Para agregar a lo que dijo James … se trata de la sensibilidad nativa de un sensor de cámara.
En la película, hay una clasificación ISO basada en el tamaño de los cristales de haluro de plata que constituyen la parte sensible a la luz de la emulsión de la película. Cuando un fotón golpea un cristal de haluro de plata, transforma parte de ese cristal en plata metálica. Mientras se transformen unos cuatro átomos de un cristal, el proceso de revelado de la película hará que se desarrolle todo el cristal … básicamente, la amplificación química. Por lo tanto, es fácil controlar la sensibilidad de una película: use cristales grandes para una película muy “rápida” y cristales pequeños para una película muy “lenta”. Esto también significa que la película lenta es inherentemente más fina que la película rápida.
ISO en digital no funciona nada como esto. De hecho, en el sentido cinematográfico, las cámaras digitales no tienen un ISO variable. Un sensor de cámara es un conjunto de fotodiodos de silicio. Cada vez que un fotón golpea un fotodiodo, transfiere un electrón adicional a una pequeña área de almacenamiento llamada pozo de electrones.
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Ahora considere la idea de la saturación: ha expuesto un área de película y la golpeó con suficientes fotones para que cada cristal de haluro de plata haya sido golpeado con al menos suficientes fotos para estar completamente expuesto … en resumen, la película está “llena”, no más luz se puede recoger en esa sección. Una forma de evaluar la sensibilidad de la película es considerar qué exposición se necesita para lograr que el blanco más blanco en una escena sature la película.
Los sensores digitales están saturados de la misma manera: a cierto nivel de exposición, el pozo de electrones para los fotodiodos en la parte más brillante de una escena estará lleno. Por lo tanto, se dice que un sensor que está saturado de esta manera con la misma cantidad de luz que saturaría la película ISO 100 tiene un ISO nativo de 100 (esta es solo una forma de medir la equivalencia ISO: las especificaciones ISO para cámaras digitales en realidad enumeran cinco alternativas métodos, aunque solo dos son legales para los fabricantes japoneses en la actualidad … este método es el más pertinente para la discusión actual). En realidad, puede medir la capacidad total de cualquier sensor de cámara en términos de cuántos electrones contendrá, pero compararlo con ISO de película tiene más sentido en términos fotográficos puros. Pero tenga en cuenta que estas NO son las mismas cosas.
Entonces quieres hacer un sensor ISO 25. Bueno, echemos un vistazo al sensor ISO 100 … esa sensibilidad se basa, a los efectos de este argumento, en un sensor que alcanza la saturación total del pozo en la misma luz que una pieza de película ISO 100. Ahora, obviamente, el sensor ISO 25 no se saturará con esa luz. Entonces podría cuadruplicar bien ese electrón y allí tendría su sensor ISO 25. Hacer eso suena atractivo, pero el problema es que hay muy poco espacio en una matriz de fotodiodos para el pozo de electrones … el almacenamiento de electrones ocupa espacio, y solo tiene el área de cada píxel para usar. Por lo tanto, puede ser imposible en cualquier tamaño de píxel aumentar el tamaño del pozo, al menos arbitrariamente. Sin embargo, el tamaño del pozo ha aumentado con el tiempo, a medida que los fabricantes mejoran al aislar esos pozos entre sí y de las fugas (por ejemplo, una señal más fuerte tiende a querer filtrarse más que una más débil).
La otra cosa que podría hacer es reducir el tamaño del fotodiodo … use bien el mismo tamaño de electrones, pero solo 1/4 del área del fotodiodo ISO 100, y tendría su fotodiodo ISO 25. Esto le daría su ISO 25, pero el ruido en ISO 25 sería exactamente igual al ruido del original en ISO 100. Por lo tanto, es exactamente la misma idea que usar un filtro de densidad neutra en ese sensor ISO 100 … por lo tanto, no El fabricante de la cámara va a hacer esto. Simplemente no tiene sentido práctico.
Aquí hay un buen recurso: Revisión de cámara digital y Resumen de rendimiento del sensor. Básicamente, con el tiempo, la capacidad del pozo de los sensores ha ido en aumento. Lo que básicamente significa que, si bien el ISO nativo puede ser el mismo, el ruido en ese mismo ISO está disminuyendo, porque la cámara puede recolectar muchos más electrones en el mismo número ISO.
Y es por eso que es importante entender que el ISO de la cámara digital no es realmente lo mismo que el ISO de la película, es solo una convención práctica. Ese ISO nativo siempre es el ISO nativo … el sensor hace exactamente lo mismo para cada fotografía que tome en cualquier configuración. ISO es en realidad una medida de amplificación relativa.
Entonces, en ISO nativo, debería esperar tomar el voltaje de mi pozo de electrones en la saturación y convertirlo en el valor digital más alto posible, una escala completa a 12 bits o 14 bits, sea cual sea el convertidor analógico a digital de esa cámara ( ADC) se encargará. Y eso es justo lo que pasa. Pero digamos que quiero una calificación ISO 200. Para eso, puedo amplificar la señal analógica de ese electrón bien por un factor de 2. Esto ciertamente saturará mi ADC a la mitad del voltaje del pozo completo, pero está bien, de hecho, eso es exactamente lo que sucede con la película en ISO 200 vs ISO 100.
Y eso es lo que sucede todo el tiempo … hay un amplificador antes del ADC que establece una ganancia, y ese valor de ganancia es escalado por el software de la cámara para que se corresponda con la escala ISO con la que todos estamos familiarizados. En una videocámara, programaría eso directamente en dB, donde aproximadamente 6dB es equivalente a duplicar la ganancia. Pero usando ISO allí, podemos seguir pensando en lo digital exactamente como pensamos en la fotografía química, a pesar de que el proceso para llegar allí es diferente.
Existen varios tipos de ruido en la fotografía digital. Hay una cosa llamada “ruido de fotones” que se activa con imágenes más oscuras, que se refiere al hecho de que en exposiciones con luz más baja y más rápidas, la distribución de fotones puede no ser uniforme. Eso disminuye a medida que aumenta el tamaño del sensor, no hay mucho más que pueda hacer al respecto. Hay ruido térmico … el hecho de que siempre hay calor en un sistema, y esto excita electrones al azar en el sistema. Obviamente, esto disminuye a medida que baja la temperatura y, en general, cuantos más electrones capture la cámara, menos importará. Además, las exposiciones más rápidas verán menos ruido, por lo que esto se convierte en un problema a medida que se prolonga la exposición. Hay un ruido de corriente oscuro: el hecho de que parte de la corriente fluye en un fotodiodo incluso sin luz, y las cámaras digitales de hoy corrigen eso. Y hay ruido de lectura: el proceso de leer el sensor en sí mismo puede agregar algo de ruido aleatorio.
En las cámaras modernas, el ruido es algo muy pequeño cuando estás en tu ISO nativo. No lo vas a ver en la imagen. Pero, como mencioné, cuando configura su cámara a ISO 200, su punto de saturación digital ahora está a solo la mitad de la capacidad de escala completa de ese sensor … su “ventana de muestreo” digital, que 12 bits o 14 bits, se ha reducido abajo por 6dB. Ajústelo a ISO 400, y ahora ese amplificador agrega 12dB, haciendo que la escala completa sea aún más baja. Eventualmente, a medida que aumenta el ISO, esa ventana de muestreo se mueve lo suficientemente bajo como para que parte del ruido que siempre está afectando un poco, y tal vez dos, del valor digital. Eso es lo que está viendo cuando marca ISO 1600 o ISO 6400 o lo que sea en su cámara digital.
También es el caso de que las cámaras digitales no están siendo optimizadas para exposiciones realmente largas. En los días de la película, tenía que lidiar con la falla de reciprocidad en la película, pero siempre que tuviera las tablas de corrección para la película que estaba usando, eso no fue un gran problema. Sin embargo, en digital, cuanto más larga sea la exposición, más ruido térmico será un problema. De hecho, los astrofotógrafos, que cuentan con exposiciones muy largas para revelar cosas que no se pueden ver en tiempo real, enfrían electrónicamente sus sensores de cámara para obtener exposiciones más largas sin recopilar niveles de ruido paralizantes. El ruido térmico es una propiedad de la física, la única forma real de abordarlo es con temperaturas más frías o una señal más fuerte. Bajar el ISO nativo no ayuda.
