Warum kann der ISO-Wert bei den meisten Digitalkameras nicht unter 80 eingestellt werden?

Warum scheint der ISO-Wert bei den meisten Digitalkameras nicht unter ISO 80 zu fallen?

Ich verstehe (vage), dass die Sensoren die Verstärkung anpassen, um das Äquivalent eines Films mit hohem ISO-Wert zu erreichen, und ich kann sehen, warum dies eine Einschränkung darstellen würde, verstehe aber nicht, warum es so schwierig sein würde, den Sensor herzustellen weniger lichtempfindlich?

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Basis des nativen ISO-Werts zu verringern (niedrigste Einstellung, die für die Kamera möglich ist). Eine besteht darin, den Sensor weniger effizient zu machen, damit das einfallende Licht weniger erfasst wird. Es ist leicht zu erkennen, wie dies die Empfindlichkeit verringert. Wie bereits in anderen Antworten ausgeführt, wäre dies jedoch nur für die Minderheiten von Nutzen, die regelmäßig feststellen, dass sie zu viel Licht haben, während die Mehrheit der Fotografen größtenteils mit zu wenig Licht zu kämpfen hat!

Es gibt jedoch eine andere Möglichkeit, die Basis-ISO zu reduzieren, und zwar durch Erhöhen der Kapazität jedes Pixels (bezeichnet als Wannentiefe), so dass mehr Ladung (und damit mehr Licht) gespeichert werden kann, bevor es gesättigt wird. Diese Methode hat bei allen Empfindlichkeiten einen echten Vorteil.

Es ist etwas kniffliger zu sehen, wie sich dies auf die Basis - ISO auswirkt. Sie müssen jedoch berücksichtigen, dass die vom Sensor gemessenen Werte entweder von der Kamera oder einer Person während der Rohkonvertierung (oder von 0-65536 für 1) auf den Bereich 0-255 abgebildet werden 16-Bit-Bilder). Stellen Sie sich zwei Sensoren A und B vor, A hat die doppelte Kapazität pro Pixel. Wenn Sie ein Bild mit A bei einer Verschlusszeit von 1 / 30s aufnehmen, werden die Glanzlichter gerade abgeschnitten. Wenn Sie jetzt B verwenden, müssen Sie 1 / 60s verwenden, da die Kapazität geringer ist. Wenn Sie 1 / 30s verwenden, würden Sie das Bild überbelichten.

Unabhängig davon, welche Werte die Sensoren am Sättigungspunkt aufzeichnen, werden sie immer noch auf 255 abgebildet, sodass sie gleich aussehen. Unter der Voraussetzung, dass Sie mit B dasselbe Bild erhalten, jedoch mit der Hälfte der Belichtungszeit (alle anderen sind gleich), bedeutet dies, dass B eine höhere Empfindlichkeit aufweist. Wenn die Basisempfindlichkeit von Kamera B ISO100 ist, ist die Basisempfindlichkeit von A ISO50.

Der Sinn all dessen ist, dass, wenn Sie die Basis-ISO durch Erhöhen der Pixelkapazität reduzieren können, dies eine gute Sache ist, da Sie ein geringeres Rauschen und einen größeren Dynamikbereich haben können. Um zu verstehen, warum dies der Fall ist, müssen Sie zuerst die Idee loslassen, dass eine Erhöhung der ISO-Einstellung das Rauschen erhöht. Das ist einfach nicht wahr. Hier ist eine Antwort, die ich zu diesem Thema geschrieben habe: Was ist "ISO" bei einer Digitalkamera?

Die kurze Version ist, dass Rauschen hauptsächlich durch Lichtmangel verursacht wird (je weniger Licht Sie haben, desto mehr zufällige Variationen der Photonenemission werden im Bild angezeigt , siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise ), es passiert einfach Wenn Sie die ISO-Einstellung Ihrer Kamera erhöhen, müssen andere Einstellungen geändert werden, wodurch Sie weniger Licht und mehr Bildrauschen erhalten. Es ist der Mangel an Licht, der das Rauschen erzeugt, nicht die Verstärkung des Signals.

Obwohl wir die Verstärkung verwenden müssen, um ISO100 aus Kamera A herauszuholen, lassen wir die gleiche Lichtmenge wie Kamera B ein, die mit ISO100 aufnimmt, und können daher den gleichen Rauschpegel erwarten! Kamera A ist also nicht schlechter, aber wir haben die Möglichkeit, auf ISO50 zu gehen, mehr Licht einzulassen und so weniger Bildrauschen zu bekommen!

Wir haben auch die Möglichkeit, ISO50 zu verwenden, aber mit den gleichen Kameraeinstellungen wie B für ISO100 lassen wir die gleiche Lichtmenge ein, damit wir den gleichen Rauschpegel erwarten können, aber wenn die Szene plötzlich heller wird, wird B mit Clip Das Signal wohingegen A mit seiner zusätzlichen Well-Tiefe weitermacht und somit einen höheren Dynamikbereich hat.

Diese Beispiele sind eine Vereinfachung, es gibt andere Rauschquellen, aber im Allgemeinen kann es eine gute Sache sein, einen "weniger empfindlichen" Sensor zu haben. Es ist jedoch schwierig, tiefere Elektronenquellen zu konstruieren, weshalb Kameras nicht unter ISO50 fallen. Sie sehen jedoch Unterschiede in der Bohrlochtiefe. Beispielsweise ist der niedrigste ISO-Wert, der für den 35-mm-Sensor Canon 5D verfügbar ist, ISO50, während der APS-C-Sensor der gleichen Generation im Canon 30D mit dem niedrigsten ISO-Wert 100 ausgestattet ist. Dies liegt an der zusätzlichen Kapazität im größeren Sensor Pixel der 5D.

Wenn ein Hersteller das wollte, konnte er es.

Davon abgesehen haben alle Sensoren eine native Empfindlichkeit, normalerweise ISO 100, 160 oder 200. Die Verstärkung wird verwendet, um höhere Empfindlichkeiten durch Multiplikation des Basissignals zu erzielen. Dies führt zu mehr Rauschen. Wenn also der Basis-ISO-Wert niedriger wäre, müssten Sie mehr Verstärkung verwenden, um höhere Empfindlichkeiten zu erzielen, und Sie würden mehr Rauschen erhalten.

Um niedrigere ISO-Werte zu erhalten, ohne die Basiseinstellung zu ändern, teilen Sie im Grunde das Basissignal. Dies führt zu einer Verringerung des Dynamikbereichs, weshalb Sie selten ISO-Werte unter 50 sehen. Wenn der Basis-ISO-Wert durch einen größeren Faktor geteilt würde, würde zu viel Dynamikbereich verloren gehen.

Schließlich gibt es nicht viel Grund, Sensoren mit geringerer Empfindlichkeit zu entwickeln, da es einfach ist, ein ND-Filter zu verwenden, um das einfallende Licht zu reduzieren, ohne den Dynamikbereich zu beeinträchtigen. Einige Kameras von Canon, Nikon und Fuji verfügen über einen integrierten ND-Filter mit 2 oder 3 Blenden. Auf einer DSLR können Sie ND-Filter mit variabler Stärke kaufen, was die Dinge sehr flexibel macht.

Aber verstehe nicht, warum es so schwierig ist, den Sensor weniger lichtempfindlich zu machen?

Das ist fast kontraintuitiv zu dem Konzept der Fotografie, bei dem es schließlich um die Erfassung von Licht geht. Allerdings wird das CCD / CMOS einen natürlichen Boden für die Lichtaufnahme haben, so dass weniger als dies das absichtliche Verwerfen von Informationen erfordert, was im Allgemeinen wahrscheinlich nicht zur Zufriedenheit der Fotografen erfolgen wird . Software, das ist, was dies tun würde, wird immer ein Kompromiss in Bezug auf verschiedene Faktoren sein.

In jedem Fall gibt es, wie Itai feststellte, andere Möglichkeiten, das Licht zu reduzieren. Sie können ND-Filter, kleinere Blenden, kürzere Verschlusszeiten usw. verwenden. Wenn Sie Rohaufnahmen machen, können Sie die Belichtung noch weiter verändern. Ein Nettoeffekt, der unter ISO 80 liegt, dürfte sich für Hersteller einfach nicht lohnen, da sie sich viel mehr für das andere Ende des Sortiments interessieren.

Nichts hindert den Firmware-Programmierer daran, niedrigere "ISO" -Werte durch Mitteln mehrerer Frames zu implementieren. Zum Beispiel, wenn die Basisempfindlichkeit zu "80 ISO" bestimmt wurde. "40 ISO" kann implementiert werden, indem zwei Frames gemittelt werden.