Comment L'ISO est-elle implémentée dans les appareils photo numériques?

1~2 et 3. Sur CCDs, l'amplificateur est effectivement dans le coin du capteur, mais sur CMOS, il y a un amplificateur intégré dans chaque photosite, dispersé dans tout le capteur. Voir ici.

Comme mentionné dans une chose j'ai récemment découvrir, la plupart des reflex numériques ont un amplificateur avant L'ADC (conversion analogique-numérique). Ils ont tendance à max à 800 ou 1600 ISO et sont toutes des amplifications numériques par la suite. Les paragraphes suivants supposent une caméra qui Max son amplification analogique à 1600:

Malheureusement, les fichiers RAW 12 ou 14 bits vous empêchent de faire ce que vous décrivez. L'amplification numérique a lieu avant que les fichiers RAW ne soient stockés. Il y a une valeur maximale qui peut être stockée, donc lorsque vous tirez 4 arrêts surexposés, même si L'ADC n'est pas saturé, le fichier RAW sera probablement coupé. Cependant, la technique qui surexpose tout autant que de ne pas couper les reflets est efficace pour réduire le bruit, et connue sous le nom ETTR (exposer à droite).

Oui, en raison de l'amplification analogique, les fichiers RAW à ISO plus élevé contiennent plus de détails. Cependant, ISO 1600 et ISO 12800 doivent contenir la même quantité de détails d'ombre (à moins qu'il n'y ait un traitement spécial supplémentaire ou que L'ADC ait effectivement plus de précision que la profondeur de bits dans laquelle vos fichiers RAW sont stockés).

Même si #3 est vrai au-dessus de la norme ISO 1600, une norme ISO 1600 RAW peut contenir plus d'informations sur les faits saillants, car ils peuvent toujours être coupés par le processus d'amplification numérique. Pour cette raison et peut-être d'autres (autonomie de la batterie, taille effective du tampon), lors de la prise de vue RAW, il peut être avantageux de prendre ISO 1600 et de simplement post-traiter plus tard. Encore une fois, je n'ai pas testé cela, et si la profondeur de bits ADC effective est supérieure à la profondeur de bits du format RAW, ce ne sera pas vrai.

Oui, le réglage ISO affecte les données d'image stockées dans le fichier RAW. Voici deux images, prises en même temps / lieu (presque - cela a été tourné à la main, sans trop d'attention à la composition), avec la même ouverture (f/2.8) et la même vitesse d'obturation (1/100).

Cette première image a été prise à ISO 100 et ajustée +2 arrêts en ACR à un ISO effectif de ~400. Tous les réglages en plus de l'exposition ont été mis à zéro (pas de réduction du bruit, de netteté, de réglage du contraste, etc.)

Cette image a été prise à ISO 1600 et ajustée -2 arrêts en ACR à un ISO efficace de ~400. Encore une fois, tous les ajustements ont été remis à zéro.

Notez les faits saillants soufflés dans la deuxième image. Même quantité de lumière frappant le capteur à chaque fois, mais différentes informations enregistrées dans le fichier RAW.

Oui. Le réglage ISO est la sensibilité du capteur -- en pratique, la quantité d'amplification appliquée au signal du pixel sur le capteur pour obtenir un résultat réel.

En théorie, vous pouvez post-traiter pour produire un résultat similaire à celui d'un ISO inférieur ou supérieur en utilisant la compensation d'exposition - j'ai toujours trouvé que j'avais de bien meilleurs résultats en le filmant correctement "in-camera", ce qui me porte à croire que l'amplification se fait de manière analogique avant la numérisation.

Si #3 est vrai, alors vous pouvez prendre une image RAW surexposée à 4 arrêts à ISO 1600, puis en post-traitement produire un JPEG à ISO 100 qui serait le même que si la photo originale avait été prise à ISO 100.

Aucun. Si vous prenez une photo avec le réglage ISO 100, vous obtenez une exposition différente (plus de lumière sur la puce) qu'avec le réglage ISO 1600. Quelle que soit la façon dont l'amplification (matérielle ou logicielle) est réalisée, votre image ISO 1600 transportera plus de bruit qu'une image ISO 100.

L'objectif de la caméra projette une image miniature du monde extérieur sur la surface d'un capteur d'image sensible à la lumière situé à l'intérieur et à l'arrière de la caméra. Ce capteur d'image est recouvert de millions de photosites. La plupart des photosites sont recouverts de filtres rouges, verts ou bleus. Pendant l'exposition, la lumière de la scène joue sur les photosites. Ceux-ci reçoivent des coups de photons proportionnellement à la luminosité de la scène.

Les coups de photons génèrent une charge électrique dans le photosite. La force de cette charge est proportionnelle au nombre de photons hits. Le nombre de coups est une combinaison de combien de temps l'obturateur reste ouvert et la luminosité de la scène et le diamètre de travail de l'objectif (ouverture). Si la luminosité de la scène est faible, l'automatisation de la caméra ou les agrandisseurs du photographe ralentissent l'ouverture de travail et / ou la vitesse d'obturation. Si une vitesse d'obturation rapide est choisie, l'ouverture de travail doit être augmentée, etc.

Dans tous les cas, l'ampleur de la charge à la fin de l'exposition est chétif. La logique intégrée à la puce convertit la charge en un signal analogique faible qui est ensuite amplifié et converti en signal numérique. C'est l'application de l'amplification que vous parlez.

Si la charge est faible, l'amplification doit être augmenté. Le prix sera faible si la scène est mal éclairé. Le prix sera faible si la vitesse d'obturation utilisée est super-rapide. Nous ouvrons le diamètre de travail de la lentille car cela permet plus d'énergie lumineuse. Nous pouvons apporter de la lumière artificielle si la luminosité de la scène a besoin d'être renforcée.

Parlons d'amplification: L'Amplification dans l'appareil photo numérique correspond à augmenter le volume d'une radio ou D'un téléviseur. Dans l'appareil photo numérique, plus l'amplification augmente l'occasion de prendre des photos scènes faiblement éclairées et ou des vitesses d'obturation élevées. L'amplification accrue est classée comme un réglage ISO élevé. ISO signifie Organisation Internationale de normalisation. Ils sont responsables de normaliser la sensibilité de la vitesse du film photographique et l'industrie des appareils photo numériques a adopté la méthode ISO d'étiquetage de la sensibilité.

L'augmentation de L'ISO a un prix: pour la plupart des capteurs d'imagerie, chaque photosite a son propre amplificateur. Chacun est susceptible de s'amplifier un peu différemment de son voisin. Lorsque l'amplification est trop élevée, les vues qui devraient se reproduire en noir s'inscrivent souvent en gris foncé. Cela envoie de fausses informations que nous appelons bruit. De plus, si l'amplification est trop élevée, une partie de la charge peut fuir dans les photosites adjacents, nous appelons cela la floraison. Oui, un ISO élevé peut et se dégrade, mais il permet également la photographie dans des conditions difficiles. La technologie marche sur les nouvelles puces d'imagerie et les logiciels de caméra pour mieux atténuer le bruit et la floraison.

Avertissement: ma réponse est 100% anecdotique et est basée sur les résultats d'un Panny FZ-28, qui ne gère très probablement pas les RAW comme un reflex numérique.

Cela dit, j'ai lutté avec les niveaux de bruit dans des conditions de faible luminosité depuis le jour 1 avec cet appareil photo. Il ya seulement tellement de performances, vous pouvez pressent un petit capteur, mais j'ai essayé un certain nombre de choses pour essayer d'obtenir les meilleurs résultats, je peux.

Comme je vois une augmentation assez spectaculaire du bruit lorsque j'augmente L'ISO, j'essaie généralement de garder L'ISO épinglé à ou près de 100. L'une des choses que j'ai essayées, cependant, était de filmer RAW à ISO 100 avec la prise de vue sous-exposée pour maintenir la vitesse d'obturation que je voulais. Le Post-traitement me permet de corriger l'exposition (dans une certaine mesure), mais quand je fais cela, je capte une quantité de bruit qui semble être à peu près la même que si je venais de définir ISO plus haut pour commencer. Je vois un niveau de bruit très comparable lorsque j'augmente L'ISO et l'exposition (de sorte que je n'ai pas à augmenter l'exposition en post-traitement), ce qui m'amène à croire qu'il y a peu ou pas de place pour "tromper le système" de cette façon.

Je n'ai fait aucune lecture pour soutenir cela, mais sur la base de ce que j'ai vu, je serais enclin à croire que #1 ou #2 (personnellement, je crois que c'est #1) ci-dessus sont vrais.

RAW est à peu près un vidage direct de la sortie du capteur vers le stockage, donc #1 et/ou #2 sont les choix évidents (bien que je pense que Canon manipule les données avant d'écrire leur RAW, et peut-être que d'autres le font).

Une bonne façon d'augmenter la sensibilité du capteur est d'augmenter la tension appliquée sur elle. Cela augmente à la fois la sortie pour une entrée donnée et augmente le bruit (qui sont tous deux observés lors de la montée de L'EI sur un appareil photo numérique).

J'ai du mal à imaginer comment vous appliqueriez une sorte d'amplification de la lumière avant le capteur qui peut être ajustée à la volée (les capteurs ont des microlentilles sur chaque élément pour collecter la lumière sur cet élément, qui détermine la taille de l'élément et ont un petit effet, mais fixe).

L'Option 3 modifierait les données brutes après la collecte, ce qui revient à modifier le fichier RAW après l'avoir lu depuis la caméra. Certaines caméras (voir ci-dessus) pourraient tenter cela, en particulier pour filtrer le bruit. La plupart ne le feront pas et le laisseront à l'opérateur utilisateur (en fait, il y a des années, il y avait une bataille entre Canon et Nikon où Canon semblait produire des images beaucoup plus vibrantes que Nikon, qui ont été causées par Canon appliquant une manipulation dans l'appareil photo aux données brutes, ce qui a provoqué un certain tollé des utilisateurs qui ne voulaient pas que leurs appareils photo le fassent).

Attention tout cela est pour les reflex numériques de milieu / haut de gamme, avec les modèles d'entrée de gamme, il y a probablement beaucoup de filtrage et d'amélioration à l'intérieur de l'appareil photo, mais les personnes qui les utilisent ne sont pas généralement des tireurs RAW et leurs modes RAW peuvent également être propres.