Москва. Россия

Светочувствительность ISO цифровых камер - легенды и реальность

Светочувствительность, обозначаемая в единицах ISO - это прежде всего характеристика серебросодержащего аналогового фотоматериала. Почему же она используется в цифровых камерах? И что такое вообще это ISO?..

"Выдержка", при которой Жозефом Нисефором Ньепсом в 1820-х годах были получены самые первые в мире фотографии, составляла около восьми (!) часов.
Сейчас мы компетентно можем заявить, что светочувствительность материалов, использованных Ньепсом (оловянной пластинки, покрытой тонким слоем асфальта) была крайне низка)

Впоследствии выяснилось, что светочувствительность фотоэмульсии зависит от размера зёрен галогенида серебра, то есть зёрна большего размера дают более высокую чувствительность фотоматериалов к свету.
Отсюда и понятия "шума" или "зернистости" аналоговых фотоснимков.

Поиск системы измерения светочувствительности начался практически сразу после изобретения фотографии для правильной оценки экспозиции, необходимой для получения качественного снимка.

Многие производители первых фотоматериалов использовали собственные стандарты для обозначения светочувствительности. Конечно, это было не слишком удобно.
Постепенно менее практичные стандарты были упразднены и остались только ASA (America Standards Association) и DIN (Deutsche Industrie Norm) - стандарты, разработанные в Штатах и в Германии.
Система DIN базировалась на логарифмической шкале исчислений, в то время как американцы, как обычно, преуспели в максимальном упрощении процесса. Светочувствительность материалов со значениями ASA 100 и 200 так и отличалась - в два раза. Все предельно ясно.

Затем, в 1987 году, Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO), опираясь на стандарт ASA, разработала стандарт для обозначения "скорости фотопленки", что, собственно, то же самое, только иначе названо.
Случайно или нет, но ASA было переименовано в ISO.
Чтобы предотвратить споры о схожести аббревиатур стандарта и англоязычного названия французской организации, разработчики заглянули в древне-греческий словарь. По их мнению греческое понятие "isos", что значит "равный" полностью отражает суть стандарта. ОК, да будет так)

Для нас же, активных пользователей технологий XXI века, неясным остается вопрос,

почему и как светочувствительность ISO используется в цифровых фотоаппаратах?

В цифровой камере значение ISO - это даже не столько чувствительность матрицы, сколько степень усиления её электрических сигналов и их последующей цифровой обработки.
В некоторых случаях (для цифровых видеокамер и передающих телекамер) светочувствительность выражается в люксах, обозначая минимальную освещенность объекта съёмки, позволяющую получать изображение с допустимым уровнем шумов.

Вот мы и столкнулись с уже давно знакомым понятием "шума".
Получается, что в цифровой фотографии присутствуют, пусть и видоизмененные, но привычные нам, взаимозависимые характеристики стандарта ISO - чувствительность и уровень шума.

С чувствительностью в цифровых камерах мы разобрались.
Как насчет шума? Почему он проявляется так же как и в аналоговой фотографии - при более высоких значениях ISO и при более длительной экспозиции?

Основным источником цифрового шума является фотосенсор. Цифровой шум в фотосенсоре возникает по большому множеству причин - от утечки заряда, сгенерированного за время экспозиции, до несовершенства технологий.

Суть в том, что какова бы ни была природа цифровых "чувствительности" и "шума", принимать их во внимание следует точно также как при фотосъемке на пленочную камеру.
Поэтому нет никакого смысла изобретать новые стандарты. Будем и дальше использовать старый добрый ISO.

Как пользоваться значениями ISO?

Наверняка знаете)

Но, если что:
- при ярком освещении и короткой выдержке - уменьшаем значение ISO (200, 100, 50 и т.д.)
- при недостаточном освещении и длительной выдержке - увеличиваем значение соответственно.

Не забудьте, что при увеличении значения ISO будет увеличиваться "зернистость" (количество шума). Вследствие абсолютно иной природы появления цифровой шум никогда не будет даже близко похож на элегантный пленочный.
В графических редакторах даже существуют специальные фильтры для наложения на изображение "пленочного зерна". Но это все, конечно, имитация.
В шуме, а особенно в цифровом, нет ничего хорошего. Он сильно снижает качество фотографии. Поэтому лучше использовать возможные способы шумоподавления при фотосъемке и при постобработке.

Интересно!
Современные технологии позволили добиться чувствительности электронных устройств, равной эквиваленту ISO 204800 (!)  (например, для Canon EOS-1D X (2011), Nikon D4 (2012)).

17.03.2019





Присоединяйтесь :)