Nada especial
Não há nada de especial na ISO 1600, embora em alguns casos as configurações ISO além de 1600 tenham incorrido em maneiras menos eficazes e eficientes de amplificar o sinal da imagem. Quando você define ISO em uma câmera, isso é simplesmente instruir a câmera a alterar o ponto máximo de saturação do sensor, a partir do qual o sinal será amplificado. O aumento do ISO geralmente instrui a câmera a amplificar o sinal antes que a eletrônica a jusante adicione mais ruído eletrônico e de quantização, portanto, usar um ISO mais alto na câmera geralmente é (com ressalvas) melhor do que usar um ISO baixo e aumentar a exposição no pós-lançamento quando você pode ' • leve bastante luz pela lente.Não existe uma matemática especial por trás da ISO 1600, sendo especificamente a "melhor" configuração de alto ISO para minimizar o ruído em todos os casos ; no entanto, pode haver mecânica de amplificação específica da marca que afeta a qualidade do ruído em alto ISO em alguns casos. O ruído é uma função de dois fatores principais: ruído eletrônico presente no circuito do sensor e o menor contribuinte de ruído e ruído de tiro de fótons, às vezes chamado de ruído gaussiano, que é o principal contribuinte de ruído. Como o ruído é exibido (qualidade do ruído) é um fator do (s) método (s) de amplificação.
Barulho
O ruído é um atributo do sinal da imagem e, em última análise, tem a ver com a forma como o sensor é projetado, a natureza de sua fabricação, a relação sinal / ruído (S / N) , o ganho do sinal, a eficiência da ADC e vários outros fatores. Esses fatores diferem de marca para marca, modelo para modelo e, de certa forma, até de uma câmera para a próxima do mesmo modelo. Os sensores mais recentes geralmente tendem a exibir menos ruído em geral do que os sensores mais antigos, independentemente do tamanho do pixel ou da configuração ISO usada. A configuração ISO mais alta utilizável pode diferir de duas amostras da mesma câmera (que é frequentemente apresentada como no caso das DSLRs 7D da Canon) e de câmeras de gerações diferentes (como a Canon 400D e 650D).
O ruído eletrônico , que pode ter várias formas, como Ruído de padrão fixo (FPN), Ruído de faixa horizontal e vertical (HVBN), geralmente é padronizado de maneira não natural e, portanto, muito indesejável, mas afeta apenas os níveis mais baixos do sinal de imagem (ou seja, o sombras profundas). À medida que a configuração ISO é aumentada, o ruído eletrônico exibe cada vez menos e acaba sendo totalmente dominado pelo ruído do fóton.
O ruído do fóton é o resultado da natureza aleatória da luz, que segue uma distribuição de Poisson no sensor. Isso significa que os fótons atingem o sensor aleatoriamente, mas em um nível de sinal suficientemente alto, sua distribuição é aproximadamente uniforme e, portanto, o ruído do fóton é exibido da mesma maneira em qualquer local do sensor . O ruído da foto é responsável pela grande maioria do ruído em uma fotografia digital, ordens de magnitude superiores ao ruído eletrônico (com exceção das fotos expostas incorretamente, nas quais o sinal representa apenas uma pequena fração da capacidade total do poço, ou FWC).
Existem vários fatores que afetam a quantidade de ruído de fóton exibida em uma foto. Historicamente, quanto maior o pixel, menos esse tipo de ruído exibirá . Um fotodiodo é sensível à luz sobre a área ... a profundidade de penetração do fóton no silício do fotodiodo não é um fator de saturação de pixel. Pixels maiores geralmente permitem o uso de configurações ISO mais altas, pois capturam mais fótons por unidade de tempo. Mais fótons por unidade de tempo significa mais fótons em geral para uma determinada exposição, o que aumenta S / N. Um S / N maior permite o uso de um ganho maior (mais sobre isso em um momento) ao converter o sinal do sensor analógico em um sinal digital (arquivo RAW), que é o que você usa para gerar imagens JPEGs e TIFF com pós-processamento Programas.
Ganho
Ganho é a taxa de conversão de elétrons (e) para unidades digitais (DU). Uma câmera que converte exatamente um e- para um DU tem "ganho de unidade". A maioria das câmeras obtém ganho de unidade com uma configuração ISO exata (mas possivelmente não selecionável). Mais frequentemente, o ganho é fracionário, como 5,7 e- para cada DU. Para cada aumento de parada no ISO, o ganho cai pelo mesmo fator. Se você obtiver um ganho de 5,7 e- / DU na ISO 100, teria 2,85 e- / DU na ISO 200, 1,425 e- / DU na ISO 400, 0,7125 e- / DU na ISO 800 e 0,35625 e- / DU em ISO 1600. À medida que aumenta o ISO, você perde a relação sinal / ruído (S / N). Um S / N mais baixo nunca é realmente uma coisa boa ... sempre significa mais ruído devido a um sinal menor ser amplificado. Um sinal menor significa menos fidelidade de cores e menos detalhes.
A tecnologia mais recente de sensores tem aumentado a geração de capacidade total de poços sobre geração, mesmo quando a área de pixels diminui, empregando meios mais eficazes de direcionar fótons para uma superfície sensível à luz, em vez de superfícies e componentes absorvedores de luz. A introdução relativamente recente de microlentes aos sensores CMOS ajudou a direcionar os fótons para a superfície sensível do fotodiodo e afastar a fiação de leitura e outras superfícies não sensíveis. A tecnologia Lightpipe usa material de alto índice de refração abaixo de microlentes especialmente ajustadas para ajudar a guiar a luz através do canal de fiação de leitura acima do fotodiodo, de modo que mais alcance o diodo em vez de refletir a fiação. Sensores iluminados na parte traseirabasta inverter a estrutura inteira, expondo o fotodiodo diretamente à luz, eliminando a necessidade de todas as outras estruturas. Todas essas coisas melhoram a "eficiência quântica" (QE), ou a taxa geral de conversão de fótons em elétrons no sensor. Os sensores com um QE mais alto suportam taxas máximas de sinal / ruído mais altas, que, por sua vez, suportam maior ganho de ISO 100 ... o que também suporta maior ganho com ISO mais baixo. Maior ganho, mais elétrons por unidade digital, o que diminui os efeitos do ruído do fóton em todas as configurações ISO.
Mecanismos de Amplificação
Agora, as razões pelas quais a ISO 1600 (no passado) era a configuração ISO "útil" mais alta em muitos casos. Algumas marcas, como a Canon e, em alguns casos, a Nikon, usam mais de um mecanismo para amplificar o sinal que sai do sensor. Nos últimos anos, a ISO 1600 foi geralmente a última configuração ISO "amplificada nativamente", além da qual amplificadores adicionais ou mesmo amplificação digital foram usados para alcançar a próxima configuração ISO. Canon é provavelmente o pior infratorusar mecanismos alternativos de amplificação. Em sua última geração de câmeras (7D, 5D II, 1D / s III e todas as séries Rebel até a 650D) usaram um ganho analógico adicional no fluxo de pixels ... após a leitura do pixel, mas antes do ADC (analógico para -conversão digital), para obter configurações ISO acima da ISO 1600. A Nikon usou algo semelhante nos sensores que eles fabricaram (qualquer câmera Nikon e, nesse caso, quaisquer outras marcas, que usam os sensores Sony Exmor, usam uma abordagem radicalmente diferente para o gerenciamento de sinais em geral). , para que não se apliquem aqui.)
Atingir a ISO 3200 no passado empregaria ganho analógico padrão por pixel no momento da leitura de pixel para todas as configurações ISO de ponto final até ISO 1600, depois um ganho analógico adicional ao fluxo de pixels saindo do sensor. Em algumas câmeras, a ISO 6400 usaria o mesmo ganho analógico alternativo após a leitura. As configurações ISO acima do ISO 6400 geralmente usavam uma dica de ganho digital de metadados para instruir as ferramentas de pós-processamento a aplicar um ganho digital adicional para obter configurações ISO mais altas. Essas configurações eram geralmente chamadas de configurações ISO "Expandida" ou "Alta" e só podiam ser usadas em incrementos de ponto final acima da configuração ISO "nativa" da câmera. (Nota: A única razão pela qual alguém realmente precisariausar uma configuração ISO expandida na câmera seria se eles absolutamente exigissem uma velocidade de obturador mais alta do que a alcançada com uma configuração ISO nativa mais baixa. Em muitos casos, ainda é desejável escolher a configuração ISO mais baixa na velocidade necessária do obturador, que seria subexposta, pois a fixação manual da exposição na postagem geralmente produz um resultado melhor do que o ISO expandido na câmera.)
As informações acima podem ser aplicadas às câmeras das últimas duas gerações, sem incluir a geração atual. As câmeras mais antigas da Canon definitivamente empregam ganho analógico nativo, além de ganho analógico pós-leitura adicional, bem como um potencial de codificação embutida (isto é, não configurável) +/- 1/3 de parada ou pressão executada pela câmera por trás ajustes de exposição das cenas. Esse push / pull tendia a custar uma perda de cerca de 1/3 da parada da faixa dinâmica. As câmeras Nikon da geração passada, que usavam sensores projetados pela Nikon, também empregavam ganho ISO alto semelhante, embora pareçam usar ganho analógico para todas as configurações ISO(incluindo terceiras paradas), que geralmente resultam em melhor QI nas configurações de terceira parada ISO altas em relação à Canon, sem perda de DR. A atual geração de câmeras da Canon parece empregar uma melhor abordagem de ganho analógico para as configurações ISO até os novos máximos (25600 no caso de suas linhas não-1D e 51200 no caso do 1D X), com a publicação adicional - o ganho de leitura está sendo empregado apenas para a configuração ISO mais alta (pelo menos, como parece ser indicado pelo teste dessas câmeras até agora).
Isso significaria que o maior ISO utilizável para câmeras Canon saltou de ISO 1600 para ISO 12800, pelo menos, e possivelmente até ISO 25600para o 1D X. Os sensores Sony Exmor, que agora são usados pela maioria da concorrência da Canon, incluindo a Nikon, empregam um tipo muito diferente de arquitetura de design e processamento de sensores. Os sensores Exmor atingem a ISO 12800 nativa e todas as outras configurações ISO são ISO no modo expandido. Até a ISO 12800, os sensores Sony Exmor têm um desempenho muito bom, a par das 5D III e 1D X. Além disso, a qualidade do ruído começa a desmoronar rapidamente, e geralmente não suporta as ISOs Canon 16000, 20000, 25600, 32000, 40000 e 51200. Por outro lado, o Sony Exmor praticamente não apresenta ruído de leitura e apresenta um desempenho consideravelmente melhor em ISO 100, 200 e, até certo ponto, até 400 em termos de faixa dinâmica. O Exmor DR tornou-se rapidamente uma lenda, e o sensor realmente brilha para tipos de fotografia que comem faixa dinâmica no café da manhã (como Paisagens).
ISO 3200 ... 6400 ... 16000 utilizável?
O fluxo constante de novas e aprimoradas tecnologias está mudando constantemente. Há apenas quatro anos, as Canon 450D e 40D mal conseguiam executar a ISO 800, sendo a ISO 1600 amplamente inutilizável. Uma geração depois, a ISO 1600 tornou-se mais utilizável e, no caso dos 5D II e 1Ds III, a ISO 3200 era até "utilizável" em algumas circunstâncias. Hoje, ouço regularmente, principalmente de fotógrafos esportivos e fotojornalistas, que ISO de até 16000, 20000 e, às vezes, até 25600 no 1D X é "totalmente utilizável", "até imprimível com algum trabalho de pós-processamento!" Do ponto de vista matemático, elétrons e unidades digitais e ganho e tudo mais, eu não diria necessariamente que exista algo em particular que chame a ISO 1600 como o número mágico da ISO. O ISO mais alto utilizável tem aumentado geração após geração, geralmente em cerca de uma parada, mas recentemente com os mais novos sensores da Canon, aumentou em até três, possivelmente até quatro.