¿Por qué el nivel ISO en la mayoría de las cámaras digitales no se puede establecer por debajo de 80?

Hay dos formas de reducir la base de ISO nativo (la configuración más baja posible en la cámara). Una es hacer que el sensor sea menos eficiente, de modo que se capture la menor cantidad de luz entrante. Es fácil ver cómo esto reduce la sensibilidad. Sin embargo, como ya se indicó en otras respuestas, esto solo sería útil para las personas minoritarias que regularmente descubren que tienen demasiada luz, mientras que la mayoría de los fotógrafos luchan con la falta de luz en su mayor parte.

Sin embargo, hay otra forma de reducir el ISO base y es aumentar la capacidad de cada píxel (denominada profundidad del pozo) para que pueda almacenar más carga (y, por lo tanto, más luz) antes de saturarse. Este método tiene una ventaja genuina en todas las sensibilidades.

Es un poco más complicado ver cómo afecta esto a la base ISO, sin embargo, debe recordar que cualquier lectura que tome el sensor finalmente se asigna al rango 0-255, ya sea por la cámara o por una persona durante la conversión sin formato (o 0-65536 para imágenes de 16 bits). Imagine dos sensores A y B, A tiene el doble de capacidad por píxel. Cuando toma una imagen con A a una velocidad de obturación de 1/30 s, los reflejos están a punto de recortarse. Ahora, cuando usa B, tiene que usar 1/60 debido a la disminución de la capacidad; si usara 1/30, sobreexpondría la imagen.

Independientemente de los valores que registren los sensores en el punto de saturación, aún se asignan a 255, por lo que se verán iguales. Dado que con B obtienes la misma imagen pero con la mitad del tiempo de exposición (en igualdad de condiciones), esto significa que B tiene una mayor sensibilidad. Si la sensibilidad base de la cámara B es ISO100, entonces la sensibilidad base de A es ISO50.

El punto de todo esto es que si puede reducir el ISO base aumentando la capacidad de píxeles, entonces esto es algo bueno, ya que le permite tener menos ruido y un mayor rango dinámico. Para entender por qué este es el caso, primero debe dejar de lado la idea de que aumentar la configuración ISO aumenta el ruido, simplemente no es cierto, aquí hay una respuesta que escribí sobre el tema: ¿Qué es "ISO" en una cámara digital?

La versión corta es que el ruido es causado principalmente por la falta de luz (cuanta menos luz tenga, más variaciones aleatorias en la emisión de fotones se muestran en la imagen, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise ) simplemente sucede que si aumenta la configuración ISO de su cámara, otras configuraciones tienen que cambiar, lo que da como resultado que obtenga menos luz y más ruido de disparo. Es la falta de luz lo que produce el ruido, no el acto de amplificar la señal.

Entonces, aunque tenemos que usar amplificación para obtener ISO100 de la cámara A, dejamos entrar la misma cantidad de luz que la cámara B disparando a ISO100 y, por lo tanto, ¡podemos esperar el mismo nivel de ruido! Entonces, la cámara A no es peor, sin embargo, tenemos la opción de ir a ISO50, dejando entrar más luz y, por lo tanto, ¡obteniendo menos ruido de disparo!

También tenemos la opción de usar ISO50 pero con la misma configuración de cámara que B usa para disparar a ISO100, dejamos entrar la misma cantidad de luz, por lo que podemos esperar el mismo nivel de ruido, pero si la escena de repente se vuelve más brillante B con clip la señal, mientras que A continuará con su profundidad de pozo adicional, por lo que tendrá un rango dinámico más alto.

Estos ejemplos son una simplificación, hay otras fuentes de ruido, pero en general tener un sensor "menos sensible" puede ser algo bueno. Sin embargo, es difícil diseñar pozos de electrones más profundos, por lo que no se ven cámaras por debajo de ISO50. Sin embargo, sí ve diferencias en la profundidad del pozo, por ejemplo, el ISO más bajo disponible para el sensor de 35 mm Canon 5D es ISO50, mientras que el sensor APS-C de la misma generación en el Canon 30D, el ISO más bajo es 100, esto se debe a la capacidad adicional en el más grande píxeles de la 5D.

Si un fabricante quisiera hacer eso, podría hacerlo.

Dicho esto, todos los sensores tienen una sensibilidad nativa, generalmente ISO 100, 160 o 200. La ganancia se usa para lograr sensibilidades más altas al multiplicar la señal base. Esto introduce más ruido, por lo que si el ISO base fuera más bajo, necesitaría usar más ganancia para lograr sensibilidades más altas y obtendría más ruido.

Para obtener ISO más bajos sin cambiar la configuración base, básicamente divide la señal base. Esto provoca una reducción en el rango dinámico, por lo que rara vez se ven valores ISO inferiores a 50. Si el ISO base se dividiera por un factor mayor, se perdería demasiado rango dinámico.

Finalmente, no hay muchas razones para desarrollar sensores de menor sensibilidad ya que es fácil usar un filtro ND para reducir la luz entrante sin afectar el rango dinámico. Varias cámaras de Canon, Nikon y Fuji tienen un filtro ND de 2 o 3 paradas incorporado para ese efecto. En una DSLR, puede comprar filtros ND con intensidad variable, lo que hace que las cosas sean muy flexibles.

pero no entiendo por qué sería tan difícil hacer que el sensor sea menos sensible a la luz.

Eso es casi contrario a la intuición del concepto de fotografía que, después de todo, se trata de capturar la luz. Habiendo dicho eso, el CCD/CMOS tendrá un piso natural para la captura de luz, por lo que menos que eso requerirá el descarte deliberado de información que, en general, probablemente no se hará a satisfacción de los fotógrafos. . El software, que es lo que haría esto, siempre será un compromiso en varios factores.

En cualquier caso, como señaló Itai, hay otras formas de reducir la luz. Puede usar filtros ND, aperturas más pequeñas, velocidades de obturación más rápidas, etc. Si dispara en bruto, puede manipular la exposición aún más. El efecto neto es que ir por debajo de ISO 80 simplemente no valga la pena para los fabricantes, están mucho más interesados ​​en el otro extremo del rango.

No hay nada que impida que el programador de firmware implemente valores "ISO" más bajos al promediar múltiples cuadros. Por ejemplo, si se determinó que la sensibilidad base era "80 ISO". "40 ISO" se puede implementar promediando dos fotogramas.