Co to jest ISO?

Światłoczułe początki

Jak powszechnie wiadomo, do powstania obrazu – bez względu na jego analogowy czy też cyfrowy charakter – potrzebne jest ŚWIATŁO. Co więcej, w procesie kształtowania się fotografii bądź filmu, bardzo ważnym czynnikiem jest także upływający CZAS. Obydwa te aspekty stanowią podstawowe elementy trójkąta ekspozycji – czyli wzajemnej współzależności składowych danego obrazu konstytuującej to, na ile efektywnie odzwierciedla on rzeczywistość widzianą naszymi oczami.

Co stanowi zatem trzeci element trójkąta ekspozycji? Dziś skupimy się przede wszystkim na opisaniu parametru ISO, którego ścisła korelacja ze światłem – a zasadniczo jego swoista wrażliwość na światło – determinuje osiągnięte przez twórcę filmowo-fotograficzne efekty.

Zanim jednak wyjaśnimy Ci, czym jest wartość ISO we współczesnych sprzętach rejestrujących obrazy, musimy cofnąć się parę kroków wstecz, aby nawiązać do ważnego, organicznego rodowodu każdej cyfrowej matrycy. 

Fotomikrografia zróżnicowanego ziarna fotograficznego – Robert James Wallace 

Protoplastą współczesnych światłoczułych sensorów jest przede wszystkim błona fotograficzna – wymiennie nazywana taśmą, kliszą oraz filmem analogowym – którą pokrywa substancja uwrażliwiona na światło.

Historia błony fotograficznej w skrócie:

• 1887 rok – Hannibal Goodwin wynajduje nitrocelulozową błonę fotograficzną,  a więc pierwszy w historii przezroczysty oraz elastyczny materiał filmowy
  
  
• 1888 rok – Emile Reynaud opracowuje pierwszą taśmę filmową z perforacją, czyli otworami w samej błonie służące do jej przesuwania podczas fotografowania lub filmowania
  
  
• 1889 rok – George Eastman pokrywa nitrocelulozową błonę emulsją żelatynowo-bromkową i w ten sposób zapoczątkowuje produkcję światłoczułych taśm na szeroką skalę
  
  
• 1892 rok – William Dickson oraz Thomas Edison opracowują standard taśmy 35 mm, której używa się do dziś w prawie niezmienionej formie

Błonę fotograficzną tworzą głównie halogenki srebra, choć oczywiście wraz z rozwojem technik fotograficznych przybywało zróżnicowanych wariacji chemicznych, których finalne użycie zasadniczo przesądzało o czułości danej błony – cecha ta zostaje permanentnie przypisana do danego filmu już w momencie jego produkcji i to właśnie z tego powodu zawsze podkreśla się, że czułość błony jest stała – aczkolwiek dzięki zaawansowanym manipulacjom w trakcie wywoływania filmu w ciemni możliwe jest także nadanie taśmie innej czułości niż jej wartość pierwotna. 

O jakich zakresach czułości mowa?

Zanim wartość ISO doczekała się międzynarodowej standaryzacji – w przypadku fotografii nastąpiła ona w 1974 roku – światłoczułość taśm podawana była w skali ASA, DIN oraz GOST – są już one poniekąd reliktem przeszłości, a bieżące wartości liczbowe, które służą odzwierciedleniu czułości matryc cyfrowych zawierają się w przedziale od ISO 50 aż do 25 600 oraz dużo wyżej! Jednak zostańmy jeszcze przez chwilę w czasach analogowych.

Biorąc pod uwagę fakt, że klisze fotograficzne charakteryzuje stała wartość ISO, analogowe medium wymagało od twórcy – i zasadniczo nadal wymaga, bo techniki analogowe wracają do łask! – podjęcia decyzji, jak bardzo czułego filmu użyć w kontekście konkretnych warunków atmosferycznych. W dzień słoneczny, z dużą dostępnością światła, powinien on wybrać błonę o wartości ISO 100. Bardziej czułe filmy sprawdzają się natomiast w przestrzeniach zamkniętych oraz wszędzie tam, gdzie dostęp do światła jest ograniczony – jaki z tego wniosek?

Zwiększenie wartości ISO uwrażliwia materiał światłoczuły na światło, a tym samym pozwala na zapis jego większej ilości – jest to uniwersalna zasada obowiązująca zarówno w przypadku organicznego, jak i cyfrowego medium.

Film negatywowy Kodak o czułości 400 ISO

Każda decyzja o zwiększeniu wartości ISO wiąże się także z konsekwencjami w kontekście jakości reprodukcyjnej danego obrazu, ponieważ wraz ze wzrostem czułości błony zwiększa się także jej ziarnistość. Jest to defekt stworzony przez nierównomierny rozkład kryształków srebra, który manifestuje się już bezpośrednio po wywołaniu materiału światłoczułego – a im bardziej czuły jest film, tym większe rozmiary osiągają pojedyncze ziarenka halogenków srebra, co objawia się już wcześniej wspomnianą degradacją jakości obrazu. 

Cechy światłoczułości błony fotograficznej można odnieść niemal w 100 % do zapisu cyfrowego, którego jakość również predysponowana jest przez parametr ISO – wspólny dla obu tych mediów. 

ISO i jego znaczenie w cyfrowym zapisie 

Ta krótka historyczna refleksja miała na celu uświadomienie Ci, że rozwiązania oraz patenty przynależne początkom filmowo-fotograficznych dziedzin, są w dalszym ciągu aktualne – zmianie uległ jedynie światłoczuły nośnik, którego bieżące możliwości zapisu podlegają pod system zero-jedynkowy. 

Wiesz już także o tym, że parametr ISO jest jedną z kluczowych właściwości, która wpływa na jakość oraz charakter zapisywanych przez Ciebie cyfrowych obrazów. Skrót ISO oznacza dokładnie International Organization for Standardization – jest to międzynarodowa organizacja, która zajmuje się wdrażaniem standardów przemysłowych, ale w kontekście filmowo-fotograficznym jest to po prostu miara czułości elektronicznego sensora.

Im wyższa jest czułość danej matrycy, tym więcej światła zarejestruje Twoje urządzenie w słabych warunkach oświetleniowych – co niejednokrotnie jest ratunkiem podczas pracy w ciemnych pomieszczeniach czy na nocnych plenerach. Jednakże każdy wzrost ISO wiąże się także z degradacją cyfrowego zapisu. Jest to efekt uboczny elektronicznego wzmocnienia czułości matrycy, która podobnie jak jej analogowy prekursor, posiada tzw. stałe ISO natywne – jest to taka wartość czułości sensora, przy której osiąga on swoją najbardziej dynamiczną rozpiętość tonalną oraz minimalny poziom szumu cyfrowego.

Wizualizacja degradacji rozpiętości tonalnej sensora przy użyciu zbyt dużego ISO, źródło grafiki – Sony

Niestety każda manipulacja parametrem ISO, na którą w gruncie rzeczy pozwalają nam sprzęty, prowadzi do powstawania różnego rodzaju defektów, które możemy dostrzec w strukturze, jasności oraz kolorystyce naszego zdjęcia oraz ujęcia filmowego. 

To właśnie szumu cyfrowego w kontekście wysokich wartości ISO powinniśmy obawiać się najbardziej. Nie bez znaczenia w tym temacie ma również wymiar oraz rozdzielczość cyfrowego nośnika, z którym pracujemy, a także rozmiar pikseli budujących daną matrycę – problem szumu cyfrowego jest dotkliwszy w przypadku niepełnoklatkowych sensorów, a także paradoksalnie w odniesieniu do kamer oraz aparatów o wysokiej rozdzielczości obrazu.

Większy szum pojawia się też wtedy, gdy piksele budujące matrycę są po prostu malutkie. To właśnie z tego powodu większość sprzętów przystosowanych do pracy w ciemnościach – np. serię bezlusterkowców Sony α7s dedykowaną filmowcom – wyróżnia duży rozmiar pikseli na matrycy, które ze względu na swoją dużą powierzchnię, mogę przyjąć na siebie więcej światła – a więc mniej zaszumieć. 

Oczywiście rynek technologiczny nieustannie ewoluuje, a produkcja matryc nie ogranicza się tylko do sensorów natywnych – współczesne sprzęty są także wyposażone w matryce o różnych wartościach wzmocnienia, które pozwalają na precyzyjne dopasowanie czułości w różnych obszarach obrazu – np. matryce Dual Gain lub sensory z podwójnym natywnym ISO – a tym samym czyniąc dane urządzenie bardziej wszechstronnym oraz bezkompromisowym – gotowym do pracy w absolutnie każdych warunkach oświetleniowych.

Jeśli chciałbyś dowiedzieć się więcej w kwestii samych matryc światłoczułych, to koniecznie sprawdź nasz wpis poświęcony ich tematyce :

Matryce światłoczułe – rodzaje i wielkości cyfrowych przetworników

Ciekawostka: 

Niektóre marki – takie jak choćby Fujifilm – na wzór analogowych konstrukcji kultowych aparatów z przeszłości, dedykują parametrowi ISO niezależne pokrętło funkcyjne umieszczone na wierzchu korpusu danego modelu – my umieściliśmy grafikę z takim pokrętłem w naszym wpisowym banerze, do którego producent dołączył dodatkowo możliwość zmiany czasu otwarcia migawki.

W pozostałych przypadkach parametr ISO znajdziesz oczywiście w menu swojego urządzenia lub pod przypisanym mu, oznaczonym przyciskiem funkcyjnym. 

Jak działa ISO w praktyce?

Przygotowaliśmy dla Ciebie kilka wytycznych, o których warto pamiętać, aby maksymalnie ograniczyć obecność szumu cyfrowego na Twoich ekspozycjach.

Charakterystyka światłoczułości:

• Niskie ISO (100-400) – Idealne do zdjęć w dobrych warunkach oświetleniowych, gdzie zależy ci na jak największej jakości obrazu. Wybieraj niskie ISO, gdy masz do dyspozycji dużo naturalnego światła.
  
  
• Średnie ISO (400-800) – Dobry kompromis między jakością a czułością. Nadaje się do większości sytuacji, zwłaszcza w pomieszczeniach lub przy zmiennej pogodzie.
  
  
• Wysokie ISO (800-3200 i więcej) – Stosuj wysokie ISO, kiedy masz do czynienia z ograniczonym światłem. Pamiętaj jednak, że im wyższe ISO, tym większe ryzyko szumów. Dobry aparat może lepiej poradzić sobie z wysokimi ISO, więc warto zainwestować w jakościowy sprzęt. Niemniej jednak zawsze staraj się kompensować brak światła innymi parametrami ekspozycji – przysłoną oraz czasem naświetlania.

Ciekawostka:

Zwróć uwagę, że poniższe zdjęcia na pierwszy rzut oka wydają się być takie same. Obydwa posiadają prawidłową ekspozycję, różni je jednak dobrana wartość ISO, która manifestuje się już wyraźnie na powiększonych fragmentach fotografii – widzimy cyfrowy szum, który nie tylko wpłynął na strukturalny spadek jakości fotografii, ale także na jakość odwzorowania zawartych w niej barw – choć obróbka kolorystyczna przebiegała w obu przypadkach dokładnie w taki sam sposób. 

Kontrola ISO – wskazówki:

• bezwzględnie pilnuj ekspozycji!
  
  Zapis pełnego zakresu tonalnego dostępnego dla danego urządzenia jest bardzo ważny w kontekście jakości obrazu – jednak bardzo często zdarza się, że zamiast skorygować inne parametry ekspozycji, decydujemy się na skrajne podwyższenie ISO, co jest ogromnym błędem.
  
  Szukaj sposobów na osiągnięcie idealnej ekspozycji bez konieczności użycia radykalnych wartości ISO – i kontroluj histogram!
• zapisuj swoje fotografie w nieskompresowanym formacie RAW – wówczas zwiększasz swoje szanse na skuteczne odszumienie materiałów cyfrowych w postprodukcji
  
  
• pamiętaj, że dokonując korekty poprzez znaczne wydłużenie czasu naświetlania również możesz mieć do czynienia z szumami
  
  
• zainwestuj w jasne obiektywy – z ich pomocą dokonasz korekt ekspozycji poprzez wybór małych wartości przysłony
  
  
• sprawdź czy Twój sprzęt posiada funkcję redukcji szumu w aparacie/kamerze
  
  
• skorzystaj z możliwości lamp błyskowych lub lamp o świetle ciągłym, które pomogą zapanować nad ekspozycją w przypadku poważnego deficytu światła