ISO感光度

更新于:2012-09-22 12:55来源:http://www.asustrip.com热度:
摘要: 数码单反参数:ISO感光度即国际标准化组织 (International Standards Organization)规定感光度是胶片对光线的化学反应速度,也是制造胶片行业中感光速度的标准。 ...

ISO感光度(sensitivity

数码单反参数:ISO感光度即国际标准化组织 (International Standards Organization)规定感光度是胶片对光线的化学反应速度,也是制造胶片行业中感光速度的标准。

ISO感光度对比图

基本介绍

软片(胶片)对光的敏感度;低感光度指ISO 100以下的软片(胶片),中感光度指ISO 200~800,高感光度为ISO 800以上。用传统相机时,我们可因应拍摄环境的亮度来选购不同感光度(速度)的底片,例如一般阴天的环境可用iso200,黑暗如舞台,演唱会的环境可用iso400或更高,而数码相机内也有类似的功能,它借着改变感光芯片里讯号放大器的放大倍数来改变iso值,但当提升iso值时,放大器也会把讯号中的噪声放大,产生粗微粒的影像。
  很久以前胶卷上面都已经有了能让相机自动识别ISO的触点,如果使用具有自动识别ISO胶卷功能的相机(装胶卷的仓盒内有识别ISO的金属压条),你不用进行ISO的设置,相机会自动按照胶卷的 ISO数值进行测光,如果没有这个功能就需要你手动设置,所以有些相机上面具有ISO拨盘。一般来说ISO100的胶卷价格比较便宜,ISO越高,除了价格越高以外,还有一个缺点,就是成像质量不如低ISO的胶卷成像质量高。但是有时候为了获得较高的快门速度,也会牺牲画质去使用高ISO的胶卷。

数码相机感光元件ISO感光度
  是一种类似于胶卷感光度的一种指标,实际上,数码相机的ISO是通过调整感光器件的灵敏度或者合并感光点来实现的,也就是说是通过提升感光器件的光线敏感度或者合并几个相邻的感光点来达到提升ISO的目的。感光器件都有一个反应能力,这个反应能力是固定不变的,提升数码相机的ISO是通过两种方式实现的:
  1、强行提高每个象素点的亮度和对比度;
  2、使用多个象素点共同完成原来只要一个象素点来完成的任务。
  由此可见,数码相机提升ISO以后对画质的损失是很大的,尤其感光器件面积较小时,提升ISO简直就是要命。FZ10或者FZ20的CCD感光面积小的可怜,只有1/2.5英寸,如果提升ISO就是要了它的命了,所以有些单反数码相机提升ISO几倍以后仍然能得到很好的画质,这是因为这些相机的感光元件的感光面积相对来说比较大,但是一分钱一分货,这就不是我们讨论的范围了。
深度剖析数码相机的ISO感光度
  数码相机的优势相信在这个年头已经不用多说了,但是关于数码相机内部的一些公开的技术对普通数码爱好者来说仍然是鲜为人知的秘密。稍有经验的摄影爱好者就能体会出在日常拍摄中,如果提高ISO感光度的话就能使原本黯淡的环境明亮的跃于LCD上,虽然可爱的厂商为我们准备了从50到400的可调节档,但真正在使用中很少会有朋友设置在ISO400去拍摄,可是就在普通数码相机在ISO400下画质表现不佳的同时,我们却发现数码单反即使在高达ISO800的情况下,依然表现出毫发必现的清晰与干净,这究竟是怎么回事呢?数码相机到底是怎样实现随机可调ISO感光度的呢?本着科技以人为本的理念,我们在这就将这些看似复杂的问题用通俗的文字深入浅出的一一作答。

数码相机的ISO感光度工作原理
  我们在拍摄活动中改变数码相机的感光速度并不需要更换胶卷,只需调节相机内设ISO值即可,数码相机是怎样实现可随意调节ISO的呢?相信这是令很多数码爱好者费解的问题,为了说清楚这个问题,我们首先要了解数码相机内部影像传感器的信号传输原理。CCD的信号传输原理:我们都知道当光线透过镜头射到CCD上,相应强度的电荷量就会被蓄积在感光电极之下,单位存储电荷量的多少取决于单位感光单元受到光照的强弱,当我们押下快门释放开关时,各单位上的影像电信号被传输给模数信号处理组件(ADC/CDS),这一切动作都必须受到相机内部影像处理器的脉冲操控,通常被分成相互传递型和单一传递型两种传输方式。

单反ISO感光度原理的通俗理解
  传统胶卷的感光度是通过改变胶卷的化学成分,来改变它对光线的敏感度,而数码相机的感光元件是不变的,现在步入正题通俗地说说原理吧。数码相机普遍采用了电子信号放大增益技术,与ISO数值相对应的是电子信号放大增益值,比如设定在标准值时提供等同ISO100的增益幅度,对应ISO200和400的增益值可通过提高增益幅度实现。那么增益幅度是怎么实现的呢? 提供高感光度时自然需要提供相应的增益幅度,在输出影像信号前都必须做相应的信号放大,因为CCD的输出电平较低,尤其当环境光线黯淡时,为了使影像发生量变,放大器就按相应的ISO数值加大增益幅度。 此外,在给定的CCD面积内增加像素数会导致保持感光度变得困难。单位像素的面积减小,入射光强减弱,如果为了提高ISO数值,调用更高的增益值将会导致影像质量的恶化。因此可爱的厂商又提供了一种解决方案,即在影像信号读取时将CCD存储的原始影像信号相加可相对提升感光度。通过将两个像素信号相加并传输,便可获得原来两倍的感光度。但这种工作方式也有其缺陷,只适合较小的影像模式,因为像素数在处理中减半了。影像业界第三种提供高ISO数值的解决方案是,采用把数个像素点当成1个像素点来进行感光的方式,从而提高感光速度。如图5所示,比如标准的ISO100是对感光元件的每个像素点感光,要提高到ISO200的感光度,只需要把2个像素点当成1个点来感光,就能获得原本2倍的感光速度,如果要提高到ISO400的水平,以此类推只要把4个像素点当成1个点来感光,便能获得4倍的感光速度。与第二种方式的不同之处在于是合并像素后感光,而第二种方式则是对感光信号的叠加,故该工作方式对高像素机型较有优势,但噪点的产生比前两种来的更为明显。

ISO感光度对比图

胶片的ISO感光度概念
  早在胶片时代我们的摄影生活就默默遵循这一行业标准,购买胶卷时包装上都会标示ISO 100、ISO 200、ISO400这样的字样,此处的ISO数值越大,表示胶卷的感光速度越快,意味着ISO数值高的胶卷,只需要较弱的光线就能使胶卷生成影像,以便在同样亮度的光线条件下,可以使用较小的光圈或较高的快门速度,即感光度与所需的曝光量成反比。举个例子来说,ISO 100的曝光速度比ISO 50快一倍,因为在相同情况下使用ISO 50时曝光1/125秒,如果换用ISO 100的胶卷只要1/250秒。
  在解释数码设备可随意调节ISO感光度的原理之前,我们先来进一步了解胶片时代的ISO相关的一些知识,相信对我们理解下文会有帮助。普通胶片相机是怎样识别不同ISO数值的胶卷的呢?一切秘密都基于DX编码系统。该系统最早用于圆盘照相机用的圆盘胶卷,后来发展到35mm胶卷系列中,并于1981年率先运用在Kodak彩色胶卷VR 100上,接着日本的Fujifilm、Konica、德国的Agfa和英国的Scotch等较大的胶片公司,也相继采用了DX编码系统。
  现在国内外生产的彩色胶卷都带有DX编码,它业已成为现代胶卷的标志。如图1所示,DX编码由胶卷暗盒外壳的矩形方块编码组成,总共有12位,每一位分别由银白色或黑色方块来表示导通和绝缘,胶片机通过读取这个编码来自动判断目前装载的是什么感光速度的胶片。

单反ISO感光度等级及其应用
ISO50以下为低感光度。
  在这一段可以获得极为平滑、细腻的照片。只要条件许可,只要能够把照片拍清楚,就尽量使用低感光度,比如,只要能够保证景深,宁可开大一级光圈,也不要把感光度提高一挡。
ISO100~200属于中感光度。
  在这一段,需要认真考虑这张照片做什么用,要放大到什么程度,假如你能够接受噪点,中感光度设定降低了手持相机拍摄的难度,提高了在低照度条件下拍摄的安全系数,使成功率提高。
ISO400以上是高感光度。
  在这一段噪点明显,使用这样的设置,拍摄的题材内容的重要性,往往超过了影像的质量,毕竟有的时候拍摄的条件太差,拍到一张质量稍差的照片,总比根本捕捉不到影像好
高感光度的优点
  感光度对摄影的影响表现在两方面。其一是速度,更高的感光度能获得更快的快门速度,这一点比较容易理解;其二是画质,越低的感光度带来更细腻的成像质量,而高感光度的画质则是噪点比较大。说到这里顺便导入一个概念——噪点,主要是指CCD将光线作为接收信号接收并输出的过程中所产生的影像中的粗糙部分。那么噪点是怎么产生的呢?首先要明白对于作为电子产品的数码相机来说,内部的影像传感器在工作中一定受到不同程度的来周边电路和本身像素间的光电磁干扰,简而言之就是拍摄出的图片一定会存在噪点,这是不可避免的,我们看到的只是程度的轻重而已。
高感光度的缺点
  对于第一种提供高ISO数值的解决方案来说,在加大增益幅度的同时,噪点信息也被相应放大,故在高ISO画面中噪点也越发明显;而第二种方式如上文所述那样,在获得高ISO的同时与成像相关的像素数也会成倍缩减,为了保证成像尺寸原本的影像信息会被扩大,噪点就这样产生了;对于第三种解决方案而言,因为减少了感光像素,所以在白平衡过程中只有进行像素插值才能得到完整的影像。相信这三条解释并不难理解,对于现在数码相机中流行的“降噪功能”就是为了消减第三种解决方案带来的噪点而设计的。相信经过本文的论述,数码相机拥有可变ISO感光度已不再是秘密了,虽然高ISO在噪点方面还是令我们有这样那样的担忧,但为了获得更高的快门速度和更明亮的画面,这也算是一种不增加成本的折中解决方法。
  摄风光不一定是用低感光度
  2007年柬埔寨巴公寺遇到少见的雨后彩虹和火烧云。一时缺少经验使用了100的感光度和22光圈进行拍摄。虽然曝光时间只有6秒,但是数码的存储时间加上使用了降噪(为了降低长时间曝光产生的噪点),拍完一张前后差不多耗去了2分钟时间。可以设想一下,按这样的时间去拍摄,前后只有十多分钟的精彩天象可以拍到几张?其实这时候完全可以开大一点光圈(保证足够的景深前提下),感光度也可以升到400(甚至是800,以现在的技术而言),这样就可以缩短拍摄的时间,拍到更多的角度和瞬间。而对于图像质量来说,损失并不会很明显。权衡利弊,缩短时间可视为上策。
感光度应用注意事项
  控制主体的影像效果,为了迁就质量就需要降低感光度,以获取最大的质量效果。但是要回避长时间曝光所产生的噪点,同时为了主体影像效果就必须控制曝光时间的长短。
  ISO:400 1S F4拍摄时所需要考虑的是主体的情侣尽可能清晰,但是主体的人群尽可能的模糊,以获得虚实结合突出主主体的效果。这就需要把握一个合适的瞬间,更需要控制一个合适的快门速度速度——此时通过调节感光度就是最有效的手段了。ISO400的噪点不会明显,完全在可接受范围之内。以目前先进的高感光度技术而言,哪怕是使用ISO1600也是可以接受的。此时,光圈则可以调整到F11左右,有利于景深的控制——以获得背景城市建筑的清晰。可见感光度的灵活调整有利于主体的影像控制。

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