Apa yang istimewa dari ISO 1600?

Saya telah mendengar berkali-kali bahwa untuk meminimalkan noise, ISO tertinggi yang ingin Anda gunakan adalah ISO 1600, dan tidak peduli apa pun kamera atau sensor yang Anda gunakan, setelah Anda melewati ambang (ISO 1600) ini, noise tumbuh secara eksponensial.

Beberapa mengatakan ini adalah matematika, tetapi beberapa mengatakan ini ada hubungannya dengan cara sinyal diproses, seperti bagaimana menerapkan keuntungan besar dalam peralatan audio akan menyebabkan distorsi.

Pada dasarnya mereka mengklaim bahwa ISO 1600 adalah kepekaan matematis yang paling "ekonomis" untuk mengurangi kebisingan.

Kenapa ini?

• Apa yang membuat pengaturan ISO lebih tinggi dari 1600 begitu buruk?
• Apakah kamera menerapkan beberapa algoritma eksponensial setelah Anda lulus ISO 1600?
• Apakah rasio sinyal terhadap noise berubah secara dramatis setelah Anda lulus ISO 1600?

Edit:

Saya tahu kinerja ISO semakin baik, maaf tetapi pertanyaan ini bukan tentang itu. Saya memiliki kamera 2,0 Megapiksel, dan ISO 200 adalah sampah, jadi saya tahu seberapa banyak hal telah membaik, dan mereka akan terus meningkat.

Setelah mencerna jawaban yang panjang, tampaknya ISO 1600 adalah batas penguatan sinyal analog, setidaknya pada beberapa model. Di luar ISO 1600, tergantung pada mereknya, berbagai algoritma digital digunakan untuk meningkatkan sinyal (dorongan digital). Karena dorongan digital ini bekerja pada Photon Shoot Noise dan Read Noise, karena ini setelah ADC, tingkat kebisingan keseluruhan yang dihasilkan tinggi.

Inilah yang saya mengerti secara kolektif dari jawaban, saya masih sedikit bingung jika saya memahaminya dengan benar, jadi tolong perbaiki saya.

Saya masih bertanya-tanya, bagaimana saya tahu batas kamera saya tentang amplifikasi analognya? Jika saya ingin tahu kapan dorongan digital Canon / Nikon terjadi, apakah informasi seperti itu tersedia dari situs web mereka? Atau ini rahasia?

Tidak ada yang spesial

Tidak ada yang istimewa tentang ISO 1600, meskipun dalam beberapa kasus pengaturan ISO di luar 1600 telah menimbulkan cara yang kurang efektif dan efisien untuk memperkuat sinyal gambar. Ketika Anda mengatur ISO pada kamera, itu hanya menginstruksikan kamera untuk mengubah titik saturasi maksimum sensor, dari mana sinyal akan diperkuat. Peningkatan ISO biasanya akan menginstruksikan kamera untuk memperkuat sinyal sebelum elektronik hilir menambahkan lebih banyak suara elektronik dan kuantisasi, jadi menggunakan ISO dalam kamera yang lebih tinggi biasanya (dengan peringatan) lebih baik daripada menggunakan ISO rendah dan meningkatkan paparan di pos ketika Anda bisa ' t mendapatkan cukup cahaya pada lensa.Tidak ada matematika khusus di balik ISO 1600 yang secara khusus menjadi pengaturan ISO tinggi "terbaik" untuk meminimalkan kebisingan dalam semua kasus , namun mungkin ada mekanisme amplifikasi khusus merek yang mempengaruhi kualitas kebisingan pada ISO tinggi dalam beberapa kasus. Noise adalah fungsi dari dua faktor utama: noise elektronik hadir di sirkuit sensor & kontributor kebisingan yang lebih rendah, dan noise tembakan foton, kadang-kadang disebut noise Gaussian, yang merupakan kontributor utama noise. Bagaimana noise menunjukkan (kualitas noise) merupakan faktor dari metode amplifikasi.

Kebisingan

Noise adalah atribut dari sinyal gambar , dan pada akhirnya berkaitan dengan bagaimana sensor dirancang, sifat fabrikasi, rasio sinyal terhadap noise (S / N) , penguatan sinyal, efisiensi ADC, dan sejumlah faktor lainnya. Faktor-faktor ini berbeda dari merek ke merek, model ke model, dan dalam beberapa hal bahkan dari satu kamera ke yang berikutnya dari model yang sama. Sensor yang lebih baru umumnya cenderung menunjukkan lebih sedikit noise pada umumnya daripada sensor yang lebih tua, terlepas dari ukuran piksel atau pengaturan ISO yang digunakan. Pengaturan ISO yang dapat digunakan tertinggi dapat berbeda dari dua sampel kamera yang sama (yang sering disebut-sebut sebagai kasus dengan Canon 7D DSLR) dan dari kamera dari generasi yang berbeda (seperti Canon 400D dan 650D).

Kebisingan elektronik , yang dapat memiliki berbagai bentuk seperti Fixed Pattern Noise (FPN), Horizontal dan Vertical Banding Noise (HVBN), seringkali berpola tidak wajar dan karenanya sangat tidak diinginkan, tetapi hanya memengaruhi level terendah dari sinyal gambar (yaitu bayangan yang dalam). Ketika pengaturan ISO ditingkatkan, noise elektronik menunjukkan semakin sedikit, dan pada akhirnya sepenuhnya dikuasai oleh noise foton.

Kebisingan foton adalah hasil dari sifat acak cahaya, yang mengikuti distribusi Poisson pada sensor. Itu berarti foton menyerang sensor secara acak, tetapi pada tingkat sinyal yang cukup tinggi distribusinya kira-kira merata, dan dengan demikian noise foton menunjukkan dengan cara yang sama di lokasi mana pun pada sensor . Gangguan foto menyumbang sebagian besar derau dalam foto digital, urutan besarnya lebih dari derau elektronik (dengan pengecualian foto yang terpapar tidak benar di mana sinyalnya hanya sebagian kecil dari kapasitas sumur penuh, atau FWC.)

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi seberapa signifikan noise foton akan ditampilkan dalam foto. Secara historis, semakin besar pikselnya, semakin sedikit jenis kebisingan yang akan ditampilkan . Sebuah fotodioda sensitif terhadap cahaya di atas area ... kedalaman penetrasi foton ke dalam silikon fotodioda bukan merupakan faktor saturasi piksel. Pixel yang lebih besar biasanya memungkinkan penggunaan pengaturan ISO yang lebih tinggi, karena mereka menangkap lebih banyak foton per satuan waktu. Lebih banyak foton per satuan waktu berarti lebih banyak foton secara keseluruhan untuk setiap paparan yang diberikan, yang meningkatkan S / N. S / N yang lebih tinggi memungkinkan penggunaan gain yang lebih tinggi (lebih lanjut tentang ini sebentar lagi) ketika mengubah sinyal sensor analog menjadi sinyal digital (file RAW), yang pada akhirnya Anda gunakan untuk menghasilkan gambar JPEG dan TIFF dengan pemrosesan pasca. perangkat lunak.

Mendapatkan

Keuntungan adalah rasio konversi elektron (e-) ke unit digital (DU). Sebuah kamera yang mengkonversi tepat satu e- ke satu DU memiliki "unity gain". Sebagian besar kamera mencapai gain satu pada beberapa pengaturan ISO yang tepat (tetapi mungkin tidak dapat dipilih). Lebih sering, gain bersifat fraksional, seperti 5,7 e- untuk setiap DU. Untuk setiap peningkatan stop dalam ISO, gain turun dengan faktor yang sama. Jika Anda memiliki keuntungan 5,7 e- / DU pada ISO 100, Anda akan memiliki 2,85 e- / DU pada ISO 200, 1,425 e- / DU pada ISO 400, .7125 e- / DU pada ISO 800, dan 0,35625 e- / DU pada ISO 1600. Ketika Anda meningkatkan ISO, Anda kehilangan rasio sinyal terhadap noise (S / N). S / N yang lebih rendah tidak pernah benar-benar hal yang baik ... itu selalu berarti lebih banyak noise karena sinyal yang lebih kecil sedang diamplifikasi. Sinyal yang lebih rendah berarti lebih sedikit kesetiaan warna dan juga kurang detail.

Teknologi sensor yang lebih baru telah meningkatkan kapasitas sumur penuh dari generasi ke generasi, bahkan ketika area piksel menyusut dengan menggunakan cara yang lebih efektif mengarahkan foton ke permukaan yang peka terhadap cahaya daripada permukaan dan komponen yang menyerap cahaya. Pengenalan microlenses yang relatif baru untuk sensor CMOS telah membantu mengarahkan foton ke permukaan yang sensitif dari fotodioda, dan jauh dari kabel pembacaan dan permukaan yang tidak sensitif lainnya. Teknologi Lightpipe menggunakan bahan indeks bias tinggi di bawah microlenses yang disetel khusus untuk membantu memandu cahaya melalui saluran kabel pembacaan di atas fotodioda, sehingga lebih banyak yang mencapai dioda daripada memantulkan kabel. Sensor bagian belakang menyalacukup membalik seluruh struktur, mengekspos fotodioda langsung ke cahaya, menghilangkan kebutuhan untuk semua struktur lainnya. Semua hal ini meningkatkan "efisiensi kuantum" (QE), atau tingkat konversi keseluruhan foton menjadi elektron dalam sensor. Sensor dengan QE yang lebih tinggi mendukung rasio sinyal terhadap noise maksimum yang lebih tinggi, yang pada gilirannya mendukung penguatan ISO 100 yang lebih tinggi ... yang selanjutnya mendukung penguatan yang lebih tinggi pada ISO yang lebih rendah. Gain lebih tinggi, lebih banyak elektron per unit digital, yang mengurangi efek noise foton di setiap pengaturan ISO.

Mekanisme Amplifikasi

Sekarang dengan alasan mengapa ISO 1600 (di masa lalu) adalah pengaturan ISO "berguna" tertinggi dalam banyak kasus. Beberapa merek, seperti Canon dan dalam beberapa kasus Nikon, menggunakan lebih dari satu mekanisme untuk memperkuat sinyal yang keluar dari sensor. Dalam beberapa tahun terakhir, ISO 1600 biasanya merupakan pengaturan ISO "yang secara asli diperkuat", di luar itu amplifier tambahan atau bahkan amplifikasi digital digunakan untuk mencapai pengaturan ISO berikutnya. Canon mungkin adalah pelaku terburukuntuk menggunakan mekanisme amplifikasi alternatif. Pada generasi terakhir kamera mereka (7D, 5D II, 1D / s III, dan semua seri Pemberontak hingga 650D) menggunakan tambahan analog pada aliran piksel ... setelah piksel dibaca tetapi sebelum ADC (analog-to -digital conversion), untuk mencapai pengaturan ISO di atas ISO 1600. Nikon menggunakan sesuatu yang mirip dengan sensor yang mereka buat sendiri (kamera Nikon apa pun, dan untuk merek lain mana pun, yang menggunakan sensor Sony Exmor menggunakan pendekatan yang sangat berbeda untuk manajemen sinyal secara umum , jadi mereka tidak berlaku di sini.)

Mencapai ISO 3200 di masa lalu akan menggunakan penguatan analog per-pixel standar pada saat pembacaan piksel untuk semua pengaturan ISO penuh-berhenti naik melalui ISO 1600, kemudian keuntungan analog tambahan untuk aliran piksel yang keluar dari sensor. Pada beberapa kamera, ISO 6400 akan menggunakan analog gain post-read alternatif yang sama. Pengaturan ISO di atas ISO 6400 biasanya menggunakan petunjuk penguatan digital metadata untuk menginstruksikan alat pemrosesan pos untuk menerapkan penambahan digital tambahan untuk mencapai pengaturan ISO yang lebih tinggi. Pengaturan semacam itu biasanya disebut pengaturan ISO "Diperluas" atau "Tinggi", dan hanya dapat digunakan dalam peningkatan berhenti penuh di atas pengaturan ISO "asli" kamera. (Catatan: Satu-satunya alasan yang benar - benar dibutuhkan seseoranguntuk menggunakan pengaturan ISO yang diperluas di dalam kamera adalah jika mereka benar-benar membutuhkan kecepatan rana yang lebih tinggi daripada yang dapat dicapai dengan pengaturan ISO asli yang lebih rendah. Dalam banyak kasus, masih memilih pengaturan ISO yang lebih rendah pada kecepatan rana yang diperlukan, yang akan terekspos, masih bisa diinginkan karena memperbaiki paparan pos secara manual biasanya akan menghasilkan hasil yang lebih baik daripada ISO yang diperluas dalam kamera.)

Informasi di atas dapat diterapkan ke kamera dari beberapa generasi terakhir, tidak termasuk generasi saat ini. Kamera yang lebih tua dari Canon pasti mempekerjakan gain analog asli serta tambahan keuntungan analog pasca-baca, serta potensi keras-kode (yaitu non-dikonfigurasi) +/- 1/3 berhenti dorong atau tarik dieksekusi oleh kamera melalui behind- penyesuaian eksposur-adegan. Dorong / tarik ini cenderung membuat Anda kehilangan sekitar 1/3 stop rentang dinamis. Kamera Nikon generasi sebelumnya yang menggunakan sensor yang dirancang oleh Nikon juga menggunakan penguatan ISO tinggi yang serupa, meskipun mereka tampaknya menggunakan penguatan analog untuk semua pengaturan ISO(termasuk pemberhentian ketiga), yang biasanya menghasilkan IQ yang lebih baik pada pengaturan pemberhentian ISO tinggi ketiga relatif terhadap Canon, tanpa kehilangan DR. Generasi kamera saat ini dari Canon tampaknya menggunakan pendekatan penguatan analog yang lebih baik untuk pengaturan ISO hingga maksimum baru (25600 dalam hal garis non-1D mereka, dan 51200 dalam kasus 1D X), dengan pos tambahan -baca gain hanya digunakan untuk pengaturan ISO tertinggi (setidaknya, seperti yang ditunjukkan oleh pengujian kamera ini sejauh ini).

Itu berarti ISO tertinggi yang dapat digunakan untuk kamera Canon telah melonjak dari ISO 1600 ke ISO 12800, dan mungkin bahkan ISO 25600untuk 1D X. Sensor Sony Exmor, yang sekarang digunakan oleh sebagian besar pesaing Canon termasuk Nikon, menggunakan jenis desain sensor dan arsitektur pemrosesan yang sangat berbeda. Sensor Exmor keluar pada ISO 12800 asli, dan semua pengaturan ISO lebih lanjut adalah mode diperluas ISO. Hingga ISO 12800, sensor Sony Exmor berkinerja cukup baik, setara dengan 5D III dan 1D X. Selain itu, kualitas noise mulai berantakan dengan cepat, dan umumnya tidak tahan hingga ISO ISO 16000, 20000, 25600, 32000, 40000, dan 51200. Di sisi lain, Sony Exmor nyaris tidak memiliki gangguan baca, dan berkinerja jauh lebih baik pada ISO 100, 200, dan sedikit banyak bahkan 400 dalam hal rentang dinamis. Exmor DR dengan cepat menjadi legenda, dan sensornya benar-benar bersinar untuk jenis fotografi yang memakan rentang dinamis untuk sarapan (seperti Landscapes).

ISO 3200 yang dapat digunakan ... 6400 ... 16000?

Aliran konstan dari teknologi yang baru dan lebih baik terus mengubah berbagai hal. Hampir empat tahun lalu, Canon 450D dan 40D hampir tidak dapat melakukan ISO 800, dengan ISO 1600 sebagian besar tidak dapat digunakan. Satu generasi kemudian, ISO 1600 menjadi lebih bermanfaat, dan dalam kasus 5D II dan 1Ds III, ISO 3200 bahkan "dapat digunakan" dalam beberapa keadaan. Hari ini, saya secara teratur mendengar, terutama dari fotografer olahraga dan jurnalis foto, bahwa ISO hingga 16000, 20000, dan kadang - kadang bahkan 25600 pada 1D X "sepenuhnya dapat digunakan", "bahkan dapat dicetak dengan beberapa pekerjaan pasca-pemrosesan!" Dari sudut pandang matematika, elektron, dan unit digital, dan mendapatkan dan semua itu, saya tidak perlu mengatakan ada sesuatu yang khusus yang menyebut ISO 1600 sebagai angka ajaib ISO. ISO yang dapat digunakan tertinggi telah meningkat dari generasi ke generasi, biasanya sekitar satu perhentian, tetapi baru-baru ini dengan sensor terbaru Canon, telah meningkat sebanyak tiga, bahkan mungkin empat perhentian.

1600 bukan angka ajaib, tetapi dengan teknologi saat ini banyak DSLR umumnya menghasilkan hasil yang buruk di atas ISO 1600. Di sisi lain, Anda dapat berargumen bahwa banyak yang masih menghasilkan hasil yang bagus pada 3200 dan 6400 - tergantung pada audiens dan teknologi apa yang mereka gunakan. terbiasa dengan. Jika Anda membaca ini di forum dengan banyak pengguna DSLR tingkat konsumen maka 1600 mungkin adalah maksimum yang aman untuk teknologi saat ini. Jika Anda berada di antara para profesional yang menggunakan peralatan paling top seperti Nikon D800 atau Canon 5DmkIII, mereka tentu tidak akan berhenti di ISO 1600.

Lihatlah beberapa gambar ISO tinggi dari Canon 5DmkIII di sini . ISO 12800 sama sekali tidak terlihat buruk bagi saya. Bandingkan dengan ISO 800 pada Canon Rebel XT yang saya gunakan untuk memotret di tahun-tahun yang lalu, dan mereka berada di stadion baseball yang sama. Ini subyektif, tetapi dari sudut pandang saya tidak mungkin saya berhenti di ISO 1600 pada 5DmkIII!

Untuk langsung menjawab pertanyaan Anda - tidak ada yang istimewa tentang ISO 1600. Saya kira Anda baru saja membaca banyak hal yang menyebutkan angka itu pada saat ini. Angka tersebut akan berubah dari waktu ke waktu, dan sudah dengan DSLR seri profesional.

Ini adalah klaim palsu sejauh yang saya tahu. Tidak ada yang konstan tentang ISO 1600 selain ISO 1600. Teknologi berubah secara konstan dan ISO 1600 saat ini jauh lebih baik daripada lima tahun yang lalu.

Kinerja ISO juga sangat berkorelasi dengan ukuran sensor. Lihatlah perbandingan antara sensor 2X, 1,5X dan Full-frame terbaru dari kamera terbaru. Saya telah memotret dengan Nikon D4 selama sebulan sekarang dan tidak akan ragu untuk menggunakan ISO 6400. Pada Pentax K-5, saya biasanya berhenti pada ISO 1600 dan saya mengatur K-5 IIs untuk secara otomatis mencapai ISO 3200 tetapi sekitar satu perhentian lebih baik.

Pada aspek berbeda dari pertanyaan Anda, tidak ada yang ingin Anda gunakan tanpa keadaan tertentu. Saya ingin menggunakan pengaturan yang sangat bising untuk mendapatkan bidikan yang saya tidak bisa lakukan sama sekali. Gambar-gambar ini dapat memiliki nilai bagi saya, meskipun mereka tidak akan menghasilkan cetakan ukuran poster yang bagus.

ISO adalah metafora dari fotografi film yang benar-benar dikendalikan oleh gain sensor sebelum konversi analog ke digital, hingga titik tertentu. Jenis gain ini bagus, karena hanya mempengaruhi beberapa bagian dari kebisingan, yang terlihat bagus dan biasanya tidak terlalu buruk. Kemudian untuk mencapai ISO yang lebih tinggi mereka "menipu" dan hanya melakukan pergeseran digital, yaitu untuk setiap bit mereka menggeser "ISO" berlipat ganda, tetapi ini meningkatkan kebisingan pembacaan yang jelek, sama seperti jika Anda underexpose gambar dan meningkatkannya di komputer Anda. Pada generasi kamera di mana kami memiliki pada akhir tahun 2000-an gain analog hingga 1600 dan kemudian kita bisa mencapai 3.200 melalui pengaturan pengguna "tinggi" (3200) - tetapi ini adalah dorongan digital dan Anda dapat melihat pada sensorgen.info efek langsung ini ada pada read noise dan DR:

http://sensorgen.info/CanonEOS_40D.html

http://sensorgen.info/CanonEOS_5D.html

Saya kenal seorang pria yang mengatakan bahwa beberapa kamera bahkan lebih rumit dari itu - menggunakan campuran analog dan digital sebelum mereka beralih menggunakan hanya digital. Mungkin itulah yang terjadi pada nikon di sini, di mana 100-200 salah:

http://sensorgen.info/NikonD3100.html

Tetapi pada kamera generasi baru tampaknya ISO 3200 adalah "1600" baru:

http://sensorgen.info/CanonEOS_5D_MkIII.html

Menggunakan maksimum ISO 1600 adalah aturan yang mengerikan, IMO. Ya, ISO yang lebih tinggi memang memiliki noise yang jauh lebih terlihat. Namun, tergantung pada kamera / sensor, adegan, dan tujuan penggunaan Anda, saya bertaruh 3200, 6400, dan mungkin bahkan lebih tinggi dapat diterima. Berbagi foto di web, misalnya, saya yakin Anda dapat memperoleh hasil yang bagus dengan ISO yang jauh lebih tinggi. Demikian pula, mencetak 4x6 kecil, saya yakin Anda akan mendapatkan hasil yang dapat diterima. Mencetak 16x20 adalah cerita yang berbeda, tentu saja.

Setiap kali ini disebutkan, hal lain yang saya selalu pikirkan adalah bahwa orang yang mengatakan ini jelas tidak memiliki banyak sejarah dengan fotografi untuk menggunakan film. ISO 1600 hari ini jelas lebih baik daripada film ISO 400. Film ISO 400 tentu dapat digunakan.

Satu poin terakhir: apakah lebih baik memiliki bidikan foto berisik pada ISO tinggi atau tidak ada foto sama sekali? Saya tahu mana yang akan saya pilih - dan telah memilih, berulang kali.