ISO，光圈和快门速度之间有什么关系？

我知道数码相机具有ISO选项，并且ISO是相机对光线的敏感度，但是如果您将ISO设置得较高，则可以获得噪点较大的图像。我也知道还有其他两个相机选项，快门速度和光圈。

它们之间是什么关系？有什么等式吗？

例如，如果我将ISO设置为640，那么应该如何设置快门速度和光圈？

因素

这里是一个公式，按照惯例，它的成立是非常简单的。基本上有五个因素要一起考虑：

• 光圈 -允许光线进入的开口的大小，
• 快门持续时间（或快门速度）-传感器（或胶卷）获取光线的时间，
• 灵敏度（或ISO，有时也称为“胶片速度”）-传感器或胶片对接收到的光做出反应的速度，
• 照明 -实际场景有多亮，

最后但并非最不重要的是：

• 预期的曝光 -您希望最终图像的亮度是多少。

这要花很多钱，这就是为什么退出自动模式会如此令人生畏的原因。但是，让我们从简单开始。

曝光值

摄影有一个叫做曝光值比例的惯例。那是一系列数字，通常在零的任一侧都在一个或两位数的范围内。每个数字都对应于光圈和快门速度设置，这将导致收集到的光量相同-这意味着在相同的场景和灵敏度下，最终结果的曝光量也相同。

从典型场景考虑这些数字通常很方便，这些场景将在该电动汽车上以通常视为正确的方式公开。例如，在ISO 100下，全日照约为15，家庭室内装饰通常约为6，而四分之一月光照亮的景观约为-6。此处有更多详细信息，或在此方便的圆形图表中对其进行了总结：

可互换止挡

每个因素都有自己的标度，但是我们将任何标度上的每个完整步骤称为“ 一站式 ”，并且-终于，我明白了简单的事情！—很酷的事情是，就产生的亮度而言，您可以将任何因素的一档换成其他因素的一档。

你为什么想这么做？两个基本原因。首先，每个因素都有其局限性：

• 镜头只能将光圈打开得这么宽或关闭得太远；
• 快门的速度可能最快，并且可能的最长速度通常会受到限制（如果没有，您可能永远也不想永远站着）；
• 灵敏度通常只能放大到一定程度，而不能被有意义地降低；和
• 照明并非总是容易改变的（自然界很少合作，而巧妙地进行人工照明需要花费数年才能掌握）。

但是第二，除了曝光之外，每个因素都会以其他方式影响图像，这对于摄影的创作过程是至关重要的：

• 较长和较短的快门速度分别模糊或冻结运动，
• 较小的光圈使场景的焦点从后到前（又称为“景深增加”），
• 较高的ISO会导致越来越多的噪声（数字）或颗粒（胶片），因为人们试图从更少的光线中获得更多的信号，并且
• 再次，改变照明是复杂的。

无论因素如何，一站式改变都意味着将来自该因素的光量加倍或减半。

那等式

我说有一个方程式，然后没有给出。基本上是这样的：

aperture × shutter duration × sensitivity × light = exposure

但是，不要担心要乘以任何东西-您只需要添加和减去stops即可。

（如果数学使您注视眼睛，请跳过此括号。但是，如果您很好奇，那是因为停止系统是对数刻度，而我们实际上只是在增加指数，这与相乘相同。但是，再次，这真棒，这是我们使用相机的方式中预先设定的，因此，如果您不想这样做，则不必再考虑这一点。）

更多细节

对于每个单独的秤：

• Aperture具有围绕2的平方根的特定比例，这看起来很奇怪且任意，但这是因为这是使面积增加一倍所需的。您可能已经看到了-f / 1.4，f / 2，f / 2.8，f / 4，f / 5.6等。一站式意味着将允许光线通过的区域加倍或减半。请参阅什么是记住句号的简单方法？有关秤本身的更多信息，请访问https://photo.stackexchange.com/a/6614/1943了解有关孔径对您的构图意味着什么的详细信息；
• 快门速度只需几秒钟即可测量。一站式意味着将百叶窗打开的时间加倍或减半。（尽管标准比例尺不是精确的，但实际上是这样。请参见是否有合理的理由为什么¹⁄₁²₅并非正好是¼⁄₆₀？的一半？有关详细信息。）有关快门速度影响的更多信息，请参见停止运动需要多少快门速度？;
• 灵敏度通常以从100开始加倍（有时从那里降低）的尺度进行测量。一站式意味着放大倍数或减半。更多内容数码相机上的“ ISO”是什么？;
• 照明-请参阅前面的有关曝光值刻度的参考资料-并且，如果您使用的是人造光，也许还要如何计算非TTL闪光灯对曝光的影响？和https://photo.stackexchange.com/a/58004/1943。您也可以使用中性密度滤镜对进入相机的光线进行减法处理;

以及有关曝光本身的信息，请参见如何选择正确的曝光？。

测光

您如何知道场景的EV和以什么值开头？您可以猜测，也可以使用曝光表。将这些设备作为单独的设备曾经很普遍，但是现在，每个摄像机都有一个非常好的内置设备。（单独的设备仍然可以使用，但这是更高级的主题。）这就是您的摄像机所使用的它的自动模式-他们读取仪表，然后使用程序选择要匹配的曝光系数。（有关DSLR如何找出在P模式下要选择哪个光圈的更多信息。）

自动测光表将为您提供光圈，快门和ISO的设置，这将为您提供中等的平均亮度。不过，您可以使用“ EV补偿”来另外说明—请参阅当我更改EV补偿时，它将如何影响光圈，快门速度或ISO？对于很多细节。

您问：“例如，如果我将ISO设置为640，那么应该如何设置快门速度和光圈呢？” ，答案是：取决于。您可以进行测量以找出问题，或者查阅EV表，或者-更实际地讲-只是让摄像机建议一个起点（如果您的摄像机在手动模式下没有按钮可以做到这一点，只需记下在其中选择的内容即可）自动模式）。然后您就可以准备...

把它放在一起

如果要使所得图像变暗或变亮，则可以更改光圈，快门持续时间，ISO或场景照明中的任何一种（直到每个因素的固有限制为止）。例如，暂时保持照明不变，如果要以ISO 400，f / 8和快门速度1⁄2秒的亮度一秒停顿，您可以将任何一个因素更改为：ISO到800，将光圈设为f / 5.6或将快门快门至¼分之一。（当然，如果同时更改所有三个，则将进行三个停止更改。）

如果你想保持曝光相同，但改变的因素，可以改变或者其他因素在相反的方向。因此，以ISO 400，f / 8、1 / 3的示例为例，如果您想以1 / 3⁄2的快门更好地冻结运动，则可以通过将ISO更改为800或将光圈更改为f /来保持相同的曝光。 5.6。或者，您可以一站式更改照明，而不必再使用ISO和光圈。

曝光三角形

“曝光三角形”是摄影作者Brian Peterson推广的关于光圈，快门时间和ISO的术语。我不喜欢它有两个原因-首先，确实有三个以上的因素，其次，即使我们仅考虑这三个因素，它们之间也没有三角形。您可以在什么是“曝光三角形”中获得更多的了解。-包括其他表示形式，如果您想从几何角度考虑它，可能会发现对您更有帮助。

您获得的总曝光量受四个因素控制：

1. 场景的亮度。

2. 传感器的灵敏度。

3. 场景光投射到传感器上的时间。

4. 场景中的光如何集中在传感器上。

最后三个是我们需要在相机中控制的权衡因素，它们通常被称为用来拍摄照片的“曝光”。在某些情况下，我们可以通过摄影棚中的灯光或闪光灯来控制场景的亮度。相机有时会控制闪光，但是为了得到这个答案，我们要说的是给定场景亮度，并且我们想调整其他3个项目以获得所需的曝光。

ISO标准

ISO设置控制传感器的敏感度。回到传感器胶卷时，您是通过装入相机的东西来决定的。胶片在感光度和颗粒度之间有各种折衷。感光度越高的胶片颗粒越明显。

使用当今的数字传感器，您可以逐帧选择灵敏度。但是，就像电影一样，需要权衡取舍。实际上，大多数传感器具有单一的固有灵敏度，然后传感器的输出在被数字化之前被放大（或在某些情况下实际上被衰减）。放大传感器信号的问题是您将固有噪声与图像信号一起放大。一些传感器比其他传感器更好（噪声较小），因此在噪声变得比图像信号令人讨厌之前足够大之前，可以进行更多的放大。

快门速度

快门速度几乎就是听起来的样子，是图像投射到传感器上的时间。较长的时间可使传感器积累相对于其噪声的更多数据，因此从该角度来看更好。但是，当然要进行权衡。快门打开的时间越长，场景中移动的所有内容或整个场景（如果移动相机）将变得越模糊。

例如，如果您在体育比赛中拍照，并且某人以3 m / s的速度向侧面跑，则他看起来像是1米快门速度下3米宽的模糊。在1/100秒处，模糊将为3厘米，而在1/1000秒处，模糊将仅为3毫米。关于更好的选择没有一个唯一的答案，这就是相机为您提供这些选择的原因之一。您可能希望某人正在模糊以显示速度。另一方面，您可能想要在空中悬挂着汗水而在脸上显示即时表情。

在任何情况下，1/1000曝光都会使传感器的工作光线减少10倍，因此其信号将比其噪声水平小10倍。

暂且不谈，但是随着时间的流逝，数字传感器还会积累一些噪声。这就是为什么数码相机通常将曝光时间限制在30秒左右。与胶片不同，您不能只让数字传感器长时间在昏暗的灯光下感应。

F-光圈或光圈

光圈值或光圈控制镜头让多少光通过。f-光圈数实际上是镜头的有效直径（为了使光线直通）除以其焦距的比率。这样做是因为，它使与焦距无关的镜头的光通量度量标准化。例如，设置为f / 8的50毫米镜头将以与设置为f / 8的200毫米镜头相同的亮度投射场景。200毫米镜头将使每个场景元素的跨度扩大4倍，因此它将散布在16倍的区域上。这意味着它需要从场景中收集更多16倍的光才能获得相同的亮度。但是，使用归一化光圈测度将所有这些因素考虑在内，我们将其称为f-stop。

当然，还有一个权衡。较宽的开放镜头（较低的光圈值）可为传感器提供更多的光线，从而产生更好的信噪比。但是，景深（场景对象将聚焦的距离）将较低。镜片上的瑕疵也会更加突出。

在非常小的光圈（更大的光圈数）下，衍射成为一个问题。刚越过孔径光阑边缘的光线就会弯曲一点，而不是继续直走。仅当它们靠近会阻挡它们的物体通过时才会发生这种情况，因此，这仅与在光圈内部通过的光线环有关。当将光圈设置为较小时，较大部分的光线靠近边缘，这些弯曲的光线构成了更多入射到传感器的光线。结果是场景中的明亮物体也会使投影图像的其他区域也变亮。总体影响是降低对比度并降低清晰度。

通常，f / 5.6左右是最佳点，但这取决于特定的镜头。大多数时候，您不必为此担心太多，优质的镜头仍可以在f / 2的情况下拍摄出高质量的照片，而在f / 22时很难注意到衍射。我已经在f / 64上拍摄了宏观照片，由于衍射造成的清晰度损失非常明显。

但是，在大多数情况下，我们会在让更多的光通过和太小的景深之间进行权衡。

全部放在一起

因此，总体曝光由ISO设置，快门速度和f-stop控制。彼此权衡的各种结果主要是为传感器提供足够的光线，因此与噪声，运动（或相机抖动）模糊和景深相比，图像信号较大。

作为一般指导，在日光充足的情况下，正常场景会以f / 16曝光，并且快门速度设为1除以ISO值。例如，可以是f / 16、1 / 100秒和ISO100。或者可以是f / 16、1 / 250秒，ISO 250。

调整曝光

在摄影中，曝光系数是显而易见的一步，但并不是特别大。我们通常考虑以2倍的步长调整曝光。您可以将系数2视为摄影中的“标准增量”。

ISO线性调整。ISO 200是ISO 100的两倍。

快门时间也是线性的。但是，由于我们通常将快门速度数字记为倒数（1/100秒，1/250秒等），因此底数会降低以增加曝光。1/50秒是1/100秒曝光量的两倍。

f数数学更复杂。曝光与f值倒数的对数一致。由于这在头脑上变得很复杂，因此已经预先计算了一堆f值，这些f值导致前者的曝光率降低一半。这些f值中的每一个必须为2的平方根，以使曝光量减半。从f / 1开始（几乎永远不会发生），因此我们得到了f / 1，f / 1.4，f / 2，f / 2.8，f / 4，f / 5.6，f / 8，f / 11，f / 16，f / 22。这些值非常常用，以至于早期的相机通常在光圈环上都有棘爪，可以将其积极地设置为这些值之一，并允许在通过取景器观看时根据感觉上下调整。这些定位器也称为“挡块”，是“挡块”一词的来源。

由于每个公共光圈值都代表下一个2倍的亮度，因此即使不改变光圈本身，术语“光圈值”也已被用作曝光倍数的2倍。例如，在摄影中通常会说ISO 400比ISO 100多“ 2 f-stop”，或者说1/500快门速度比1/250快门速度低1 f-stop。

我们通常认为曝光是用“ f-stops”来表示的。例如，假设您以ISO 200，f / 5.6和1/250秒拍摄了一张照片。这太暗了，您觉得它需要增加2个f级光圈（多4个光线）。您可以尝试以下任何一种方式来获得额外的2个f级光圈：

  ISO 200，f / 2.8、1 / 250 s
  ISO 400，f / 4、1 / 250 s
  ISO 400，f / 5.6、1 / 125 s
  ISO 200，f / 4、1 / 125 s

但是，尽管以上四个示例中的每个示例的曝光都是等效的，但景深，运动模糊和传感器信噪比却不一样。相对于ISO 400的完全曝光，大多数现代传感器几乎没有噪声，因此在这些示例中的最后权衡在大多数情况下都不会成为问题。

同样，这都是关于权衡的。没有正确或错误的答案，只有适合您的相机，适合您的场景以及想要显示的内容。

如果您将照相机仅视为光收集器/记录器或光子计数器，而忽略了实际拍摄场景的照片，则ISO，光圈和快门速度之间存在非常简单的关系：

记录的总光线¹ 与 ISO × 光圈 × 快门速度 × 场景中的可用光线成比例

对于本说明的其余部分，请将可用光视为您无法控制的常数。

因此，例如，如果将三个控件（ISO，光圈，快门速度）中的任何一个增加2倍，则必须将其余两个控件之一减半，以保持相同的总光线收集量。²（下面的注释1）

因此，我们具有三个输入控件（ISO，光圈，快门速度）以产生单个输出，即收集的总光线。尽管我们不考虑收集的光子总数，但确实考虑了正确曝光的图像。因此，为了获得所需的正确曝光的图像，我们基于所拍摄的单个场景，根据它们在所需图像中的效果来调整这三个控件。

实际上，ISO 通常是要设置的最后一个控件，您最关心的就是最少的控件。³通常，您要为景深（光圈），停止动作或暗示动作（短快门速度与慢快门速度）或其某些组合进行构图。一旦拨入这些，就会为您选择ISO或更多或更少，以便获得所需的曝光。当然，如果您选择的光圈和快门速度需要不理想的高ISO（即，颗粒感或噪点）才能获得正确的曝光，则可以选择以下方法：

• 接受高ISO的颗粒感/噪声；
• 降低ISO并接受曝光较低的图像；
• 稍微降低ISO，并通过打开光圈进行补偿；
• 稍微降低ISO，并通过降低快门速度（更长的曝光时间）进行补偿；要么
• 前两个选项的某种组合。

笔记：

1. 在胶片方面，ISO是记录介质对光敏感度的度量。ISO越高，胶片对入射光的比例成比例地越敏感，这是胶片颗粒（胶片的“噪点”）随ISO增加的折衷。

   在数码摄影的背景下，ISO并未描述图像传感器对光的敏感度；传感器对给定数量的入射光具有固定的灵敏度，产生一定的电压。但是，根据为镜头设置的ISO值，在转换为数字值之前将所得电压放大（相乘），或者将转换后的数字值相乘，或两者都乘。因此，对于记录的图像，数字ISO的功能类似于胶片ISO。

2. 关于光圈，我没有说将ƒ数减半。孔径的有意义的度量是横截面积。回想一下，面积正比于跨越该区域的线性量度，即，的平方：甲 α d ²。因此，要将光圈面积加倍/减半，必须将ƒ值增加/减少√2倍，即大约1.414 ...

3. 使用胶片时，ISO不仅要使您关心得多，而且要控制的东西也相对较少（无论是在ISO范围方面，还是可以根据所使用的胶片选择ISO的能力）。从某种意义上说，对于数码单反相机，ISO是补偿因子，可让您更好地选择光圈和快门速度。仍然很重要，但并不是真正的优先选择。我无法想象许多摄影师会想到一个场景，“无论其他设置如何，我都想为这张照片使用ISO 400”。

4. 这种解释完全忽略如组合物，景深，噪声（粒）等。当然问题，这些都是在制造极为重要的良好图象。

所有摄影师都应记住基本的完整“停止”曝光，以快门速度，光圈和ISO表示。

熟悉它们后，只要更改其中一个变量，就很容易将另一个变量调整为相同的曝光量。

1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000等（半或双是1个句号）

f / 1.4 f / 2.0 f / 2.8 f / 4.0 f / 5.6 f / 8 f / 11等

ISO100 ISO200 ISO400 ISO800 ISO1600 ISO3200 ISO6400等（半或双是1个句号）

按照原始问题，如果使用的是ISO640，并且将ISO更改为1句点（将ISO减半或翻倍为320或1250），则可以将光圈或快门速度调整1句点。