Есть ли техническая причина исчезновения настроек низкого ISO?

Question

Компактные суперзум-камеры, по очевидным оптическим причинам, замечательно постоянно застревали при размере сенсора 1 / 2,3 ". CCD была заменена BSI CMOS, но сбор света не сильно изменился. Число пикселей увеличилось с 5MP до примерно 16MP, коэффициент около 3 по площади. Винтажный DSC-H1 2005 года предложил настройку ISO64 для наилучшего качества. При условии аналогичного светового выхода датчика, это будет означать, что подобное качество для современной камеры потребует использования настройки ISO25. Тем не менее, самое низкое, что доступно, скажем, на Panasonic FZ200 (по общему признанию, только 12 Мп), это ISO100. Обзоры указывают, что вам в основном приходится выбирать между видимым шумом, артефактами снижения шума или обоими.

Теперь, за исключением съемки в помещении без вспышки или плохих погодных условий, свет имеет тенденцию быть достаточно доступным (и на самом деле хорошая внешняя вспышка может многое сделать для близких объектов в плохую погоду, а штатив может многое сделать для далеких объектов пока они в основном стационарные). Но нет низких настроек ISO, чтобы использовать камеру таким образом, чтобы минимизировать шум.

Есть ли предел заряда, который могут удерживать детекторы до того, как они попадут в соседние пиксели или прекратят поглощать фотоны? Или аналого-цифровые преобразователи по какой-то причине не справляются с этим?

Или удаление опций с низким ISO просто победа маркетинга над физикой? Потому что хорошо предлагать высокие настройки ISO и плохо предлагать низкие?

Answer 1

Если датчик «изначально» выводит сигнал, соответствующий чувствительности, скажем, ISO 200, то снижение этой чувствительности будет происходить за счет ослабления этого сигнала, а повышение - за счет его усиления. Похоже, что с обычными ПЗС / КМОП-сенсорами невозможно изменить чувствительность, например, путем изменения схемы смещения - не уверен, что вы можете сделать это с ЛЮБЫМ твердотельным датчиком или даже трубкой камеры, если только это не что-то вроде фотоумножителя. 1001 *

Усиление никогда не улучшает качество сигнала, за исключением того, что усилитель расположен очень близко к источнику, который используется для лучшего прокладывания кабеля с потерями / несовпадением / помехой (уже сделано с современными датчиками).

Затухание также никогда не улучшает качество сигнала, если только оно не используется во избежание перегрузки приемника, который мог бы исказить или дать сбой, если бы он обрабатывал сигнал такого большого размера. Если это не так, вы существенно умножите шум и нелинейности низкого уровня вашего приемника на коэффициент ослабления.

С точки зрения маркетинга, предложение вариантов iso на основе ослабления может привести к тому, что люди сделают неверные выводы о качестве более высоких вариантов («если iso 25 уже настолько шумный, iso 100, должно быть, ужасно ...»). Кроме того, это может привести к небрежности - у людей могут появиться идеи о том, чтобы делать длительные снимки чрезвычайно ярких сцен, вызывая ухудшение производительности или даже повреждение сенсора из-за тепловых последствий этого.

В датчиках действительно существует предел «емкости фотонов», обычно называемый термином «полная емкость скважины». Должно быть - цифровые датчики изображения должны давать результат, основанный на совокупной экспозиции, поэтому всегда должен быть емкостный элемент. При ограниченном рабочем напряжении конденсатор в конце концов становится полным.

Кроме того, «кровотечение» действительно происходит, некоторые ПЗС-датчики печально известны этим.

Answer 2

Да, есть тенденция, и да, это из-за увеличения светочувствительности.

(и на самом деле, это было бы еще более очевидно, если бы не уменьшающиеся размеры пикселей. Меньшие пиксели частично компенсируют эффект и сохраняют более низкий ISO!).

Почему?

В современной технологии датчик работает только с одной светочувствительностью (эффективность преобразования света в электроны). ISO применяется на следующем этапе - при измерении электронов и получении цифровых данных (усилитель / АЦП).

В идеальном мире сигнал может быть свободно усилен или ослаблен с получением любого желаемого значения ISO, но в действительности существуют ограничения: пиксель может удерживать только определенное количество электронов до насыщения, все, что выше числа, теряется. Снижение ISO слишком сильно обрезает блики недопустимым способом.

Высококачественные камеры меньше подвержены влиянию из-за их более высокой пропускной способности пикселей (например, 100000, в то время как дешевый метод "наведи и снимай" может иметь только 10000), но даже тогда обычно объявляется самая низкая настройка ISO как «расширенный», и его динамический диапазон ниже нормального (например, ISO 100 работает хуже, чем ISO 200).

Хороший компромисс - это когда обе стороны одинаково недовольны; -)

Так что теперь у нас есть выбор: либо сделать сенсор изначально чувствительным с низкой чувствительностью и иметь хороший низкий ISO, либо оптимизировать для более высокой чувствительности и слабого освещения. Решение очевидно - все хотят улучшить слабое освещение, и именно это делают производители (и это не такой уж плохой выбор, учитывая, что вы всегда можете добавить фильтр ND, но нет фильтров для увеличения света в камерах с низкой чувствительностью ...).

Мы потеряли низкий ISO навсегда?

Не обязательно, потому что технология может измениться. Например, говорят, что органические датчики имеют регулируемую собственную чувствительность (эффективность света против электронов). Это должно включить режимы низкого ISO без ущерба для высокой чувствительности.

Answer 3

Они не исчезли.

Профессиональные, высококачественные камеры, такие как canon 5D, имеют низкие значения ISO (5D имеют настройку ISO50). Быстрый Google показывает, что они гораздо более распространены, когда вы переходите на камеры среднего формата.

Более дешевые камеры не продаются людям, которые заботятся или заметят разницу. В целом, они используют их с медленными объективами, которым в любом случае требуется больше света, и отображают фотографии в формате 6x4 или на экране HD, что намного ниже оптического качества, при котором низкий ISO будет иметь значение.

Однако, они редко нужны Большинство профессиональных камер в наши дни имеют адекватное качество и низкий уровень шума при ISO100 для разрешения сенсора (или, конечно, для размера изображения, которые обычно печатаются даже в профессиональном мире). С 5-мегапиксельной фотокамерой 50 мегапикселей, при 400ISO или ниже я могу значительно обрезать изображение и при этом дать клиенту свадебную фотографию со значительно меньшим шумом, чем им хотелось бы. Для коммерческого использования, где вам действительно нужны большие изображения, мы не обрезаем.

Цель низкого ISO заключается в том, чтобы не нуждаться в ND-фильтре для съемки при ярком освещении. Фильтр ND (или более низкий уровень ISO) обеспечивает более длительную экспозицию при одной и той же диафрагме (диафрагма контролирует DoF, поэтому вы не должны останавливаться, чтобы получить меньше света). Это полезно в трех основных случаях: 1) если вы хотите более медленную экспозицию для размытия при движении (например, водопада или озера) 2) если вы снимаете при ярком освещении и настроены на максимальную скорость экспозиции (попробуйте снимать при f1.4 при ярком солнечном свете - даже при 100ISO время экспозиции может быть ниже минимума вашей камеры) 3) если вы снимаете видео, соблюдайте правило 180 градусов времени экспозиции.