感度を上げるほどノイズも多くなる

回路で増幅するにしてもソフトウェアで増幅するにしてもセンサーで発生したノイズも同時に増幅されてしまう為、ISO感度を上げれば上げるほどノイズが目立ってきてザラザラとした写真になります。

このノイズはセンサーの受光素子サイズが大きいほど抑えることができます。
スマホやコンデジで夜景や部屋の中を撮影するとノイズが酷くなるのはセンサーが小さく受光素子も小さいのからです。

ノイズをどこまで許容できるかは用途や主観に依りますが、ある程度の基準を持って定量的に評価したデータがDxOMarkにまとめられています。

“Sports” という項目の数値がある程度の品質^※を担保できる最高のISO感度です。
発売時期がだいたい同じであればセンサーサイズで殆ど決まります。
※A4プリント相当 (800万画素にリサイズした画像) で “色深度18bit以上、ダイナミックレンジ9EV以上” となるISO感度

2018年現在では、おおよそ以下のようなISO感度が上限となります。
α6300 (APS-C) の写真では概ね私の主観と同じなので、人間の感覚に近い結果だと思います。
　・中判　・・・　ISO4500程度
　・フルサイズ　・・・　ISO3500程度
　・APS-C　・・・　ISO1500程度
　・m4/3　・・・　ISO900程度 (※)
※Olympus OM-D E-M1 Mark II だけは飛びぬけて良くてISO1312とAPS-C相当です！

綺麗にセンサーサイズ (有効面積) に比例しています。
中判はサイズだけでいえばもう少し良いはずですが、センサーが少し古いので若干悪いです。

α6300 (APS-C) でISO感度だけを変えてノイズを比較した写真を以下に載せます。
ノイズ処理は切ってあります。(RAWからノイズ処理＝OFFで現像)
ISO400で手ブレしているのはご勘弁を。。。

ISO400

ISO1600

ISO6400

ISO25600

ブログで縮小して使うならISO25600でも全然使えますね(笑)
でも写真として残すならISO1000以下とかで撮れたらいいですね。
記録写真ならISO25600でも全然スマホよりキレイです。

ちなみにですが、RAWで撮るなら撮影時にISO感度を大きく上げておく必要はありません。
最近の機種 (α7RIIIやα7IIIなど) だとISO640辺りで増幅回路が切り替わるそうですが、それ以上の感度ではデータに記録する数値をシフトしているだけなので元々のダイナミックレンジがRAWデータのbit数以下であるならISOを上げても記録される有効なデータは同じなので現像で持ち上げても変わりません。
適正付近にしておいた方が後から楽ですが。

低感度に限界がある

高感度はノイズとの闘いでしたが、低感度側にも問題があります。

それは、日中でのスローシャッターや直射日光の当たる中での絞り開放などでは設定できる感度を最低にしても絞りやシャッター速度に限界があり、意図した設定にできないことがあります。

日中にスローシャッターで歩いている人を消したり、水面を滑らかにしたりすることはISO感度の調整だけでは不可能です。
頑張って絞って (f/16とか) も、例え曇っていても、シャッター速度を1秒以上にすることはできません。

また、天気の良い日に屋外で絞りをf/2.0以下にすることも難しいです。
α9みたいに1/32000秒という超高速シャッターが切れれば可能かもしれませんが、絞りを開ける際にも最低感度で制約が掛かってしまうことがあります。

こういった場合は、NDフィルターというレンズに入る光を減らすものが必要です。
なので、ISO感度も万能というわけではありません。