Неправильно було б думати, що підвищення ISO призводить до «фізичної» зміни камери взагалі. Проблема з ISO полягає в тому, що люди часто називають це чутливістю . Це справді неправильно ... чутливість - це фіксований атрибут будь-якого датчика, і його неможливо змінити.
Чутливість дійсно синонімічніша квантовій ефективності фотодіодів, що враховує відсоток світла, відфільтрованого ІЧ-фільтром, низькопрохідним фільтром та кольоровим фільтром. Взагалі кажучи, більшість DSLR в наші дні насправді мають 13-18% "чутливості" до світла ... це означає, що лише близько 13-18% світла, що проходить через лінзу, насправді досягає фотодіоду і фактично вивільняє електрон. Приблизно 60% світла і більше фільтрується через фільтр і CFA, а квантова ефективність фотодіодів (швидкість ударів фотона до вивільнення електронів) у датчиках модерну коливається від ~ 45% до ~ 60%.
ISO насправді є лише інструкцією до електроніки камери, щоб змінити спосіб посилення електронного заряду, аналогового сигналу, що зберігається в датчику, для отримання належної експозиції. У цьому сенсі відбувається "фізична" зміна того, що насправді відбувається з сигналом зображення в електроніці датчика. Певне посилення подається на вихідний сигнал у датчику після зчитування. Збільшення ISO змінює цей коефіцієнт посилення, що призводить до більшого і більшого посилення сигналу.
Ваше питання полягає в тому, чи має значення підвищення ISO і чи зміна ISO впливає на RAW? Відповідь ТАК і ТАК! Якщо ви зняли все на ISO 100 і цифровим чином змінили "посилення", то ваші зображення будуть набагато шумнішими, ніж якщо ви використовуєте найбільш відповідні налаштування у вашій камері. Механізми посилення сигналу зображення, який виконується камерою, значно перевершують ваш базовий цифровий прискорений ISO, використовуючи такий інструмент після обробки, як Lightroom. Зразковий образ від Метта Ґрума, на який ви посилаєтеся з оригіналу публікації, повинен бути ідеальним прикладом цього. Зауважте, наскільки гірший шум у цифровому підвищеному зображенні ISO 100, ніж зображення ISO 1600? Шум синього кольору дуже сильний, починають проявлятися візерунки смуг, і втрачається деталізація. Камера зробила набагато кращу роботу, коли йому сказали використовувати ISO 1600 ... тут менше шуму, більше деталей, чіткіших деталей.
Причина підвищення якості ISO-камери - це те, що вона працює з оригінальним нативним сигналом, що вимикається датчиком, перш ніж будь-яка електроніка нижче буде мати можливість подати додатковий шум. У датчику зображень CMOS (CIS) кожен піксель має вбудовану схему зменшення шуму (CDS, корельована подвійна вибірка ... це вимірює заряд темного струму в пікселі в "час скидання") і запам'ятовує його таким чином можна відняти при зчитуванні), а також вбудований підсилювач. Коли зчитується кожен стовпець пікселів, заряд пікселя спочатку позначається схемою CDS, а потім "чистий" заряд безпосередньо підсилюється перед тим, як надсилатись до схеми зчитування, відправляється не вмирати. Аналого-цифрове перетворення, або АЦП, відбувається внаслідок відмирання датчика в мікросхемі DSP у більшості камер (є деякі винятки, більше за мить).
АЦП зазвичай помірно паралельні, їх може бути вісім, шістнадцять, а може бути і більше в даній камері. Незважаючи на паралельність, кожен повинен все-таки обробити сотні тисяч, якщо не мільйони пікселів за частку секунди. Для цього потрібна висока робоча частота, яка має тенденцію вводити додатковий шум. Це основне джерело кольорового та смугового шуму в більшості DSLR-дисків, які мають такі. Зображення ISO 100, яке було підсилено в пост, також посилює цей додатковий шум після зчитування, який подається нижче від датчика .
Збільшуючи ISO-камеру, ви підсилюєте сигнал зображення безпосередньо, а будь-який додатковий пристрій, що подає шум, впливає лише на нижній кінець сигналу. Це зберігає співвідношення сигналу зображення та електронного шуму. Є додатковий внесок у шум, який не має нічого спільного з електронікою. Сама випадкова природа світла призводить до поширення Пуассона ударів фотонів. При меншій точці світла, що вражає датчик, шум Пуассона буде вище. Якщо у вас був безшумний датчик, який взагалі не вводив власного електронного шуму ... то використання ISO 1600 було б таким же, як використання ISO 100 та посилення експозиції на чотирьох зупинках у пості. Кількість шуму в двох зображеннях була б однаковою, і все це був би шум, що виникає внаслідок випадкової фізичної природи світла.
Сьогодні на ринку є один датчик, який майже безшумний. Sony Exmor датчик використовує високорозвинені, колонок-паралельно, на кристалі Цифрового АЦП / CDS зчитування дизайну. На відміну від більшості датчиків, які підтримують аналоговий сигнал по всьому трубопроводу від датчика до DSP (до того часу, як тільки після АЦП), Exmor виконує як CDS, так і АЦП увімкнено, і в цифровому вигляді. Замість того, щоб кожен піксель, що має аналогову схему CDS для вимірювання темного струму на піксель, Exmor виконує зчитування скидання, яке зчитування скидання негайно перетворюється в цифрове, і зберігає весь заряд «темного струму» датчиків у віртуальне зображення негативних значень. Коли проводиться експозиція, сигнал зображення зчитується, перетворюється в цифровий, а негативне зображення скидання застосовується до зображення позитивного впливу.
Оскільки в Exmor є один АЦП на стовпець, а не один АЦП на десятки стовпців, вони можуть працювати з меншою частотою. Між використанням цифрових CDS, АСД на стовпчик АЦП та компонентів нижчої частоти, Exmor вносить майже нульовий шум , не вводить видимих смуг смуг чи шуму, і для всіх намірів і цілей може вважатися датчиком "безшумним".Шум все ще залишається, і достатньо підвищена експозиція після публікації призведе до того, що цей шум стане видимим. Однак можна сфотографуватись на ISO 100, підняти її на чотири зупинки, і вона повинна виглядати так само добре, як фото, зроблені в ISO 1600. Власне кажучи, у випадку Exmor ... тобто ТОЧНО справа! Вся "посилення" в Exmor є цифровою за своєю суттю, хоча сенсорна електроніка, як правило, краще, ніж ручне підняття експозиції в пост, з невеликим відривом.
Важливо також усвідомити, що підвищення ISO саме по собі насправді не додає шуму. ISO не є джерелом шуму! Якщо припустити безшумний датчик, якщо ви будете виставляти статичну сцену, щоб досягти належної експозиції при ISO 100, і виставити ту саму статичну сцену, щоб досягти належної експозиції при ISO 3200, останні будуть мати більше шуму. Чому ти питаєш? Причиною є шум Пуассона, частіше названий шумом фотонного пострілу або шумом, викликаним випадковою природою світла. У правильно експонованому зображенні ISO 100 ви використовуєте більш широку діафрагму, використовуючи довший затвор, або обидва. Припустимо, для обговорення ми змінюємо лише швидкість затвора, щоб підтримувати DOF і отримуємо абсолютно однакову сцену як для ISO 100, так і для ISO 3200. Різниця в швидкості затвора - п'ять зупинок. Це тридцять дві рази різниця в кількості світла на датчику! Чим більше у вас світла, тим менше буде видно шуму фотонного шуму ... співвідношення сигнал / шум (SNR) зображення до власного природного шуму вище при правильно виставленому зображенні ISO 100 і набагато нижче при належним чином відкриті зображення ISO 3200.
Якщо ми використовуємо Nikon D800 (для якого використовується датчик Sony Exmor), для зйомки зображення, недоорієнтованого на п’ять зупинок на ISO 100, та іншого належного експозиції в ISO 3200 та посилення зображення ISO 100, воно буде коли-небудь трохи шумніше, ніж Зображення ISO 3200. Він ефективно має той самий SNR, що стосується шуму фотонного зйомки, і також матиме дуже малий внесок шуму читання, який буде посилюватися разом із рештою зображення.
Ну, ви попросили точно знати, як ISO працював у сучасній цифровій камері. Це не повне пояснення, і різні виробники по-різному керуються певними високими параметрами ISO. Наприклад, датчики Canon тільки підсилюють сигнал зображення безпосередньо від датчика до певної точки, а потім використовуватимуть додатковий підсилювач нижче за течією між датчиком та АЦП для досягнення верхньої пари зупинок (тобто в камері, яка переходить на ISO 6400, ISO 1600 - це максимальне "підсилення", а ISO 3200 і 6400 передбачають додаткове підсилення, але все-таки аналогове посилення.) "Розширені ISO" параметри також особливі для більшості камер, тому що все, що вони насправді є цифровий прискорення. Отже, будь-яка установка під назвою HI, або H1, H2 тощо, не є справжнім налаштуванням ISO ... це підроблені настройки ISO.