbero senza il filtro in uso.
La riduzione dell'ISO al di sotto del minimo può essere effettuata solo dopo che i valori registrati sono stati letti dal sensore e quindi non è possibile scurire effettivamente l'immagine colpendo il sensore, che è ciò che è necessario per ottenere un tempo di esposizione "genuinamente" esteso. Ciò che una tale riduzione comporterebbe è un aumento del tempo di esposizione percepito quando si guarda l'immagine finale che in realtà è solo un artefatto di schiacciare i livelli di luce registrati sul sensore in un intervallo più piccolo quando si scrivono nell'immagine. I filtri a densità neutra rendono l'immagine colpita dal sensore più scura, il che si traduce in un tempo di esposizione "reale" prolungato.
Il valore numerico dell'ISO più basso viene calcolato facendo riferimento agli standard descritti in questa domanda.