ISOを上げてもカメラに「物理的な」変化はまったくないと考えるのは間違っています。ISOに関する問題は、人々がそれをしばしば感度と呼ぶことです。それは本当に間違った名前です...感度は、特定のセンサーの固定属性であり、変更することはできません。
感度は、実際にはフォトダイオードの量子効率と同義であり、IRカットオフフィルター、ローパスフィルター、およびカラーフィルターアレイによってフィルター処理された光の割合を考慮します。一般的に言えば、最近のほとんどのDSLRは実際に光に対して13〜18％の「感度」を持っています...つまり、レンズを通過する光の約13〜18％のみが実際にフォトダイオードに到達し、実際に電子を放出します。約60％以上の光がフィルタースタックとCFAによってフィルター処理され、現代のセンサーのフォトダイオードの量子効率（電子放出に対する光子の衝突の割合）は、約45％から約60％の範囲です。
ISOは、カメラの電子機器への単なる指示であり、センサーに保存された電荷、アナログ信号を増幅して適切な露出を生成する方法を変更します。その意味で、センサーの電子回路内で画像信号に実際に起こっていることには「物理的な」変化があります。読み出し時にセンサーの元の信号に特定のゲインが適用されます。ISOを上げるとこのゲインが変化し、信号の増幅が大きくなります。
あなたの質問は、ISOの増加は重要であり、ISOの変更はRAWに影響しますか？答えはYESとYESです！ISO 100ですべてを撮影し、ポストで「増幅」をデジタル的に変更すると、カメラで最も適切な設定を使用する場合よりも画像のノイズが大きくなります。カメラで実行される画像信号を増幅するメカニズムは、Lightroomのような後処理ツールを使用した基本的なデジタルISOブーストよりもはるかに優れています。元の投稿から参照したMatt Grumのサンプル画像は、その理想的な例です。デジタルブーストされたISO 100イメージのノイズは、ISO 1600イメージよりもはるかに悪いことに注意してください。多くの青色ノイズがあり、バンディングパターンが現れ始めており、詳細が失われています。ISO 1600を使用するように言われたとき、カメラははるかに良い仕事をしました...ノイズが少なく、より詳細で、より鮮明な詳細があります。
カメラ内でISOをブーストする方が良い理由は、下流の電子機器が追加のノイズを導入する前に、センサーからすぐに元のネイティブ信号で動作するためです。CMOSイメージセンサー（CIS）では、すべてのピクセルにノイズリダクション回路（CDS、相関二重サンプリング...）が組み込まれています。これにより、「リセット時間」でピクセルの暗電流電荷が測定され、記憶されます。読み出し時に減算することができます）だけでなく、内蔵アンプ。ピクセルの各列が読み出されると、まずピクセルの電荷がCDS回路によってノイズ除去され、その「クリーン」な電荷が直接増幅されてからダイ外に送られる読み出し回路に送られます。アナログからデジタルへの変換（ADC）は、ほとんどのカメラのDSPチップのセンサーダイから発生します（いくつかの例外がありますが、少しの間は例外があります）。
ADCは通常、適度に並列であり、特定のカメラに8個、16個、またはそれ以上あります。並列であるにもかかわらず、それぞれが数百万ではないにしても数十万のピクセルを数分の一秒で処理する必要があります。それには高い動作周波数が必要であり、追加のノイズを導入する傾向があります。これは、そのような現象を示すほとんどのDSLRの色とバンディングノイズの主な原因です。ポストでブーストされたISO 100イメージは、センサーの下流に導入されるこの追加の読み取り後ノイズもブーストします。
カメラ内のISOを増加させることにより、画像信号を直接増幅し、ノイズに対する追加のダウンストリーム要因は、信号の下端のみに影響します。これにより、画像と電子ノイズの信号比が維持されます。ノイズには、電子機器とは関係のない追加の要因があります。光自体のランダムな性質は、光子の衝突のポアソン分布をもたらします。センサーに当たる総光量が少ないと、ポアソンノイズが高くなります。ノイズのないセンサーがあり、それ自体の電子ノイズをまったく導入しなかった場合... ISO 1600を使用することは、ISO 100を使用し、ポストで4ストップだけ露出を上げることと同じです。2つの画像のノイズの量は同じであり、すべて光のランダムな物理的性質から生じるノイズです。
今日の市場には、ほとんどノイズのないセンサーが1つあります。ソニーExmorセンサー高度、列並列を使用し、オンダイデジタルADC / CDSは、設計を読み出します。Exmorは、センサーからDSPへのパイプライン全体でアナログ信号を維持する（ADCの直後まで）ほとんどのセンサーとは異なり、CDSとADCの両方をダイ上でデジタル方式で実行します。ピクセルごとに暗電流を測定するアナログCDS回路を持つ各ピクセルではなく、Exmorはリセット読み取りを実行し、リセット読み取りは直ちにデジタルに変換され、センサー全体の「暗電流」電荷を負の値の仮想画像に保存します。露出が行われると、画像信号が読み取られ、デジタルに変換され、ネガのリセット画像がポジの露出画像に適用されます。
Exmorでは、数十列ごとに1つのADCではなく、列ごとに1つのADCがあるため、より低い周波数で動作できます。デジタルCDS、列ごとのADC、および低周波数コンポーネントの使用の間、Exmorはほぼゼロのノイズを導入し、目に見えるバンディングまたはパターンノイズを導入せず、すべての意図および目的で「ノイズレス」センサーと見なすことができます。ノイズがまだ残っており、ポストでの露出を十分に上げると、最終的にそのノイズが見えるようになります。ただし、ISO 100で写真を撮り、4ストップだけ持ち上げて、ISO 1600で撮った写真とほぼ同じように見せることができます。実際、Exmorの場合は...まさにそのケースです！Exmorのすべての「増幅」は本質的にデジタルですが、センサーの電子機器は、露出を手動でわずかに持ち上げるよりも優れている傾向があります。
ISO自体の増加が実際にノイズ自体を追加するわけではないことを認識することも重要です。ISOはノイズの原因ではありません！ノイズレスセンサーを想定して、ISO 100で適切な露出を達成するように静的なシーンを露出し、ISO 3200で適切な露出を達成するように同じ静的なシーンを露出すると、後者のノイズが大きくなります。なぜ聞くの？一般にフォトンショットノイズと呼ばれるポアソンノイズ、または光のランダムな性質によって引き起こされるノイズが原因です。適切に露出されたISO 100画像では、より広い絞りを使用するか、より長いシャッターを使用するか、またはその両方を使用しています。議論のために、シャッター速度を変更するだけで、DOFを維持し、ISO 100とISO 3200の両方でまったく同じシーンを取得すると仮定します。シャッター速度の違いは5ストップです。これは、センサーでの光量の32倍の違いです！光量が多いほど、フォトンショットノイズが少なくなります...それ自体の自然ノイズに対する画像の信号対ノイズ比（SNR）は、適切に露出されたISO 100画像では高く、適切に露出されたISO 3200画像。
Nikon D800（Sony Exmorセンサーを使用）を使用し、ISO 100で5露出不足で露出不足の画像を撮影し、別のISO 3200で適切に露出した画像を撮影し、ISO 100画像を増幅すると、 ISO 3200イメージ。フォトンショットノイズと比較して実質的に同じSNRを持ち、読み取りノイズの寄与も非常に小さく、残りの画像とともに増幅されます。
さて、あなたはISOが最新のデジタルカメラでどのように機能したかを正確に知るように求めました。これは完全な説明ではなく、メーカーによっては特定の高ISO設定を異なる方法で処理します。たとえば、キヤノンのセンサーは、センサーから直接特定のポイントまで画像信号を増幅するだけで、センサーとADCの間に追加のダウンストリームアンプを使用して、上位の停止を実現します（つまり、 ISO 6400、ISO 1600は最大の「自然に増幅された」設定であり、ISO 3200および6400は追加のダウンストリームを含みますが、それでもアナログ増幅です。デジタルブースト。したがって、HIまたはH1、H2などと呼ばれる設定は、真のISO設定ではありません...それは偽のISO設定です。
