感光度

數碼相機的感光度是一種類似於膠捲感光度的一種指標，實際上，數碼相機的ISO是通過調整感光器件的靈 敏度或者合併感光點來實現的，也就是說是通過提升感光器件的光線敏感度或者合併幾個相鄰的感光點來達到提升ISO的目的。感光器件都有一個反應能力，這個反應能力是固定不變的，提升數碼相機的ISO是通過兩種方式實現的：

1、強行提高每個像素點的亮度和對比度；

2、使用多個像素點共同完成原來只要一個像素點來完成的任務。

由此可見，數碼相機提升ISO以後對畫質的損失是很大的，尤其感光器件面積較小時，提升ISO簡直就是要命。FZ10或者FZ20的CCD感光面積小得可憐，只有英寸，如果提升ISO就是要了它的命了。得益於較大的感光元件尺寸，有些單反數碼相機在提升ISO幾倍以後仍然能得到很好的畫質。

深度剖析數碼相機的ISO感光度

數碼相機的優勢相信在這個年頭已經不用多說了，但是關於數碼相機內部的一些公開的技術對普通數碼愛好者來說仍然是鮮為人知的秘密。稍有經驗的攝影愛好者就能體會出在日常拍攝中，如果提高ISO感光度的話就能使原本黯淡的環境明亮的躍於LCD上，雖然可愛的廠商為我們準備了從50到400的可調節檔，但真正在使用中很少會有朋友設置在ISO400去拍攝，可是就在普通數碼相機在ISO400下畫質表現不佳的同時，我們卻發現數碼單反即使在高達ISO800的情況下，依然表現出毫髮必現的清晰與乾淨，這究竟是怎麼回事呢？數碼相機到底是怎樣實現隨機可調ISO感光度的呢？本著科技以人為本的理念，我們在這就將這些看似複雜的問題用通俗的文字深入淺出的一一作答。

我們在拍攝活動中改變數碼相機的感光度並不需要更換膠捲，只需調節相機ISO值 即可，數碼相機是怎樣實現可隨意調節ISO的呢？相信這是令很多數碼愛好者費解的問題，為了說清楚這個問題，我們首先要了解數碼相機內部影像感測器的信號傳輸原理。

CCD的信號傳輸原理

我們都知道當光線透過鏡頭射到CCD上，相應強度的電荷量就會被蓄積在感光電極之下，單位存儲電荷量的多少取決於單位感光單元受到光照的強弱，當我們按下快門釋放開關時，各單位上的影像電信號被傳輸給模數信號處理組件（ADC/CDS），這一切動作都必須受到相機內部影像處理器的脈衝操控，通常被分成相互傳遞型和單一傳遞型兩種傳輸方式。

傳統膠捲的感光度是通過改變膠捲的化學成分，來改變它對光線的敏感度，而數碼相機的感光元件是不變的，步入正題通俗地說說原理吧。數碼相機普遍採用了電子信號放大增益技術，與ISO數值相對應的是電子信號放大增益值，比如設定在標準值時提供等同ISO100的增益幅度，對應ISO200和400的增益值可通過提高增益幅度實現。那麼增益幅度是怎麼實現的呢？提供高感光度時自然需要提供相應的增益幅度，在輸出影像信號前都必須做相應的信號放大，因為CCD的輸出電平較低，尤其當環境光線黯淡時，為了使影像發生量變，放大器就按相應的ISO數值加大增益幅度。此外，在給定的CCD面積內增加像素數會導致保持感光度變得困難。單位像素的面積減小，入射光強減弱，如果為了提高ISO數值，調用更高的增益值將會導致影像質量的惡化。因此可愛的廠商又提供了一種解決方案，即在影像信號讀取時將CCD存儲的原始影像信號相加可相對提升感光度。通過將兩個像素信號相加並傳輸，便可獲得原來兩倍的感光度。但這種工作方 式也有其缺陷，只適合較小的影像模式，因為像素數在處理中減半了。影像業界第三種提供高ISO數值的解決方案是，採用把數個像素點當成1個像素點來進行感光的方式，從而提高感光速度。如圖5所示，比如標準的ISO100是對感光元件的每個像素點感光，要提高到ISO200的感光度，只需要把2個像素點當成1個點來感光，就能獲得原本2倍的感光速度，如果要提高到ISO400的水平，以此類推只要把4個像素點當成1個點來感光，便能獲得4倍的感光速度。與第二種方式的不同之處在於是合併像素后感光，而第二種方式則是對感光信號的疊加，故該工作方式對高像素機型較有優勢，但噪點的產生比前兩種來的更為明顯。

軟片（膠片）對光的敏感度；低感光度指ISO 100以下的軟片（膠片），中感光度指ISO 200~800，高感光度為ISO 800以上。用傳統相機時，我們可因應拍攝環境的亮度來選購不同感光度(速度)的底片，例如一般陰天的環境可用iso200，黑暗的環境如舞台，演唱會的環境可用iso400或更高，而數碼相機內也有類似的功能，它借著改變感光晶元里訊號放大器的放大倍數來改變iso值，但當提升iso值時，放大器也會把訊號中的雜訊放大，產生粗微粒的影像。

很久以前膠捲上面都已經有了能讓相機自動識別ISO的觸點，如果使用具有自動識別ISO膠捲功能的相機（裝膠捲的倉盒內有識別ISO的金屬壓條），你不用進行ISO的設置，相機會自動按照膠捲的 ISO數值進行測光，如果沒有這個功能就需要你手動設置，所以有些相機上面具有ISO撥盤。一般來說ISO100的膠捲價格比較便宜，ISO越高，除了價格越高以外，還有一個缺點，就是成像質量不如低ISO的膠捲成像質量高。但是有時候為了獲得較高的快門速度，也會犧牲畫質去使用高ISO的膠捲。

早在膠片時代我們的攝影生活就默默遵循這一行業標準，購買膠捲時包裝上都會標示ISO 100、ISO 200、ISO400這樣的字樣，此處的ISO數值越大，表示膠捲的感光速度越快，意味著ISO數值高的膠捲，只需要較弱的光線就能使膠捲生成影像，以便在同樣亮度的光線條件下，可以使用較小的光圈或較高的快門速度，即感光度與所需的曝光量成反比。舉個例子來說，ISO 100的曝光速度比ISO 50快一倍，因為在相同情況下使用ISO 50時曝光1/125秒，如果換用ISO 100的膠捲只要秒。

在解釋數碼設備可隨意調節ISO感光度的原理之前，我們先來進一步了解膠片時代的ISO相關的一些知識，相信對我們理解下文會有幫助。普通膠片相機是怎樣識別不同ISO數值的膠捲的呢？一切秘密都基於DX編碼系統。該系統最早用於圓盤照相機用的圓盤膠捲，後來發展到35mm膠捲系列中，並於1981年率先運用在Kodak彩色膠捲VR 100上，接著日本的Fujifilm、Konica、德國的Agfa和英國的Scotch等較大的膠片公司，也相繼採用了DX編碼系統。

國內外生產的彩色膠捲都帶有DX編碼，它也已成為現代膠捲的標誌。如圖1所示，DX編碼由膠捲暗盒外殼的矩形方塊編碼組成，總共有12位，每一位分別由銀白色或黑色方塊來表示導通和絕緣，膠片機通過讀取這個編碼來自動判斷裝載的是什麼感光速度的膠片。

ISO800（2017年）以下為低感光度

在這一段可以獲得極為平滑、細膩的照片。只要條件許可，只要能夠把照片拍清楚，就盡量使用低感光度，比如，只要能夠保證景深，寧可開大一級光圈，也不要把感光度提高一擋。

ISO800~6400（2017年）屬於中感光度

在這一段，需要認真考慮這張照片做什麼用，要放大到什麼程度，假如你能夠接受噪點，中感光度設定降低了手持相機拍攝的難度，提高了在低照度條件下拍攝的安全係數，使成功率提高。

ISO6400（2017年）以上是高感光度

在這一段噪點明顯，使用這樣的設置，拍攝的題材內容的重要性，往往超過了影像的質量，畢竟有的時候拍攝的條件太差，拍到一張質量稍差的照片，總比根本捕捉不到影像好。

感光度對攝影的影響表兩方面。其一是速度，更高的感光度能獲得更快的快門速度，這一點比較容易理解；其二是畫質，越低的感光度帶來更細膩的成像質量，而高感光度的畫質則是噪點比較大。說到這裡順便導入一個概念——噪點，主要是指CCD將光線作為接收信號接收並輸出的過程中所產生的影像中的粗糙部分。那麼噪點是怎麼產生的呢？首先要明白對於作為電子產品的數碼相機來說，內部的影像感測器在工作中一定受到不同程度的來周邊電路和本身像素間的光電磁干擾，簡而言之就是拍攝出的圖片一定會存在噪點，這是不可避免的，我們看到的只是程度的輕重而已。

對於第一種提供高ISO數值的解決方案來說，在加大增益幅度的同時，噪點信息也被相應放大，故在高ISO畫面中噪點也越發明顯；而第二種方式如上文所述那樣，在獲得高ISO的同時與成像相關的像素數也會成倍縮減，為了保證成像尺寸原本的影像信息會被擴大，噪點就這樣產生了；對於第三種解決方案而言，因為減少了感光像素，所以在白平衡過程中只有進行像素插值才能得到完整的影像。相信這三條解釋並不難理解，對於數碼相機中流行的“降噪功能”就是為了消減第三種解決方案帶來的噪點而設計的。相信經過本文的論述，數碼相機擁有可變ISO感光度已不再是秘密了，雖然高ISO在噪點方面還是令我們有這樣那樣的擔憂，但為了獲得更高的快門速度和更明亮的畫面，這也算是一種不增加成本的折中解決方法。

攝風光不一定是用低感光度

2007年柬埔寨巴公寺遇到少見的雨後彩虹和火燒雲。一時缺少經驗使用了100的感光度和22光圈進行拍攝。雖然曝光時間只有6秒，但是數碼的存儲時間加上使用了降噪（為了降低長時間曝光產生的噪點），拍完一張前後差不多耗去了2分鐘時間。可以設想一下，按這樣的時間去拍攝，前後只有十多分鐘的精彩天象可以拍到幾張？其實這時候完全可以開大一點光圈（保證足夠的景深前提下），感光度也可以升到400（甚至是800，以的技術而言），這樣就可以縮短拍攝的時間，拍到更多的角度和瞬間。而對於圖像質量來說，損失並不會很明顯。權衡利弊，縮短時間可視為上策。

控制主體的影像效果

為了遷就質量就需要降低感光度，以獲取最大的質量效果。但是要迴避長時間曝光所產生的噪點，同時為了主體影像效果就必須控制曝光時間的長短。

ISO:400 1S F4拍攝時所需要考慮的是主體的情侶儘可能清晰，但是主體的人群儘可能的模糊，以獲得虛實結合突出主主體的效果。這就需要把握一個合適的瞬間，更需要控制一個合適的快門速度——此時通過調節感光度就是最有效的手段了。ISO400的噪點不會明顯，完全在可接受範圍之內。先進的高感光度技術而言，哪怕是使用ISO1600也是可以接受的。此時，光圈則可以調整到F11左右，有利於景深的控制——以獲得背景城市建築的清晰。

可見感光度的靈活調整有利於主體的影像控制。

當從對數式DIN感光值S°轉換至運算式ASA感光值S，由以下方程式計算：算出的結果舍入至最接近整數。把以上方程式作重新排列，逆向轉換的方程式如下：

同樣算出的結果舍入至最接近整數。在這裡log的底數為10。

以下的表格展出各種不同感游標度的比較：