特にない
ISO 1600に関して特別なことは特にありませんが、場合によっては、1600を超えるISO設定では、画像信号を増幅する効果的で効率の低い方法が発生します。カメラにISOを設定すると、センサーに信号を増幅する最大飽和点を変更するようにカメラに指示するだけです。通常、ISOを上げるとカメラが信号を増幅してから、下流の電子機器が電子ノイズと量子化ノイズを追加するように指示されるため、通常は、より高いカメラ内ISOを使用することは(可能な場合)、低ISOを使用してポストで露出を高めるよりも優れています」 tレンズを十分に照らします。ISO 1600の背後に特別な計算はありません。特に、すべての場合にノイズを最小化する「最良の」高ISO設定ですが、場合によっては高ISOのノイズの品質に影響するブランド固有の増幅メカニズムがあります。ノイズは2つの重要な要素の関数です。センサーの回路に存在する電子ノイズとノイズの少ない寄与因子、およびガウスノイズとも呼ばれるフォトンショットノイズは、ノイズの主な寄与因子です。ノイズがどのように現れるか(ノイズ品質)は、増幅方法の要因です。
ノイズ
ノイズは画像信号の属性であり、最終的にはセンサーの設計方法、製造の性質、信号対ノイズ比(S / N)、信号ゲイン、ADC効率、およびその他の多くの要因に関係しています。これらの要因は、ブランドごと、モデルごとに異なり、同じモデルのあるカメラから次のカメラに至るまで、いくつかの点で異なります。一般的に、新しいセンサーは、使用するピクセルサイズやISO設定に関係なく、一般的に古いセンサーよりもノイズが少ない傾向があります。使用可能な最高のISO設定は、同じカメラの2つのサンプル(Canon 7D DSLRの場合とよく言われます)および世代の異なるカメラ(Canon 400Dや650Dなど)とは異なる場合があります。
固定パターンノイズ(FPN)、水平および垂直バンディングノイズ(HVBN)などのさまざまな形式の電子ノイズは、不自然にパターン化されることが多く、したがって非常に望ましくありませんが、画像信号の最低レベルにのみ影響します(つまり、深い影)。ISO設定が増加すると、電子ノイズはますます少なくなり、最終的には光子ノイズによって完全に圧倒されます。
光子ノイズは、センサーのポアソン分布に従う光のランダムな性質の結果です。これは、光子がセンサーにランダムに衝突することを意味しますが、十分に高い信号レベルでは、それらの分布はほぼ均一であるため、光子ノイズはセンサーのどの場所でも同じように現れます。フォトノイズは、デジタル写真のノイズの大部分を占め、電子ノイズよりも数桁多くなります(信号が完全なウェル容量のほんの一部である不適切に露出された写真、またはFWCを除く)。
写真にフォトンノイズがどの程度顕著に現れるかに影響するいくつかの要因があります。歴史的に、ピクセルが大きいほど、このタイプのノイズは少なくなります。フォトダイオードは、領域全体の光に敏感です...フォトダイオードのシリコンへの光子の侵入深さは、ピクセル飽和の要因ではありません。通常、ピクセルが大きいほど、単位時間あたりのフォトン数が多くなるため、より高いISO設定を使用できます。単位時間あたりの光子数が増えると、特定の露出で全体的に光子が増え、S / Nが増加します。S / Nを高くすると、アナログセンサー信号をデジタル信号(RAWファイル)に変換するときに、より高いゲインを使用できます(これについては後ほど説明します)。これは、後処理でJPEGおよびTIFF画像を生成するために最終的に使用するものですソフトウェア。
利得
ゲインは、電子(e-)からデジタルユニット(DU)への変換比です。1つのDUを1つのDUに正確に変換するカメラには、「ユニティゲイン」があります。ほとんどのカメラは、正確な(ただし選択できない場合もある)ISO設定でユニティゲインを実現します。より頻繁に、ゲインは5.7 e-から各DUのようにわずかです。ISOが停止するたびに、同じ係数でゲインが低下します。ISO 100で5.7 e- / DUのゲインがある場合、ISO 200で2.85 e- / DU、ISO 400で1.425 e- / DU、ISO 800で.7125 e- / DU、0.35625 e- ISO 1600の/DU。ISOを上げると、信号対雑音比(S / N)が失われます。S / Nを低くすることは決して良いことではありません...それは常に、増幅される信号が少ないためにノイズが増えることを意味しています。信号が少ないと、色の忠実度が低くなり、ディテールが少なくなります。
新しいセンサー技術は、光吸収面やコンポーネントではなく、感光面に光子を向けるより効果的な手段を採用することでピクセル面積が縮小しても、世代を超えてフルウェル容量の世代を増やしています。CMOSセンサーへの比較的最近のマイクロレンズの導入により、フォトダイオードの敏感な表面に光子を導き、読み出し配線や他の敏感でない表面から遠ざけています。ライトパイプテクノロジーは、特別に調整されたマイクロレンズの下にある高屈折率材料を使用して、フォトダイオード上の読み出し配線のチャネルに光を導き、配線から反射する代わりにダイオードに到達するようにします。裏面照射型センサー構造全体を反転させるだけで、フォトダイオードを直接光にさらし、他のすべての構造を不要にします。これらのすべてが「量子効率」(QE)、またはセンサー内の光子から電子への全体的な変換率を改善します。より高いQEを備えたセンサーは、より高い最大S / N比をサポートし、さらに高いISO 100ゲインをサポートします...これは、低いISOでより高いゲインをさらにサポートします。ゲインが高く、デジタルユニットあたりの電子量が多いため、ISO設定ごとにフォトンノイズの影響が少なくなります。
増幅のメカニズム
次に、多くの場合、ISO 1600 (過去)が最高の「有用な」ISO設定であった理由について説明します。キヤノンや場合によってはニコンなどの一部のブランドでは、複数のメカニズムを使用してセンサーからの信号を増幅しています。過去数年間、ISO 1600は通常、最後の「自然に増幅された」ISO設定でしたが、それを超えて次のISO設定を達成するために追加のアンプまたはデジタル増幅さえ使用されました。キヤノンはおそらく最悪の犯罪者です代替増幅メカニズムを使用する。最後の世代のカメラ(7D、5D II、1D / s III、および650DまでのすべてのRebelシリーズ)では、ピクセルストリームに追加のアナログゲインを使用していました...ピクセルの読み取り後、ADCの前(アナログto -デジタル変換)、ISO 1600を超えるISO設定を達成するために。ニコンは、自社で製造したセンサー(任意のニコンカメラ、およびSony Exmorセンサーを使用する他のブランドについては、信号管理に根本的に異なるアプローチを使用する、ここでは適用されません。)
過去に ISO 3200 を達成するには、 ISO 1600までのすべてのフルストップISO設定のピクセル読み出し時に標準のピクセルごとのアナログゲインを使用し、その後、センサーから出てくるピクセルストリームに追加のアナログゲインを使用します。一部のカメラでは、ISO 6400は同じ代替のアナログゲインを読み取り後に使用します。ISO 6400を超えるISO設定では、通常、メタデータデジタルゲインヒントを使用して、後処理ツールに追加のデジタルゲインを適用してより高いISO設定を実現するよう指示します。このような設定は通常、「拡張」または「高」ISO設定と呼ばれ、カメラの「ネイティブ」ISO設定より上の完全停止増分でのみ使用できます。(注:本当に必要な唯一の理由カメラで拡張ISO設定を使用するのは、低いネイティブISO設定で達成できるよりも高いシャッタースピードが絶対に必要な場合です。多くの場合、必要なシャッター速度でより低いISO設定を選択すると、露出不足になりますが、ポスト内の露出を手動で修正すると通常、カメラ内で拡張されたISOよりも良い結果が得られるため、望ましい場合があります)
上記の情報は、現在の世代を除く最後の数世代のカメラに適用できます。キヤノンの古いカメラは、ネイティブアナログゲインと追加の読み取り後アナログゲイン、および潜在的にハードコードされた(つまり構成不可能な)+/- 1/3ストッププッシュまたはプルを背後で経由して実行することを確実に採用しています。シーンの露出調整。このプッシュ/プルは、ダイナミックレンジの約3分の1の損失を被る傾向がありました。ニコンが設計したセンサーを使用した過去の世代のニコンカメラも同様の高ISOゲインを採用していましたが、すべてのISO設定にアナログゲインを使用しているようです(サードストップを含む)。通常、キヤノンに比べて高いISOサードストップ設定でIQが向上し、DR損失はありません。キヤノンの現行世代のカメラは、新しい最大値(非1Dラインの場合は25600、1D Xの場合は51200)までのISO設定に対して、より良いアナログゲインアプローチを採用しているようです。 -読み取りゲインは、最高のISO設定でのみ使用されます(少なくとも、これらのカメラのテストで示されているように)。
つまり、キヤノンのカメラで使用可能な最高のISOは、少なくともISO 1600からISO 12800に、そして場合によってはISO 25600にさえ跳ね上がったということです。ニコンを含むキヤノンの競合の大部分で現在使用されているSony Exmorセンサーは、非常に異なる種類のセンサー設計と処理アーキテクチャを採用しています。ExmorセンサーはネイティブISO 12800で最高であり、それ以降のISO設定はすべて拡張モードISOです。Sony Exmorセンサーは、ISO 12800までは5D IIIおよび1D Xと同等の非常に優れた性能を発揮します。それを超えると、ノイズ品質はすぐにバラバラになり始め、Canon ISO 16000、20000、25600、 32000、40000、および51200。一方、Sony Exmorは読み取りノイズがほとんどなく、ダイナミックレンジの点でISO 100、200、さらには400でかなり優れています。Exmor DRはすぐに伝説になりました。センサーは、朝食にダイナミックレンジを使用するタイプの写真(ランドスケープなど)に最適です。
使用可能なISO 3200 ... 6400 ... 16000?
新しく改善された技術の絶え間ない流れは、常に変化しています。わずか4年前、Canon 450Dと40DはISO 800をほとんど実行できず、ISO 1600はほとんど使用できませんでした。1世代後、ISO 1600はさらに使いやすくなり、5D IIおよび1Ds IIIの場合、状況によってはISO 3200も「使用可能」になりました。今日、私は定期的に、特にスポーツ写真家やフォトジャーナリストから、1D XでのISOは最大16000、20000、時には25600でも「完全に使用可能」であり、「何らかの後処理作業で印刷可能です」と聞きます。数学的な観点から、電子とデジタルユニットとゲインなど、ISO 1600を魔法のISO番号と呼んでいるものは特にあるとは必ずしも言えません。使用可能な最高のISOは、世代ごとに、通常は約1ストップずつ増加していますが、最近ではキヤノンの最新のセンサーにより、最大3ストップ、場合によっては4ストップも増加しています。