มันจะผิดถ้าคิดว่าการเพิ่มความไวแสง ISO จะทำให้กล้องไม่มีการเปลี่ยนแปลง "ทางกายภาพ" เลย ปัญหาเกี่ยวกับมาตรฐาน ISO คือการที่ผู้คนมักจะเรียกว่าไว นั่นคือการเรียกชื่อผิด ... ความไวเป็นคุณลักษณะคงที่ของเซ็นเซอร์ที่ให้มาและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้
ความไวนั้นมีความหมายเหมือนกันมากกับประสิทธิภาพควอนตัมของโฟโตไดโอดโดยแยกสัดส่วนของแสงที่กรองโดยตัวกรอง IR cutoff ตัวกรองสัญญาณผ่านความถี่ต่ำและอาร์เรย์ตัวกรองสี โดยทั่วไปแล้วในปัจจุบัน DSLR ส่วนใหญ่มีความไวต่อแสง 13-18% นั่นหมายความว่าแสงเพียงแค่ประมาณ 13-18% ของแสงที่ผ่านเลนส์เท่านั้นถึงโฟโตไดโอดและปล่อยอิเล็คตรอนออกมา ประมาณ 60% ของแสงหรือมากกว่านั้นถูกกรองโดยฟิลเตอร์สแต็คและ CFA และประสิทธิภาพควอนตัมของโฟโตไดโอด (อัตราการชนโฟตอนถึงการปล่อยอิเล็กตรอน) ในเซ็นเซอร์สมัยใหม่ตั้งแต่ประมาณ 45% ถึง ~ 60%
ISO เป็นเพียงคำแนะนำเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของกล้องเพื่อเปลี่ยนวิธีที่ประจุไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์สัญญาณอะนาล็อกที่เก็บไว้ในเซ็นเซอร์ถูกขยายเพื่อให้ได้ค่าแสงที่เหมาะสม ในแง่นั้นมีการเปลี่ยนแปลง "ทางกายภาพ" ในสิ่งที่เกิดขึ้นจริงกับสัญญาณภาพภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์ อัตราขยายบางอย่างจะถูกนำไปใช้กับสัญญาณดั้งเดิมในเซ็นเซอร์เมื่ออ่านข้อมูล การเพิ่มความไวแสง ISO จะเพิ่มการเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เกิดการขยายสัญญาณมากขึ้นและมากขึ้น
คำถามของคุณคือการเพิ่มความสำคัญของ ISO และการเปลี่ยน ISO ส่งผลต่อ RAW หรือไม่ คำตอบคือใช่และใช่! หากคุณถ่ายทุกอย่างที่ ISO 100 และเปลี่ยน "การขยาย" แบบดิจิทัลในโพสต์รูปภาพของคุณจะดูน่าสนใจกว่าถ้าคุณใช้การตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดในกล้องของคุณ กลไกของการขยายสัญญาณภาพที่กล้องทำนั้นเหนือกว่าการเพิ่มความไวแสง ISO แบบดิจิตอลขั้นพื้นฐานของคุณด้วยเครื่องมือประมวลผลโพสต์เช่น Lightroom ภาพตัวอย่างจาก Matt Grum ที่คุณอ้างอิงจากโพสต์ต้นฉบับควรเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุด สังเกตุว่าเสียงในภาพ ISO 100 ที่ถูกปรับปรุงด้วยระบบดิจิตอลนั้นแย่กว่าภาพ ISO 1600 มากแค่ไหน? มีเสียงรบกวนจากสีน้ำเงินจำนวนมากรูปแบบแถบเริ่มปรากฏขึ้นและมีการสูญเสียรายละเอียด กล้องทำงานได้ดีขึ้นมากเมื่อได้รับคำสั่งให้ใช้ ISO 1600 ... มีเสียงรบกวนน้อยลงรายละเอียดมากขึ้นรายละเอียดคมชัดยิ่งขึ้น
เหตุผลในการเพิ่มความไวของ ISO ในกล้องนั้นดีกว่าเพราะมันทำงานร่วมกับสัญญาณเนทีฟดั้งเดิมจากเซ็นเซอร์ก่อนที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดาวน์สตรีมจะมีโอกาสมีเสียงรบกวนเพิ่มเติม ใน CMOS Image Sensor (CIS) แต่ละพิกเซลจะมีวงจรลดสัญญาณรบกวนในตัว (CDS, การสุ่มตัวอย่างแบบสหสัมพันธ์สองครั้ง) นี่เป็นการวัดประจุกระแสมืดในพิกเซลที่ "รีเซ็ตเวลา" และจดจำเพื่อให้มัน สามารถลบออกได้ที่ readout) รวมถึงแอมป์ในตัว เมื่อแต่ละคอลัมน์ของพิกเซลถูกอ่านค่าของพิกเซลจะถูก denoised เป็นครั้งแรกโดยวงจร CDS และค่า "clean" นั้นจะถูกขยายโดยตรงก่อนที่จะถูกส่งไปยังวงจรการอ่านค่าที่ส่งออกไปตาย การแปลงแบบอนาล็อกเป็นดิจิตอลหรือ ADC เกิดขึ้นจากเซ็นเซอร์ตายในชิป DSP ในกล้องส่วนใหญ่ (มีข้อยกเว้นบางอย่างเพิ่มเติมในอีกสักครู่)
ADC มักจะขนานกันปานกลางอาจมีแปดสิบหกหรืออาจมากกว่าในกล้องที่กำหนด แม้จะเป็นแบบคู่ขนาน แต่แต่ละคนก็ยังต้องประมวลผลนับแสนถ้าไม่ใช่ล้านพิกเซลในเสี้ยววินาที ที่ต้องใช้ความถี่ในการทำงานสูงซึ่งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มสัญญาณรบกวนเพิ่มเติม นี่คือแหล่งที่มาหลักของสีและเสียงแถบใน DSLRs ส่วนใหญ่ที่แสดงเช่นนี้ มาตรฐาน ISO 100 ภาพที่ถูกผลักดันในโพสต์นี้ยังมีการส่งเสริมการโพสต์นี้เสียงอ่านเพิ่มเติมที่แนะนำล่องจากเซ็นเซอร์
ด้วยการเพิ่ม ISO ในกล้องคุณจะขยายสัญญาณภาพโดยตรงและผู้ให้ข้อมูลดาวน์สตรีมเพิ่มเติมเพื่อลดเสียงรบกวนจะมีผลเฉพาะกับส่วนล่างของสัญญาณเท่านั้น วิธีนี้จะช่วยรักษาอัตราส่วนภาพต่อสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ มีผู้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเสียงรบกวนซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ธรรมชาติของแสงที่สุ่มนั้นส่งผลให้เกิดการกระจายของปัวซองในการชนโฟตอน เมื่อแสงรวมน้อยลงทำให้เซ็นเซอร์เกิดเสียงรบกวนปัวซองก็จะสูงขึ้น หากคุณมีเซ็นเซอร์ไม่มีเสียงหนึ่งที่ไม่แนะนำเสียงอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ของมันเอง ... จากนั้นใช้ ISO 1600 จะเหมือนกับการใช้ ISO 100 และเพิ่มการรับแสงโดยหยุดสี่โพสต์ ปริมาณเสียงรบกวนในภาพทั้งสองจะเหมือนกันและมันจะเป็นจุดรบกวนที่เป็นผลมาจากลักษณะทางกายภาพแบบสุ่มของแสง
มีเซ็นเซอร์หนึ่งตัวในตลาดทุกวันนี้ที่แทบจะไม่มีเสียง ของ Sony Exmorเซ็นเซอร์ใช้ขั้นสูงคอลัมน์ขนาน ON-DIE ดิจิตอล ADC / CDS อ่านข้อมูลการออกแบบ ซึ่งแตกต่างจากเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ที่รักษาสัญญาณอะนาล็อกตลอดท่อจากเซ็นเซอร์ถึง DSP (จนกระทั่งหลังจาก ADC), Exmor ดำเนินการทั้ง CDS และ ADC on-die และในลักษณะดิจิตอล แทนที่จะมีแต่ละพิกเซลที่มีวงจร CDS อะนาล็อกเพื่อวัดกระแสมืดต่อพิกเซล Exmor ทำการอ่านรีเซ็ตรีเซ็ตการอ่านที่รีเซ็ตจะถูกแปลงเป็นดิจิตอลทันทีและจัดเก็บประจุทั้งหมด "กระแสมืด" ของเซ็นเซอร์ในภาพเสมือนของค่าลบ เมื่อเปิดรับแสงสัญญาณภาพจะถูกอ่านออกมาแปลงเป็นดิจิตอลและจะใช้ภาพรีเซ็ตเชิงลบกับภาพค่าแสงบวก
เนื่องจากมีหนึ่ง ADC ต่อคอลัมน์ใน Exmor แทนที่จะเป็นหนึ่ง ADC ต่อหลายสิบคอลัมน์พวกเขาสามารถทำงานที่ความถี่ต่ำกว่า ระหว่างการใช้ Digital CDS, ADC แบบต่อคอลัมน์และส่วนประกอบความถี่ต่ำกว่า Exmor แนะนำเสียงรบกวนเกือบเป็นศูนย์ไม่แนะนำสัญญาณรบกวนแบบแถบหรือรูปแบบใด ๆ ที่มองเห็นได้และสำหรับทุกความตั้งใจและจุดประสงค์อาจถือเป็นเซ็นเซอร์ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่บ้างและการเพิ่มการรับแสงในโพสต์อย่างเพียงพอจะส่งผลให้เกิดเสียงดังขึ้น อย่างไรก็ตามหนึ่งสามารถถ่ายภาพที่ ISO 100 ยกสี่หยุดและให้มันดูดีพอ ๆ กับภาพถ่ายที่ ISO 1600 ตามความเป็นจริงในกรณีของ Exmor ... นั่นคือ ตรงกรณี! "แอมพลิฟายเออร์" ทั้งหมดใน Exmor เป็นดิจิตอลตามธรรมชาติแม้ว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์มักจะดีกว่าการยกระดับการเปิดรับโพสต์ด้วยตนเอง
สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าการเพิ่มขึ้นของ ISO เองไม่ได้เพิ่มสัญญาณรบกวนเอง ISO ไม่ใช่แหล่งกำเนิดของเสียงรบกวน! สมมติว่าเซ็นเซอร์ไม่มีเสียงถ้าคุณแสดงภาพนิ่งที่ทำให้คุณได้รับแสงที่เหมาะสมที่ ISO 100 และเปิดรับซีนนิ่งเดียวกันซึ่งทำให้คุณได้รับแสงที่เหมาะสมที่ ISO 3200 ฉากหลังจะมีเสียงรบกวนมากขึ้น คุณถามทำไม? เสียงของปัวซองนั้นเรียกอีกอย่างว่าโฟตอนช็อตหรือเสียงที่เกิดจากการสุ่มแสงเป็นสาเหตุ ในภาพ ISO 100 ที่ได้รับแสงอย่างเหมาะสมคุณกำลังใช้รูรับแสงกว้างขึ้นใช้ชัตเตอร์ที่ยาวขึ้นหรือทั้งสองอย่าง เราจะเปลี่ยนความเร็วชัตเตอร์เพียงเพื่อรักษา DOF และรับฉากเดียวกันทั้ง ISO 100 และ ISO 3200 ความแตกต่างของความเร็วชัตเตอร์คือห้าหยุด นั่นคือความแตกต่างที่สามสิบสองเท่าของปริมาณแสงที่เซ็นเซอร์! ยิ่งมีแสงมากเท่าไหร่เสียงรบกวนของโฟตอนก็จะปรากฏชัดขึ้น ... อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) ของภาพต่อเสียงที่เป็นธรรมชาติของตัวเองนั้นสูงกว่าด้วย ISO 100 ภาพที่รับแสงอย่างเหมาะสมและต่ำกว่ามากด้วย ภาพ ISO 3200 ที่สัมผัสถูกต้อง
หากเราใช้กล้อง Nikon D800 (ซึ่งใช้เซ็นเซอร์ Sony Exmor) การถ่ายภาพโดยเปิดรับแสงไม่เกินห้าครั้งที่ ISO 100 และอีกภาพที่ถูกต้องที่ ISO 3200 และขยายภาพ ISO 100 ภาพที่ได้จะน่ากลัวกว่าเล็กน้อย อิมเมจ ISO 3200 มันมีประสิทธิภาพ SNR เดียวกันกับเสียงโฟตอนและจะมีส่วนร่วมของเสียงรบกวนการอ่านที่น้อยมากเช่นกันที่จะได้รับการขยายพร้อมกับส่วนที่เหลือของภาพ
คุณขอให้คุณรู้ว่า ISO ทำงานอย่างไรในกล้องดิจิตอลที่ทันสมัย นี่ไม่ใช่คำอธิบายที่สมบูรณ์และผู้ผลิตรายอื่นจัดการกับการตั้งค่า ISO สูงบางอย่างที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์ Canon จะขยายสัญญาณภาพออกจากเซ็นเซอร์โดยตรงไปยังจุดที่แน่นอนเท่านั้นและจากนั้นจะใช้แอมพลิฟายเออร์ดาวน์สตรีมเพิ่มเติมระหว่างเซ็นเซอร์และ ADC เพื่อให้ได้สองอันดับสูงสุดของการหยุด (เช่นในกล้องที่ไป ISO 6400, ISO 1600 เป็นการตั้งค่าสูงสุด "ขยายสัญญาณ" และ ISO 3200 และ 6400 เกี่ยวข้องกับการดาวน์สตรีมเพิ่มเติม แต่ยังคงขยายสัญญาณอะนาล็อกการขยาย) "การตั้งค่า ISO ที่ขยาย" นั้นยังพิเศษสำหรับกล้องส่วนใหญ่ที่พวกเขาเป็น เพิ่มดิจิตอล ดังนั้นการตั้งค่าใด ๆ ที่เรียกว่า HI หรือ H1, H2 เป็นต้นไม่ใช่การตั้งค่า ISO ที่แท้จริง ... เป็นการตั้งค่า ISO ปลอม