Uma amiga (Karina) me perguntou sobre sensibilidade ISO em máquinas fotográficas digitais…. escrevi o email abaixo, achei que ficou legal o resuminho (bem resumo), e decidi postar aqui. Se tiver algum erro teórico, por favor, me avisem para que eu aprenda e corrija!

O senso das máquinas digitais funciona de forma discreta (matematicamente falando). Têm-se milhões de pontos foto-sensíveis (pixels do sensor) que recebem a luz e armazenam uma carga elétrica referente à intensidade de luz que receberam. Depois disso, essa informação elétrica analógica (A) é transformada em um sinal digital (D). Nesse processo A/D ocorre uma integração numérica, que vai estimar quais seriam as cores dos “pixels intermediários”, que não existem, ou algo assim.
Nas digitais, quando se aumenta o ISO, quer-se dizer que a intensidade luminosa que atinge os pixels do senso é menor, e, por isso, o equipamento deverá aumentar artificialmente a intensidade do sinal recebida. Nesse aumento é que perde-se qualidade e gera-se o ruído.

Outros pontos a serem considerados no quesito “ruído” é o “pixel density” (densidade de pixel do sensor), que pode ser visto nos dois links abaixo, e qualidade das lentes.
http://www.meiobit.com/forum/diversos/fotografia-digital/densidade-de-pixels
http://www.forumpcs.com.br/review.php?r=74601

Agora um resumo do artigo da Wikipedia sobre ISO

“Em fotografia, sensibilidade ISO é a medida da sensibilidade de superfícies sensíveis à luz (filme fotográfico ou sensor de imagem). Também é conhecido como velocidade ISO ou, em inglês, ISO speed.”
“Fisicamente, se define a sensibilidade ISO como a inversa da entrada necessária para obter uma resposta predeterminada em um sistema.

Na fotografia tradicional, a entrada é a iluminância e a saída é o enegrecimento ou a densidade obtida no filme. A sensibilidade fotográfica, portanto, pode definir-se como a inversa da exposição necessária para obter uma densidade predeterminada. No negativo preto e branco, a sensibilidade nominal do filme é estabelecida a partir de um nível de densidade fundamental fixado em 0,1 unidade de densidade acima da densidade mínima ou do limiar para uma gradação mais uniforme da escala.

A equiparação de sensibilidade de uma película fotográfica com a da superfície fotossensível de um sensor de imagem se dá pela avaliação dos efeitos da iluminância sobre a imagem de saída.”

“Índice de exposição (EI)

Um dos conceitos da norma é o índice de exposição (ou, em inglês, exposure index).

É o equivalente digital da sensibilidade ISO e próprio de câmeras digitais que contam com um circuito eletrônico que controla a amplitude do sinal elétrico gerado no sensor de imagem e permitem ajustar a amplitude deste sinal para múltiplos patamares de sensibilidade padronizados pela ISO.

A maior parte das câmeras digitais expressa seu índice de exposição em múltiplos valores ISO, p. ex.: ISO 50, 100, 200 e 400.

Granulação e ruído eletrônico

Quanto maior a granularidade, maior a sensibilidade da película fotográfica. Na eletrônica, ocorre o recíproco: quanto maior a amplitude do sinal, maior o ruído. O ruído ainda sofre interferência do circuito A/D-converter que converte os sinais provenientes do sensor de imagem para o formato JPEG. Ainda assim, é válido dizer que quanto maior o ruído maior a sensibilidade.

O ruído eletrônico, assim como a granulação, é avaliado observando-se a imagem saída em sRGB (ou convertida para saída neste formato) e ampliada para uma densidade linear de 70 pixel por cm (180 dpi) para ser visto a 25 cm de distância. Há dois padrões de qualidade de imagem para julgamento: a 40:1 (qualidade de imagem excelente) e a 10:1 (qualidade de imagem aceitável).

Imagem de saída

A imagem de saída padrão para avaliação deve estar em cores sRGB que é característico das imagens JPEG de câmeras digitais compactas. Deve também ter sido exposta por um EI sem compensação de valor de exposição (EV).

A especificação de saída padrão (SOS) é uma técnica de especificação para câmeras com imagens de saída em formato JPEG. O SOS veda o uso de medição multi-zona na captura da imagem e especifica que O brilho médio da imagem de saída deve ser de 18%.

Outra técnica de especificação é chamada de técnica baseada na saturação para câmeras que arquivam imagens em formato TIFF. A mensuração da imagem é feita de modo convencional, mas a exposição é corrigida por um coeficiente que leva a imagem de saída a apresentar um brilho médio de 12,7%. Esta técnica produz uma leitura efetiva meio ponto menor que o SOS (a imagem é mais escura).

Consistência da equivalência ISO

A sensibilidade ISO equivalente procura satisfazer a estas e outras condições de modo a parecer consistente para o fotógrafo usar uma câmera digital como uma câmera tradicional.

Os sensores de imagem das câmeras digitais são sensíveis à luz de modo aparentemente igual à película fotográfica, captando a luz continuamente e armazenando carga elétrica cumulativamente^[3].

A exposição do sensor de imagem é controlada por um “obturador eletrônico” que controla o tempo de integração que nada mais é do que o período de tempo que o sensor permanece armazenando luz que formará a imagem.

A sensibilidade do sensor de imagem é arbitrária, resulta da maior ou menor intensificação do sinal integrado antes da conversão para digital e/ou da multiplicação do sinal convertido para digital, limitado pela crescente interferência de ruídos eletrônicos quando há aumento do ganho de integração. Valores frequentes de sensibilidade estão compreendidos entre ISO 100 e 1600.

A vocação do ganho de sensibilidade é a fotografia sob condições de luz desfavoráveis, assim sendo, o tempo de exposição costuma ser estendido ao ponto de ser possível obter fotos ao luar, o que se consegue com o auxílio de circuitos redutores de ruído externos ao sensor de imagem.”

obs.: “Por convenção, a fotografia digital usa a mesma escala de sensibilidade da fotografia tradicional, embora o sensor de imagem da câmera digital responda reagindo de modo diferente da película fotográfica.”

fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Sensibilidade_ISO