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感光度

  • 来源:光虎




ISO是感光度的意思,它也是国际标准化组织(International Standardization Organization)的缩写,同时也正是这个组织对感光度做了量化规定。感光度是衡量底片对于光的灵敏程度,由敏感度测量学及测量数个数值来决定,国际标准化组织标准为ISO 6。对于较不敏感的底片,需要曝光更长的时间以达到较敏感底片相同的成像,因此通常被称为慢速底片。高度敏感的底片因而称为快速底片。此外和感光度密切相关的一个ISO系统是用来测量数位影像系统的敏感度。无论是数位或是底片摄影,为了减少曝光时间相对使用较高敏感度通常会导致影像品质降低(由于较粗的底片颗粒或是较高的影像噪声或其他因素)。

  




释义


ISO感光度是衡量传统相机所使用胶片感光速度标准的国际统一指标,其反映了胶片感光时的速度(其实是银元素与光线的光化学反应速度)。传统相机可以根据拍摄现场的具体情况选择不同ISO感光度的低速、中速或高速胶片进行拍摄。在传统胶卷相机上ISO代表感光速度的标准,在数码相机中ISO定义和胶卷相同,代表着CCD或者CMOS感光元件的感光速度,ISO数值越高就说明该感光材料的感光能力越强。ISO的计算公式为S=0.8/H(S感光度,H为曝光量)。从公式中我们可以看出,感光度越高,对曝光量的要求就越少。ISO 200的胶卷的感光速度是ISO 100的两倍,换句话说在其他条件相同的情况下,ISO 200胶卷所需要的曝光时间是ISO 100胶卷的一半。在数码相机内,通过调节等效感光度的大小,可以改变光源多少和图片亮度的数值。因此,感光度也成了间接控制图片亮度的数值。



 


原理


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,所以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。


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或者CMOS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或者CMOS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。


因此厂商又提供了一种解决方案,即在影像信号读取时将CCD或者CMOS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。





感光度等级应用


低感光

ISO800(2017年)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。


中感光度

ISO800~6400(2017年)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。


高感光度

ISO6400(2017年)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。

 




优缺点


高感光度优点

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。




【来源:网络】


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