Warum keine niedrigen ISO-Werte?

[HaPeWe]

Da es ja bis heute noch keine ISO-Norm für die Lichtempfindlichkeit von Sensoren gibt spricht man lediglich von ISO-Äquivalenz zum Film, ein bei einer Digitalkamera eingestellter ISO-Wert ist lediglich eine Entsprechung zum ASA-Wert eines chemischen Films.

Genau wie ein Film hat ein Sensor quasi nur einen "ISO-Wert", alle anderen Werte sind gepusht oder gedämpft.

Den "nativen" ISO-Wert eines Sensors kann man sich ungefähr so vorstellen (vereinfachte Erklärung u.a. Bayer-Filter und Mikrolinsen nicht berücksichtigt):

1. Man erhöhe das Licht einer Lichquelle von 0 so lange, bis der Sensor einen von Schwarz unterscheidbaren Grauton liefert und man hat das Minimum.

2. Man erhöhe erhöhe das Licht einer Lichquelle so lange, bis der Sensor das hellst mögliche Weiß aufnimmt und man hat das Maximum.

Die Spanne von Minimum bis Maximum ist nun die Dynamik des Sensors und der "native ISO-Wert" entspräche dem ASA-Wert eines Films, der bei gleicher Belichtung vergleichbar korrekt belichtete Bilder liefert.

Jede Erhöhung oder Verringerung des ISO-Wertes gegenüber diesem "nativen" Wert ist lediglich elektronisch bzw. digital.

Wenn man einen ISO-Wert kleiner dem kleinst einstellbaren nutzen möchte, dann kann man statt einer vom Hersteller vorgesehenen ISO-Stufe auch genausogut +1 EV einstellen und das Bild mit einer Bildbearbeitung wieder um 1 EV verdunkeln - schon hat man "ISO 100" bei einer D40.

 

[LGW]

Das stimmt fast, aber nicht ganz. Nach dem eigentlichen "Lichtsammeltopf" kommt nämlich noch eine Verstärkerstufe, die NICHT digital ist. Die verursacht zum Teil auch das Rauschen bei hohen ISOs. Die Signalverstärkung findet also nicht (ausschliesslich) digital statt. Deswegen ist es auch ein Unterschied, ob man ein Bild bei ISO 200 als RAW macht und auf ISO 3200 pushed, oder ob man es direkt bei ISO 3200 aufnimmt. Wie gesagt: selbst als RAW.

 

[Mi67]

Das stimmt fast, aber nicht ganz. Nach dem eigentlichen "Lichtsammeltopf" kommt nämlich noch eine Verstärkerstufe, die NICHT digital ist. Die verursacht zum Teil auch das Rauschen bei hohen ISOs. Die Signalverstärkung findet also nicht (ausschliesslich) digital statt. Deswegen ist es auch ein Unterschied, ob man ein Bild bei ISO 200 als RAW macht und auf ISO 3200 pushed, oder ob man es direkt bei ISO 3200 aufnimmt. Wie gesagt: selbst als RAW.

Richtig, wobei das Rauschen der Verstärkerstufe das geringere Übel ist. Würde man die ISO-3200 nur durch Pushen erzeugen, so würde das Rauschen des Wandlers so übel zuschlagen, dass das Bild überhaupt nicht mehr taugt. Die (analoge) Vorverstärkung ist so gestaltet, dass sie pro erzeugtem Gain weniger Rauschen hinzuaddiert, als sie bei der nachfolgenden Wandlung vermeiden kann.

Das Ausleserauschen einer handelsüblichen DSLR liegt daher bei niedrigstem ISO am höchsten, macht sich aber durch die Höhe des Gesamtsignals dennoch am wenigsten bemerkbar. Bei ISO-Steigerung wird nun die Gainstufe vermehrt angesprochen, so dass im Verbund mit der AD-Wandlung das Ausleserauschen sinkt. Die Bilder bleiben daher über einige ISO-Verdopplungen sehr gut verwendbar. Erst oberhalb ISO-800 haben die Gainstufen in aller Regel die Ladungen so weit hochtransformiert (bei CCD die Ladungen, bei CMOS die Spannungen), dass für weitere Steigerungen im Grunde ein Bitshift nach AD-Wandlung oder weitere Vorverstärkung gleichrangig sind.

Kameras, die schon bei "basis-ISO" ein minimales Ausleserauschen haben, sind entweder sauteuer (5-stellig bei 1-4 MP!) oder sie arbeiten eher gemächlich mit Auslesefrequenzen um 0,5-5 MHz.

 

[Mi67]

Da es ja bis heute noch keine ISO-Norm für die Lichtempfindlichkeit von Sensoren gibt spricht man lediglich von ISO-Äquivalenz zum Film, ein bei einer Digitalkamera eingestellter ISO-Wert ist lediglich eine Entsprechung zum ASA-Wert eines chemischen Films.

Es gibt zwar durchaus ISO-Normen für die Lichtempfindlichkeit von elektronischen Bildwandlern, aber es sind deren viele und ihr inhalt ist eher von weitem Interpretationsspielraum denn von Normierungswut geprägt.

Genau wie ein Film hat ein Sensor quasi nur einen "ISO-Wert", alle anderen Werte sind gepusht oder gedämpft.

Der Sensor ja, aber hier wird das Gesamtpaket aus Sensor und Ausleseelektronik betrachtet.

Jede Erhöhung oder Verringerung des ISO-Wertes gegenüber diesem "nativen" Wert ist lediglich elektronisch bzw. digital.

Dies ist nur bei jenen Kameras so, deren Verstärkerstufen keinen variablen Gain zulassen, bzw. bei denen die Ladungstrennungen unverstärkt auf die Wandlerelektronik gebraten werden.