作為曝光三角形中的三大主角,我們已經(jīng)聊完了“光圈“和“快門”,今天是最后一個(gè):感光度。
作者 | 最近沒吃胖
說(shuō)起感光度,就不得不提起膠片時(shí)代。那時(shí),每一卷135膠卷、每一張120底片,都需要裝入相機(jī)通過(guò)曝光留下影像,因此它們都存在一個(gè)對(duì)光的敏感程度。而這個(gè)敏感程度如何量化?這就需要規(guī)定一個(gè)物理量來(lái)描述感光材料對(duì)光照感受的靈敏程度,也就是感光材料的感光速度(“高速膠卷”、“低速膠卷”的名稱由此而來(lái))——這就是感光度的最初定義。
你也許已經(jīng)想到,感光度和曝光量存在一定的關(guān)系。的確如此:在達(dá)到同樣光學(xué)密度的情況下,曝光量越小,感光材料的感光速度要求越高,即感光度與所需曝光量成反比。公式如下:
S=K/H 其中,S表示感光度,H表示曝光量,K為比例系數(shù)。
稍微了解攝影基礎(chǔ)的人都知道的第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是:感光度就是ISO。其實(shí),這句話是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/span>
感光度最早可不只有ISO一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)感光度在測(cè)定方法上的不同,各國(guó)都有各自的感光度標(biāo)準(zhǔn)。日本用JIS制、美國(guó)是ASA制(算術(shù)值)、德國(guó)是DIN制(對(duì)數(shù)值)、英國(guó)是BS制,我國(guó)所采用的GB標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo))就師從德國(guó),相當(dāng)于DIN制。
正如同在“秦王掃六合,虎視何雄哉”之后,統(tǒng)一貨幣、度量衡就是必然之事了。這么多國(guó)家,這么多標(biāo)準(zhǔn),顯然帶來(lái)?yè)Q算的麻煩:一位數(shù)學(xué)不太好的攝影師到異國(guó)旅行,買到錯(cuò)誤度數(shù)的膠卷,沖洗(迫沖依然無(wú)法拯救)出一堆曝光錯(cuò)誤的照片,該多么讓人心碎。
于是,1979年秋,在東京召開的ISO國(guó)際會(huì)議上終于通過(guò)了今后統(tǒng)一使用ISO感光度的決議。不過(guò)與此同時(shí),ASA和DIN制暫時(shí)未退出歷史舞臺(tái)。
不同規(guī)格的感光度換算表如下:
暫時(shí)并用的感光度表示ISO=ASA/DIN,如ISO 100/21°,即ASA 100、DIN 21。
ISO感光度同時(shí)標(biāo)出了感光速度的算術(shù)值(ASA)和對(duì)數(shù)值(DIN),表示方法是分子為ASA值,分母為DIN值,如:ISO 100/21°。但人們常常習(xí)慣只說(shuō)前面的數(shù)字,所以往后誤稱為ISO 100。因此,現(xiàn)在常見的ISO xxx其實(shí)是指ASA xxx。
1982年發(fā)布的尼康FM2相機(jī)撥盤上就刻有ASA/ISO,有12/25/50/100/200/400/800/1600/3200/6400,共10檔
當(dāng)然到了數(shù)碼時(shí)代,ASA或DIN就沒有了存在的必要性。如今,CMOS感光元件代替了膠卷,ISO一統(tǒng)天下。在任何數(shù)碼相機(jī)(哪怕是擁有專業(yè)拍攝模式的手機(jī)上),衡量感光度都以ISO為標(biāo)準(zhǔn)。
其實(shí)很簡(jiǎn)單,看數(shù)字就好。這里我們以最常見也最便宜的膠卷“柯達(dá)金200”為例:
左圖“PROCESS C-41”表示該膠卷應(yīng)使用C-41沖洗工藝進(jìn)行沖洗;中圖“200 36EXP.”表示感光度為200,共36張;右圖的12個(gè)銀灰色塊為DX編碼(由柯達(dá)于創(chuàng)建),用于相機(jī)識(shí)別膠卷感光度(2-6位)/膠卷長(zhǎng)度(8-10位)/寬容度(11-12位)
稍微了解攝影基礎(chǔ)的人都知道的第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)是:ISO值越高,噪點(diǎn)越多,畫面越粗糙,畫質(zhì)越差;ISO值越低,噪點(diǎn)越少,畫面越純凈,畫質(zhì)越好。其實(shí),這句話也是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模槭裁矗空?qǐng)移步擴(kuò)展感光度)。那么,為什么會(huì)有噪點(diǎn)呢?
還是分膠片和數(shù)碼來(lái)講。
? 膠片
鹵化銀作為最常用的感光材料,比如ISO 100用的溴化銀比例大,溴化銀受光分解慢(不敏感),由于反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),溴化銀分子反應(yīng)比較徹底,畫面細(xì)膩,噪點(diǎn)就少;ISO 400用的碘化銀比例大,碘化銀受光分解快(很敏感),可以在光線較暗時(shí)迅速完成反應(yīng),一些碘化銀尚未反應(yīng),曝光已經(jīng)結(jié)束,畫面顆粒度就大,粗糙,噪點(diǎn)就多。
? 數(shù)碼
只要涉及到電子電路,就會(huì)存在噪聲。光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程中存在損失,而且提高ISO值的過(guò)程就是信號(hào)放大的過(guò)程,噪聲也會(huì)隨之放大。如同家用音箱的音量,音量小時(shí)聽不到噪音,音量大了就感到了。由于放大量的提高,降低了輸出信號(hào)的信噪比,噪點(diǎn)當(dāng)然就顯現(xiàn)出來(lái)了。
此外,同樣是36mm×24mm的感光面積,各個(gè)像素之間也存在電流干擾。就像在同樣居住面積的情況下,1個(gè)人住大別墅和10個(gè)人擠集體宿舍的區(qū)別,像素密度大的自然吃虧。這也就是為什么高感表現(xiàn)優(yōu)異的相機(jī),一般像素都不高,而高像素相機(jī)往往高感一般。
另外,即使是低感光度拍攝,長(zhǎng)時(shí)間曝光也會(huì)引起感光元件的熱噪點(diǎn),許多天文攝影會(huì)DIY一個(gè)冷卻裝置為CMOS降噪。我們此前也介紹過(guò)這樣的例子:《我們將一臺(tái)尼康D5500改造成了天文相機(jī)!》
高感光度時(shí)的拍攝表現(xiàn),簡(jiǎn)稱高感表現(xiàn),是衡量畫質(zhì)優(yōu)劣的一大指標(biāo),因此各大廠商永遠(yuǎn)會(huì)在“如何減少噪點(diǎn),提升高感表現(xiàn)”上做文章,除了研發(fā)更好的感光元件、處理器,還會(huì)研究各自的算法。
扯了這么多,總結(jié)下來(lái)就是幾點(diǎn):
1、膠片和數(shù)碼的噪點(diǎn)產(chǎn)生完全是兩種原理;
2、噪點(diǎn)不可能被消滅,只能減小,信噪比永遠(yuǎn)存在;
3、像素越高,一般高感就越欠佳(如佳能EOS 5Ds/5DsR、索尼A7R、尼康D800);
4、高感表現(xiàn)優(yōu)異的相機(jī),一般像素都不高(如索尼A7S);
5、廠商會(huì)不遺余力用盡各種手段達(dá)到降噪目的,包括機(jī)內(nèi)直出降噪、原廠后期軟件RAW降噪,甚至是虛標(biāo)感光度等。
翻閱一臺(tái)單反的說(shuō)明書,你常常會(huì)發(fā)現(xiàn)類似這樣的表述:“常用感光度為ISO 100-12800,可擴(kuò)展至ISO 50和ISO 25600”。那么,什么是擴(kuò)展呢?
尼康D500的ISO菜單欄,可以看到其常用感光度最高為ISO 51200
其實(shí),每臺(tái)相機(jī)只有一個(gè)原生感光度(即常用感光度最低值,一般為ISO 100),更高的ISO是利用信號(hào)放大(DSP信號(hào)處理)而實(shí)現(xiàn)的,常用感光度均通過(guò)硬件手段實(shí)現(xiàn)。所以,能夠保證畫質(zhì),一般都具有可用性(可視噪點(diǎn)控制程度可以接受)。
而擴(kuò)展感光度是就是相機(jī)常用感光度范圍之外的數(shù)值,分為向下擴(kuò)展(如ISO 50,一般寫為L(zhǎng)o 1)和向上擴(kuò)展(如ISO 25600/51200甚至更高,一般寫為Hi 1/Hi 2等)。這是通過(guò)相機(jī)內(nèi)的軟件算法進(jìn)行的擴(kuò)展,所以會(huì)對(duì)畫質(zhì)造成較大影響。比較一下擴(kuò)展ISO 50和常用ISO 100的100%照片截圖,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)ISO 100時(shí)的畫質(zhì)要好于擴(kuò)展值50。
因此,關(guān)于感光度的第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)表述為:在相機(jī)原生感光度的范圍內(nèi),ISO值越低,拍攝出的照片畫質(zhì)就越好。
TIPS:為了與高速/低速連拍的H和L區(qū)分,ISO向下/向上擴(kuò)展一般用Hi和Lo。
尼康D5是目前擁有最高ISO的數(shù)碼相機(jī)。其常用感光度為ISO 100-102400,擴(kuò)展感光度有ISO 50(Lo 1)、ISO 204800(Hi 1)、ISO 409600(Hi 2)、ISO 820000(Hi 3)、ISO 1640000(Hi 4)和ISO 3280000(Hi 5)
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