为什么大多数数码相机的ISO水平不能设置为80以下?


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为什么大多数数码相机的ISO水平似乎都没有低于ISO 80?

我了解(模糊地)传感器会调整增益以达到与高ISO胶片相当的效果,并且我可以理解为什么会有这种局限性,但是我不明白为什么制造传感器会如此困难对光不太敏感?


Answers:


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有两种方法可以减少本机ISO的基础(相机上可能的最低设置)。一种是使传感器的效率降低,从而捕获更少的入射光。很容易看出这是如何降低灵敏度的。但是,正如在其他答案中已经指出的那样,这仅对经常发现自己的光线太多的少数族裔有用,而大多数摄影师在大多数情况下都无法获得足够的光线!

但是,还有另一种降低基本ISO的方法,即增加每个像素的容量(称为阱深度),以便在饱和之前可以存储更多的电荷(因此可以存储更多的光)。该方法在所有灵敏度上均具有真正的优势。

要了解这对基本ISO的影响会有些棘手,但是您必须记住,在原始转换过程中,相机或人将传感器获取的任何读数最终最终映射到0-255的范围内(对于0-65536,则为0-65536)。 16位图片)。想象两个传感器A和B,A每个像素的容量是其两倍。当您以1/30秒的快门速度以A拍摄图像时,高光将被裁剪。现在,当您使用B时,由于容量减少,您必须使用1/60秒-如果使用1/30秒,则会使图像曝光过度。

无论传感器在饱和点记录的是什么值,它们仍将映射到255,因此看起来将相同。假设使用B可以获得相同的图像,但是曝光时间只有一半(其他所有条件都相同),这意味着B具有更高的感光度。如果相机B的基本感光度为ISO100,则A的基本感光度为ISO50。

所有这些的要点是,如果可以通过增加像素容量来减少基本ISO,那么这是一件好事,因为它可以使您具有更低的噪点和更大的动态范围。要了解为什么会这样,您首先必须放弃增加ISO设置会增加噪点的想法,这根本不是事实,这是我写的一个答案:数码相机上的“ ISO”是什么?

简短的说法是,噪声主要是由于光的缺乏(光越少,图像中显示的光子发射的随机变化就越大,请参见http://en.wikipedia.org/wiki/Shot_noise)而发生的如果您增加相机的ISO设置,则必须更改其他设置,这将导致您获得更少的光线和更多的镜头噪点。产生光的原因是缺少光,而不是放大信号。

因此,即使我们必须使用放大倍数从相机A中获取ISO100,我们也可以让相机B照进以ISO100拍摄的光量,因此可以期待相同的噪点!因此,相机A并不差,但是我们确实可以选择ISO50,让更多的光线进入,从而减少镜头噪点!

我们还可以选择使用ISO50,但使用与B用于以ISO100拍摄相同的相机设置,我们可以让相同的光量入射,因此可以预期到相同的噪点水平,但是如果场景突然被剪辑变亮,则B信号,而A将继续保持其额外的深度,因此具有更高的动态范围。

这些示例只是一种简化,还有其他噪声源,但总的来说,具有“灵敏度较低”的传感器可能是一件好事。然而,很难设计出更深的电子井,这就是为什么您不会看到相机的ISO 50以下。但是,您确实会看到井深的差异,例如,佳能5D的35mm传感器可用的最低ISO是ISO50,而佳能30D中的同代APS-C传感器的最低ISO是100,这是由于较大的容量所致5D像素。


+1好答案(一如既往)。但是,只是为了避免将来读者的误解,请注意,当以ISO 50照射更多的光线时,与ISO 100传感器相比,实际上会得到更多的散粒噪声。关键是对于入射光量的典型噪声量(均方根)下降。(从数量上
将原

谢谢!当我说较少的噪声时,我几乎总是在谈论信噪比。谈论绝对噪声水平几乎没有道理,而且当您拥有更多的光线时,信噪比总是会提高(所有其他条件都相同)
Matt Grum

我一直想知道这个确切的问题。一个朋友指出我这个答案。您的简化示例已得到很好的解释。如果可以的话,我会投票两次。
Nikos Alexandris 2014年

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如果制造商想要这样做,他们可以。

话虽这么说,所有传感器都具有固有的灵敏度,通常为ISO 100、160或200。通过乘以基本信号,增益可用于获得更高的灵敏度。这会引入更多的噪点,因此,如果基本ISO较低,则您将需要使用更大的增益来实现更高的感光度,并且会收到更多的噪点。

要在不更改基本设置的情况下获得较低的ISO,您可以对基本信号进行分频。这会导致动态范围减小,这就是为什么您很少看到ISO小于50的原因。如果将基本ISO除以较大的系数,则会损失太多的动态范围。

最后,没有太多理由开发灵敏度较低的传感器,因为很容易使用ND滤镜来减少入射光而不会影响动态范围。佳能,尼康和富士的几台相机都内置了2或3级ND滤镜以达到这种效果。在DSLR上,您可以购买强度可变的ND滤镜,这使事情变得非常灵活。


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“如果基本ISO较低,则它们将需要使用更大的增益来实现更高的灵敏度,而您会得到更多的噪声”,这不一定是正确的-有两种方法可以降低传感器的固有灵敏度,一种方法是降低效率(使更少的光子通过,基本上与使用ND滤镜相同)另一个是增加每个像素的容量,从而允许更多的光在信号削波和过度曝光发生之前进入。评论在下面继续...
Matt Grum

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...继续降低基本ISO的两种方法都需要放大才能说成ISO100,是的,但是提高ISO不会引入噪音(放大过程中只有极少量的噪音)。噪声主要是由于光线不足导致入射光子不均匀而引起的。ISO的提高只能揭示已经存在的噪音。因此,如果您拥有一个每个像素具有超高容量的ISO25传感器,并且每个像素记录的入射光子数量与ISO100传感器相同,那么您必须放大以获得相同的图像,但是在推动ISO25传感器时不会有任何额外的噪音达到ISO100!
Matt Grum

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但是不明白为什么要使传感器对光的敏感性降低这么困难?

这与摄影的概念几乎是直觉的,摄影的概念毕竟是关于光的捕获。话虽这么说,CCD / CMOS将为光的捕获提供一个自然的底盘,所以任何比这还要少的点就需要有意地丢弃信息,通常这可能不会令摄影师满意。 。为此,软件将始终是各种因素的折衷方案。

在任何情况下,如Itai所说,还有其他减少光的方法。您可以使用ND滤镜,较小的光圈,更快的快门速度等。如果您拍摄原始照片,则可以操纵更多的曝光。对于制造商来说,低于ISO 80的净效果根本不值得,他们对范围的另一端更感兴趣。


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没有什么可以阻止固件程序员通过平均多个帧来实现较低的“ ISO”值。例如,如果基本感光度被确定为“ 80 ISO”。可以通过平均两个帧来实现“ 40 ISO”。

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