Iedereen die wel eens in slechte lichtomstandigheden heeft gefotografeerd kent het: Het beschikbare licht dwingt je om lensopeningen of sluitertijden te gebruiken die je niet tot je beschikking hebt of die niet passen bij de opname die je wil maken. De meeste camera's hebben daar een oplossing voor: De ISO-instelling. De theorie is simpel. Als je te weinig licht hebt draai je de ISO-waarde omhoog en als je te veel licht hebt draai je de ISO-waarde omlaag.
Er is echter een keerzijde. Het veranderen van de ISO-instelling heeft gevolgen voor je foto. Hoe hoger de gevoeligheid wordt, hoe slechter de beeldkwaliteit die je overhoud. Het lijkt op de werking van de gevoeligheid van film, maar het is toch iets anders.
De sensor is een niet uitwisselbaar onderdeel van je camera. Het veranderen van de ISO-waarde kan de werking van de sensor zelf dus niet veranderen. De ISO-waarde instelling beïnvloed dus de manier waarop de processor de informatie van de sensor verwerkt. Dat is een belangrijk verschil met film. De sensor heeft van zichzelf een optimale werking (beeldkwaliteit en gevoeligheid) die zich bij een specifieke instelling manifesteert. De keuze voor een andere instelling leidt derhalve altijd tot verlies van kwaliteit.
De techniek van opwaarderen en afwaarderen van film is een betere analogie voor verandering van de ISO-instelling. Opwaarderen is een techniek waarbij je er bewust voor kiest een film te belichten als was deze gevoeliger dan hij van nature is om vervolgens met die aangepaste belichting rekening te houden en de film bij het ontwikkelen anders te behandelen. De ene film leent zich beter voor deze werkwijze dan de andere en hetzelfde geldt voor de ontwikkelaar. Uit testen blijkt dat het ook bij de sensoren van digitale camera's zo werkt. De sensoren van sommige camera's zijn minder gevoelig voor ruis maar doorgaans is de tegenprestatie lagere verwerkingssnelheid (niet te verwarren met sluitersnelheid) of mindere kleurweergave
Het opwaarderen van film is niet zonder consequenties. Als je een film gebruikt met een ISO -waarde van 200 is dat de gevoeligheid waar je rekening mee moet houden. Het filmmateriaal wordt niet gevoeliger omdat dat jou zo goed uitkomt. Bij opwaarderen kies je er bewust voor de film te onderbelichten. Door de film vervolgens op een aangepaste manier te ontwikkelen kun je de schade echter beperken. Bij een sensor werkt het min of meer hetzelfde. Een sensor bestaat uit pixels. Als er licht op valt wordt het pixel geladen met een unieke elektrische spanning die overeen komt met de hoeveelheid licht die het pixel ontvangt. Die spanning vertegenwoordigt dus een lichtwaarde en de foto wordt opgebouwd door al die spanninkjes middels een processor vast te leggen op de geheugenkaart
Laten we eens een voorbeeld bekijken aan de hand van een zwart-wit sensor en voor het gemak noemen we de spanning van ZWART in de foto "0" en die van WIT "1". De preciese spanning voor "1" is voor dit verhaal niet zo belangrijk. Bij een goede belichting leveren alle pixels van de sensor een spanning tussen 0 en 1 met liefst slechts een paar pixels met precies een 1 of een 0. Het oplossend vermogen van de sensor wordt bepaald door de hoeveelheid verschillende waarden die zich tussen 0 en 1 kunnen bevinden. Dat kunnen er 256 zijn maar ook een miljoen. We nemen voor de eenvoud van het voorbeeld even aan dat we maar over 100 tinten kunnen beschikken. De gevoeligheid van de sensor bepaalt de hoeveelheid licht die nodig is om tot de waarde 1 te komen. En voor de volledigheid; de resolutie is het aantal pixels dat zich op de sensor bevindt.
De hoeveelheid licht die bij het maken van een foto beschikbaar is verschilt. Als het donker is komen de pixels in onze sensor niet verder dan bijvoorbeeld 0,4 (Low Key) of krijgen juist veel licht van 0,6 tot 1 (High Key). Omdat de camera geen plaatje ziet kijkt deze alleen maar naar de getallen. De lichtmeter van de camera zal de belichtng zo instellen dat het gemiddelde van alle pixels ongeveer 0,5 oplevert (middengrijs). Als we een lowkey foto goed willen belichten moeten we de lichtmeter (door het gebruik van de belichingscompensatie) vertellen dat we een gemiddelde waarde van 0,26 willen gebruiken. Hoe de pixels verdeeld zijn tussen 0 en 1 kunnen we overigens gewoon bekijken want dat is precies wat het "histogram" laat zien.
Een onderbelichte foto geeft echter dezelfde uitkomst als een donkere foto: waardes van 0 tot 0,5. Maar voor de juiste belichting moeten die gemiddelde waarde van 0,25 opgeschroefd worden naar 0,5. We kunnen dat eenvoudig doen door alle waarden te verdubbelen maar daarbij stuiten we op een probleem. Onze sensor heeft in het bereik van 0 to 0,5 echter maar 50 grijstinten en geen 100. We kunnen dus wel de belichting corrigeren maar niet zonder verlies van de helft van de grijstinten: verlies van oplossend vermogen.
Dus wat gebeurt er als we de ISO-waarde verhogen? Wel, door een hogere ISO-waarde in te stellen weet de computer van de camera dat de sensor onderbelicht gaat worden en zal de gegevens van de sensor anders verwerken om zo de waarden van de pixels te verhogen. Die conversie gaat gepaard met verlies van oplossend vermogen maar de camera kan wel ruis verminderen en eventueel het beeld verscherpen. Als de gevoeligheid van de sensor groter is zijn in principe hogere ISO-waarden mogelijk, maar dat zie je niet bij de instelmogelijkheden. Tot nu toe hadden we het vooral over het verhogen van de ISO-waarde omdat dit het meest voorkomende probleem is. Maar soms wil je juist de andere kant op. Bij teveel licht kunnen we de ISO-waarde verlagen. Dit levert echter niet meer detail op zoals dat met een langzamere film het geval zou (kunnen) zijn. Die heeft kleinere zilverkristallen die minder gevoelig zijn voor licht en het verlies in gevoeligheid wordt gecompenseerd door winst in resolutie. Het aantal pixels van de sensor verandert echter niet, noch hun gevoeligheid. Dus moeten we het probleem oplossen op dezelfde manier als bij onderbelichting, met verlies van informatie als consequentie. Overigens kunnen we teveel licht wel goed corrigeren door een neutraal grijsfilter op het objectief te schroeven. Een lichtgevoelige sensor is daarom makkelijker in het gebruik.
Een nadeel van een lichtgevoelige sensor is dat deze een grotere kans op ruis heeft, die vooral invloed heeft in het donkere deel van het spectrum. Ruis wordt gevormd door kleine afwijkigen die maken dat pixels verkeerde signalen uitzenden. Denk maar aan de vreemde kleuren die je ziet als je even in een felle lamp hebt gekeken, of als je net in een donkere kelder stapt. Ruis kan heel veel oorzaken hebben. Het probleem in ons geval is dat, als we de waarden van de sensor moeten versterken, we ook de invloed van de ruis versterken. We kunnen ruisonderdrukking toepassen maar dat geeft weer andere problemen die ook verlies van informatie betekenen.
Conclusie: Het gebruik van de ISO-waarden instelling is een oplossing om bij lichtprolemen toch tot een bruikbaar resultaat te komen. Het is echter niet, zoals soms gesuggereed wordt, een knop om de gevoeligheid van je sensor mee te regelen. Het is ook onjuist om te veronderstellen dat de wijze waarop de ISO-waardeninstelling werkt vergeleken kan worden met de eigenschappen van film met verschillende gevoeligheid. Het kan op zijn best enigzins vergeleken worden met het opwaarderen en afwaarderen van film zoals dat vroeger in de doka gedaan werd.