Błędem byłoby myśleć, że zwiększenie czułości ISO w ogóle nie powoduje żadnych „fizycznych” zmian w kamerze. Problem z ISO polega na tym, że ludzie często nazywają to wrażliwością . To naprawdę błędne określenie ... czułość jest stałym atrybutem danego czujnika i nie można go zmienić.
Czułość jest tak naprawdę bardziej synonimem wydajności kwantowej fotodiod, biorąc pod uwagę procent światła odfiltrowanego przez filtr odcięcia podczerwieni, filtr dolnoprzepustowy i układ filtrów kolorów. Ogólnie rzecz biorąc, większość lustrzanek ma obecnie „czułość” 13–18% na światło… oznacza to, że tylko około 13–18% światła przechodzącego przez obiektyw faktycznie dociera do fotodiody i uwalnia elektron. Około 60% światła lub więcej jest filtrowane przez stos filtrów i CFA, a wydajność kwantowa fotodiod (szybkość uderzenia fotonu w uwalnianie elektronów) w nowoczesnych czujnikach wynosi od ~ 45% do ~ 60%.
ISO jest tak naprawdę instrukcją dla elektroniki aparatu, aby zmienić sposób wzmocnienia ładunku elektronicznego, sygnału analogowego, przechowywanego w czujniku, aby uzyskać odpowiednią ekspozycję. W tym sensie istnieje „fizyczna” zmiana tego, co faktycznie dzieje się z sygnałem obrazu w elektronice czujnika. Pewne wzmocnienie jest stosowane do oryginalnego sygnału w czujniku podczas odczytu. Zwiększenie czułości ISO zmienia to wzmocnienie, powodując coraz większe wzmocnienie sygnału.
Twoje pytanie brzmi: czy zwiększenie ISO ma znaczenie i czy zmiana ISO wpływa na RAW? Odpowiedź brzmi TAK i TAK! Jeśli sfotografowałeś wszystko z czułością ISO 100 i zmieniłeś cyfrowo „wzmocnienie” pocztą, Twoje zdjęcia będą znacznie głośniejsze niż w przypadku użycia najbardziej odpowiedniego ustawienia w aparacie. Mechanizmy wzmacniania sygnału obrazu wykonywane przez kamerę są znacznie lepsze niż podstawowe cyfrowe wzmocnienie ISO za pomocą pewnego rodzaju narzędzia do obróbki końcowej, takiego jak Lightroom. Przykładowy obraz Matta Gruma, do którego odwoływałeś się z oryginalnego postu, powinien być idealnym tego przykładem. Zauważ, o ile gorszy jest szum na cyfrowo wzmocnionym obrazie ISO 100 niż na obrazie ISO 1600? Jest dużo szumu w kolorze niebieskim, zaczynają się pojawiać wzory pasków i następuje utrata szczegółów. Aparat wykonał znacznie lepszą robotę, gdy kazano mu korzystać z ISO 1600 ... jest mniej hałasu, więcej szczegółów, ostrzejsze szczegóły.
Powodem, dla którego zwiększenie czułości ISO w kamerze jest lepsze, jest to, że działa ona z oryginalnym, natywnym sygnałem bezpośrednio z czujnika, zanim jakakolwiek elektronika znajdująca się za nim będzie mogła wprowadzić dodatkowy szum. W CMOS Image Sensor (CIS) każdy piksel ma wbudowany obwód redukcji szumów (CDS, skorelowane podwójne próbkowanie ... to mierzy ładunek ciemnego prądu w pikselu w „czasie resetowania” i zapamiętuje go, aby był można odjąć podczas odczytu), a także wbudowanego wzmacniacza. Kiedy każda kolumna pikseli jest odczytywana, ładunek piksela jest najpierw denominowany przez zespół obwodów CDS, a ten „czysty” ładunek jest następnie bezpośrednio wzmacniany, zanim zostanie wysłany do obwodu odczytu wysłanego z matrycy. Konwersja analogowo-cyfrowa (ADC) zachodzi poza matrycą czujnika w układzie DSP w większości kamer (są pewne wyjątki, więcej za chwilę).
ADC są zwykle umiarkowanie równoległe, w danym aparacie może być osiem, szesnaście, może więcej. Mimo że są równoległe, każdy z nich musi przetwarzać setki tysięcy, jeśli nie miliony pikseli w ułamku sekundy. Wymaga to wysokiej częstotliwości roboczej, która ma tendencję do wprowadzania dodatkowego hałasu. Jest to główne źródło szumu kolorów i pasm w większości lustrzanek cyfrowych, które je wykazują. Obraz ISO 100, który został wzmocniony w trybie post, zwiększa również ten dodatkowy szum po odczycie, który jest wprowadzany za czujnikiem .
Zwiększając czułość ISO w kamerze, bezpośrednio wzmacniasz sygnał obrazu, a wszelkie dodatkowe czynniki przyczyniające się do powstawania szumu wpływają tylko na dolny koniec sygnału. Pozwala to zachować stosunek obrazu do szumu elektronicznego. Istnieje dodatkowy czynnik powodujący hałas, który nie ma nic wspólnego z elektroniką. Losowa natura samego światła powoduje rozkład Poissona uderzeń fotonów. Z mniejszą ilością światła padającego na czujnik, hałas Poissona będzie wyższy. Jeśli posiadasz czujnik bezszumowy, który w ogóle nie wprowadziłby własnego elektronicznego szumu ... wówczas użycie ISO 1600 byłoby tym samym, co użycie ISO 100 i zwiększenie ekspozycji o cztery stopnie na post. Ilość szumu na dwóch obrazach byłaby identyczna i wszystkie byłyby hałasem wynikającym z losowej natury światła.
Na rynku jest dziś jeden czujnik, który jest prawie bezgłośny. Czujnik Sony Exmor wykorzystuje wysoce zaawansowany, równolegle do kolumny, cyfrowy układ odczytu ADC / CDS ON-DIE. W przeciwieństwie do większości czujników, które utrzymują sygnał analogowy w rurociągu od czujnika do DSP (do tuż po ADC), Exmor wykonuje zarówno CDS, jak i ADC na matrycy, i to w sposób cyfrowy. Zamiast każdego piksela posiadającego analogowy obwód CDS do pomiaru ciemnego prądu na piksel, Exmor wykonuje reset-odczyt, który to reset jest natychmiast konwertowany na cyfrowy i przechowuje ładunek „ciemnego prądu” z czujników na wirtualnym obrazie wartości ujemnych. Po naświetleniu sygnał obrazu jest odczytywany, przetwarzany na cyfrowy, a obraz z zerowym resetem jest stosowany do obrazu o dodatniej ekspozycji.
Ponieważ w Exmor jest jeden ADC na kolumnę, a nie jeden ADC na kilkadziesiąt kolumn, mogą one działać z niższą częstotliwością. Pomiędzy wykorzystaniem cyfrowego CDS, ADC na kolumnę i komponentów o niższej częstotliwości, Exmor wprowadza prawie zerowy szum , nie wprowadza żadnego widocznego pasma lub szumu wzorcowego i dla wszystkich celów i celów można go uznać za „bezszumowy” czujnik.Nadal występuje pewien hałas, a wystarczające zwiększenie ekspozycji na stanowisku ostatecznie spowoduje, że hałas stanie się widoczny. Można jednak zrobić zdjęcie przy ISO 100, podnieść go o cztery stopnie i sprawić, by wyglądało prawie tak dobrze, jak zdjęcie zrobione przy ISO 1600. W rzeczywistości w przypadku Exmor ... to znaczy DOKŁADNIE sprawa! Całe „wzmocnienie” w Exmorze ma z natury charakter cyfrowy, chociaż elektronika czujnika jest w tym lepsza niż ręczne podnoszenie ekspozycji na stanowisku, z niewielkim marginesem.
Ważne jest również, aby zdawać sobie sprawę, że sam wzrost ISO nie powoduje samego hałasu. ISO nie jest źródłem hałasu! Zakładając, że czujnik jest bezszumowy, jeśli wystawisz scenę statyczną tak, aby uzyskać właściwą ekspozycję przy ISO 100 i wystawisz taką samą scenę statyczną, aby uzyskać odpowiednią ekspozycję przy ISO 3200, ta druga będzie miała więcej szumu. Dlaczego pytasz? Przyczyną jest hałas Poissona, częściej nazywany szumem Photon Shot lub hałasem powodowanym przez losową naturę światła. Na odpowiednio naświetlonym obrazie ISO 100 używasz szerszej przysłony, dłuższej migawki lub obu. Załóżmy, że dla celów dyskusji zmieniamy tylko czas otwarcia migawki, aby utrzymać DOF i uzyskać dokładnie tę samą scenę zarówno dla ISO 100, jak i ISO 3200. Różnica w czasie otwarcia migawki wynosi pięć stopni. To trzydziestokrotna różnica w ilości światła na czujniku! Im więcej masz światła, tym mniej szumu fotonowego będzie widoczny ... stosunek sygnału do szumu (SNR) obrazu do jego naturalnego szumu jest wyższy przy odpowiednio naświetlonym obrazie ISO 100 i znacznie niższy przy prawidłowo naświetlony obraz ISO 3200.
Jeśli użyjemy Nikona D800 (który korzysta z czujnika Sony Exmor), zrobienia zdjęcia niedoświetlonego o pięć stopni przy ISO 100 i kolejnego odpowiednio naświetlonego przy ISO 3200 i wzmocnienia obrazu ISO 100, będzie on zawsze nieco głośniejszy niż Obraz ISO 3200. Skutecznie ma ten sam współczynnik SNR w stosunku do szumu fotonu i będzie miał bardzo niewielki udział szumu odczytu, który zostanie wzmocniony wraz z resztą obrazu.
Poprosiłeś o dokładne sprawdzenie, jak działa ISO w nowoczesnym aparacie cyfrowym. To nie jest pełne wyjaśnienie, a różni producenci różnie traktują niektóre wysokie ustawienia ISO. Na przykład czujniki Canon wzmacniają sygnał obrazu bezpośrednio z czujnika do określonego punktu, a następnie wykorzystują dodatkowy wzmacniacz w dół od czujnika do przetwornika ADC, aby osiągnąć górną parę przystanków (tj. W kamerze, która przechodzi do ISO 6400, ISO 1600 to maksymalne ustawienie „natywnie wzmocnione”, a ISO 3200 i 6400 obejmują dodatkowe wzmocnienie, ale nadal analogowe.) Ustawienia „Rozszerzonego ISO” są również specjalne w większości kamer, ponieważ tak naprawdę są cyfrowy impuls. Tak więc każde ustawienie o nazwie HI lub H1, H2 itd. Nie jest prawdziwym ustawieniem ISO ... jest to fałszywe ustawienie ISO.