Perché il livello ISO sulla maggior parte delle fotocamere digitali non può essere impostato al di sotto di 80?


32

Perché il livello ISO sulla maggior parte delle fotocamere digitali non sembra scendere al di sotto di ISO 80?

Capisco (vagamente) che i sensori regolano il guadagno per ottenere l'equivalente di un film ISO alto e posso capire perché ci sarebbe un limite a questo, ma non capisco perché sarebbe così difficile realizzare il sensore meno sensibile alla luce?


Risposte:


13

Esistono due modi per ridurre la base dell'ISO nativo (l'impostazione più bassa possibile sulla fotocamera). Uno è rendere il sensore meno efficiente, in modo che venga catturata la minore quantità di luce in arrivo. È facile vedere come questo riduce la sensibilità. Tuttavia, come già affermato in altre risposte, ciò sarebbe utile solo per le minoranze che regolarmente scoprono di avere troppa luce, mentre la maggior parte dei fotografi fatica a non avere abbastanza luce per la maggior parte!

Tuttavia esiste un altro modo per ridurre l'ISO di base e cioè aumentare la capacità di ciascun pixel (indicato come profondità del pozzo) in modo che possa immagazzinare più carica (e quindi più luce) prima di saturare. Questo metodo ha un vero vantaggio a tutte le sensibilità.

È un po 'più complicato vedere come questo influisce sull'ISO di base, tuttavia è necessario ricordare che qualsiasi lettura del sensore alla fine viene mappata nell'intervallo 0-255 dalla fotocamera o da una persona durante la conversione non elaborata (o 0-65536 per Immagini a 16 bit). Immagina due sensori A e B, A ha una capacità doppia per pixel. Quando si riprende un'immagine con una velocità dell'otturatore di 1/30 di secondo, le alte luci stanno per tagliare. Ora, quando usi B, devi usare 1/60 a causa della ridotta capacità: se utilizzassi 1/30, sovraesprimerai l'immagine.

Qualunque sia il valore che i sensori registrano nel punto di saturazione, vengono comunque mappati a 255, quindi avranno lo stesso aspetto. Dato che con B ottieni la stessa immagine ma con metà del tempo di esposizione (tutto il resto è uguale) questo significa che B ha una sensibilità maggiore. Se la sensibilità di base della fotocamera B è ISO100, la sensibilità di base di A è ISO50.

Il punto di tutto ciò è che se puoi ridurre l'ISO di base aumentando la capacità dei pixel, questa è una buona cosa in quanto ti consente di avere un rumore più basso e una gamma dinamica maggiore. Per capire perché questo è il caso, devi prima abbandonare l'idea che aumentare l'impostazione ISO aumenta il rumore, semplicemente non è vero, ecco una risposta che ho scritto sull'argomento: che cos'è "ISO" su una fotocamera digitale?

La versione breve è che il rumore è principalmente causato dalla mancanza di luce (meno luce hai, più le variazioni casuali nell'emissione di fotoni compaiono nell'immagine, vedi http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise ) che se aumenti l'impostazione ISO della tua fotocamera, altre impostazioni devono cambiare, il che ti farà ottenere meno luce e più rumore di ripresa. È la mancanza di luce che produce il rumore, non l'atto di amplificare il segnale.

Quindi, anche se dobbiamo usare l'amplificazione per ottenere ISO100 dalla fotocamera A, lasciamo entrare la stessa quantità di luce della fotocamera B che scatta a ISO100 e quindi possiamo aspettarci lo stesso livello di rumore! Quindi la fotocamera A non è peggio, tuttavia abbiamo la possibilità di passare a ISO50, lasciando entrare più luce e quindi ottenere meno rumore di scatto!

Abbiamo anche la possibilità di utilizzare ISO50 ma con le stesse impostazioni della fotocamera utilizzate da B per scattare a ISO100, lasciamo entrare la stessa quantità di luce in modo da poter aspettarci lo stesso livello di rumore, ma se la scena diventa improvvisamente più luminosa B con clip il segnale mentre A continuerà con la sua profondità extra, con una gamma dinamica più elevata.

Questi esempi sono una semplificazione, ci sono altre fonti di rumore, ma in generale avere un sensore "meno sensibile" può essere una buona cosa. Tuttavia, è difficile progettare pozzi di elettroni più profondi, motivo per cui non si vedono le telecamere scendere al di sotto di ISO50. Tuttavia, si notano differenze in profondità, ad esempio l'ISO più basso disponibile per il sensore 35mm Canon 5D è ISO50 mentre lo stesso sensore APS-C di generazione nella Canon 30D l'ISO più basso è 100, ciò è dovuto alla capacità aggiuntiva nella più grande pixel della 5D.


+1 Risposta eccellente (come sempre). Solo per evitare possibili idee sbagliate da futuri lettori, tuttavia, si noti che quando si lascia entrare più luce a ISO 50, si ottiene effettivamente più rumore di sparo rispetto al sensore ISO 100. Il punto è che la quantità tipica di rumore (nel quadrato della radice media) relativa alla quantità di luce incidente diminuisce. (Quantitativamente, la divisione dell'ISO nativo per 4 riduce il rumore di sparo di uno stop completo rispetto al segnale.)
whuber

Grazie! Quando dico meno rumore, parlo quasi sempre del rapporto segnale-rumore. Raramente ha senso parlare di livelli di rumore assoluti e quando hai più luce, il rapporto segnale-rumore migliora sempre (tutto il resto è uguale)
Matt Grum,

Mi chiedo da così tanto tempo su questa domanda esatta. Un amico mi ha indicato questa risposta. I tuoi esempi semplificati sono così ben spiegati. Vorrei votare due volte se potessi :-).
Nikos Alexandris,

14

Se un produttore volesse farlo, potrebbe farlo.

Detto questo, tutti i sensori hanno una sensibilità nativa, in genere ISO 100, 160 o 200. Il guadagno viene utilizzato per ottenere sensibilità più elevate moltiplicando il segnale di base. Questo introduce più rumore, quindi se l'ISO di base era più basso, avresti bisogno di usare più guadagno per ottenere sensibilità più elevate e otterrai più rumore.

Per ottenere ISO più bassi senza modificare l'impostazione di base, sostanzialmente si divide il segnale di base. Ciò provoca una riduzione dell'intervallo dinamico, motivo per cui raramente si vedono ISO inferiori a 50. Se l'ISO di base fosse diviso per un fattore maggiore, si perderebbe troppo intervallo dinamico.

Infine, non vi sono molte ragioni per sviluppare sensori a bassa sensibilità poiché è facile utilizzare un filtro ND per ridurre la luce in entrata senza influire sulla gamma dinamica. Diverse fotocamere Canon, Nikon e Fuji hanno un filtro ND da 2 o 3 stop incorporato per questo effetto. Su una DSLR, puoi acquistare filtri ND con intensità variabile che rendono le cose molto flessibili.


3
"se l'ISO di base fosse inferiore, sarebbe necessario utilizzare più guadagno per ottenere sensibilità più elevate e ottenere più rumore" questo non è necessariamente vero - ci sono due modi per ridurre la sensibilità nativa di un sensore, uno è ridurre efficienza (in modo da far passare meno fotoni, essenzialmente come avere sempre un filtro ND) l'altro è quello di aumentare la capacità di ciascun pixel, consentendo a più luce di entrare prima che si verifichino le clip del segnale e la sovraesposizione. Il commento continua sotto ...
Matt Grum,

3
... continua Entrambi i modi per ridurre l'ISO di base richiedono l'amplificazione per dire ISO100, sì, ma l'aumento dell'ISO non introduce rumore (tranne una piccola quantità nel processo di amplificazione). Il rumore deriva principalmente dalla mancanza di luce che causa la non uniformità dei fotoni in arrivo. L'aumento dell'ISO può solo rivelare il rumore già presente. Quindi, se si dispone di un sensore ISO25 con una capacità per pixel super alta, si registra lo stesso numero di fotoni incidenti per pixel di un sensore ISO100, è necessario amplificare per ottenere la stessa immagine ma non si avrà alcun rumore aggiuntivo quando si spinge il sensore ISO25 secondo ISO100!
Matt Grum,

4

ma non capisci perché sarebbe così difficile rendere il sensore meno sensibile alla luce?

È quasi controintuitivo il concetto di fotografia che, dopo tutto, riguarda la cattura della luce. Detto questo, il CCD / CMOS avrà un pavimento naturale per l'acquisizione della luce, quindi non meno di questo richiederà lo scartamento deliberato di informazioni che, in generale, probabilmente non verranno fatte con soddisfazione dei fotografi . Il software, che è ciò che farebbe questo, sarà sempre un compromesso su vari fattori.

In ogni caso, come ha osservato Itai, esistono altri modi per ridurre la luce. Puoi utilizzare filtri ND, aperture più piccole, tempi di posa più rapidi, ecc. Se scatti in modo grezzo, puoi manipolare ancora di più l'esposizione. L'effetto netto, scendendo al di sotto di ISO 80, non è probabile che valga la pena per i produttori, sono molto più interessati all'altra estremità della gamma.


0

Non c'è nulla che impedisca al programmatore del firmware di implementare valori "ISO" più bassi calcolando la media di più frame. Ad esempio, se la sensibilità di base è stata determinata come "80 ISO". "40 ISO" può essere implementato calcolando la media di due frame.

Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.