数码相机上的“ ISO”是什么？

一般而言，“ ISO”是什么？比例是如何定义的？

胶片速度的ISO刻度与数码相机中使用的ISO感光度有何不同？

较低的ISO总是更好吗？

在摄影中，ISO通常指的是“ 胶片速度 ” 的量度，我使用它来指代数字传感器的感光度。

简而言之，实际的字母ISO是国际标准化组织的名称（不是正式的缩写，在此处有更多信息），在摄影中，它是指ISO 12232：2006标准和其他相关标准：ISO 12232： 1998，ISO 5800：1987，ISO 6：1993和ISO 2240：2003。（胶片速度页面上的链接。）胶片历史上也使用 ASA和DIN标准，前者使用相同的编号系统，而DIN使用完全不同的比例。

电影和数字技术的标准在技术上有所不同（就我尚未进行足够详尽的调查以全面报道的方式而言），但通常它们具有足够的相似性，以至于出于实际目的，它们基本上是相同的（尽管互惠性失败，电影非常容易，尽管通常不是数字电影）。因此，如果您用数码相机测量曝光，则可以使用与数码相机中使用的ISO等级具有相同等级的胶片进行曝光，并期望获得相似的曝光（除非快门速度长或短）足以使影片互惠失败（也可以假设使用类似的设备-滤镜等之间没有差异）。

在数字和电影中，数字越大表示灵敏度越高。两倍高的数字是敏感性的两倍（例如200的敏感性是100的两倍，400的敏感性是200的两倍，依此类推）。因此，当在相对低的光线下拍摄并且想要相对较快的快门速度（例如，足以停止运动）时，较高的感光度等级将是必不可少的（因此，不，较低并不总是更好！）

在数码相机（和胶片中类似但有所不同）中，较高的ISO等级往往会产生噪点（胶片中的相关影响是颗粒感的增加）。因此，尽管并不总是那么好（取决于您要做什么），但较低的ISO额定值总是（或至少几乎总是）降低噪声，这可能是理想的。（在不考虑快门速度的低照度摄影的情况下，长时间曝光和较低的ISO等级混合会产生“更好”的图像-尽管可以想象有些人可能喜欢噪点的影响；但是有时确实很有吸引力拍摄粮食。）

至于比例的定义，它是基于对特定照明场景产生的图像的测量。细节很复杂，因此我将这些细节留给读者练习。一个概括的总结是（对于数字），它衡量数字传感器被光线“饱和”的速度。（对于电影来说，过程是相关的，但有所不同。）

总结：较高的ISO感光度更高，但噪声更大（但不一定会更糟），数字和胶片采用相同的ISO感光度（或胶片的ASA）将具有相似的感光度，并且缩放比例取决于图像变得多快“给定一定的照明度。

注意：我正准备做一些与Matt Grum有争议的答案有关的实验。 希望我的研究结果能为他提出的重要观点提供一个清晰清晰的无噪点答案：具有低光量的高ISO图像将比具有相同光量的低ISO图像噪声更少传感器，然后在后期处理中放大。以后还会有更多的希望……编辑：好吧，我现在已经有一段时间没有做到这一点了。我可能仍会这样做。同时，我还将指向这篇文章 谈到本机与非本机ISO值的比较，以及其中的噪声量，尽管本文未完全说明，但我认为这可能与该问题直接相关。

TL; DR：  为尽量减少噪点，请使用适当的光圈和快门速度设置，使尽可能多的光线通过镜头（因为噪点主要是由于光线不足造成的）。

然后，在保持这些设置不变的同时，尽可能提高 ISO（不显示剪裁高光），因为这将减少读取噪声信号的比例。

较低的ISO总是更好吗？

没有！

对于进入相机的固定光量，降低ISO不会降低噪点（提高信噪比）。降低噪音的唯一方法是将降低ISO的方法与通过打开光圈或延长快门的时间让更多的光线结合在一起。

如果光可以让在的量是有限的（你已经打了最大光圈，并且不能使用较长的快门速度，而不会引入模糊），然后使用最高ISO可以（不裁剪突出）将导致最低噪声的图片。这似乎违反直觉，并邀请人们投票（到目前为止七票！），所以请让我解释一下（请参阅我对评论的回应）。

高ISO值不会引起噪音，光线不足会导致噪音。人们将高ISO与噪点相关联的原因是，当您在快门或光圈优先模式下增加ISO设置时，相机会关闭光圈或提高快门速度以进行补偿，这两者都会减少进入相机的光量。

这是为什么弱光会导致噪音的说明：

图像中的一种重要噪声源是由光的随机性引起的，称为光子噪声或散粒噪声。光子从光源随机发射。如果您收集了很多光子，则随机性平均化，并且在每个方向上发射的光子数几乎完全相同。如果收集的光子少得多，则在相邻像素（应该显示相同的颜色）中收集的数量可能会有所不同，从而产生称为噪声或颗粒的亮度变化。这就是光线不足导致噪音的原因。参见维基百科：散粒噪声。

噪声的另一个来源是读取噪声。当传感器上的模拟电荷数字化（读出）时，会产生读取噪声。相对于捕获的光子数，读取噪声近似恒定。增加ISO会放大信号，从而放大光子噪声，但读取噪声保持不变。

如果您使用较低的ISO（具有相同的光量进入相机），则会得到曝光不足的图像，而在后期加亮时，则会同时放大光子噪声和读取噪声。这样，您的总噪音会更高。

这是实际中这种效果的一个示例：

这些图像是使用相同的设置条ISO拍摄的，并以完全相同的方式进行处理。尽管以ISO 100为准，但最下面的一个明显更吵。

如果您要针对每对快门速度/光圈绘制噪声与ISO的关系图，您会发现噪声总是随着ISO的降低而增加（有时只是略有增加）。因此，我看不到您怎么能说出高ISO会产生噪点更大的图像，因为当所有其他条件相同时，较低的ISO会产生更多的噪点！

对评论的回应

抱歉，但是您的解释不会改变您的基本陈述是错误的事实。通常要使用的最低ISO是通过快门速度和光圈的可用组合来提供适当的曝光

使用自动模式思考并选择ISO值（使快门/光圈尽可能长/宽）成为可能时，使用的方法没有任何实际意义，等同于仅设置快门/首先将光圈尽可能长/宽，然后设置ISO以获得正确的曝光。

但是，我并不是在建议一种拍摄方法，我要说的是，要尽量减少噪点，您要允许尽可能多的光线进入，因为您已经通过快门/光圈/闪光灯或其他任何方式实现了此效果应尽可能高（在高光片段之前），因为其他任何因素都会导致曝光不足，从而增加读取噪音。

如果您确实确实改变了快门速度和/或光圈（遵循互易定律，就像通常那样），那么您会猜到：对于相同的“曝光”，您会在传感器上得到更多的光子（将EV调整为ISO）！因此，噪音更少！

是的，但是您不能增加ISO 并同时更改设置以减少光线进入，然后得出结论，因为使用了更高的ISO，因此会有更多的噪点。尤其是当您证明自己增加ISO时，会减少噪音！

这就像购买一辆具有较小发动机的汽车以减少油耗，脚踩在地板上无处不在行驶，得出结论，小型发动机会增加油耗！一次更改一个变量。

关于声明：

较低的ISO总是更好吗？

关于这个主题似乎有各种各样的观点，尽管它们似乎是相互排斥的，但我不确定情况是否如此。没有干and的“是的，X ISO设置总是更好。” 我认为哪个更好取决于背景...您要拍摄的是什么，以及可以使用哪种光。

如此表达的两种观点包括：

• 使用尽可能高的ISO来最大化饱和度（从而使噪点最小化）而不会剪切高光。
• 在使用正确的快门和光圈以实现适当曝光的同时，请使用尽可能低的ISO以最大程度地减少噪音。

普遍的共识是，选择最低的ISO以获得适当的曝光率是最好的方法。但是，由于可能的最低ISO 不一定是ISO 100 ，因此该声明充满了隐含的含义。您可能被迫使用更高的快门速度或更窄的光圈来实现所需的必要创意效果，从而迫使您使用较高的ISO以保持适当的曝光。您可能还会遇到可用光的问题，并达到镜头的极限（即最大光圈），并被迫使用更高的ISO以获得正确的曝光。我认为这是Matt Grum一直试图提出的重点。

除非有任何特定的创意需求（例如，冻结动作的快门速度或通过小光圈的大自由度），最低的ISO设置以及必要的快门和光圈，以产生“正确的”曝光（即曝光不超过或不足，或者如果您遵循ETTR，那仍然是最佳做法。如下图所示，这很容易证明。拍摄这些示例时要牢记以下几点：

1. 不需要较短的快门速度，因此可能需要很长时间才能获得正确的曝光。
2. 不需要景深，因此可以使用最宽的光圈。
3. 可用光源是固定的，不能更改。
4. 将使用三脚架和电缆释放装置来消除相机抖动。

如您所见，最清晰的镜头是ISO 100镜头。在最大光圈下，ISO 100需要0.6秒的曝光时间。这很长，但是由于没有运动，因此长时间曝光不是问题。ISO 1600镜头仍然可以正确曝光，并且所使用的快门速度比ISO 100镜头快四级。尽管已适当暴露，但显然还有其他噪音。最后一张是与ISO 1600相同设置的另一张ISO 100照，在Lightroom中曝光值通过+ 4EV进行了调整。由于经过数字增强，此镜头中的噪声水平显然比其他两个噪声级别高。

给出这些例子，我们可以得出一些合乎逻辑的结论：

• 使用三脚架拍摄时在没有运动的场景中使用最低ISO，将产生最低的噪点。
  • 常见于风景和静物场景。
  • 运动，野生动物，鸟类或任何其他动作摄影不常见。
  • 取决于肖像拍摄等内容，但是由于通常可以控制肖像可用的光量，因此通常应该可以使ISO较低。
• 在允许您正确曝光的场景中使用最低ISO可以将噪音降至最低，但可能不是最低的噪音。
  • 如果您需要以高快门速度冻结动作，或以狭窄的光圈增加DoF，则可能需要提高ISO才能保持曝光。
• 无论情况如何，以最低ISO拍摄都是一个坏主意。
  • 当可用光不是最佳时，这通常会导致曝光不足（可能很严重）。
  • 在后期处理中校正曝光时，这将导致更多的噪音。

我认为了解ISO设置最适合各种场景和光线的一种好方法是将ISO设置为“自动”，使用手动模式，拍摄几张照片，然后查看结果。相机的自动曝光测光将始终尝试创建“适当的”曝光，并且当您的场景具有广泛的色调时，大多数时候应该选择正确的设置。您还可以尝试手动设置比相机自动选择的ISO更高或更低的ISO，然后重新拍摄以查看结果。除了风景和静物摄影之外，您可能找不到单个“正确”或“最佳” ISO设置。但是，我确实相信一般的经验法则将始终是：

使用尽可能低的 ISO，同时针对要拍摄的照片类型保持适当的曝光。

对于静物，这可能始终是最低的本机ISO（不使用任何种类的ISO扩展）。对于风景，可能会降低ISO，例如100或200。对于运动摄影，包括运动，野生生物，鸟类，儿童等，最低的ISO可能会因每次拍摄而变化，并且可能从ISO 200到ISO 3200不等或更高，这将取决于可用的光。大量的光线将允许您使用较低的ISO，较少的光线将指示较高的ISO。无论您使用哪种ISO进行动作拍摄，另一个好的经验法则是：

实际拍摄总比错过好，因为您不喜欢拍摄所需的相机设置。

即使您必须使用ISO 3200来使用f / 1.4镜头拍摄出不错的室内运动镜头，至少也可以拍摄到。那些ISO 3200组的镜头将具有较低的比噪声，你欠曝然后正确通过后处理，如上图所示由（比较极端的）示例中的ISO 1600组的镜头。如今，降噪算法也非常先进，可以将高ISO镜头的噪点水平降低到更可接受的水平。这再次使得使用较高的ISO（可以确保正确曝光）成为一个更好的选择，而相比之下，较低的ISO可能会曝光不足并需要后期处理校正。

编辑：

进一步的调查涵盖了Matt关于ISO的主张，从而得出了另一个示例图像。下图分为四个区域，两个区域代表按照Matt方法进行的曝光，另外两个区域表示的曝光应保持ISO尽可能低。断言是，当尝试曝光场景时，您可以设置光圈和快门，然后使用尽可能高的ISO而不会使高光溢出，并通过降低EV通过后期处理校正曝光，以产生具有最低噪点的图像。这与通常的说法相反，即人们应该使用最低的ISO并调整光圈和/或快门以实现正确的曝光以保持最低的噪声。

上图中的第一和第三波段是通过选择特定的快门速度和光圈，然后在不剪切高光的情况下尽可能地提高ISO拍摄的。上图的第二和第四波段是通过选择ISO 100和特定的光圈并调节快门速度以实现正确的曝光（无ETTR）来拍摄的。在后期制作中，两个图像均使用Lightroom的“自动色调”功能进行了校正，这会导致高ISO图像的曝光量有所降低，并且几乎使ISO 100图像保持不变。

这两次拍摄之间的三个光阑ISO有所不同，并且阴影中ISO 800图像增加的噪点水平非常明显。在中间色调中，与ISO 100图像相比，在ISO 800图像中观察到了一些噪点增加。在所有色调级别中，ISO 800图像与ISO 100图像相比，精细度都损失了一个或另一个程度。通过检查遥控器的底座，手掌的正面以及任何阴影色调，可以观察到这一点。在中间色调和高光区域，噪声水平不够高，不足以导致打印质量明显下降。但是，中间色调和阴影中的噪声水平可能会干扰到精细的细节，例如可能会用微距摄影或任何超出镜头或传感器分辨率极限的照片拍摄。

尽管后期处理中的负曝光补偿确实已将高ISO图像的噪点水平降低到了可接受的水平，但是毫无疑问的是，即使使用尽可能低的ISO感光度，也比采用高ISO的后期负曝光补偿时产生的噪点更低。图片。

真正的问题是，使用最低的ISO是否总是合适？如果您可以曝光想要捕捉的场景而没有任何不良影响，例如模糊，曝光不足等，那么请选择最低的真实ISO（扩展的ISO设置通常通过数字而非模拟方式获得较低的ISO设置，意味着...因此应避免使用ISO 50扩展。）如果不能 暴露要尝试捕获的场景而不会产生任何不良影响，例如在拍摄运动或野生动植物，拍摄音乐会或进行许多涉及任何动作的室内摄影时，然后将ISO提升到最低可接受水平应该选择可以正确显示场景的场景（即消除运动模糊，以正确的级别进行曝光等）。

如果您有足够的余量，则可以通过选择最大ISO来进行过度曝光，而无需修剪高光，并在后期处理中应用一些负曝光补偿，这可以帮助减轻非常高ISO的噪点的影响，并且比选择ISO更好。太低，然后在后期处理中应用一些正的曝光补偿（这只会加剧噪声的影响。）

ISO有效地是传感器的灵敏度，无论是胶片还是数字传感器。从理论上讲，数码相机的ISO应该与胶卷相机的ISO相同。

薄膜上的ISO由化学物质的颗粒大小决定。这意味着在较低的ISO胶片下分辨率会更好。另外，由于薄膜颗粒为全有或全无，因此会导致斑点或噪音。

在数码相机中实现ISO的方式可以帮助理解为什么它很重要，以及为什么使用更高的ISO并不总是一件好事。我不知道在电影中是如何实现的，所以我不能真正地谈论它，但是我想它正在使用一些相似的原理。

首先，马特在解释各种噪声源方面做得非常出色。相机中发生的事情实际上可以归结为以下几点。

1. 光线击中传感器。
2. 传感器上的信号通过增益电路。增益量取决于所使用的ISO设置。
3. 信号值然后通过A2D转换器运行。这样做是将放大后的信号映射到数字信号0到255（或更高，取决于转换器中的位数）的范围内。

然后，摄像机可能会消除一些基本的噪声源，尤其是“暗电流”噪声。如果您要暴露完全的黑度，那就是信号。

那么，当您打开ISO时会发生什么呢？基本上有两条路径，我将在下面介绍。

如果增加ISO，并且快门速度相应降低，则进入A2D转换器的信号电平将保持不变。但是，传感器上的信号量会减少。这意味着任何与传感器有关的噪声都会被放大。这包括诸如“散粒噪声”之类的东西。其他一些形式的噪音将不会被放大。

第二种选择是如果原始图像曝光不足，但是ISO使它正确曝光。可以对比增强曝光不足的图像，使其具有与正确曝光的图像相同的最大/最小。从A2D转换器发出的信号实际上将具有较小的范围。这将只留下少量的光水平，从而导致比正确曝光的图像看起来更嘈杂的图像。

其他一些有趣的事情。如果传感器饱和到相邻像素，则趋向于渗出。如果图像的ISO值提高而快门速度降低，则它不会在FPA本身上饱和，从而消除了一些伪像。饱和时，这可以导致更好的性能。

通常，由于采用更好的方法来获得高ISO，数码相机上的高ISO将比胶片上的ISO具有更少的噪点。

希望这不是太技术性，但是我很高兴与社区分享我对电气工程的知识：-)如果您还有其他问题，请告诉我，我将尽力加以解释。

要回答第二个问题，我想说较低的ISO并不总是更好，但总的来说，最好使用可以使用的最低ISO。例如，如果在室内拍摄，则较高的ISO可使您使用较短的曝光时间，从而减少运动模糊。通常，我使用最低的ISO，这将使我不超过1 / lens_length快门速度的手动限制。但是总是有例外。

电影速度

在模拟摄影中，ISO测量胶片对光线的敏感度。具有较高速度的胶片将更快地达到其饱和（或过度曝光）点。

您可以在强光下使用低ISO的胶片。在较暗的情况下，它可能需要比您现有的光圈更大的光圈或非常长的快门速度。

当光线不足以进行适当曝光时，可以使用高ISO胶片。但是，如果将其与大量光线一起使用，则必须通过快门速度和光圈限制进入相机的光线。

（不熟悉模拟摄影，因此这里没有太多信息。）

数字ISO

在数码摄影中，ISO基本上是这样的：

它只是一个任意的¹号，它描述了在将传感器转换为数字²之前，对来自传感器的模拟²信号施加的放大量。它代表在最终的数字像素上产生“一”值所需的光子数量。

它没有描述传感器的灵敏度。

增加ISO不会让您在黑暗条件下看到更多的光线，也不会更快地使传感器饱和。它只会拉伸信号，因此产生相同像素值所需的光更少，同时也放大了噪声。因此，图像将更快地饱和，但是您将无法充分利用传感器的潜力。

是好还是坏？

因此，如果ISO会放大噪音，那么效果会更好吗？不可以。如果光线不足，唯一可以替代高ISO的方法是在后期处理中放大图像，这将放大与ISO相同的所有噪点。更糟的是，它将增加更多的噪音。³

那么，常见的误解是：更多的ISO等于更多的噪音呢？因为习惯了模拟的人们会选择一个ISO编号并坚持使用它，然后设置曝光度以避免曝光过度。

这是颠倒的，因为要限制进入传感器的可用光量以满足任意选择的约束。

而是选择适合您条件的最佳光圈和快门速度。这样可以将散粒噪声降至最低。然后在不过度曝光的情况下尽可能提高ISO，以减少读取噪音。

或者只是让相机自动为您选择ISO。

脚注：

¹他们确实设置了数字，以使图像看起来像在类似条件下用ISO感光度的胶卷拍摄的图像。不幸的是，他们没有考虑到传感器的尺寸，这使人们普遍认为更大的传感器在弱光条件下更好会更加困惑。

²在A / D转换后，某些相机还会通过放大数字信号来作弊。当现实相反时，更高的ISO会产生更多的噪点，这无济于事。

³附加噪声称为读取噪声，它是在应用ISO 之后由A / D转换器引入的。

在数码摄影中，ISO感光度不能代表传感器的感光度。数码相机上的ISO感光度设置可控制已捕获数据后来自传感器的信号的放大/倍增量。ISO速度不能控制传感器的灵敏度，而更像是胶片的“推动”处理，因此可以控制结果的整体亮度。

由于某些相机中模数转换器的局限性，因此较高的ISO可以减少噪点和阴影。

到目前为止，我在所有答案中都没有想到的是，ISO通过描述描述光暴露（单位面积光通量密度的时间积分）与介质（膜的饱和度）之间关系的材料常数，基本上等同于膜的ASA等级。负数或传感器/文件最大值在数字上）。如果在保持相同的ISO / ASA值的情况下使用较大的传感器/胶片/印版，则将需要较大的光圈，以便以相同的亮度覆盖较大的区域。对于相同的取景，您将具有成比例地更大的焦距，因此事实证明，像f / 2.8之类的比率与ISO值和曝光时间很好地结合在一起，以便找出正确的曝光。

现在，薄膜具有颗粒，而灵敏度更高的薄膜将以更大的晶粒尺寸为代价实现其效果。同样，数字传感器的更高灵敏度是以更大像素位置为代价的，从而导致像素数量减少或需要更大的传感器。数字传感器的高度规则的栅格以及与胶片相比较高的效率实际上使另一个相关因素：噪声。这就是放大/量化电子噪声以及统计光子配准噪声（后者在一定程度上与胶片有关，因为它也受光子/颗粒相互作用的可能性的影响）。您可以将胶片在黑暗中保存数月而无需更改，但是您不能在没有信号的情况下在黑暗中运行电子传感器。

现在，对于大量的数字传感器，在数字化之前可以对传感器信号进行可变的（取决于ISO的）模拟放大，因此ISO的选择将对原始图像的内容产生永久性的影响。如果我没记错的话，索尼的“ Exmor”品牌传感器没有这种模拟增益，因此它们的原始图像数据与ISO设置无关，而ISO则取决于所应用的后处理，该处理会将数据缩放至所需的亮度。

因此，基本上，像素数越高，对于更高的ISO值，您可以期望的噪点就越多，而更大的传感器面积将有助于对此进行应对。将较大的CMOS传感器更复杂的电子设备分布在更大的面积上，还有助于使连续使用的传感器（无反光镜相机和/或实时取景或视频所需的热量）保持较低的热量，而传感器的热量是另一种噪声来源。