Dlaczego poziom ISO w większości aparatów cyfrowych nie może być ustawiony poniżej 80?

Dlaczego poziom ISO w większości aparatów cyfrowych nie wydaje się być niższy niż ISO 80?

Rozumiem (niejasno), że czujniki dostosowują wzmocnienie, aby osiągnąć ekwiwalent filmu o wysokiej ISO i rozumiem, dlaczego byłoby to ograniczone, ale nie rozumiem, dlaczego tak trudno byłoby zrobić czujnik mniej wrażliwy na światło?

Istnieją dwa sposoby zmniejszenia podstawy natywnego ISO (najniższe możliwe ustawienie w aparacie). Jednym z nich jest zmniejszenie wydajności czujnika, aby uchwycić mniej przychodzącego światła. Łatwo zobaczyć, jak to zmniejsza czułość. Jednak, jak już wspomniano w innych odpowiedziach, przydałoby się to tylko mniejszościom, którzy regularnie stwierdzają, że mają za dużo światła, podczas gdy większość fotografów boryka się w większości z niewystarczającą ilością światła!

Istnieje jednak inny sposób zmniejszenia bazowego ISO, polegający na zwiększeniu pojemności każdego piksela (określanej jako głębokość studni), aby mógł on przechowywać więcej ładunku (a tym samym więcej światła) przed nasyceniem. Ta metoda ma prawdziwą przewagę przy każdej wrażliwości.

Trochę trudniej jest zobaczyć, jak wpływa to na podstawowe ISO, jednak trzeba pamiętać, że wszelkie odczyty, które czujnik pobiera, zostają ostatecznie zmapowane do zakresu 0-255 przez kamerę lub osobę podczas konwersji pierwotnej (lub 0-65536 dla Obrazy 16-bitowe). Wyobraź sobie dwa czujniki A i B, A ma dwukrotnie większą pojemność na piksel. Gdy wykonujesz zdjęcie z czasem otwarcia migawki 1 / 30s, momenty tuż za nim zostaną przycięte. Teraz, gdy używasz B, musisz użyć 1/60 z powodu zmniejszonej pojemności - jeśli użyjesz 1/30, prześwietlisz obraz.

Jakiekolwiek wartości rejestrują czujniki w punkcie nasycenia, nadal są mapowane na 255, więc będą wyglądać tak samo. Biorąc pod uwagę, że z B masz ten sam obraz, ale przy połowie czasu ekspozycji (wszystkie pozostałe są równe) oznacza to, że B ma wyższą czułość. Jeśli podstawowa czułość kamery B wynosi ISO100, to podstawowa czułość A wynosi ISO50.

Chodzi o to, że jeśli możesz zmniejszyć bazową czułość ISO poprzez zwiększenie pojemności pikseli, to jest to dobra rzecz, ponieważ pozwala ci mieć niższy szum i większy zakres dynamiczny. Aby zrozumieć, dlaczego tak jest, najpierw musisz porzucić ideę, że zwiększenie ustawienia ISO zwiększa hałas, to po prostu nieprawda, oto odpowiedź, którą napisałem na ten temat: Co to jest „ISO” w aparacie cyfrowym?

Krótka wersja jest taka, że ​​hałas jest spowodowany głównie brakiem światła (im mniej światła, tym więcej przypadkowych zmian emisji fotonu pojawia się na obrazie, patrz http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise ), po prostu się zdarza że jeśli zwiększysz ustawienie ISO aparatu, inne ustawienia muszą się zmienić, co spowoduje zmniejszenie ilości światła i więcej szumu. Hałas generuje brak światła, a nie wzmocnienie sygnału.

Więc nawet jeśli musimy użyć wzmocnienia, aby uzyskać ISO100 z kamery A, wpuszczamy tyle samo światła, co kamera B fotografująca z ISO100, a zatem możemy spodziewać się tego samego poziomu hałasu! Aparat A nie jest gorszy, jednak mamy opcję przejścia na ISO50, wpuszczając więcej światła i tym samym zmniejszając szum strzału!

Mamy również opcję użycia ISO50, ale przy tych samych ustawieniach aparatu, co B do fotografowania z ISO100, wpuszczamy taką samą ilość światła, więc możemy spodziewać się tego samego poziomu hałasu, ale jeśli scena nagle rozjaśni się B z klipsem sygnał, podczas gdy A będzie kontynuował swoją wyjątkowo głęboką studnię, dzięki czemu będzie miał wyższy zakres dynamiki.

Te przykłady są uproszczeniem, istnieją inne źródła hałasu, ale ogólnie rzecz biorąc posiadanie „mniej czułego” czujnika może być dobrą rzeczą. Jednak głębsze studnie elektronów trudno jest skonstruować, dlatego nie widać, aby kamery spadały poniżej ISO50. Widać jednak różnice w głębokości studni, na przykład najniższa wartość ISO dostępna dla matrycy 35 mm Canon 5D to ISO50, podczas gdy ta sama generacja czujnika APS-C w Canonie 30D najniższa ISO wynosi 100, wynika to z dodatkowej pojemności w większym piksele 5D.

Jeśli producent chciałby to zrobić, mogliby.

To powiedziawszy, wszystkie czujniki mają natywną czułość, zwykle ISO 100, 160 lub 200. Wzmocnienie służy do osiągnięcia wyższych czułości poprzez zwielokrotnienie sygnału podstawowego. Wprowadza to więcej szumu, więc jeśli podstawowa czułość ISO byłaby niższa, musiałbyś użyć większego wzmocnienia, aby uzyskać wyższą czułość i uzyskać większy szum.

Aby uzyskać niższe czułości ISO bez zmiany ustawienia podstawowego, wystarczy podzielić sygnał podstawowy. Powoduje to zmniejszenie zakresu dynamicznego, dlatego rzadko widzisz wartości ISO mniejsze niż 50. Jeśli podstawowa czułość ISO byłaby podzielona przez większy współczynnik, wówczas zbyt duży zakres dynamiczny zostałby utracony.

Wreszcie, nie ma zbyt wielu powodów, aby opracowywać czujniki o niższej czułości, ponieważ łatwo jest zastosować filtr ND w celu zmniejszenia ilości światła wpadającego bez wpływu na zakres dynamiczny. Kilka aparatów Canon, Nikon i Fuji ma wbudowany filtr ND 2 lub 3 stopnie. Na lustrzance cyfrowej możesz kupić filtry ND o zmiennej sile, dzięki czemu wszystko jest bardzo elastyczne.

ale nie rozumiesz, dlaczego tak trudno było uczynić czujnik mniej wrażliwym na światło?

Jest to niemal sprzeczne z intuicją w stosunku do koncepcji fotografii, która przecież dotyczy wychwytywania światła. Powiedziawszy to, CCD / CMOS będzie miał naturalną podłogę do przechwytywania światła, więc co najmniej będzie wymagało celowego odrzucania informacji, co, ogólnie rzecz biorąc, prawdopodobnie nie zostanie zrobione w sposób zadowalający fotografów . Oprogramowanie, które by to zrobiło, zawsze będzie kompromisem w zakresie różnych czynników.

W każdym razie, jak zauważył Itai, istnieją inne sposoby redukcji światła. Możesz użyć filtrów ND, mniejszych przysłon, krótszych czasów otwarcia migawki itp. Jeśli fotografujesz na surowo, możesz jeszcze bardziej manipulować ekspozycją. Efekt netto, poniŜej ISO 80, po prostu raczej nie będzie tego wart dla producentów, są oni bardziej zainteresowani drugim końcem zakresu.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby programista oprogramowania wbudował niższe wartości „ISO” poprzez uśrednienie wielu ramek. Na przykład, jeśli czułość podstawowa została ustalona na „80 ISO”. „40 ISO” można wdrożyć przez uśrednienie dwóch ramek.