Pourquoi le niveau ISO de la plupart des appareils photo numériques ne peut-il pas être inférieur à 80?

Pourquoi le niveau ISO de la plupart des appareils photo numériques ne semble-t-il pas inférieur à 80 ISO?

Je comprends (vaguement) que les capteurs ajustent le gain afin d'obtenir l'équivalent d'un film à ISO élevé et je vois pourquoi il y aurait une limitation à cela, mais je ne comprends pas pourquoi il serait si difficile de fabriquer le capteur. moins sensible à la lumière?

Il existe deux manières de réduire la base d’ISO native (le réglage le plus bas possible sur l’appareil photo). L'une consiste à rendre le capteur moins efficace, de sorte que moins de lumière entrante soit capturée. Il est facile de voir comment cela réduit la sensibilité. Cependant, comme cela a déjà été dit dans d'autres réponses, cela ne serait utile qu'aux membres de la minorité qui constatent régulièrement qu'ils ont trop de lumière alors que la majorité des photographes se débattent avec trop peu de lumière!

Cependant, il existe un autre moyen de réduire l'ISO de base, à savoir augmenter la capacité de chaque pixel (appelé profondeur de puits) afin qu'il puisse stocker plus de charge (et donc plus de lumière) avant de devenir saturé. Cette méthode présente un réel avantage dans toutes les sensibilités.

C’est un peu plus délicat de voir comment ceci affecte l’ISO de base. Cependant, vous devez vous rappeler que les lectures prises par le capteur finissent par être mappées sur la plage 0-255 par la caméra ou par une personne pendant la conversion brute (ou par une valeur 0-65536). Images 16 bits). Imaginez deux capteurs A et B, A a deux fois la capacité par pixel. Lorsque vous prenez une image avec A à la vitesse d'obturation 1 / 30s, les hautes lumières sont sur le point de se couper. Maintenant, lorsque vous utilisez B, vous devez utiliser des 1/60 à cause de la capacité réduite. Si vous utilisiez des 1/30, vous surexposeriez l'image.

Quelles que soient les valeurs que les capteurs enregistrent au point de saturation, elles sont toujours mappées sur 255 et se ressemblent. Étant donné qu'avec B, vous obtenez la même image mais avec la moitié du temps d'exposition (toutes choses égales par ailleurs), cela signifie que B a une sensibilité plus élevée. Si la sensibilité de base de la caméra B est ISO100, la sensibilité de base de A est ISO50.

Le but de tout cela est que, si vous pouvez réduire l'ISO de base en augmentant la capacité en pixels, c'est une bonne chose, car cela vous permet d'avoir un bruit plus faible et une plus grande plage dynamique. Pour comprendre pourquoi, il faut d'abord laisser tomber l'idée que l'augmentation du paramètre ISO augmente le bruit, ce n'est tout simplement pas vrai. Voici une réponse que j'ai écrite à ce sujet: Qu'est-ce que "ISO" sur un appareil photo numérique?

La version courte indique que le bruit est principalement dû à un manque de lumière (moins il y a de lumière, plus les variations aléatoires de l'émission de photons sont visibles dans l'image, voir http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise ). que si vous augmentez le réglage ISO de votre appareil photo, d'autres paramètres doivent être modifiés, ce qui vous permet d'obtenir moins de lumière et davantage de bruit de fond. C'est le manque de lumière qui produit le bruit et non l'acte d'amplifier le signal.

Ainsi, même si nous devons utiliser l’amplification pour obtenir ISO100 de la caméra A, nous laissons autant de lumière que la caméra B tourne à ISO100 et pouvons donc nous attendre au même niveau de bruit! La caméra A n’est donc pas pire, mais nous avons la possibilité d’utiliser la norme ISO50, ce qui laisse plus de lumière et donc moins de bruit!

Nous avons également la possibilité d’utiliser la norme ISO50, mais avec les mêmes paramètres d’appareil photo que B utilise pour photographier à 100 ISO, nous laissons la même quantité de lumière et pouvons donc nous attendre au même niveau de bruit, mais si la scène devient soudainement plus lumineuse B avec clip le signal alors que A continuera avec sa profondeur de puits supplémentaire, ayant ainsi une plage dynamique plus élevée.

Ces exemples sont une simplification, il existe d'autres sources de bruit, mais en général, un capteur "moins sensible" peut être une bonne chose. Cependant, il est difficile de concevoir des puits d'électrons plus profonds, raison pour laquelle vous ne voyez pas les caméras descendre en dessous de 50 ISO. Vous voyez des différences de profondeur de puits, par exemple, l'ISO le plus bas disponible pour le capteur 35mm Canon 5D est ISO50 alors que le capteur de même génération APS-C dans le Canon 30D l'ISO le plus bas est 100, ceci est dû à la capacité supplémentaire du plus grand pixels du 5D.

Si un fabricant voulait le faire, il le pourrait.

Cela dit, tous les capteurs ont une sensibilité native, généralement ISO 100, 160 ou 200. Le gain est utilisé pour atteindre des sensibilités plus élevées en multipliant le signal de base. Cela introduit plus de bruit, donc si l'ISO de base était plus faible, vous auriez besoin d'utiliser plus de gain pour atteindre des sensibilités plus élevées et vous obtiendriez plus de bruit.

Pour obtenir des ISO inférieurs sans modifier le réglage de base, vous divisez essentiellement le signal de base. Cela entraîne une réduction de la plage dynamique, raison pour laquelle vous voyez rarement des ISO inférieures à 50. Si l'ISO de base était divisé par un facteur plus important, une trop grande plage dynamique serait perdue.

Enfin, il n'y a pas beaucoup de raisons de développer des capteurs de sensibilité plus faible car il est facile d'utiliser un filtre ND pour réduire la lumière entrante sans affecter la plage dynamique. Plusieurs appareils photo de Canon, Nikon et Fuji ont un filtre ND intégré à 2 ou 3 arrêts pour obtenir cet effet. Sur un reflex numérique, vous pouvez acheter des filtres ND à force variable, ce qui rend les choses très flexibles.

mais vous ne comprenez pas pourquoi il serait si difficile de rendre le capteur moins sensible à la lumière?

C'est presque contre-intuitif au concept de photographie qui, après tout, concerne la capture de la lumière. Cela dit, le capteur CCD / CMOS aura un plancher naturel pour la capture de la lumière, de sorte que moins que cela nécessitera la suppression délibérée d'informations qui, en général, ne seront probablement pas traitées à la satisfaction des photographes. . Les logiciels, ce qui ferait cela, constitueront toujours un compromis sur divers facteurs.

Dans tous les cas, comme l'a noté Itai, il existe d'autres moyens de réduire la lumière. Vous pouvez utiliser des filtres ND, des ouvertures plus petites, des vitesses d'obturation plus élevées, etc. Si vous prenez des photos en rafale, vous pouvez manipuler davantage l'exposition. L’effet net, en dessous de la norme ISO 80, n’est tout simplement pas rentable pour les fabricants, ils sont beaucoup plus intéressés par l’autre extrémité de la gamme.

Rien n'empêche le programmeur de microprogramme d'implémenter des valeurs "ISO" plus basses en faisant la moyenne de plusieurs trames. Par exemple, si la sensibilité de base a été déterminée à "80 ISO". "40 ISO" peut être mis en œuvre en faisant la moyenne de deux images.