Все о цифровой фотографии

Для рядового пользователя матрица фотоаппарата - это загадочное устройство, которое волшебным образом преобразует световой сигнал в электрический. Яркость снимка (экспозиция) зависит от количества света, попавшего на чувствительный элемент. Кроме диафрагмы и выдержки, которые на физическом уровне регулируют световой поток на экспозицию влияет ещё и ISO, которое работает на электронном уровне.

Выдержка определяется временем на притяжении которого затвор остаётся открытым. Диафрагма определяет размер отверстия в объективе, через которое проходит свет. Как же представить изменение величины ISO? Многие считают, что ISO - это показатель величины напряжения подаваемого на сенсор. Чем больше напряжение, тем больше света сенсор воспринимает Может это и так в некоторых фотоаппаратах, но есть и другой принцип изменения светочувствительности.

Матрица современного цифрового фотоаппарата работает следующим образом: фотоны света сталкиваются со светочувствительным элементом - пикселем матрицы и выбивают в нём электроны, которые центральным процессором перерабатываются в двоичный код из которого формируется изображение в цифровом виде. Процессор проделывает огромный объём работы кодируя изображение из электрического сигнала. На выходе получается файл JPEG или RAW. Далее полученный файл сохраняется на карте памяти.

Задумавшись о данной схеме работы фотоаппарата становится интересно, на каком этапе и каким образом можно менять светочувствительность сенсора. Мы знаем, что увеличение светочувствительности - это изменение способности сенсора воспринимать больше света. Бытует мнение, что для достижения данного результата на сенсор подаётся большее напряжение. При этом электрический ток начинает создавать помехи в виде шума, который фиксируется на снимке. Также есть версия, что центральный процессор просто умножает данные, полученные с сенсора. Кратность умножения зависит от выбранного значения ISO.

Второй вариант более вероятен. На то есть ряд причин и доказательств.

Проведённый эксперимент доказывает, что увеличение ISO достигается программным способом.

Фотография сделана с нормальной экспозицией при ISO 100, выдержка 1/10 секунды. Для получения ровно такой же экспозиции с ISO 1600 без изменения диафрагмы нужно выдержку уменьшить в 16 раз. С увеличением ISO до 1600 мы уменьшаем выдержку до 1/160. Экспозиция двух снимков будет одинаковой.

ISO100. Не какие корректировки не проводили

Следующий снимок сделан с ISO 1600 и выдержкой 1/160. Экспозиция снимка такая же, как и у предыдущего. Далее делаем фотографию на ISO 100, но выдержку оставляем короткой. Снимок получается тёмным. Программно увеличиваем экспозицию в 4 раза и получаем ровно такой же снимок, как и предыдущий.

Качество фото практически одинаковое. Экспозиция одинаковая. Диафрагма не изменялась. Разница в выдержке, светочувствительности и наличии программного увеличения экспозиции. Эксперимент показал, что процессор вместо увеличения напряжения на сенсоре производит умножение значений, полученных с датчиков. То же самое можно делать на компьютере изменяя экспозицию при работе с форматом RAW.

Кроп 1х1. Качество 100%

В случае с уменьшением ISO ниже 100 происходит не умножение, а деление данных, полученных с сенсора.

Можно сделать вывод, что снимки полученные из недодержанного кадра, вытянутого программно и снимка с нормальной экспозицией и высоким ISO идентичны. Проверка проводилась на камере Nikon D200. Вероятнее всего данная техника будет актуальна и для других устройств. Возможно, какие-то камеры и имеют аппаратную возможность повышения ISO, но на данный момент видно, что всё решается на программном уровне. Как не крути, а съёмка на низком ISO - это по-прежнему лучший способ получения качественного фото без шума.

На основе материалов с сайта: radojuva.com.ua