Mesure réelle et utilisation de la conversion à double gain du capteur (Dual Conversion Gain / DCG) et de l'invariance ISO (ISO Invariance)

1. Mécanisme physique et efficacité de conversion de charge du circuit à double gain (DCG)

Les capteurs traditionnels utilisent un seul circuit de lecture. À faible ISO, des condensateurs de grande valeur doivent être utilisés afin de supporter une charge élevée. Cependant, cela entraînera une tension de conversion du signal de lumière sombre trop faible et le bruit de lecture inondera les parties sombres. À ISO élevé, si le bruit du circuit n'est pas réduit, le bruit de l'image sera important :

1. Faible gain de conversion - LCG :

• Connectez-vous à un gros condensateur : Lorsque les photoélectrons accumulés dans la photodiode sont complètement chargés, ils ne déborderont pas rapidement et auront une capacité de puits pleine extrêmement élevée (Full Well Capacité).
• Environnement applicable : jour avec beaucoup de lumière, offrant une plage dynamique extrêmement large (généralement jusqu'à 14 arrêts ou plus).

2. Mode gain de conversion élevé (gain de conversion élevé - HCG) :

• Commutation de petite capacité : lorsque la sensibilité de l'appareil photo augmente jusqu'à un certain seuil (tel que ISO 640 ou ISO 800 pour les capteurs plein format Sony courants), le microprocesseur déconnecte la capacité secondaire via le transistor et la capacité de boucle devient instantanément plus petite.
• Effet d'amplification de tension : D'après la formule $V = Q / C$, lorsque la capacité $C$ diminue fortement, le même nombre de photoélectrons $Q$ est converti en un signal de tension analogique plusieurs fois supérieur, provoquant un saut significatif du signal utile au-dessus du bruit de fond du circuit de lecture.
• Rebond de plage dynamique : La plage dynamique mesurée à 800 ISO a paradoxalement tendance à rebondir encore plus haut qu'à 400 ou 500 ISO.

2. Définition scientifique de l'invariance ISO

1. Qu'est-ce que l'immuabilité ISO :

• Si un appareil photo a un bruit de lecture extrêmement faible et constant, augmenter l'ISO (gain analogique) en tournant la molette à l'intérieur de l'appareil photo produira presque exactement le même bruit d'image et le même rapport signal/bruit que la prise de photos sous-exposées avec un faible ISO sur l'appareil photo, puis en augmentant le curseur d'exposition (gain numérique) dans un logiciel de développement RAW de post-production tel que Lightroom.

2. Comparaison de l'éclaircissement intégré à l'appareil photo et de l'éclaircissement post-traitement :

• Augmentation de la prise de vue ISO dans l'appareil photo : les hautes lumières sont amplifiées et écrêtées directement avant la conversion analogique-numérique ADC, ce qui rend les hautes lumières du ciel et de la lumière complètement blanches et perdues.
• Maintenez une faible sous-exposition ISO pour protéger les hautes lumières et augmenter les ombres en post-production : non seulement le bruit dans les zones sombres est le même que l'amélioration de l'appareil photo, mais également les détails extrêmes des hautes lumières sont enregistrés intacts dans le fichier RAW, et la plage dynamique globale disponible est considérablement étendue.

3. Mesurez l'invariance ISO et doublez le point critique de gain de votre appareil photo

Suivez ces étapes scientifiques pour tester si votre appareil photo présente une invariance ISO de haut niveau :

1. Plateforme de test fixe :

• Montez l'appareil photo sur un trépied stable et pointez-le vers une scène de nature morte intérieure à rapport de lumière élevé avec des ampoules vives et des ombres sombres.
• L'objectif est réglé sur mise au point manuelle (MF), l'ouverture est fixée à f/5,6, l'obturateur est fixé à 1/125 seconde et la balance des blancs est fixée manuellement à 5500K.

2. Groupe de comparaison de tir d'escalier :

• Prise de vue A : ISO 100, sous-exposée 4 valeurs (image très sombre).
• Prise de vue B : ISO 1600, exposition normale (même ouverture d'obturation, il suffit d'augmenter l'ISO pour remettre à zéro le posemètre).

3. Alignement de normalisation ultérieur :

• Importez deux RAW dans Lightroom.
• Ajoutez une compensation d'exposition « +4,0 EV » à la photo A (ISO 100) ; gardez « 0 EV » pour le plan B.
• Zoomez à 200 % pour observer les particules de bruit et la reproduction des couleurs dans les parties sombres : Si la structure du bruit dans les parties sombres de l'image A est presque la même que celle de l'image B, alors l'appareil photo a une excellente invariance ISO dans la plage ISO 100 à 1600 ; Si l'image A présente un bruit de couleur important, un bruit de bande horizontale et une dominante de couleur, cela signifie que le modèle de caméra présente un bruit de pré-lecture à amplification analogique élevée.

4. Règles d'exposition pratiques pour un ciel étoilé à haute dynamique, un festival de musique à grand rapport lumineux et une scène nocturne

1. Traverser l'échelle de commutation HCG :

• Si l'appareil photo passe en HCG à 640 ISO (comme de nombreux appareils photo Sony/Nikon Z), ne réglez jamais sur 500 ISO dans des environnements extrêmement sombres ! Parce que la norme ISO 500 fonctionne toujours en mode plancher à bruit élevé LCG ; directement réglé sur ISO 640 ou ISO 800, le gain de conversion du microcondensateur est immédiatement déclenché et le bruit est nettement inférieur à ISO 500.

2. Le dépliant du ciel étoilé et du paysage est enregistré grâce à un grand rapport de lumière :

• Il n'y a pas de lumière dans le paysage, il y a un miroitement dans le ciel étoilé et il y a une faible lumière de tente dans la haute lumière du sol.
• Réglez sur ISO 800 (point de départ HCG), obturateur 15 secondes, pour éviter la surexposition des lumières de la tente.
• En post-production, les ombres du paysage ont été éclaircies séparément sur 3 niveaux. Les détails du sol étaient clairs et purs, sans rayures de couleur, tandis que la couleur et la texture de l'éclairage de la tente étaient parfaitement préservées.

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