我对数码相机的ISO设置的理解是，与胶片相机不同，更改ISO不会引起相机的任何物理变化。相反，它只是告诉相机将从传感器读取的模拟电压乘以一个常数，从而增加输出JPEG图像中该像素的亮度。并且由于RAW文件存储读取的实际电压，因此在进行亮度更改之前，无论ISO设置如何，RAW文件中的值都将相同。因此，如果您仅以RAW格式拍摄图片，则ISO设置绝对不会执行任何操作 （这也意味着具有较高ISO的数码相机完全是一种营销头）。

但是，这个极富争议的职位与此矛盾。它显示以下图像：

声称ISO设置确实会影响RAW输出！†并指出：“要使噪音最小化，请使尽可能多的光线进入相机，然后使用最高的ISO感光度而不会过度曝光。”

如果我的理解是正确的，则无论ISO设置如何，所有具有相同快门速度的图像都将产生相同的（RAW）图像。但是，如果以上文章中的解释正确无误，则在不引入额外噪点的情况下，无法在软件中校正以错误曝光的ISO设置拍摄的（RAW）图像。 （我在网上找到了该主题，其中有几个“专家”来回争论哪种理解是正确的，但从未得出结论）

为了弄清楚哪种理解是正确的，我尝试在RAW + JPEG模式下以各种ISO和快门速度拍摄图像。然后，我将RAW文件加载到Photoshop中，并在“ Camera Raw”中进行了自动校正（在JPEG转换之前）。

这些是结果（点击放大）：

（使用Sony a390 DSLR拍摄的所有照片。光圈f / 5.6，18-55mm变焦镜头设置为55mm）

为了进行比较，以下是相机为这些相同的镜头创建的JPEG（未应用Photoshop校正）：

看来我们都错了（什么！？!! ?? !!？）。 ISO设置在最终的RAW图像中确实确实有很大的不同，但是似乎即使导致曝光不足，使用最低的ISO设置仍然可以产生最少的噪点！！

我认为，要了解为什么会这样，我需要确切了解DLSR中ISO设置的工作方式- 有人可以向我解释一下吗？ 传感器在某种程度上在物理上变得更加敏感，还是电压信号的简单数字（或模拟）放大？还是在不同的相机中工作不同（我的相机是较低层的DLSR）？如果传感器在物理上没有变得更加敏感，为什么ISO设置会影响RAW图像？为什么曝光不足的ISO100图像（经过photoshop校正后）所产生的噪点要小于（正确曝光的）ISO3200具有相同光圈/快门的相同图像？

^{† （至少，我认为这是他的意思。关于自动校正是针对RAW还是JPEG文件进行的，该帖子尚不明确。不过，我只是假设对RAW进行了自动校正。 JPEG只是愚蠢的-他会放大压缩+量化噪声，而不是摄影机噪声，这会使整个帖子不正确）}

认为增加ISO不会导致相机完全没有“物理”变化是错误的。ISO的问题是人们经常称其为敏感性。这确实是一个错误的名称...灵敏度是任何给定传感器的固定属性，无法更改。

灵敏度实际上是光电二极管的量子效率的代名词，它是由红外截止滤光片，低通滤光片和彩色滤光片阵列滤除的光的百分比。一般来说，如今大多数数码单反相机对光的“敏感度”实际上为13-18％...这意味着，只有约13-18％的穿过透镜的光实际到达光电二极管并释放电子。约有60％或更多的光被滤光片组和CFA过滤，现代传感器中光电二极管的量子效率（光子撞击电子释放的速率）在〜45％至〜60％的范围内。

ISO实际上只是对相机电子设备的指令，它可以更改存储在传感器中的电荷（模拟信号）如何放大以产生适当的曝光。从这个意义上说，传感器电子设备中的图像信号实际发生了“物理”变化。读出后，一定的增益将应用于传感器中的原始信号。ISO的增加会改变此增益，从而导致信号放大越来越大。

您的问题是，增加ISO是否重要，更改ISO是否会影响RAW？答案是肯定的！如果您以ISO 100拍摄所有照片，并在后期以数字方式更改“放大”，那么与在相机中使用最合适的设置相比，您的图像会更加嘈杂。通过某些后期处理工具（例如Lightroom），相机执行的放大图像信号的机制大大优于基本的数字ISO增强。您从原始帖子中引用的Matt Grum的示例图像应该是一个理想的示例。请注意，数字增强的ISO 100图像中的噪点比ISO 1600图像差多少？蓝色噪音很多，条纹图案开始出现，并且细节丢失。当被告知使用ISO 1600时，相机的性能要好得多……噪点更少，细节更多，细节更清晰。

提升ISO相机内效果更好的原因是，在任何下游电子设备有机会引入额外噪声之前，它可以与传感器附近的原始原始信号一起使用。在CMOS图像传感器（CIS）中，每个像素都有内置的降噪电路（CDS，相关的双采样...这可以在“重置时间”测量像素中的暗电流电荷，并对其进行存储，以便可以在读出时减去）以及内置放大器。当读出每一列像素时，首先通过CDS电路对像素的电荷进行消噪，然后在将“干净”电荷直接发送到裸片发送的读出电路之前对其进行直接放大。在大多数摄像机中，模数转换或ADC发生在DSP芯片中的传感器管芯之外（有一些例外，一会儿就会出现）。

ADC通常是中等并行的，在给定的摄像机中可能有八个，十六个甚至更多。尽管是并行的，但每个像素仍必须在不到一秒的时间内处理成千上万个像素（如果不是百万个像素）。这就要求较高的工作频率，这有引入额外噪声的趋势。这是大多数表现出这种现象的DSLR的颜色和条带噪声的主要来源。后期增强的ISO 100图像也增强了从传感器下游引入的这种额外的后期读取噪声。

通过增加ISO相机内的相机，您可以直接放大图像信号，而任何其他导致噪声的下游因素只会影响信号的低端。这样可以保留图像与电子噪声信号的比率。还有一个导致噪声的因素，与电子设备无关。光本身的随机性会导致光子撞击的泊松分布。随着更少的总光线照射传感器，泊松噪声将更高。如果您有一个无噪音的传感器，那么它根本不会引入任何电子噪音...那么使用ISO 1600等同于使用ISO 100，并在后期增加四档曝光。两个图像中的噪声量将是相同的，并且都是由光的随机物理性质导致的噪声。

当今市场上有一种传感器几乎没有噪音。所述的索尼Exmor传感器使用非常先进的，列并行，管芯上的数字ADC / CDS读出的设计。与大多数传感器不同，后者在从传感器到DSP的整个流水线中保持模拟信号（直到ADC之后），而Exmor则以数字方式在芯片上同时执行CDS和ADC。Exmor并非每个像素都有模拟CDS电路来测量每个像素的暗电流，而是执行重置读取，该重置读取立即转换为数字，并将整个传感器“暗电流”电荷存储在负值的虚拟图像中。进行曝光时，图像信号被读出并转换为数字信号，然后将负复位图像应用于正曝光图像。

由于Exmor每列有一个ADC，而不是每数十列有一个ADC，因此它们可以以较低的频率工作。在使用数字CDS，每列ADC和较低频率的组件之间，Exmor引入了几乎为零的噪声，没有引入任何可见的条带或图案噪声，并且出于所有意图和目的，可以将其视为“无噪声”传感器。仍然会有一些噪音，充分提高后期曝光量最终将导致该噪音变得可见。但是，可以以ISO 100拍摄照片，将其抬起四个档，使其看起来与以ISO 1600拍摄的照片差不多。事实上，在Exmor的情况下...确实如此！Exmor中的所有“放大”本质上都是数字化的，尽管传感器电子设备往往比手动提高后期曝光量要好一些。

同样重要的是要意识到，ISO本身的增加实际上并不会增加噪音。ISO不是噪音源！假设传感器是无噪声的，则如果您在静态场景中曝光以达到ISO 100适当的曝光，而在同一静态场景中曝光以达到ISO 3200适当的曝光，则后者会产生更多的噪声。你为什么问？原因是泊松噪声（通常称为光子散粒噪声）或由光的随机性质引起的噪声。在正确曝光的ISO 100图像中，您使用的是更宽的光圈，使用的是更长的快门，或者两者都使用。为了便于讨论，让我们假设我们只是更改快门速度，以保持DOF并在ISO 100和ISO 3200下获得完全相同的场景。快门速度的差为5级。那是传感器光量的三十二倍之差！光线越多，可见的光子散粒噪声就越少...在适当曝光的ISO 100图像下，图像与其自身自然噪声的信噪比（SNR）较高，而在ISO 100正确曝光的ISO 3200图像。

如果我们使用尼康D800（使用Sony Exmor传感器），在ISO 100下拍摄曝光不足5个光圈，然后在ISO 3200上适当曝光的图像，并放大ISO 100图像，其噪点会比ISO 3200图像。相对于光子散粒噪声，它实际上具有相同的SNR，并且读取噪声的贡献也很小，并且会随图像的其余部分一起放大。

好吧，您要求确切了解ISO在现代数码相机中的工作原理。这不是一个完整的解释，并且不同的制造商对某些高ISO设置的处理方式也不同。例如，佳能传感器只会将来自传感器的图像信号直接放大到某个点，然后将在传感器和ADC之间使用一个附加的下游放大器来达到最前面的几挡（例如， ISO 6400，ISO 1600是最大的“原始放大”设置，而ISO 3200和6400包括附加的下游（但仍是模拟）放大。）“扩展ISO”设置在大多数相机上也很特殊，因为它们实际上是数字助推器。因此，任何称为HI或H1，H2等的设置都不是真正的ISO设置...它是伪造的ISO设置。

更改ISO设置确实会引起相机的更改，从而更改片上放大率。由入射光产生的电压在数字化之前被放大。其原因是模拟信号在进入ADC（模拟到数字转换器）的过程中会吸收噪声。通过先放大一个微弱的信号，与数字化微弱的信号相比，然后将其数学地应用于数字化的值（这就是您的示例中Photoshop所做的），与数字化微弱的信号相比，减少了这种噪声的影响，因为这会放大读取的噪声。

使用Sony a390不会产生相同的效果，原因是该型号采用了Sony专利技术，旨在显着减少通往ADC 的读取噪声的累积。在相机中使用ISO设置的唯一好处是，如果没有足够的数字值来表示微弱信号的微小变化，则可以减少量化噪声。除此之外，ISO几乎是多余的（或者更糟的是适得其反，好像测光不正确，高ISO图像可能会被裁剪，而低ISO图像则不会）。

并且由于RAW文件存储读取的实际电压，因此在进行亮度更改之前，无论ISO设置如何，RAW文件中的值都将相同。

这个假设是不正确的。数码相机中的ISO设置会在信号被读出之前改变来自每个传感器（像素井）的模拟电压的放大量，而转换为数字信息的可能性要小得多。

原始文件中记录的是转换为数字信息的放大模拟信号的值。原因是传感器和数模转换器（DAC）之间的电子路径增加了额外的噪声。如果来自每个感测器的模拟电压在被读出之前没有被放大，它们将是如此之弱，以至于传感器和DAC之间的路径所添加的“暗电流”噪声将淹没除最强信号之外的所有信号（例如，除图像之外的任何信号）是在非常明亮的光线下和/或很长时间内捕获的）。

因此，如果您仅以RAW格式拍摄照片，则ISO设置绝对不会执行任何操作（这也意味着具有较高ISO的数码相机完全是一种营销头）。

由于上面引用的原始前提不正确，因此基于该不正确前提的结论同样是不正确的。由ADC转换并记录在原始图像数据中的内容将受到来自每个感测器的模拟电压的片上放大的实质影响。

问题开头提到的答案中的建议应理解为“ ...让足够多的光线进入相机，然后使用不会导致高光斑点的最高ISO值。如果让足够的光线进入相机，相机，理想的ISO很可能是相机的最低ISO设置，只有当我们受到可用光量，相机的最大光圈宽度/获得所需景深所需的光圈设置或快门所需的快门时间的限制时，为防止移动物体模糊，建议不要将ISO增至最高设置，而不会使高光过度适用于高于相机基准ISO的ISO设置。

不能使传感器变得或多或少敏感。他们只是通过释放每个光敏部位上累积的电荷来对照片做出响应。

该费用是模拟量。从技术上讲，它在原子级别上是离散的，但被视为模拟值。当在相机上设置ISO时，饱和点将发生变化，该饱和点将映射到最大可能的数字值。较低的电荷由A / D转换器按比例映射，这就是为什么在所有正常 ISO下仍能获得相同的每像素位深度的原因。与通常以数字方式处理的扩展ISO相反。

RAW输出记录数字值，因此受ISO影响。如果对信号进行数字倍增以模拟ISO，则会损失位深度，并使模拟信号中存在的任何噪声倍增。

我相信您的假设是不正确的。尽管也许在某些摄像机中可能有固定的增益，而ISO是纯数字滤波（可以轻松地离线完成），但我相信在许多摄像机中，ISO设置实际上控制着探测器的模拟增益。

更高的ISO是不理想的，因为更多的增益意味着更多的噪音。

在任何模拟放大系统中，增益分级对于获得最佳信号都很重要。在摄影系统中，我们的首要收获是镜头的聚光能力。第二增益是胶片的灵敏度，或视情况而定的检测器的实际电子增益。

如果您让足够的光线并且仅使用中等增益，则可获得的噪声最少。

对于弱光条件或需要短时间曝光以消除运动模糊或景深需要低光圈的情况下，在检测器中使用更大的增益（更高的ISO）是“必不可少的事情”。

即，ISO的选择基本上取决于其他参数：可用的光/光圈和快门速度。

尽管本质上并非不正确，但该答案中的陈述令人困惑。

答案不是比较不同ISO设置下的噪音，而是比较模拟和数字放大之间的差异。设置较高的ISO使用模拟放大，因此与使用数字放大时相比，在曝光图像和后期处理中进行补偿时效果更好。

一个更有用的声明是：

如果要最小化噪音，则应使用最低的ISO设置。当您无法让更多的光线进入相机时，只有在需要它才能获得正确的曝光时才应使用更高的ISO设置。

为了最大程度地减少噪声，您需要在传感器上尽可能多地照射光线，但要注意（1）不剪裁要保留细节的高光，（2）为所需景深设置光圈，以及（3）设置快门所需运动模糊（对象和相机）的速度或缺少运动模糊的速度。

如果您进行上述操作，但仍未达到剪裁所需的重点，对提高ISO会有帮助吗？如果增加ISO可以降低读取噪音，则可以提供帮助。这取决于相机中的传感器。在某些传感器中，如果增加ISO，至少达到一定程度，您将获得较少的读取噪音。在其他传感器（有时称为无ISO）中，读取噪声不会随ISO的增加而增加。

假设您拍摄的是原始照片。

我一直在关注的问题是，即使每个人都告诉您相反的情况，在高ISO节目中看到的噪点比Iso 100镜头还要多。人们告诉你为什么应该相反，而克里斯蒂娜告诉你为什么这种效果不如佳能相机（近乎相等）那样明显。但是您会注意到，在后增强的iso 100中似乎噪声较小，并且噪声不相等或更高。

我继续调查您的结果。原始Matt演示的结论假定最终结果是在相同条件下的相同图像，然后在该位置上提高ISO与提高曝光后曝光以正确曝光。即相同的亮度@相同的入射光。因此，我比较了0.01s的iso 100与iso 3200直方图，发现iso 100的提高幅度不如iso 3200高。大约有40％的差异。

如果我们提高您的iso 100图像以更好地匹配iso 3200，让我们看一下结果：

现在，如果您看看噪声的力量，它看起来就相当相等了，因此，Jrista对您的近乎完美的传感器是正确的。iso 3200也许在黑暗中的纹理要好一些，并且蓝色颗粒看起来更大，但是很难得出这些经过网络转换的图像中噪声的质量。我们需要查看原始结果。

一个非常快速的答案：提高iso设置将对信号施加更大的增益。这意味着您正在以“模拟”方式（放大电流）进行乘法，而不是以“数字”方式（将数字乘以2，乘以4 ......，依此类推，这与您的心理模型相对应） ）。

在过去的几年中，一个术语越来越流行（我认为它的选择不是特别好），它描述了一种像您想象的那样工作的传感器，它是“等距相机”。

在我接受答案之前，我只想添加一个总结，总结了我从所有这些很棒的答案以及其他几个来源中学到的知识。我已经看到一些用户建议“使用尽可能高的ISO而不过度曝光”，而没有任何其他解释或限定词，这是完全错误的。

我正在将其制作为社区Wiki，因此可以随时添加或纠正任何错误。

数码相机ISO速查表

• 使用最低的ISO （对于给定的曝光，这意味着您还必须更改光圈或快门速度）将始终为您带来最低的噪点；但是，它不一定总能给您最好的印象。

  例如，在ISO 100时快门速度较慢可能会导致图像有点模糊，而在ISO 400时快门速度会较快，尽管噪点更多，但由于缺少模糊而看起来会更好（并且噪点可能不会甚至可见）。

  没有什么好规则知道何时会是这种情况。您应该进行大量尝试才能获得这种直觉。

  • 并非some-power-of-2 * 100该规则的ISO值可能是例外，可能比较低的ISO值更受欢迎。例如参见这里。

  • 与此答案相反，所有其他设置相同，并且没有裁剪，就自动校正的RAW图像而言，所有ISO设置几乎相等。区别在于较低的ISO设置会由于丢失信息而导致对比度/量化噪声较小（因为曝光校正是通过数字方式而不是模拟方式进行的），但实际上总的噪点会稍少一些，因为放大器较高ISO所使用的图像会产生一些噪点，并且因为较高ISO对散粒噪声更敏感。

    这正是我在问题图像中观察到的。

  • 对于某些传感器，提高ISO可以降低读取噪声，至少可以降低一点。参见http://www.sensorgen.info/

• 如果光圈大小或快门速度对于您要拍摄的照片来说是灵活的（即不会造成模糊，不会损害您的艺术视野等），请 使用使您的ISO尽可能低的组合，同时仍要保持适当的曝光，以最大程度地减少噪音。

  • 如果光圈大小或快门速度对于您要拍摄的照片而言是灵活的（即不会造成模糊，不会损害您的艺术视野等），请使用组合起来以使传感器上的光线最多的组合，只要不剪切要保留细节的高光。

• 如果光圈大小和快门速度既固定又不可改变，请选择能够提供适当曝光以最小化噪音的ISO。

  • 这可能并不总是可能的。如果您必须在曝光不足的较低ISO和曝光过度的较高ISO之间进行选择，通常最好选择较高的ISO并在后期修正曝光。

• 如果光圈大小和快门速度既固定又不变，请选择能提供最低读取噪点的ISO，只要您不剪切想要保留细节的高光并调整后期亮度即可。

更多信息

• 相机传感器的值是模拟值，但需要转换为数字才能由计算机使用。必须在模数转换之前对这些值进行任何放大，以避免丢失信息（量化噪声）。相机中的ISO设置控制完成多少模拟放大。这就是为什么ISO设置会影响RAW输出的原因。

• 即使适当的曝光是必要的，许多相机上的“自动ISO”设置也不会超过某个ISO （以避免噪点）。在这种情况下，您必须手动设置ISO。

• 曝光表并不总是正确的，因此找到正确的曝光可能需要进行一些实验。

• 有时会故意对图像进行过度曝光，以减少噪点并从RAW输出文件获得尽可能多的有用位深度。这称为向右暴露（ETTR） （另请参见）。在这种情况下，以上所有备忘单规则仍然适用；只需更换短语“正确的曝光”与“最高的非修剪过度。”

  • 曝光过度会导致裁剪（最大，因为它们高于传感器的承受能力）。这就是为什么无法恢复问题图像左侧的ISO 800和ISO 3200拍摄的原因。