Nada especial
No hay nada particularmente especial sobre ISO 1600, aunque en algunos casos las configuraciones ISO más allá de 1600 han tenido formas menos efectivas y eficientes de amplificar la señal de imagen. Cuando configura ISO en una cámara, eso simplemente le indica a la cámara que cambie el punto de saturación máximo del sensor, desde el cual se amplificará la señal. El aumento de ISO generalmente le indicará a la cámara que amplifique la señal antes de que la electrónica aguas abajo agregue más ruido electrónico y de cuantización, por lo que usar un ISO más alto en la cámara es generalmente (con advertencias) mejor que usar un ISO bajo y aumentar la exposición en la publicación cuando pueda ' No reciba suficiente luz por la lente.No existe una matemática especial detrás de ISO 1600 que sea específicamente el "mejor" ajuste de ISO alto para minimizar el ruido en todos los casos , sin embargo, puede haber mecanismos de amplificación específicos de la marca que afectan la calidad del ruido en ISO alto en algunos casos. El ruido es una función de dos factores clave: el ruido electrónico presente en el circuito del sensor y el menor contribuyente de ruido, y el ruido de disparo de fotones, a veces llamado ruido gaussiano, que es el principal contribuyente del ruido. La forma en que se exhibe el ruido (calidad del ruido) es un factor del método o métodos de amplificación.
ruido
El ruido es un atributo de la señal de imagen y, en última instancia, tiene que ver con la forma en que está diseñado el sensor, la naturaleza de su fabricación, la relación señal / ruido (S / N) , la ganancia de señal, la eficiencia del ADC y una serie de otros factores. Estos factores difieren de una marca a otra, de un modelo a otro y, de alguna manera, incluso de una cámara a la siguiente del mismo modelo. Los sensores más nuevos generalmente tienden a exhibir menos ruido en general que los sensores más antiguos, independientemente del tamaño de píxel o la configuración ISO utilizada. La configuración ISO más alta utilizable puede diferir de dos muestras de la misma cámara (que a menudo se promociona como el caso con las DSLR Canon 7D) y de cámaras de diferentes generaciones (como la Canon 400D y 650D).
El ruido electrónico , que puede tener una variedad de formas, como el ruido de patrón fijo (FPN), el ruido de bandas horizontal y vertical (HVBN), a menudo tiene un patrón no natural y, por lo tanto, es muy indeseable, pero solo afecta los niveles más bajos de la señal de imagen (es decir, el sombras profundas). A medida que aumenta la configuración ISO, el ruido electrónico exhibe cada vez menos y, en última instancia, es completamente dominado por el ruido de los fotones.
El ruido de fotones es el resultado de la naturaleza aleatoria de la luz, que sigue una distribución de Poisson en el sensor. Eso significa que los fotones golpean aleatoriamente el sensor, pero a un nivel de señal lo suficientemente alto, su distribución es más o menos uniforme y, por lo tanto, el ruido de los fotones se exhibe de la misma manera en cualquier ubicación del sensor . El ruido de las fotos representa la gran mayoría del ruido en una fotografía digital, órdenes de magnitud más que el ruido electrónico (con la excepción de las fotos expuestas incorrectamente donde la señal es solo una pequeña fracción de la capacidad total del pozo, o FWC).
Hay varios factores que afectan la importancia del ruido de fotones en una foto. Históricamente, cuanto más grande es el píxel, menos este tipo de ruido exhibiría . Un fotodiodo es sensible a la luz sobre el área ... la profundidad de penetración de fotones en el silicio del fotodiodo no es un factor de saturación de píxeles. Los píxeles más grandes generalmente permiten el uso de configuraciones ISO más altas, ya que capturan más fotones por unidad de tiempo. Más fotones por unidad de tiempo significa más fotones en general para cualquier exposición dada, lo que aumenta S / N. Una S / N más alta permite el uso de una ganancia más alta (más sobre esto en un momento) al convertir la señal del sensor analógico en una señal digital (archivo RAW), que es lo que en última instancia utiliza para generar imágenes JPEG e TIFF con procesamiento posterior. software.
Ganancia
La ganancia es la relación de conversión de electrones (e-) a unidades digitales (DU). Una cámara que convierte exactamente un DU de e- a uno tiene "ganancia de unidad". La mayoría de las cámaras logran una ganancia unitaria en algún ajuste ISO exacto (pero posiblemente no seleccionable). Con mayor frecuencia, la ganancia es fraccional, como 5.7 e- para cada DU. Por cada aumento de parada en ISO, la ganancia cae por el mismo factor. Si tiene una ganancia de 5.7 e- / DU a ISO 100, tendría 2.85 e- / DU a ISO 200, 1.425 e- / DU a ISO 400, .7125 e- / DU a ISO 800 y 0.35625 e- / DU a ISO 1600. A medida que aumenta ISO, pierde la relación señal / ruido (S / N). Una S / N más baja nunca es realmente algo bueno ... siempre significa más ruido debido a que se amplifica una señal menor. Una señal menor significa menos fidelidad de color junto con menos detalles.
La tecnología de sensores más nueva ha aumentado la generación de capacidad de pozo completo a lo largo de la generación, incluso a medida que el área de píxeles se reduce mediante el empleo de medios más efectivos para dirigir los fotones a una superficie sensible a la luz en lugar de superficies y componentes que absorben la luz. La introducción relativamente reciente de microlentes a los sensores CMOS ha ayudado a dirigir los fotones a la superficie sensible del fotodiodo, y lejos del cableado de lectura y otras superficies no sensibles. La tecnología Lightpipe utiliza material de alto índice de refracción debajo de microlentes especialmente ajustadas para ayudar a guiar la luz a través del canal del cableado de lectura sobre el fotodiodo, de modo que llegue más al diodo en lugar de reflejarse en el cableado. Sensores iluminados en la parte traserasimplemente voltee toda la estructura, exponiendo el fotodiodo directamente a la luz, eliminando la necesidad de todas las demás estructuras. Todas estas cosas mejoran la "eficiencia cuántica" (QE), o la tasa de conversión general de fotones a electrones en el sensor. Los sensores con un QE más alto admiten relaciones de señal a ruido máximas más altas, que a su vez admiten una ganancia ISO 100 más alta ... lo que además admite una ganancia más alta a ISO más bajo. Mayor ganancia, más electrones por unidad digital, lo que disminuye los efectos del ruido de fotones en cada configuración ISO.
Mecanismos de amplificación
Ahora sobre las razones por las cuales ISO 1600 (en el pasado) era la configuración ISO "útil" más alta en muchos casos. Algunas marcas, como Canon y, en algunos casos, Nikon, utilizan más de un mecanismo para amplificar la señal que sale del sensor. En los últimos años, ISO 1600 fue generalmente la última configuración ISO "amplificada de forma nativa", más allá de la cual se utilizaron amplificadores adicionales o incluso amplificación digital para lograr la siguiente configuración ISO. Canon es probablemente el peor delincuenteutilizar mecanismos de amplificación alternativos. En su última generación de cámaras (7D, 5D II, 1D / s III, y todas las series Rebel hasta la 650D) utilizaron una ganancia analógica adicional en la secuencia de píxeles ... después de la lectura de píxeles pero antes de ADC (analógico a -conversión digital), para lograr configuraciones ISO por encima de ISO 1600. Nikon usó algo similar en los sensores que ellos mismos fabricaron (cualquier cámara Nikon, y de hecho otras marcas, que usan sensores Sony Exmor usan un enfoque radicalmente diferente para el manejo de la señal en general , por lo que no se aplican aquí.)
Lograr ISO 3200 en el pasado emplearía una ganancia analógica estándar por píxel en el momento de la lectura de píxeles para todas las configuraciones ISO completas hasta ISO 1600, luego una ganancia analógica adicional a la secuencia de píxeles que sale del sensor. En algunas cámaras, ISO 6400 usaría la misma ganancia analógica alternativa posterior a la lectura. Las configuraciones ISO superiores a ISO 6400 generalmente usaban una pista de ganancia digital de metadatos para indicar a las herramientas de procesamiento posterior que aplicaran una ganancia digital adicional para lograr configuraciones ISO más altas. Dichas configuraciones generalmente se denominaban configuraciones ISO "expandidas" o "altas", y solo podían usarse en incrementos completos por encima de la configuración ISO "nativa" de las cámaras. (Nota: la única razón por la que uno realmente necesitaríausar una configuración ISO ampliada en la cámara sería si necesitaran una velocidad de obturación más alta que la que se podría lograr con una configuración ISO nativa más baja. En muchos casos, seguir eligiendo la configuración de ISO más baja a la velocidad de obturación requerida, que estaría bajo exposición, aún podría ser deseable, ya que la fijación manual de la exposición en la publicación generalmente producirá un mejor resultado que la ISO expandida en la cámara).
La información anterior se puede aplicar a las cámaras de las últimas dos generaciones, sin incluir la generación actual. Las cámaras más antiguas de Canon definitivamente emplean una ganancia analógica nativa, así como una ganancia analógica adicional posterior a la lectura, así como un potencial de empuje o extracción codificado (es decir, no configurable) +/- 1/3 stop ejecutado por la cámara por detrás ajustes de exposición de escenas. Este empuje / tracción solía costarle una pérdida de aproximadamente 1/3 de parada del rango dinámico. Las cámaras Nikon de la generación anterior que usaban sensores diseñados por Nikon también emplearon una ganancia ISO alta similar, aunque parecen usar ganancia analógica para todas las configuraciones ISO(incluidas las terceras paradas), lo que generalmente resultó en un mejor coeficiente intelectual con configuraciones ISO altas de tercera parada en relación con Canon, sin ninguna pérdida de DR. La generación actual de cámaras de Canon parece emplear un mejor enfoque de ganancia analógica para la configuración ISO hasta los nuevos máximos (25600 en el caso de sus líneas no 1D, y 51200 en el caso de la 1D X), con la publicación adicional - la ganancia de lectura solo se utiliza para la configuración ISO más alta (al menos, como parece estar indicado por las pruebas de estas cámaras hasta ahora).
Eso significaría que el ISO más alto utilizable para cámaras Canon ha saltado de ISO 1600 a ISO 12800 al menos, y posiblemente incluso ISO 25600para el 1D X. Los sensores Sony Exmor, que ahora son utilizados por la mayoría de la competencia de Canon, incluida Nikon, emplean un tipo muy diferente de diseño de sensores y arquitectura de procesamiento. Los sensores Exmor alcanzan un ISO 12800 nativo, y todas las configuraciones ISO adicionales son ISO en modo expandido. Hasta ISO 12800, los sensores Sony Exmor funcionan bastante bien, a la par de los 5D III y 1D X. Más allá de eso, la calidad del ruido comienza a desmoronarse con bastante rapidez y, por lo general, no es compatible con los ISO 16000, 20000, 25600, Canon. 32000, 40000 y 51200. Por otro lado, Sony Exmor apenas tiene ruido de lectura y funciona considerablemente mejor a ISO 100, 200 y, hasta cierto punto, incluso a 400 en términos de rango dinámico. Exmor DR se ha convertido rápidamente en una leyenda, y el sensor realmente brilla para los tipos de fotografía que comen un rango dinámico para el desayuno (como los paisajes).
ISO 3200 utilizable ... 6400 ... 16000?
El flujo constante de tecnología nueva y mejorada está cambiando constantemente las cosas. Hace apenas cuatro años, la Canon 450D y la 40D apenas podían hacer ISO 800, con ISO 1600 siendo prácticamente inutilizable. Una generación más tarde, ISO 1600 se volvió más utilizable, y en el caso de 5D II y 1Ds III, ISO 3200 fue incluso "utilizable" en algunas circunstancias. Hoy, escucho regularmente, particularmente de fotógrafos deportivos y reporteros gráficos, que ISO hasta 16000, 20000 y, a veces, incluso 25600 en el 1D X es "completamente utilizable", "incluso imprimible con algún trabajo de procesamiento posterior". Desde un punto de vista matemático, electrones y unidades digitales y ganancia y todo eso, no necesariamente diría que hay algo en particular que dice ISO 1600 como el número mágico de ISO. El ISO más alto utilizable ha ido aumentando de generación en generación, generalmente en alrededor de una parada, pero recientemente con los sensores más nuevos de Canon, ha aumentado hasta tres, posiblemente incluso cuatro paradas.