Il rumore da ripresa di fotoni, o rumore che risulta dalla distribuzione di Poisson dei fotoni quando raggiungono il sensore, potrebbe essere un problema di cui i fotografi del mondo reale potrebbero aver bisogno almeno di essere a conoscenza. All'aumentare dell'ISO, anche il potenziale massimo del segnale diminuisce. Ad ogni fermata di aumento dell'ISO, il segnale massimo diminuisce di un fattore due. Nella maggior parte delle esposizioni, il rumore dei fotoni è di gran lunga il contributo più significativo al rumore. Le fonti elettroniche di rumore influiscono solo sulle ombre profonde e di solito si manifestano solo quando si inizia a spingere l'esposizione in giro per posta (cioè sollevando le ombre di un grado significativo).
Supponendo un sensore a pieno formato con una capacità di pozzo pieno (FWC) di 60.000 elettroni, a ISO 100 si ha un punto di saturazione massimo (MaxSat) di 60.000 elettroni (e-). A ISO 200 avresti un MaxSat di 30.000-, ISO 400 / 15.000e-, ISO 800 / 7500e-, ISO 1600 / 3750e-, ISO 3200 / 1875e-. L'aumento dell'ISO riduce intrinsecamente il rapporto segnale / rumore potenziale massimo.
Questo fattore è probabilmente più importante quando si decide quale fotocamera acquistare. Un sensore a pieno formato avrà pixel più grandi di un sensore APS-C con lo stesso numero di megapixel. Il nostro FWC da 60k sul nostro ipotetico sensore FF potrebbe essere un FWC da 20k-25k su un sensore APS-C. Se hai bisogno di prestazioni superiori in condizioni di scarsa illuminazione, l'utilizzo di un sensore a pieno formato e un minor numero di megapixel aumentano le dimensioni dei pixel, con un impatto DIRETTO sulla quantità di rumore visibile con impostazioni ISO più elevate.
Il rumore del colpo di fotone, come rapporto del segnale totale, diminuisce all'aumentare della potenza del segnale. Come fattore assoluto (deviazione standard attorno al livello medio del segnale), il rumore del colpo di fotone è probabilmente approssimativamente costante. Supponendo una deviazione standard di 5 unità, se anche l'intensità del segnale è 5, si otterrebbe un'immagine che sembra essere principalmente rumore, possibilmente con "forme" parziali ma in gran parte indistinte. Se la potenza del segnale è di 10 unità, il SNR è del 50%. Avrai comunque un'immagine molto rumorosa, ma sarà un'immagine con una forma e una struttura più distinte. In termini reali, il rumore del fotone sparato, che segue una funzione di distribuzione di Poisson, è uguale alla radice quadrata del livello del segnale. A ISO 100, il sensore FF con un FWC da 60.000- avrà un rumore di fotone equivalente a 244e-. Un sensore APS-C con un 20, 000- FWC avrà un rumore di fotone equivalente a 141e-. A ISO 200, il rumore sparato ai fotoni sarebbe rispettivamente 173- e 122e-, ISO 400 sarebbe 122- e 70e-, ecc. In termini di rapporti, a ISO 100 FF il rumore del fotone è 0,004% del segnale, ISO 200 il suo 0,006%, ISO 400 il suo 0,008%, ecc. Al contrario, per APS-C questi valori sono ISO 100 / 0,007%, ISO 200 / 0,012%, ISO 400 / 0,014%, ecc.
I sensori più piccoli avranno un SNR leggermente inferiore rispetto ai sensori FF per iniziare, poiché il cablaggio di riga / colonna attiva e legge tende a consumare più spazio relativo al fotodiodo. In combinazione con il FWC più piccolo, sei immediatamente in svantaggio quando si tratta di aumentare l'ISO. Il sensore FF ha un vantaggio di rumore di circa il 60% (By: 244/60000 / 141/20000 = 0,577). Con la stessa impostazione ISO, supponendo che il rumore sia generalmente visibile con quell'impostazione, il sensore FF sembrerà sempre meno rumoroso di un sensore APS-C. Nel caso dei nostri due ipotetici sensori, ISO 100 su APS-C è solo leggermente migliore di ISO 400 su FF, quasi una differenza di quasi due stop nelle prestazioni relative al rumore! Lo stesso vale per due sensori FF, uno con pixel grandi e uno con pixel più piccoli di un fattore 1,6. Ciò presuppone che l'osservazione sia un ritaglio del 100% (ovvero pixel che fa capolino).
Quanto a quanto rumore proviene dal rumore di sparo, e quanto da altre fonti. Le "altre fonti" dipendono davvero dal sensore. Il rumore di lettura viene solitamente misurato in termini di DU (unità digitali o post-ADC) o e- (elettroni, carica del segnale analogico). La Canon 7D ha letto un rumore di 8,6 - a ISO 100, ma 4,7 - a ISO 200, 3,3 - a ISO 400, ecc. La Canon 1D X ha letto un rumore di 38,2 - (!) A ISO 100. Il un rumore di lettura maggiore è in definitiva proporzionale all'area del fotodiodo ... i pixel più grandi trasportano più corrente, quindi la corrente scura sarà maggiore e l'amplificazione a valle aumenterà una maggiore quantità di rumore elettronico rispetto al segnale. La 1D X ha un FWC 90.300, il che significa che un rumore di lettura di 38 secondi è una frazione minuscola del segnale massimo potenziale ISO100 (0,00042% per l'esattezza).
In tutti i casi di rumore, dipende davvero dai tuoi obiettivi. Se tendi a scattare in condizioni di scarsa luminosità o hai bisogno di tempi di posa molto elevati, trovare una fotocamera con pixel più grandi probabilmente produrrà le migliori caratteristiche di rumore. Se si riprendono soggetti con dettagli elevati, una maggiore densità di pixel è probabilmente più importante del basso rumore. Non c'è una vera risposta secca qui.
† Quantità di luce, presupponendo un illuminante fisso, la quantità di luce che raggiunge il sensore per una data apertura e velocità dell'otturatore, o qualsiasi suo rapporto equivalente: f / 16 1 / 100s, f / 8 1 / 200s, f / 4 1 / 800s, tutti uguali EV.