第二章 名词解释 01图片质量与ISO.docx
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第二章名词解释01图片质量与ISO
第二章名词解释01图片质量与ISO
摄影名词:
光圈,快门,曝光,焦距,ISO,景深,RAW。
第一节,图片质量与ISO
ISO是一个曝光率极高的词,刚才我在超市买饼干的时候就看见包装袋上写:
本公司已通过ISO9001质量体系认证。
这个ISO是国际标准组织的缩写,InternationalStandardsOrganization。
国际标准组织制定饼干管理标准,也制订胶卷的生产标准,所以货架上的胶卷有ISO100,200和400的几种,这就是感光速度不同的胶卷。
ISO感光度是CCD(或胶卷)对光线的敏感程度。
如果用ISO100的胶卷,相机2秒可以正确曝光的话,同样光线条件下用ISO200的胶卷只需要1秒即可,用ISO400则只要0.5秒。
在数码时代,数码相机的主菜单里都有ISO选择,100,200,400或者800,这和胶卷上的一样。
看机型不同,低的到ISO50,最高有到25600的,数字越大越敏感(感光度越高)。
午餐和爱情都流行快餐,什么事都要快点搞,按道理我们应该喜欢高感光度。
但世界上没有免费午餐,高ISO虽然速度快但图像颗粒粗,经不起精细放大出图。
以前我在商店里经常看到卖胶卷的说:
去旅游?
兄弟买400的吧,速度越快图片越好!
这明显是忽悠消费者。
ISO200以上的胶卷(或数码相机设定高于ISO200)不可拍摄风光,一定要用相机的最低感光度才可得到精细的画面。
高ISO一般在万不得已的时候才用。
人在江湖身不由己,万不得已的时候很多,所以高ISO图片质量是数码相机最重要的指标之一。
在弱光场合比如昏暗的室内,午夜的街头,ISO100时即使光圈开到最大,快门速度也需1/4秒甚至更慢才能正确曝光,这时不用三脚架是无法把相机端稳的,手一晃照片就糊;就算用三脚架,被摄者一转头照片同样会糊。
闪光灯可以救急,但闪灯会破坏现场气氛,人会脸色不自然,而且相机内的小闪光灯有效距离不会超过四米,稍远的人物和景物就无法照亮了。
更何况有些地方是不准使用闪光灯的,如博物馆剧院。
我们没有办法只有提高数码相机感光度到ISO800甚至1600。
同样是1000万像素的小数码DC和数码单反DSLR,如果都设置在最低感光度来拍摄(例如ISO100或80),假设镜头的素质相同,它们所拍的图片分辨率是差不多的,图片质量也比较接近。
但如果ISO提高到400来拍摄,图片质量的差别就明显了,DSLR拍出来的图像依然干净,和ISO100时所拍差别不大,而DC的图片质量则下降明显,噪点很大,颜色失真,细节丢失。
如果继续提高到ISO800,小数码DC的图片质量就只能用惨不忍睹四个字来形容了,而数码单反的图片质量虽有下降但依然可以接受。
如果进一步提高到ISO1600,大部分数码单反的图片质量也下降得厉害,但依然能满足10寸照片的放大需求,而此时小数码DC的图片质量之差,您需要一颗勇敢的心才敢看。
图2-1数码相机CCD/CMOS感光芯片大小(与35mm胶片对比)
(以下褐色文字略带技术术语,跳过不读并不影响全文完整性)
为什么同是1000万像素数码相机,DC与DSLR在ISO400以上的图片质量差别如此之大?
这主要是因为DC与DSLR的感光芯片大小(面积)不同。
CCD感光芯片实际上是一个光电转换器,它能把日光的照射转变为脉冲电子信号,把这些电子信号纪录下来就能生成照片。
1000万像素的CCD上面有1000万个有效像素点,要得到正确曝光的照片,每个像素点必须要给予一定的光照强度。
光圈一定的情况下如果光照时间同为一秒钟(或者说曝光时间一秒/快门速度1S),面积大的CCD当然接受的阳光多,分配到每个像素点的光照充分,CCD就能正常工作,照片能够正确曝光(图片细节丰富,噪点少,颜色准确)。
小数码DC的CCD面积小,在光线昏暗时如果只给一秒曝光时间,接收光照总量就少,如果这个小数码DC也是1000万个像素点,分配给每个像素点的光照强度就不够了,微弱的光线只能产生微弱的电子信号,所以我们无法得到正确曝光的图片。
这时候DC的电子放大电路就开始工作,把微弱的电子信号放大来得到正确曝光的照片。
提高ISO数值实际上是个电子放大处理过程。
这个过程和扩音话筒是同样道理,说话声音小不要紧,音量开大点就行。
但扩音机的效用是有极限的,如果把音量开到最大,嘈杂的环境音以及咔咔的电流声也被一同放大,最后导致啥也听不清楚。
音响效果要好,首先说话者本人必须声音洪亮才行。
同样的,要图片的质量高,CCD也必须面积大,进光量大,数码相机的电子放大效用也是有极限的,因为漫射光产生的干扰和电路杂波也会被一同放大,虽然能正确曝光,但图片的质量很差(噪点多,细节丢失,颜色失真)。
如果以上叙述不好理解,我们来做个简单的算术题。
在一个明媚的早上,阳光打在我们脸上,温暖留在我们心里。
此时我们假设光线全部是由粒子(光子)构成。
典型DSLR的CCD面积为24mmx15mm=360平方毫米,而一般DC的CCD为6mmx9mm=54平方毫米。
假设此时的光照强度为每平方毫米每秒100万个光子,小数码DC的54平方毫米CCD一秒钟总计能接收54X100万=5400万个光子,这个CCD是1000万像素的,所以每个像素每秒钟分配到5400/1000=5.4个光子。
同理,DSLR的CCD面积为360平方毫米,一秒钟接收光照总量就是360X100万=36,000万个光子,同样是1000万像素,每个像素上每秒能分配到36个光子。
假若每个像素点必需每秒接收36个光子才能正确曝光,DSLR此时不需要启动电子放大电路,而小数码DC必需启动电子放大将弱电子信号放大6.6倍才能让图片正确曝光(5.4X6.6=36),图片质量当然差了。
简单总结:
在像素相等的情况下,CCD面积越大,高ISO的成像质量越好。
也就是说:
在CCD面积一定的情况下,里面增加更多的像素反而会造成图像质量的下降。
所以现在的数码相机不应该在1000万像素以上再简单增加几百万像素,而应该在提高CCD质量上下功夫。
降低高感光度(高ISO)噪音水平以及增大曝光宽容度才是当务之急。
800万像素已经足够旅游摄影之需,我们在选择数码相机时就不该只看像素高低,而应该注意相机CCD的大小。
现在是2008年,解像度已经足够,该是重点关心图像质量的时候了。
第二章名词解释05测光焦距与焦距转换系数
光线经过透镜就会聚成一点(焦点),镜头的焦距就是从镜片(或镜片组)的中心到底片(CCD)的距离,单位是毫米(mm)。
对全幅135数码单反相机以及我们以前常用的135胶卷相机(使用超市里的盒装胶卷)来说,焦距50mm的镜头称为“标准镜头”,简称标头,拍出来的照片类似肉眼平视的感觉(视角为45°左右)。
严格的定义是:
标准镜头就是焦距等于底片(或CCD)对角线长度的镜头。
单张135底片是24x36mm,根据勾股定理计算,其对角线长度为43mm,所以135画幅的标头应该是43mm。
在实际应用中我们把焦距为40-60mm的都称为标头。
早期的单反相机是与50mm镜头捆绑销售的,这也许是称其为“标准镜头”的原因吧。
广角镜头(焦距小于35mm)能够让照相机“看得更宽阔”,因为它视角大;长焦镜头(焦距大于70mm)能让照相机“看得更远”,但视角窄。
长焦镜头也称远摄镜头或望远镜头。
从焦距的定义就可以推断出,广角镜头都身材矮小,长焦镜头都高大威猛。
以后我们只要一看到那些又粗又长的大家伙,不用说那都是长焦头。
焦距固定的镜头即定焦镜头。
1960年以前,变焦基本靠走。
1965年之后,焦距可以调节的变焦镜头开始大量上市。
变焦镜头的优势是明显的,改变焦距不用再走路,只需转动镜头筒。
但变焦需要一套复杂的光学系统(其内部结构大多超过十片镜片),这给变焦镜头带来了两个问题:
1,体积和重量大;2,成像往往都不如最好的定焦镜头成像清晰。
光学变焦与数码变焦
我们经常看到数码相机广告上写XX倍光学变焦。
这里的变焦倍数=最大焦距值/最小焦距值。
一个28-280mm变焦镜头的光学变焦倍数就是280mm/28mm,即10倍。
光学变焦英文名称为OpticalZoom,它依靠镜片的位移来实现焦距的改变。
光学变焦倍数越大,里面的镜片就越多,镜头体积相应较大,画质相对较低,光圈相对较小。
光学变焦并不是越大越好。
一般来说,只要愿意花大价钱认真设计精心制作,以目前的技术水平,光学变焦比在4倍以内的镜头其光学素质才有可能接近或者达到定焦头的平均水准,比如佳能Canon70-200mmF2.8IS镜头(市价两千美元,重1.5公斤)。
超过4倍变焦的镜头其光学素质基本不可能达到定焦头的水平。
1995年以来市场上陆续出现了10倍以上的大变焦镜头,光学变焦越大当然越方便,但成像也会相应下降。
2007年底上市的Panasonic松下FZ18数码相机其光学变焦为28-504mm,达到了不可思议的18倍,但实测这款相机的镜头边缘解像度相当差,看来18倍已经接近光学变焦目前的技术极限了。
关于数码变焦我只有三个字:
骗人的。
数码变焦只是电子放大,软件稍作改动就可以从一倍到一万倍变焦任君自取。
只有光学变焦才是真正的变焦,数码变焦是厂家用来欺骗外行消费者的。
以下是135镜头对应焦距说明:
表2-1:
焦距与135相机镜头的分类
焦距
镜头类型
视角
备注
小于20mm
超广角
大于95度
适合拍摄建筑与风光
20-35mm
广角
95-63度
适合拍摄建筑与风光以及街头抓拍
50mm
标准镜头
45度左右
具有F2以上的大光圈,便宜量又足
70-300mm
长焦
34-8度左右
适合拍摄远距离物体。
其中85-135mm焦距段适合拍摄人像
大于300mm
超长焦
小于8度
适合拍摄超远距离物体比如野生动物
值得注意的是:
一个镜头是不是标准镜头(标头)不是看它的焦距而是看它的视角,视角45度的就是标准镜头。
对120相机来说80mm焦距镜头才是标头。
在数码时代,对NikonD40x等小CCD的数码单反来说,33mm焦距的镜头就是标头。
镜头的焦距转换系数
在数码时代的2008年,只有极少数售价昂贵的顶级数码单反CCD才与原35mm胶片一样大(36x24毫米),绝大部分数码相机CCD面积都比原胶片小,由此产生了镜头焦距转换系数的概念。
Nikon非全幅DSLR的焦距转换系数均为1.5,也就是说原来135相机的镜头安装到D40,D80,D300等数码单反上,其焦距要乘以1.5,50mm的标头变成了75mm,200mm的变成300mm,以此类推。
之所以有焦距转换系数这个东西,是因为我们几十年来习惯了135相机和35mm胶卷的世界。
如果以前几十年胶卷一直就是nikonD40x的CCD那么小,现在我们完全可以不需要所谓的转换系数而直接把33mm焦距镜头叫做标准镜头,因为它的视角是45度。
在胶片时代我们的世界是很简单的,除了少数专业人士用120和大画幅相机,绝大多数人都使用135相机。
表2-1关于镜头焦距的分类就是针对135相机和35毫米胶卷来说的。
几十年来我们往往把50mm焦距,标准镜头以及45度视角这三者等同起来。
进入数码时代以来,这个观点是不对的,或者说不完全对,因为只有在CCD面积与35毫米胶片一样大的时候,焦距50mm的镜头才依然是视角为45度的标准镜头。
如果焦距不变,CCD面积变小,镜头的视角也会变小,因为镜头的视角是由镜头焦距和胶卷(或CCD)尺寸两者联合决定的。
参见下图:
图2-3:
焦距,CCD尺寸,视角三者的关系
图中focallength就是焦距,angleofview就是视角。
根据上图可以推论:
假如焦距不变,CCD越小,镜头视角越小。
NikonD40x数码相机CCD的对角线长约为原35mm胶片的2/3,如果镜头焦距保