Il serait faux de penser que l'augmentation de l'ISO n'entraîne aucun changement «physique» de la caméra. Le problème avec l'ISO est que les gens appellent souvent cela sensibilité . C’est vraiment un abus de langage… la sensibilité est un attribut fixe de tout capteur, et elle ne peut pas être changée.
La sensibilité est vraiment plus synonyme d’efficacité quantique des photodiodes, en prenant en compte le pourcentage de lumière filtrée par le filtre de coupure IR, le filtre passe-bas et le réseau de filtres colorés. De manière générale, la plupart des reflex numériques ont actuellement une "sensibilité" de 13-18% à la lumière ... ce qui signifie que seulement environ 13-18% de la lumière qui passe à travers la lentille atteint réellement la photodiode et libère en réalité un électron. Environ 60% de la lumière ou plus sont filtrés par la pile de filtres et le CFA, et l’efficacité quantique des photodiodes (le taux de frappe des photons jusqu’à la libération d’électrons) dans les capteurs modernes varie de 45% à 60% environ.
L'ISO est en réalité juste une instruction à l'électronique de la caméra pour changer la façon dont la charge électronique, le signal analogique, stocké dans le capteur est amplifié pour produire une exposition correcte. En ce sens, il y a un changement "physique" dans ce qui se passe réellement dans le signal d'image dans l'électronique du capteur. Un certain gain est appliqué au signal d'origine dans le capteur lors de la lecture. L'augmentation de l'ISO modifie ce gain, ce qui entraîne une amplification de plus en plus grande du signal.
Votre question est la suivante: l’importance de l’ISO et l’évolution de l’ISO affectent-elles le RAW? La réponse est oui et oui! Si vous avez tout filmé à 100 ISO et que vous avez modifié "l'amplification" numériquement en post, vos images seront beaucoup plus bruyantes que si vous utilisez le réglage le plus approprié dans votre appareil photo. Les mécanismes d’amplification du signal d’image réalisés par l’appareil photo sont nettement supérieurs à votre amplification numérique de base ISO avec un outil de post-traitement tel que Lightroom. L'exemple d'image de Matt Grum que vous avez référencé dans le message d'origine devrait en être un exemple idéal. Remarquez à quel point le bruit dans l’image ISO 100 amplifiée numériquement est-il supérieur à celui de l’image ISO 1600? Il y a beaucoup de bruit de couleur bleue, des motifs de bandes commencent à apparaître et il y a une perte de détail. La caméra a fait beaucoup mieux quand on lui a dit d'utiliser l'ISO 1600 ... Il y a moins de bruit, plus de détails, des détails plus nets.
Il est préférable de renforcer l'ISO intégré dans l'appareil photo, car cela fonctionne avec le signal natif d'origine, directement du capteur, avant que les composants électroniques en aval aient une chance d'introduire un bruit supplémentaire. Dans un capteur d'image CMOS (CIS), chaque pixel est doté d'un circuit intégré de réduction du bruit (CDS, double sampling corrélé) qui mesure la charge du courant d'obscurité dans le pixel au "moment de la réinitialisation" et la mémorise peut être soustrait à la lecture) ainsi qu’un amplificateur intégré. Lorsque chaque colonne de pixels est lue, la charge du pixel est d'abord débranchée par le circuit CDS, et cette charge "propre" est ensuite directement amplifiée avant d'être envoyée au circuit de lecture envoyé. La conversion analogique-numérique, ou ADC, se produit hors de la puce du capteur dans une puce DSP dans la plupart des appareils photo (il y a quelques exceptions, plus en un instant).
Les CAN sont en général modérément parallèles, il peut y en avoir huit, seize, voire plus dans une caméra donnée. Bien qu’ils soient parallèles, chacun doit encore traiter des centaines de milliers, voire des millions de pixels en une fraction de seconde. Cela nécessite une fréquence de fonctionnement élevée, ce qui a tendance à introduire du bruit supplémentaire. C’est la principale source de bruit de couleur et de bande dans la plupart des appareils reflex numériques présentant ce type de problèmes. L'image ISO 100 qui a été amplifiée en post-amplifie également ce bruit de post-lecture supplémentaire qui est introduit en aval du capteur .
En augmentant l'ISO intégré dans l'appareil photo, vous amplifiez directement le signal d'image, et les éventuels contributeurs en aval supplémentaires au bruit n'affectent que l'extrémité inférieure du signal. Cela préserve le rapport image sur signal de bruit électronique. Il y a un contributeur supplémentaire au bruit qui n'a rien à voir avec l'électronique. La nature aléatoire de la lumière elle-même entraîne une distribution de Poisson des impacts de photons. Avec moins de lumière totale frappant le capteur, le bruit de Poisson sera plus élevé. Si vous aviez un capteur silencieux, qui n'introduisait aucun bruit électronique, utiliser ISO 1600 équivaut à utiliser ISO 100 et à augmenter l'exposition de quatre paliers en post-tour. La quantité de bruit dans les deux images serait identique et tout résulterait de la nature physique aléatoire de la lumière.
Il y a un capteur sur le marché aujourd'hui qui est presque silencieux. Le capteur Sony Exmor utilise une conception de lecture ADC / CDS numérique ON-DIE hautement parallèle et parallèle aux colonnes. Contrairement à la plupart des capteurs, qui conservent un signal analogique tout au long d’un pipeline, du capteur au DSP (juste après l’ADC), Exmor exécute les CDS et l’ADC de manière numérique et sur puce. Au lieu que chaque pixel dispose de circuits CDS analogiques pour mesurer le courant d'obscurité par pixel, Exmor effectue une lecture de réinitialisation. Cette lecture est immédiatement convertie en numérique et stocke l'intégralité du capteur "courant d'obscurité" dans une image virtuelle de valeurs négatives. Lorsqu'une exposition est faite, le signal d'image est lu, converti en numérique et l'image de réinitialisation négative est appliquée à l'image d'exposition positive.
Puisqu'il existe un ADC par colonne dans Exmor, au lieu d'un ADC par dizaines de colonnes, ils peuvent fonctionner à une fréquence plus basse. Entre l'utilisation de CDS numériques, les convertisseurs ADC par colonne et les composants de fréquence inférieure, Exmor introduit un bruit presque nul , n'introduit pas de bruit de bande visible ni de bruit de motif, et peut à toutes fins pratiques être considéré comme un capteur "sans bruit".Il y a encore du bruit, et si vous augmentez suffisamment l'exposition par la poste, ce bruit deviendra finalement visible. On peut toutefois prendre une photo à 100 ISO, la soulever par quatre arrêts et la faire paraître presque aussi belle qu'une photo prise à 1600 ISO. En fait, dans le cas d'Exmor ... EXACTEMENT le cas! Toute «amplification» dans Exmor est par nature numérique, bien que l'électronique du capteur y soit généralement meilleure que celle qui consiste à augmenter manuellement l'exposition par post, par une faible marge.
Il est également important de réaliser que l’augmentation de la norme ISO n’ajoute pas de bruit en soi. L'ISO n'est pas une source de bruit! En supposant un capteur sans bruit, si vous exposez une scène statique de manière à obtenir une exposition correcte à 100 ISO et exposez la même scène statique de manière à obtenir une exposition correcte à 3200 ISO, cette dernière générera plus de bruit. Pourquoi demandes-tu? Le bruit de Poisson, plus communément appelé bruit Photon Shot, ou le bruit causé par la nature aléatoire de la lumière, en est la cause. Dans l'image ISO 100 correctement exposée, vous utilisez une ouverture plus grande, un déclencheur plus long ou les deux. Supposons, aux fins de discussion, que nous ne changeons que la vitesse d'obturation, afin de conserver la DOF et d'obtenir exactement la même scène à la fois aux normes ISO 100 et 3200. La différence de vitesse d'obturation est de cinq arrêts. Cela fait trente-deux fois la différence de quantité de lumière au niveau du capteur! Plus vous avez de lumière, moins le bruit de photon sera apparent ... le rapport signal / bruit de l'image à son propre bruit naturel est plus élevé avec une image ISO 100 correctement exposée, et beaucoup plus faible avec un image ISO 3200 correctement exposée.
Si nous utilisons le Nikon D800 (qui utilise un capteur Sony Exmor) pour capturer une image sous-exposée cinq fois à ISO 100 et une autre correctement exposée à 3200 ISO, et amplifier l’image ISO 100, elle sera toujours aussi légèrement plus bruyante que le Image ISO 3200. Il a effectivement le même rapport signal sur bruit par rapport au bruit de photon, et aura également une très faible contribution de bruit de lecture qui sera amplifié avec le reste de l'image.
Eh bien, vous avez demandé à savoir exactement comment ISO fonctionnait dans un appareil photo numérique moderne. Ce n'est pas une explication complète, et différents fabricants traitent différemment certains paramètres ISO élevés. Par exemple, les capteurs Canon n’amplifieront le signal d’image que directement du capteur jusqu’à un certain point, puis utiliseront un amplificateur en aval supplémentaire entre le capteur et le CAN pour atteindre les deux arrêts supérieurs (c.-à-d. Dans un appareil photo ISO 6400, ISO 1600 correspond au paramètre "amplifié de manière native" et ISO 3200 et 6400 impliquent une amplification supplémentaire en aval mais analogique.) Les paramètres "ISO élargi" sont également spécifiques à la plupart des appareils photo en ce sens boost numérique. Donc, tout réglage appelé HI, ou H1, H2, etc., n’est pas un vrai réglage ISO ... c’est un faux réglage ISO.