相機的 ISO 作為曝光三角的一部分，與光圈和快門速度一起構成影響曝光的三要素。 它可以影響曝光的亮度。 當你對攝影就更深入瞭解和研究時，你會發現很多關於 ISO 與曝光的關係的討論。 甚至有一些攝影師說 ISO 和曝光沒有任何關係。 大多數文章和觀點將 ISO 定義為相機對光的敏感度，並且是曝光的一部分。 尼康則將 ISO 定義為——控制圖像的曝光和傳感器獲取光及對光的敏感度的要素之一。很多攝影師也這麼認為，不過，這些對 ISO 的技術定義到底對不對呢？今天，我嘗試用我的理解來給大家說說。
曝光三角形，不過，也有人認為 ISO 可以從三角形裡面移除出去
ISO簡介
國際標準化組織(ISO)是一個技術標準委員會，總部設在歐盟，負責監督技術標準的實施。 在數碼攝影技術出現之前，膠片的速度是衡量膠片對光的敏感程度的一個指標。 值越高，代表它對光就越敏感。 ISO 這個名稱最初是為了衡量膠片中使用的化學物質對光線的敏感程度而命名。 國際標準化組織定義了兩種標準用於定義膠片速度，叫做“標度”，分別是 ASA 和 DIN。 ASA 是運算式的標度，而 DIN 則是對數式的。
ASA 數是一個線性標度，數值越高，膠片對光線越敏感。 DIN 數字是在一個對數式的，它是以10為底的對數。 DIN 最初用於黑白負片的速度評級， 後來 DIN 慢慢被忽略了，膠片的速度由 ASA 來評定了，因為它更加直觀，更容易理解。 再後來，這兩個標準在1974年合併為 ISO 標準，並同時應用在膠片和數碼攝影中。
在數碼攝影中使用 ISO
ISO 現在已經成為數碼攝影的一部分，數碼相機的 ISO 等級也使用線性標度，但它跟膠片沒有直接關係。 雖然 ISO 指的是傳感器對所需光線的敏感度，但它與膠片的敏感度並不是1:1的比例關係。 在數碼單反和無反相機中，圖像在其它參數一樣的情況下，較高的 ISO (比如 ISO 800)比較低的 ISO (比如 ISO 100)更亮，並且圖像較高的 ISO 能在弱光環境下更亮。
ISO 可以手動設置，也可以讓相機自動確定。 許多相機的默認值或原生 ISO 值從100開始(有些相機制造商的相機起始值更低)。 當你在光線充足的環境下拍攝時，比如在陽光直射的地方，只需要保持 ISO 最低。 你不需要改變 ISO 值，因為已經有足夠的光線照射到傳感器上了。 而在光線不足的情況下(例如夜間)可能就需要調高 ISO 值了。 許多在弱光下拍攝的活動攝影師在使用閃光燈時會提高 ISO 感光度。 有時在比較理想的情況下，使用了較高的 ISO，甚至都不用打開閃光燈拍攝。 雖然 ISO 的目的是提高光敏感度，但有時為了創造一些特定的效果，我們也可以調高 ISO 值，這個將在後面討論。
高 ISO，有一個缺點，就是容易導致視覺失真和噪點。 相機傳感器在捕捉到更多的光線的同時，它也會放大大量的光學噪點。 噪點可以定義為圖像中由於缺乏光線而產生的顆粒狀點。當光線照射到高 ISO 的數碼相機的感光元件上時，如果拍攝的場景沒有很好的照明，圖像的陰影和暗部容易產生噪點。這樣會導致圖像的質量很差。感光度越高，圖像中的顆粒越多越明顯。
ISO 最初是用來評價膠片的速度
信噪比
噪點在科學中也是噪聲的一種，是光信號的噪聲，噪點的問題可以用信噪比(SNR)來解釋。 這是一種將信號強度與相機傳感器中發生的噪聲聯繫起來的方法。 信號強度是 p 的功率總和，在數碼相機系統中，信號就是擊中傳感器的光。 理想情況下，信號輸入強度必須比傳感器產生的噪聲更強，以獲得可接受的輸出。 信噪比顯示了信號功率與噪聲功率之間的關係，可以用來區分圖像中需要的信號(有用信息)和不需要的信號(不重要的信號)。噪聲功率是以分貝(dB)為單位來進行測量的。
這是信噪比的公式，我們只需要知道信噪比越大，畫面質量越好就行
當畫面有較高的信噪比時，您能夠清楚地區分圖像真正的像素和噪聲。 相反，如果信噪比低，圖像的質量會受到影響，因為如果信號和噪聲相等或者甚至噪聲有一個高於圖像的值，那麼圖像與噪聲就無法區分開來，畫面中就存在了大量肉眼可辨別的噪點。 因此，在大多數情況下，低信噪比是不可接受的。
這裡需要記住的是，可用的光線越多，信號就越強，噪音就越小。 光線越少，信號就越弱，噪音就越強。 為了獲得更好的圖像質量，必須有更多的光或更強的信號來照亮感光元件。 另外，除了缺乏光線的原因，還有其他噪音來源。 傳感器本身也會產生一種電噪聲，這是電子電路的一種物理現象。
在實際使用中，我們不需要每次拍照時都計算信噪比，這些都是隱藏在機身底層的技術。 不過現在你知道了，如果一個相機傳感器有很高的信噪比，那這可能意味著它可以拍出更高品質的圖像。不過這個不能一概而論，因為影響畫質的因素不止一個。
ISO 如何運作
下面我將試著用我自己的理解來解釋 ISO 背後的技術細節。
傳感器是由很多的像素點組成的，這些像素點能捕捉光線。像素點捕捉到光線後，轉化為電子信號，經過轉換處理，最終形成我們看到的數碼照片。 我們說一個傳感器的 ISO 時，就是說它對光的敏感度，對光的敏感度與擊中傳感器的光線數量有關，也與光信號有沒經過放大或縮小有關。
關於 ISO 到底是什麼，膠片攝影師和數碼攝影師的觀點，似乎有很多爭論。 大家都同意，它與光的“敏感性”有關，無論是膠片還是傳感器。 爭論的焦點在於它是否與曝光有關。 這就是這個話題引起爭議的原因。
當我們在相機中設置 ISO 值時，我們要麼通過增加值來提高它對光的敏感度，要麼通過降低值來降低它的敏感度。 這是大多數攝影師的經典定義。 在大多數情況下，我們增加 ISO 是因為我們是在微弱的光線條件下拍攝的，比如在夜間或在光線不那麼明亮的室內拍攝。 這裡的關鍵是，你需要多少光來捕捉畫面和創建圖像。
在手動模式下，當我們增加 ISO 時，相機能做的就是在不降低快門速度和不縮放光圈的情況下增加對光線的敏感度。 假設你手動將光圈和快門速度設置為 f / 2.8和1 / 30，那麼這些值就不會改變。與此同時，該傳感器增加、放大了光信號，它對光更敏感，採集到的光信號得到加強，畫面會變亮。
讓我們通過一個實驗來展示 ISO 的另一種工作方式。 將相機拍攝模式調成 AV 光圈優先檔。 你設置好 光圈大小，相機會自己決定快門速度，在同等的照明條件下，用不同 ISO 值拍出的照片曝光應該是一致的，但是在畫質細節上就會有比較明顯的差異了。
不同 ISO 值的比較。 使用 ISO 800的圖像在這種情況下有更好的質量，因為它有更少的噪音和更多細節
ISO 和曝光
還有一個問題，ISO 確實會改變圖像的亮度，但 ISO 是否真的影響到進光量的多少呢？ 有一些攝影師說，ISO 確實會影響曝光量，因為它是曝光三角的一部分。 還有一些攝影師說 ISO 對曝光沒有影響，因為曝光是光圈和快門速度的產物。 那到底事實應該是怎樣呢？
事實上，ISO 不會影響進入到傳感器的總光量。 雖然 ISO 是圖像形成過程或曝光三角形的一部分，但實際的曝光量是由透鏡根據光圈和快門速度設置捕捉到的光決定的。 ISO 所做的是根據曝光設置來控制圖像的暗度或亮度。
我們可以調整相機的曝光補償，每增加一檔EV，曝光量就會加倍，這會導致圖像的亮度更高。 隨著 ISO 設置的調高，傳感器對光的靈敏度增加了，傳感器像素點的光信號也會放大。 但是，物理上獲得的曝光總是相同的，因為相機捕捉到的光線數量不會因 ISO 而改變。
通過 ISO 設置，我們將傳遞到傳感器的光信號放大了，這個動作是在 ADC (模擬到數字轉換)之前執行的。 圖像的模擬採集被轉換成數字信號並由 DSP (數字信號處理器)進行處理，之後存儲到數碼相機的 SD 卡中。 如果圖像是用 RAW 格式拍的，它可以保留圖像中的大部分細節。 我們後期可以對 RAW 圖像進行處理，包括其曝光、白平衡和亮度等。基於 ISO 設置和曝光補償值，圖像上的全部亮度數據也會被記錄下來。 RAW格式保留了大量的原始圖像數據，所以在後期時有很多的調整空間。
光圈和快門不變時，ISO 對畫面亮度的影響
上面說的結論和現象，不是每個人都會得出相同的結果。 這就是這個話題有爭議性的原因。 它還取決於相機型號、傳感器大小(例如殘幅、全幅、中畫幅等)、傳感器特性、使用的鏡頭、焦距、光圈和快門速度等因素。 驗證這個問題的最好辦法就是自己動手拍一下，這樣就可以瞭解你的設備特性了。
光電效應
當光線照射在相機傳感器的表面時，它會轉化成傳感器的電荷信號，這種現象稱為“光電效應”。光的強度越大，電荷信號越強。經過 ISO 將電信號放大或縮小，然後經 ADC (模擬到數字轉換)轉化後，信號轉換成可以被記錄的數據，這些數據經由圖像處理芯片處理，顯示成照片、存儲到存儲卡上。這就是一張照片在相機中形成的物理過程。
一張照片的形成過程
雖然我們前面提到了 ISO 代表對光的“敏感度”，但這更多是從直覺上給出的一個描述，事實上，ISO 的大小並不影響進入傳感器的光量。一個光單位等比例於一個光電荷單位， 高ISO 值並不能為傳感器帶來更多的光線。 進入傳感器的光量是由光圈的開口和通過的時間決定的，而傳感器的特性和性能在出廠的時候已經定型，而不是在曝光時才確定。 “敏感度”這個詞應該這樣理解，它改變的不是傳感器接收光的多少，即使調高 ISO 值，進入傳感器的光也不會多，高 ISO 是放大了光對應的電信號，這些信號的放大會反映在圖像上，視覺上看上去就是更“亮”了，所以調整 ISO，我們可以理解成在機身上對照片進行“後期”，調整它的亮度。
ISO 調整和圖像質量
沒有一個萬能的固定參數設置可以保證圖像的質量最佳，因為拍攝的場景的光照、顏色等因素千變萬化，我們能做的是多做嘗試，找到最適合你的機器的光圈、快門、ISO 組合，以保證合適的曝光和最佳畫質。
我們先看下光圈設置。 好的光圈設置應該提供合適的景深。 如果你想虛化效果好，淺景深，那就把你的光圈儘量調大。 一般這種情況下就不需要把 ISO 設置得太高，因為你已經有了一個大光圈，鏡頭的開口可以打開得比較大，獲得更多的光線。 假如在手動模式下，快門不變，如果你的 ISO 再高，圖像可能就會過曝。
一般光照合適的情況下，我們建議使用低檔的原生 ISO 值，在光圈固定的情況下，讓相機確定快門速度來獲得正確曝光。 如果你在陰影處拍攝，可能需要一些補光的措施，例如反光板或者閃光燈，讓更多的光線反射到拍攝對象身上。 你也可以用三腳架來進行慢速快門拍攝，這樣就可以獲得更多的光線，但這種情況下手持拍攝可能會導致模糊，你可能就需要用三腳架來穩定機身，以捕捉更清晰的圖像。
一般來說，高速快門(例如1 / 1000)是凍結動作的理想選擇，但這需要足夠的光線。 在拍攝運動等高速運動的題材時，你需要保證快門速度。 這時，如果照明足夠，我們還是應該使用原生低檔的 ISO 值。 當你需要更多的光線時，你可以調低快門速度，這樣光線可以有更多的時間照射到感光元件上，從而使曝光更亮。 在弱光條件下，如果為了畫面的清晰，已經不能再調低快門速度，並且光圈不能再調大，這時增加 ISO 可以提亮圖像。 這裡我們的一個原則是，儘量保持 ISO 是原生的低檔位，只在光圈和快門的調整都無法滿足曝光量時再調高 ISO 值，一般高 ISO 值時，畫面出現的噪點會更多。
在拍攝風光圖像時，一般會使用三腳架和低 ISO 進行拍攝，並且將光圈調小以保證景深。 在戶外光線充足的情況下，我們這樣調整一般效果都挺好。 但在陰天，可能有必要增加 ISO，以減輕陰影和帶出細節部分的高光效果。 不過這還取決於你的創作意圖，你是想強調明暗對比還是豐富的細節。
這是一張高 ISO 值拍攝的夜景圖片，噪點比較明顯，但還能看
有時照片的噪點的多少還是一個主觀的問題，有時人們會可以的讓照片多一些噪點，以增加所謂的顆粒感和粗獷感，尤其是有過膠片拍攝經歷的人，更加會懷念膠片那細膩有質感的顆粒紋理。
高 ISO 感光度的圖像
基於我們對 ISO 的瞭解，一般的規則是儘量保持 ISO 低，否則圖像會有太多的噪音。不過這只是一個理論上的推薦，實際上，很多攝影師在拍攝照片時會使用較高的 ISO，許多旗艦相機的 ISO 高達32000以上。
佳能5d Mark IV（佳能可以給我廣告費了） 是高級單反相機的一個例子，它的最高原生 ISO 遠遠超過 ISO 1000。 你可能會想，這不會產生很多噪音嗎？ 它實際上可以達到 ISO 32000甚至可以擴展到50-102400。 具備這些特點，使得弱光攝影的能力大大增強，這是使用高 ISO 的主要原因。
5d Mark IV 高 ISO 特性（來源佳能官網）
這裡的關鍵是相機制造商如佳能，索尼和尼康都開發使用了具有降噪功能的微處理器芯片。 這些芯片提供了更高的信噪比和更先進的降噪算法，允許使用更高的 ISO。 這打破了一些傳統的固有規則，它們建議我們將 ISO 保持在1000以下，但是現在很多相機的 ISO 閾值都超過了1000，意味著即使用1000以上 ISO 值拍攝，也不會有很明顯的噪點，
由於技術的發展，相機的 ISO 感光度提高了。現代的相機芯片能力越來越強，算法越來越強大，降噪能力已經很強，很多時候高 ISO 值也不會有明顯的噪點，這個時候，噪點就不是一個明顯的缺陷問題了，更多是一個創作需要了。有時人們刻意為了獲得畫面的噪點，也會用很高的 ISO 值去拍攝。
ISO 和動態範圍
我們先說結論，ISO 越高，亮度越高，但動態範圍越低。
動態範圍指的是圖像在最黑時和最亮（不過曝不失真）時亮度的差異區間，這個區間用檔位（stop）這個單位來衡量，例如10檔，12檔等。 增加 ISO，就會增加了所謂的增益或放大了光電信號。假如這時將光圈調大一檔，亮度會增加一倍。
假設 ISO 值是100時，快門速度固定，當光圈調到 f / 2.8 時畫面過曝，而如果將 iso 調成800，快門速度相同，光圈調到 f / 8 時畫面就過曝了，也就是光圈的可變範圍檔位少了，同理快門速度也類似。
典型的數碼相機可以有多達14個檔位的動態範圍。 如果你使用 raw 格式拍攝，在後期時，你可以有比較大的調整空間，恢復暗部和高光的細節。
ISO Invariance(ISO-less)
人們都會有先入為主的情況，當你接受了一種知識後，遇到另一種與之相悖的知識時，你會難以接受，尤其是初學者，ISO Invariance 這個概念就是這樣的例子。我這裡姑且將它翻譯成 ISO 無關吧，因為這是近幾年國外出現的一個概念，國內還沒比較貼切的翻譯。
你可能已經遇到過，當你使用一些最新的高端數碼相機拍攝時，當你用手動檔時，你設置了很低的 ISO，拍出的畫面比較暗，但是之後你使用 Lightroom 這樣的工具來拉高亮度時，發現並沒有什麼噪點，跟你一開始就調高 ISO 曝光正確拍的照片差不多。 也就是看起來 ISO 的設置並不重要，可有可無，完全可以通過後期校正亮度。 這個的主要原因是現在的相機廠商技術發展起來了，他們的高端數碼相機在原生 ISO 值下產生的圖像質量基本是一樣的。
也就是說，你用光圈f2.8，快門1/60秒，ISO 1600 能拍攝一張曝光正確的照片，如果你用光圈f2.8，快門1/60秒，ISO 100 拍攝那照片肯定是欠曝的，但是當你通過後期對後者的 raw 格式的照片拉高曝光時，你會發現畫面的質量跟前者幾乎一樣，暗部的噪點也不會因為後期的拉亮而明顯增多。
這個的好處是很明顯的，既然 ISO 對畫面的質量影響很低了，那我們就無須那麼刻意地關注它的設置，將它設置成自動，或者較低的100，換取更高的動態範圍和後期空間。不過需要注意的是，並不是所有的相機都是 ISO-less 的，一般都是各廠商的高端機型才有，利用這個特點時，首先研究一下你的機型特性哦。
對這個特性我們還可以這樣理解，我們將調高 ISO 理解成在機身上調高畫面亮度，而利用 ISO-less，我們在低 ISO 值時拍的照片可能亮度不足，後期通過 PS 等軟件調亮，即軟件調亮，一個是通過機身，一個是通過軟件，兩者得出的畫面質量相差無幾。
左邊是 ISO 100拍攝的，右邊是後期提亮的
最後的總結
上面關於 ISO 是否與曝光有關的說法，肯定不同的人有不同的觀點和側重點。 偏技術和硬件路線的攝影師可能更專注於設備或硬件，而藝術路線的攝影師更專注於圖像的最終效果。
從技術角度來看，傳感器對光的接收量不會隨 ISO 的改變而改變的，傳感器收集光線以達到成像的目的， 它的光線收集量取決於光圈打開的時間和快門速度的設置。 一旦快門按鈕被釋放，它會記錄光線並創建圖像。 ISO 可以使圖像變亮，該信息與其他細節信息一起記錄在 RAW 格式的圖像中，然後可以在後期軟件中處理這些信息。
一般我們建議只有在光線不足的時候調高 ISO 值。 高 ISO 導致的問題是噪點或紋理的增加，這會導致圖像更模糊和失真，缺乏對比度和細節。 在高端的數碼相機上使用高 ISO 其實影響不大，有時甚至沒影響，鑑於各大廠商通過開發更高信噪比芯片來提高質量，這些傳感器都具有先進的內置降噪功能。
曝光量實際上是由光圈和快門速度組合控制，而 ISO 是用來確定圖像的亮度。 由於 ISO 無關性，現代的數碼相機對 ISO 的設置已經沒有那麼嚴格，並且有時候創意攝影師即使在有足夠光線的場景還會刻意使用高 ISO，這也是為了滿足創作需要。
關於 ISO 和曝光的問題依然存在一些爭議，但有一點是能達成共識的，就是它與最終圖像的亮度有關。 我不應該否定曝光三角形，因為這對於初學者來說是一個理解正確曝光的經典組合。建議最好先學習曝光的基礎知識，然後在完全理解了之後再來深究 ISO 底層的一些機制。
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