Niente di speciale
Non c'è nulla di particolarmente speciale sull'ISO 1600, sebbene in alcuni casi le impostazioni ISO oltre il 1600 abbiano comportato modi meno efficaci ed efficienti per amplificare il segnale dell'immagine. Quando si imposta ISO su una fotocamera, che viene semplicemente istruire la telecamera per modificare il punto massimo di saturazione del sensore, da cui verrà amplificato il segnale. L'aumento dell'ISO di solito indica alla telecamera di amplificare il segnale prima che l'elettronica a valle aggiunga più rumore elettronico e di quantizzazione, quindi l'uso di un ISO interno più elevato è di solito (con avvertenze) che usare un ISO basso e aumentare l'esposizione in post quando puoi " t ottenere abbastanza luce sull'obiettivo.Non esiste una matematica speciale alla base dell'ISO 1600, in particolare la migliore impostazione dell'ISO elevato per ridurre al minimo il rumore in tutti i casi , tuttavia in alcuni casi potrebbero esserci meccanismi di amplificazione specifici del marchio che influiscono sulla qualità del rumore agli alti ISO . Il rumore è una funzione di due fattori chiave: il rumore elettronico presente nel circuito del sensore e il minore contributore del rumore e il rumore dei colpi di fotone, a volte chiamato rumore gaussiano, che è il principale contributo del rumore. Come il rumore si manifesta (qualità del rumore) è un fattore del / i metodo / i di amplificazione.
Rumore
Il rumore è un attributo del segnale dell'immagine e alla fine ha a che fare con il modo in cui è progettato il sensore, la natura della sua fabbricazione, il rapporto segnale rumore (S / N) , il guadagno del segnale, l'efficienza ADC e una serie di altri fattori. Questi fattori differiscono da marchio a marchio, da modello a modello e in qualche modo anche da una fotocamera all'altra dello stesso modello. I sensori più recenti generalmente mostrano meno rumore in generale rispetto ai sensori più vecchi, indipendentemente dalle dimensioni dei pixel o dalle impostazioni ISO utilizzate. L'impostazione ISO massima utilizzabile può differire da due campioni della stessa fotocamera (che è spesso propagandato come nel caso delle DSLR Canon 7D) e da fotocamere di generazioni diverse (come la Canon 400D e 650D).
Il rumore elettronico , che può avere una varietà di forme come il rumore a trama fissa (FPN), il rumore a bande orizzontali e verticali (HVBN), è spesso modellato in modo innaturale e quindi molto indesiderabile, ma influisce solo sui livelli più bassi del segnale dell'immagine (ad es. ombre profonde). All'aumentare dell'impostazione ISO, il rumore elettronico si manifesta sempre meno e alla fine viene completamente sopraffatto dal rumore dei fotoni.
Il rumore fotonico è il risultato della natura casuale della luce, che segue una distribuzione di Poisson sul sensore. Ciò significa che i fotoni colpiscono casualmente il sensore, ma a un livello di segnale abbastanza alto la loro distribuzione è approssimativamente uniforme, e quindi il rumore dei fotoni si presenta allo stesso modo in qualsiasi posizione sul sensore . Il rumore fotografico rappresenta la stragrande maggioranza del rumore in una fotografia digitale, ordini di grandezza più del rumore elettronico (ad eccezione delle foto esposte in modo improprio in cui il segnale è solo una piccola frazione della piena capacità del pozzo, o FWC).
Esistono diversi fattori che influiscono sulla significativa esposizione del rumore dei fotoni in una foto. Storicamente, più grande è il pixel, meno questo tipo di rumore si manifesterebbe . Un fotodiodo è sensibile alla luce sull'area ... La profondità di penetrazione del fotone nel silicio del fotodiodo non è un fattore di saturazione dei pixel. I pixel più grandi di solito consentono l'uso di impostazioni ISO più elevate, poiché catturano più fotoni per unità di tempo. Più fotoni per unità di tempo significano più fotoni complessivi per ogni data esposizione, il che aumenta S / N. Un S / N più elevato consente l'uso di un guadagno più elevato (più su questo in un momento) quando si converte il segnale del sensore analogico in un segnale digitale (file RAW), che è quello che alla fine si utilizza per generare immagini JPEG e TIFF con la post-elaborazione Software.
Guadagno
Il guadagno è il rapporto di conversione degli elettroni (e-) in unità digitali (DU). Una telecamera che converte esattamente una e- in una DU ha "guadagno unitario". La maggior parte delle telecamere ottiene un guadagno unitario con alcune impostazioni ISO esatte (ma possibilmente non selezionabili). Più frequentemente, il guadagno è frazionario, come 5,7 e- per ogni DU. Per ogni aumento di stop in ISO, il guadagno diminuisce dello stesso fattore. Se hai un guadagno di 5,7 e- / DU a ISO 100, avresti 2,85 e- / DU a ISO 200, 1,425 e- / DU a ISO 400, .7125 e- / DU a ISO 800 e 0,35625 e- / DU a ISO 1600. Man mano che aumenti ISO, perdi il rapporto segnale rumore (S / N). Un S / N più basso non è mai davvero una buona cosa ... significa sempre più rumore a causa dell'amplificazione di un segnale minore. Un segnale minore significa meno fedeltà del colore e meno dettagli.
La più recente tecnologia dei sensori ha aumentato la generazione della capacità del pozzo nel corso della generazione, anche quando l'area dei pixel si riduce impiegando mezzi più efficaci per dirigere i fotoni su una superficie sensibile alla luce piuttosto che su superfici e componenti che assorbono la luce. L'introduzione relativamente recente di microlenti ai sensori CMOS ha aiutato a dirigere i fotoni sulla superficie sensibile del fotodiodo e lontano dal cablaggio di lettura e da altre superfici non sensibili. La tecnologia Lightpipe utilizza materiale ad alto indice di rifrazione al di sotto di microlenti appositamente sintonizzati per aiutare a guidare la luce attraverso il canale del cablaggio di lettura sopra il fotodiodo, in modo tale che una parte maggiore di esso raggiunga il diodo invece di riflettere il cablaggio. Sensori illuminati sul retrocapovolgi semplicemente l'intera struttura, esponendo il fotodiodo direttamente alla luce, eliminando la necessità di tutte le altre strutture. Tutte queste cose migliorano l '"efficienza quantica" (QE) o il tasso di conversione complessivo dei fotoni in elettroni nel sensore. I sensori con un QE più elevato supportano rapporti massimi segnale / rumore più elevati, che a loro volta supportano un guadagno ISO 100 più elevato ... che supporta ulteriormente un guadagno maggiore a ISO inferiori. Maggiore guadagno, più elettroni per unità digitale, che riduce gli effetti del rumore dei fotoni ad ogni impostazione ISO.
Meccanismi di amplificazione
Ora sui motivi per cui ISO 1600 (in passato) era la più alta impostazione ISO "utile" in molti casi. Alcuni marchi, come Canon e in alcuni casi Nikon, utilizzano più di un meccanismo per amplificare il segnale proveniente dal sensore. Negli ultimi anni, ISO 1600 è stata in genere l'ultima impostazione ISO "nativamente amplificata", oltre la quale sono stati utilizzati amplificatori aggiuntivi o persino amplificazione digitale per ottenere la successiva impostazione ISO. Canon è probabilmente il peggior trasgressoreutilizzare meccanismi di amplificazione alternativi. Nell'ultima generazione di telecamere (7D, 5D II, 1D / s III e tutte le serie Rebel fino alla 650D) hanno utilizzato un guadagno analogico aggiuntivo sul flusso di pixel ... dopo la lettura dei pixel ma prima dell'ADC (analogico-a conversione digitale), per ottenere impostazioni ISO superiori a ISO 1600. Nikon ha usato qualcosa di simile nei sensori che produceva da sé (qualsiasi fotocamera Nikon, e per questo motivo qualsiasi altra marca, che utilizza i sensori Sony Exmor usa un approccio radicalmente diverso per la gestione del segnale in generale , quindi non si applicano qui.)
Il raggiungimento di ISO 3200 in passato avrebbe impiegato un guadagno analogico per pixel standard al momento della lettura dei pixel per tutte le impostazioni ISO full-stop fino a ISO 1600, quindi un ulteriore guadagno analogico al flusso di pixel proveniente dal sensore. In alcune fotocamere, ISO 6400 userebbe lo stesso guadagno analogico alternativo post-lettura. Le impostazioni ISO superiori a ISO 6400 di solito utilizzavano un suggerimento per il guadagno digitale dei metadati per indicare agli strumenti di post-elaborazione di applicare un guadagno digitale aggiuntivo per ottenere impostazioni ISO più elevate. Tali impostazioni erano generalmente chiamate impostazioni ISO "Espanse" o "Elevate" e potevano essere utilizzate solo con incrementi di arresto al di sopra dell'impostazione ISO "nativa" delle telecamere. (Nota: l'unica ragione per cui uno avrebbe mai veramente bisognoutilizzare un'impostazione ISO estesa nella fotocamera sarebbe se richiedessero assolutamente una velocità dell'otturatore più elevata di quella che si potrebbe ottenere con un'impostazione ISO nativa inferiore. In molti casi, continuare a scegliere l'impostazione ISO inferiore alla velocità dell'otturatore richiesta, che sarebbe esposta, potrebbe essere comunque desiderabile in quanto il fissaggio manuale dell'esposizione in post produrrà generalmente un risultato migliore rispetto all'ISO espanso integrato nella fotocamera.)
Le informazioni di cui sopra possono essere applicate alle telecamere delle ultime due generazioni, esclusa quella attuale. Vecchie fotocamere Canon sicuramente impiegano guadagno analogico nativo nonché ulteriori guadagno analogico post-lettura, nonché un potenziale hard-coded (cioè non configurabile) +/- 1/3 stop spingere o tirare eseguito dalla fotocamera tramite dietro- regolazioni dell'esposizione delle scene. Questo push / pull tendeva a costare una perdita di circa 1/3 di stop della gamma dinamica. Anche le fotocamere Nikon di ultima generazione che utilizzavano sensori progettati da Nikon utilizzavano un elevato guadagno ISO simile, sebbene sembrino utilizzare un guadagno analogico per tutte le impostazioni ISO(compresi i terzi), che di solito determinava un QI migliore con impostazioni ISO del terzo stop elevate rispetto a Canon, senza perdita di DR. L'attuale generazione di fotocamere Canon sembra impiegare un migliore approccio di guadagno analogico alle impostazioni ISO fino ai nuovi massimi (25600 nel caso delle loro linee non 1D e 51200 nel caso della 1D X), con il post aggiuntivo -L'aumento del guadagno viene utilizzato solo per le impostazioni ISO più elevate (almeno, come sembra essere indicato dai test di queste telecamere finora).
Ciò significherebbe che l'ISO più alto utilizzabile per le fotocamere Canon è passato da ISO 1600 a ISO 12800 almeno, e forse anche ISO 25600per la 1D X. I sensori Sony Exmor, che ora sono utilizzati dalla maggior parte della concorrenza Canon, tra cui Nikon, utilizzano un tipo molto diverso di architettura di progettazione e elaborazione dei sensori. I sensori Exmor si completano con un ISO 12800 nativo e tutte le altre impostazioni ISO sono ISO in modalità espansa. Fino a ISO 12800, i sensori Sony Exmor funzionano abbastanza bene, alla pari con 5D III e 1D X. Oltre a ciò, la qualità del rumore inizia a ridursi abbastanza rapidamente e generalmente non regge gli ISO 16000, 20000, 25600 di Canon, 32000, 40000 e 51200. Il rovescio della medaglia, Sony Exmor ha a malapena alcun rumore di lettura e offre prestazioni notevolmente migliori a ISO 100, 200 e fino a un certo punto anche 400 in termini di gamma dinamica. Exmor DR è rapidamente diventato una cosa leggendaria e il sensore brilla davvero per i tipi di fotografia che consumano una gamma dinamica per la colazione (come i paesaggi).
ISO 3200 ... 6400 ... 16000 utilizzabile?
Il flusso costante di tecnologia nuova e migliorata sta cambiando continuamente le cose. Appena quattro anni fa, la Canon 450D e la 40D riuscivano a malapena a fare ISO 800, con ISO 1600 che era in gran parte inutilizzabile. Una generazione dopo, la ISO 1600 divenne più utilizzabile e, nel caso della 5D II e 1Ds III, la ISO 3200 era persino "utilizzabile" in alcune circostanze. Oggi sento regolarmente, in particolare da fotografi sportivi e fotoreporter, che ISO fino a 16000, 20000 e talvolta anche 25600 sulla 1D X sono "interamente utilizzabili", "persino stampabili con alcuni lavori di post-elaborazione!" Da un punto di vista matematico, elettroni e unità digitali e guadagno e tutto il resto, non direi necessariamente che c'è qualcosa in particolare che chiama ISO 1600 come il numero ISO magico. L'ISO più elevato utilizzabile sta aumentando di generazione in generazione, di solito di circa uno stop, ma recentemente con i più recenti sensori Canon, è aumentato di ben tre, forse anche quattro stop.