¿La ganancia analógica es realmente solo potencia de dos?

Contexto

Estoy usando una Nikon D5200, que presenta valores ISO adicionales entre potencias de dos, que la Nikon D60 no ofrecía.

  • D60 ofrece 100, 200, 400, 800, 1600 (intervalo de 1 parada).
  • D5200 ofrece dos valores más (intervalo de 1/3 de parada) entre cada potencia de dos que proporcionó D60: 100 / 125 / 160 / 200 / 250 / 320 / 400 / 500 / 640 / 800 / 1000 / 1250 / 1600/2000/2500/3200/4000/5000/6400/12800/25600

(Soy un usuario experimentado de StackExchange y un fotógrafo aficionado razonablemente avanzado. Para evitar cualquier malentendido, es posible que desee ver mi perfil ).

ISO generalmente significa ganancia analógica

Como ya se ha documentado, la mayoría de las veces la diferencia entre una fotografía tomada, por ejemplo, con ISO 200 y otra con ISO 400, en igualdad de condiciones, es que se aplica una ganancia de amplificación analógica en el paso de conversión de analógico a digital. Fuentes: NX101 -- Capture NX - Comprensión de NEF de Nikon y ¿Cómo se implementa ISO en las cámaras digitales? - Intercambio de pilas de fotografía

¿Son todos los valores ISO ganancias analógicas distintas reales?

Recientemente, un amigo me dijo que solo los ISO de potencia de dos se implementan con la ganancia analógica , y que otros valores (como 250, 320) son en realidad posprocesamiento digital y, por lo tanto, menos interesantes desde el punto de vista de ruido y rango dinámico. -vista. Por ejemplo, "disparar a 640 pierde algo de información". Hay una afirmación similar en el aprendizaje: ¿Qué es algo que aprendiste recientemente sobre tu equipo que desearías haber descubierto antes? - Intercambio de pila de fotografía . Se lee:

Por ejemplo, entre paradas (640 ISO, por ejemplo) es un impulso de software por encima de ISO 400.

Si solo la potencia de dos ISO fueran ganancias analógicas reales...

Si ISO 640 fue un impulso de software por encima de ISO 400, significaría que ISO 640 no obtiene ninguna ventaja de ruido sobre ISO 400, solo posiblemente (dependiendo de la escena) perdiendo al posprocesar algunos aspectos destacados que habrían estado disponibles en ISO 400. ¿O qué más?

También podría ser una reducción de software de ISO 800, al igual que ISO 50 en Nikon D800 y D800E fue una reducción de software de ISO100, ¿no es así? (fuente: 24 cosas que debe saber sobre la nueva Nikon D810 ).

En ese último caso, el ruido en ISO 640 sería tan bueno como en ISO 800 (en igualdad de condiciones, mejor que ISO 400 como se explica en ¿Qué es "ISO" en una cámara digital? - Pila de intercambio de fotografía ) pero la reducción podría simplemente (dependiendo de la escena) no alcanza tantos reflejos como un ISO 800 real (recorte analógico). ¿O qué más?

Tal vez el procesamiento real solo está "insinuando" el procesamiento posterior (curva base, iluminación dinámica y similares), produciendo una imagen que realmente tiene la exposición general solicitada con una granularidad de 1/3 de parada, sin pérdida real real. En ese caso, la exposición real de RAW podría aumentar solo en potencia de dos ISO y no en pasos de 1/3. Dichas hipótesis podrían corroborarse tomando archivos RAW y JPEG en todos los ISO y ver cómo se comportan.

¿O tal vez todo esto es una tontería?

Pregunta, resumida

  • ¿Es cierto que las ganancias analógicas son solo potencia de dos? ¿En las cámaras Nikon? ¿En otros?
  • ¿Debería uno preferir disparar solo con ISO de potencia de dos? ¿O solo en determinados casos (grabación en JPEG, escenas de alto rango dinámico,...)?
> ¿Es cierto que las ganancias analógicas son solo potencia de dos? ¿En las cámaras Nikon? ¿En otros? En Nikon, no, la ganancia analógica también tiene valores intermedios. En ciertos Canon, la ganancia analógica es solo una potencia de 2, combinada con la manipulación digital. Para verificar si la ganancia es "honesta", es necesario realizar un análisis como este: photographylife.com/riddle-intermediate-iso-settings
La segunda parte de su pregunta resumida se aborda de manera integral en esta respuesta: photo.stackexchange.com/a/43758/15871

Respuestas (2)

Todo depende del modelo de cámara específico y del diseño del sensor y del firmware instalado.

Muchas cámaras Nikon con sensores fabricados por Sony amplifican las señales base en intervalos de 1/3 de parada. Otras cámaras Nikon no lo hacen. Incluso algunos sensores de Sony no lo hacen.

Como tirador de Canon desde hace mucho tiempo, puedo explicar más detalladamente cómo funciona con prácticamente todos sus sensores producidos durante la última década más o menos.

La mayoría de las DSLR de Canon establecen la ganancia analógica incluso en paradas ISO (por ejemplo, ISO 100, 400, 800, etc.).

Los puntos +1/3 (p. ej., ISO 125, 250, 500, etc.) utilizan el punto ISO par más cercano y subexponen en 1/3 de punto (si está utilizando un modo de exposición automático como prioridad Av o prioridad Tv), luego presione la exposición 1/3 de parada al convertir a JPEG. Esto tiende a aumentar el ruido en las sombras (porque cuando subexpones y luego aumentas la exposición, también amplificas el ruido) y también reduce el rango dinámico en 1/3 de punto, ya que cualquier cosa dentro de 1/3 de punto de saturación cuando se toma la foto se apaga. cuando aumenta 1/3 de parada.

Las paradas de -1/3 (por ejemplo, ISO 160, 320, 640, etc.) sobreexponen en 1/3 de parada (si está utilizando un modo de exposición automático como prioridad Av o prioridad Tv) y luego tiran de la exposición al convertir a JPEG . Esto es más o menos el equivalente a exponer a la derecha en 1/3 de paso: Obtiene un rendimiento ligeramente mejor en términos de ruido en las sombras a expensas de un rango dinámico ligeramente menor en las luces.

Incluso si está disparando en modo de exposición manual y selecciona tanto Tv como Av usted mismo, la cámara incluirá instrucciones en el archivo RAW para aumentar/disminuir la exposición en 1/3 de parada cuando se convierta el archivo RAW. El medidor de exposición en el visor cuando toma la foto también reflejará la diferencia de 1/3 de parada. Si el medidor muestra la exposición adecuada para, digamos, ISO 200, f/5.6 y 1/100 segundos, mostrará -1/3 de subexposición para ISO 160, f/5.6 y 1/100 segundos al medir exactamente la misma escena .

Para conocer las implicaciones prácticas del uso de las paradas +1/3 y -1/3 con una cámara de este tipo, así como algunos enlaces a algunos datos de prueba muy interesantes, consulte esta respuesta a ¿Es realmente mejor disparar con ISO de parada completa? ?

Gracias. El enlace que menciona tiene información interesante, aunque parece no distinguir lo suficiente entre el nivel de ruido y la relación señal-ruido. El enlace de Iliah Borg parece mejor guiado (experimentos realizados en una Canon 5D Mark II).
Solo vuelve a leer cuidadosamente tu pregunta. ¿Dónde se menciona SNR como una parte específica de su pregunta? Sin mencionar que el ruido percibido siempre se trata más de SNR que del nivel de ruido absoluto.
Iliah parece perder el tren cuando no ve cómo aumentar el valor de exposición real en 1/3 de punto mientras se deja el ruido constante disparando a -1/3 de punto (160, 320, 640, etc.) ayuda a disminuir el ruido en las sombras. . Si dispara manualmente y usa exactamente los mismos Tv y Av para una toma con ISO 160 e ISO 200, entonces tiene razón: no hay diferencia en la SNR. Pero aumentar la cantidad de luz que ingresa a la cámara mediante el uso de un Tv más lento o un Av más ancho aumentará la SNR y disminuirá el headroom.
Es decir, a menos que tenga una tapa de lente en la cámara para que el Av no tenga ningún sentido, ya que el Av verdadero en ese caso se acerca a f/∞.
Gracias por tus comentarios perspicaces @MichaelClark. Probablemente no debería haber hecho dos preguntas. :-) El primero de mi resumen es fáctico y, por lo tanto, relativamente simple, mientras que el segundo entra en un área muy complicada debido a tantos parámetros enredados (qué hipótesis base, qué cambiar, mantener qué constante, muchas combinaciones con conclusiones diferentes).
Para que quede aún más claro: lo que está midiendo Iliah no es SNR, ya que con la tapa del objetivo puesta no hay señal que medir

"¿Todo esto es quisquilloso?" Casi diría "sí", particularmente para las cámaras Nikon recientes, todas las cuales usan sensores Sony que tienen la buena propiedad de ser "ISO invariante"; no importa si aumenta la ganancia en la cámara o lo hace. en el proceso posterior a medida que obtiene esencialmente el mismo resultado.

Los sensores de Canon, y los sensores que se usan en las Nikon más antiguas, no tienen la misma invariancia ISO, por lo que esto es potencialmente más interesante allí, pero aún mucho menos importante en el mundo real que simplemente obtener la toma correcta en primer lugar. No se realizan fotografías en pruebas de laboratorio.

La Nikon D5200 no se basa en Sony, sino en el sensor Toshiba 5105, al igual que otras cámaras Nikon. D4 (s), así como Df es un diseño de sensor Nikon, esos no son ISO invariantes. Algunos sensores que utiliza Sony no son invariables con ISO, como el sensor de la Sony A7S; y Nikon D810 tampoco es tan simple.
Dudo que sea quisquilloso al disparar JPEG, donde la idea podría ser evitar la necesidad de un procesamiento posterior tanto como sea posible, y hay mucho menos margen de maniobra en el rango dinámico.
Para ver un ejemplo de invariancia ISO, consulte dpreview.com/reviews/nikon-d750/14
Gracias, siéntase libre de editar eso, o lo haré cuando regrese de vacaciones y en una computadora adecuada.