ISO to bzdura, czyli o czułości matryc

Dziś postanowiłem wziąć na tapetę rzecz, która wydaje się być rzeczą banalną – a więc czułość matryc oraz jak to się ma do parametru określanego jako ISO. O ile rozważania na samym początku mogą wydać się dość kolokwialne – to chciałbym pokazać, że czasami taka wiedza może przyczynić się do tego jak podchodzimy do wyboru ekspozycji oraz jaki efekt końcowy uzyskamy.

Zacznijmy jednak od początku – pojęcie ISO oczywiście znane było jeszcze długo przed narodzinami fotografii cyfrowej – stanowiło ono (wraz z poprzednikami takimi jak ASA/DIN) podstawowy parametr charakteryzujący światłoczułość materiału fotograficznego. Nazwa pochodzi o normy ISO 5800, która ten parametr dość dokładnie definiuje. W wypadku materiału filmowego znaczenie tego parametru było oczywiste – klisza o wyższym ISO potrzebowała mniej światła aby utworzyć obraz o takiej samej jasności – mówiąc prosto – miała większą czułość.

Jeżeli teraz przejdziemy do świata cyfrowego można sobie pomyśleć, że ISO w stosunku do matrycy działa dokładnie tak samo jak w stosunku do filmu – im wyższe tym większą czułość ma matryca. Nic bardziej błędnego… Muszę przyznać, że dla mnie jakiś czas temu też było rzeczą oczywistą, że zwiększając ISO w swoim cyfrowym aparacie zwiększam czułość matrycy. Prosta analiza tego jak działa matryca bardzo szybko prowadzi do prostego wniosku – matryca ma jedną i stałą czułość (dla uproszczenia pomijam na razie matryce typu dual-gain). Kręcenie kółkiem ISO lub zlecenie tego automatyce aparatu w żaden sposób nie zwiększa jej czułości – w wypadku danej sceny, ustawionej przesłony oraz czasu naświetlania na matrycę padnie tyle samo światła – a matryca zarejestruje dokładnie tyle samo fotonów/elektronów (i to jest właśnie różnica w stosunku do filmu). Zwiększenie ISO spowoduje jedynie fakt, że naliczona ilość elektronów zostanie pomnożona przez jakąś liczbę (cyfrowo lub analogowo) – a więc po prostu przesuniemy zarejestrowany zakres wartości „w górę” – potencjalnie rozjaśniając cienie i tracąc światła oraz oczywiście wzmacniając szum. Choć efekt końcowy może wydawać się identyczny, to warto z tego faktu zdawać sobie sprawę – ma on pewne implikacje związane z wyborem strategii ekspozycji.

Żeby było ciekawiej – postanowiłem ustalić w jaki sposób producenci aparatów ustalają wartości ISO. I tutaj przychodzi z pomocą kolejna norma – czyli ISO 12232, która właśnie mówi o czułości matryc cyfrowych. Coż się okazuje – sugerowaną i stosowaną przez większość producentów metodologią ustalania wartości ISO jest REI (można to sprawdzić patrząc w EXIF i parametr Sensitivity Type). Coż to jest to REI, czyli Recommended Exposure Index. Jest to całkowicie arbitralny sposób w jaki producent może ustalić wartość ISO tak aby wyprodukowany obraz JPG miał poprawną (według producenta) jasność. Co to znaczy – że dwa aparaty różnych producentów przy dokładnie tej samej scenie, tych samych parametrach ekspozycji (czas, przesłona i ISO) wyprodukują prawdopodobnie zupełnie inne obrazki – a parametry nie będą miały wiele wspólnego z tym co uzyskalibyśmy na materiale fotograficznym o takim samym ISO. Słabe to co? Co więcej norma mówi wyraźnie o JPG – co znaczy, że nie ma to żadnego związku z tym co znajdzie się w pliku RAW. Znaczy to tyle, że producent ma całkowitą wolność w wyborze tego w jaki sposób wartości RAW mapowane są na finalny obrazek JPG oraz to jak „czułość” ISO mapuje się na wypełnienie i saturację pliku RAW. Jest to na tyle ważne, że nie ma żadnego standardu mówiącego o tym – ile przy danym ISO zostaje nam zapasu w światłach, zakładając ekspozycję przyjęta przez aparat. U niektórych producentów może to być zapas na poziomie 2-3 EV a u innych prawie zerowy. Czy ma to jakieś praktyczne znaczenie – owszem, w wypadku aparatów cyfrowych nie bardzo możemy wierzyć stacjonarnym światłomierzom podającym ekspozycję dla filmu (tylko czy ktoś takich jeszcze używa…). Po drugie porównywanie parametrów ekspozycji pomiędzy różnymi aparatami cyfrowymi w takim świetle mija się z celem. Po trzecie – a może najważniejsze – automatyka aparatu stosującego ISO REI nastawiona jest na optymalny wygląd JPGa a nie RAW’a. Jeżeli stosujemy RAW (a wierzę, że tak) to warto zastanowić się nad odpowiednią strategią ekspozycji.

Jak się miewają wartości podawane przez producentów do wartości ISO według normy dla filmu? DXO przy testach matryc wykonuje takie pomiary a niezawodne P2P publikuje te dane w postaci wykresów. Warto sprawdzić jak robi to nasza puszka. W większości wypadków zobaczymy, że zmierzone ISO jest niższe od tego ustawionego – a co to oznacza, że tak na prawdę na potrzeby zrobienia „dobrego” JPG’a aparat zdrowo niedoświetlił naszą klatkę na poziomie RAW a co za tym idzie stosując inne parametry ekspozycji byli byśmy w stanie zrobić tą klatkę lepiej – pod względem szumów oraz zakresu dynamicznego (o ile oczywiście parametry ekspozycji by na to pozwoliły).

Niestety z faktem tym wiąże się jeszcze jedna „słaba” sprawa. Byli byśmy w ogromym błędzie myśląc, że obrabiarki RAW pokazują nam prawdziwy histogram. Niestety nie – podążają one drogą producentów i pokazują histogram po mapowaniu na metodą przyjętą przez producenta przy tworzeniu JPG. Żeby zobaczyć prawdziwy histogram naszego RAW musimy użyć narzędzia takiego jak RawDigger.

Gwoli formalności – norma ISO 12232 opisuje również inny sposób ustalania ISO – metoda ta nazywa się SOS i opiera się na pełnej saturacji matrycy. Wielka szkoda, że mało kto stosuje określanie ISO właśnie w ten sposób. Pewnie dlatego, że pomiary wykonane w ten sposób „zaniżają” ISO w stosunku do metody REI – a to by wyglądało słabo z punktu widzenia marketingu…