в чем измеряется светочувствительность камеры
Чувствительность ISO в фотоаппарате
Автор: Fimpuls.ru · Опубликовано 25.01.2018 · Обновлено 07.11.2018
ISO является одним из трех столпов фотографии помимо диафрагмы и выдержки. Чтобы получить максимально качественные снимки, который может позволить камера, необходимо разобраться в таком понятии как чувствительность ISO. Статья предназначена для начинающих фотографов, поэтому постараемся рассмотреть эту тему наглядно и просто.
Чувствительность ISO – что это?
Еще во времена пленочной фотографии кто-то вспомнит, как подбирали пленку для съемки в помещении и для съемки на улице. Основным критерием выбора была светочувствительность пленки. Пленка чувствительностью 200 подходила для съемки на улице, при хорошем освещении. А вот для квартиры нужна была пленка чувствительностью 400.
Говоря простым языком, ISO – это уровень чувствительности камеры к освещению. Чем меньше значение ISO, тем менее чувствительна камера к свету, а чем больше значение ISO, тем больше чувствительность камеры. За изменение чувствительности камеры, отвечает сенсор (то есть сама матрица фотоаппарата). Это самая главная и дорогая часть в камере, которая собирает свет и превращает его в изображение. На высоких значениях ISO мы можем снять изображение в условиях низкой освещенности, без использования вспышки. Но, в зависимости от уровня камеры, получим шумы (зерно на изображении).
Для наглядности посмотрите на изображение ниже:
Следовательно, на высоких значениях ISO 25600 очень заметен шум.
Влияние ISO на экспозицию
Как диафрагма и выдержка влияют на экспозицию мы уже рассмотрели в предыдущих статьях. Теперь, для того чтобы понять как чувствительность ISO влияет на экспозицию, рассмотрим фотографии, снятые с одним значением диафрагмы и выдержки, освещение в течение съемки не менялось.
f 1/8 1/320 ISO 100 снято днем в помещении
Увеличивая значение ISO мы помогаем сенсору камеры захватить больше света. С каждым большим значением ISO изображение становится светлее.
Влияние ISO на качество изображения
Как и было сказано выше, чем больше значение ISO, тем больше получается шумов и артефактов на фотографии. Также снижается детализация, цвета становятся тусклее. В конвертерах всегда можно аккуратно сгладить шум, но качество так или иначе останется на низком уровне.
Значения ISO для различных съемок
Параметр ISO обычно это первое, что нужно настроить в камере, как только мы собираемся что-то снять.
ISO 50-200 подойдет для съемки на улице днем. Можно конечно ставить и больше, но не забывайте про качество.
ISO 400-800 подходит уже больше для съемки в хорошо освещенном помещении, либо на улице в закатном освещении.
ISO 800-1600 для съемки в темном помещении, где нет возможности использовать вспышку
f 1/8 1/100 ISO 1600
ISO 3200 и выше подойдет для съемки звездного неба или млечного пути
Чем руководствоваться при установке ISO
Заключение
Старайтесь всегда снимать на минимальных значениях ISO. Открывайте диафрагму настолько, насколько позволяет глубина резкости. Если используете вспышку, не нужно ставить слишком большое значение ИСО, в среднем 800 более чем достаточно.
Светочувствительность цифровых камер
Содержание
Эквивалентная светочувствительность
Некоторые производители предусматривают возможность регулировки параметров яркости в пределах одного значения EI, как дополнительный пункт меню настроек камеры. Современные цифровые камеры многократно превосходят фотоматериалы по светочувствительности, и в эквивалентных ISO единицах достигают значения 204800, недоступного для галогеносеребряных фотоэмульсий. Совершенствование алгоритмов шумопонижения позволяет получать при таких значениях EI высокое качество изображения.
Сравнение разных единиц светочувствительности
В таблице приведены сравнительные значения систем измерения светочувствительности ISO и APEX, и эквивалентные значения светочувствительности, выбираемые производителями цифровых фотоаппаратов для градуировки их шкал в соответствии со стандартом ISO12232:2006. Видно, что значения, превышающие 10000 ISO не применимы к существующим фотоматериалам и отражают только регистрирующую способность цифровых фотокамер, выпускаемых со второй половины 2000-х годов.
| APEX Sv | ISO арифм./логарифм.° | Эквивалент ISO цифровых фотоаппаратов | Пример плёнки или камеры, обладающих такой светочувствительностью |
|---|---|---|---|
| −1 | 1.6/3° | ||
| 2/4° | |||
| 2.5/5° | |||
| 0 | 3/6° | «Тасма» ОЧТ-Н | |
| 4/7° | |||
| 5/8° | |||
| 1 | 6/9° | оригинальный Kodachrome | |
| 8/10° | Polaroid PolaBlue | ||
| 10/11° | Kodachrome 8-мм | ||
| 2 | 12/12° | Gevacolor 8-мм обращаемая, позднее Agfa Dia-Direct, «Свема» КН-1 | |
| 16/13° | Agfacolor 8-мм обращаемая | ||
| 20/14° | Adox CMS 20 | ||
| 3 | 25/15° | старый Agfacolor, Kodachrome II и Kodachrome 25, Efke 25, «Тасма» ЦО-22Д | |
| 32/16° | Kodak Panatomic-X, «Свема» ДС-5М, Фото-32 | ||
| 40/17° | Kodachrome 40 (киноплёнка) | ||
| 4 | 50/18° | 50 | Fuji RVP, Ilford Pan F Plus, Kodak Vision2 50D 5201 (киноплёнка), AGFA CT18, Efke 50 |
| 64/19° | Kodachrome 64, Ektachrome-X, ORWOCOLOR NC-19 | ||
| 80/20° | Ilford Commercial Ortho, «Свема» Фото-65 | ||
| 5 | 100/21° | 100 | Kodacolor Gold, Kodak T-Max, Provia, Efke 100, «Свема» КН-3 |
| 125/22° | Ilford FP4+, Kodak Plus-X Pan, «Свема» Фото-130 | ||
| 160/23° | Fujicolor Pro 160C/S, Kodak High-Speed Ektachrome, Kodak Portra 160NC и 160VC | ||
| 6 | 200/24° | 200 | Fujicolor Superia 200, Agfa Scala 200x, «Свема» ОЧТ-180, «Тасма» ОЧ-180, ЦО-Т-180Л |
| 250/25° | «Тасма» Фото-250 | ||
| 320/26° | Kodak Tri-X Pan Professional | ||
| 7 | 400/27° | 400 | Kodak T-Max, Tri-X 400, Ilford HP5+, Fujifilm Superia X-tra 400, Konica VX-400 «Свема» ОЧТ-В |
| 500/28° | Kodak Vision3 500T 5219 (киноплёнка), «Тасма» Изопанхром тип-17 | ||
| 640/29° | Polaroid 600 | ||
| 8 | 800/30° | 800 | Fuji Pro 800Z |
| 1000/31° | Kodak P3200 TMAX, Ilford Delta 3200 | ||
| 1250/32° | Kodak Royal-X Panchromatic | ||
| 9 | 1600/33° | 1600 | Fujicolor 1600, Kodak Ektapress 1600, «Тасма» Изопанхром тип-42 |
| 2000/34° | |||
| 2500/35° | |||
| 10 | 3200/36° | 3200 | Konica 3200 |
| 4000/37° | |||
| 5000/38° | |||
| 11 | 6400/39° | 6400 | |
| 8000/40° | |||
| 10000/41° | |||
| 12 | 12500/42° | 12800 | Значения светочувствительности ISO, превосходящие 10000, не применимы к существующим фотоматериалам. |
| 16000/43° | |||
| 20000/44° | |||
| 13 | 25000/45° | 25600 | Первый серийный цифровой фотоаппарат с таким эквивалентом ISO: Canon EOS 5D Mark II (2008) |
| 32000/46° | |||
| 40000/47° | |||
| 14 | 50000/48° | 51200 | |
| 64000/49° | |||
| 80000/50° | |||
| 15 | 100000/51° | 102400 | Первые серийные цифровые фотоаппараты с таким эквивалентом ISO: Nikon D3S и Canon EOS-1D Mark IV (2009) |
| 125000/52° | |||
| 160000/53° | |||
| 16 | 200000/54° | 204800 | Первые серийные цифровые фотоаппараты с таким эквивалентом ISO: Canon EOS-1D X (2011), Nikon D4 (2012) |
Примечания к таблице: значения светочувствительности систем APEX и ISO, выделенные жирным шрифтом, соответствуют реальным значениям, использующимся производителями для конкретных фотоматериалов. Все остальные значения вычислены на основе тех же прогрессий в качестве математического продолжения существующих шкал.
Стандарт ISO 12232:2006
Методика стандартной выходной чувствительности (англ. Standard Output Sensitivity, SOS ) так же появилась в последнем стандарте, и основана на предположении, что средний уровень яркости в выходном изображении sRGB должен получаться при съёмке серой карты с 18% отражательной способностью при измерении экспозиции экспонометрической системой, откалиброванной в соответствии со стандартом ISO 2721 без экспокоррекции. Поскольку измерения должны проводиться в цветовом пространстве sRGB, методика применима только к снимкам, сделанным в этом пространстве — главным образом, формата JPEG — и неприменима к снимкам в формате RAW. Кроме того, методика неприемлема в случае использования матричного режима измерения.
Методика, основанная на точке насыщения близка методике SOS, но основывается не на 18% серой карте, а на 100% яркости, при которой начинают пропадать детали в света́х. Значения экспозиционного индекса, полученного таким методом, выше, чем предыдущие на 0,704. Так же, как и предыдущая методика SOS, метод точки насыщения предполагает измерения в цветовом пространстве sRGB, и не применим к файлам формата RAW.
Две методики, основанные на уровне шумов иногда используются для определения диапазона EI любительских цифровых фотокамер. В этом случае определяются крайние значения EI, при которых снимки могут считаться «отличными» или «приемлемыми», соответственно для наименьшей и наибольшей эквивалентной светочувствительности.
Методы расчёта экспозиционных индексов
Значения эквивалентной светочувствительности ISO цифровых камер зависят от свойств сенсора и алгоритмов цифровой обработки получаемого изображения в камере. Эта величина может быть выражена через экспозицию H, получаемую матрицей, в люксах в секунду. Для усреднённого объектива с фокусным расстоянием f, намного меньшим, чем расстояние до объекта съёмки, экспозиция составляет:
где L — яркость объекта съёмки в канделах на квадратный метр, t — выдержка в секундах, N — диафрагменное число. Тогда коэффициент q определяется равенством:
Точка насыщения
Светочувствительность, определяемая по точке насыщения, рассчитывается с помощью равенства:
Определение по шумам
Светочувствительность, определяемая по методу измерения шумов, зависит от экспозиции, необходимой для достижения определённого отношения сигнал/шум на отдельных пикселях. Используются два соотношения: 40:1 («отличное изображение») и 10:1 («приемлемое качество»). Эти соотношения соответствуют субъективному восприятию изображения с разрешением 70 точек на сантиметр, рассматриваемого с расстояния в 25 сантиметров. Уровень шума определяется, как среднеквадратическое отклонение яркости и цветности отдельных пикселей. Светочувствительность, определяемая этим методом, в наибольшей степени зависит от качества матрицы, и в значительно меньшей — от шумов предусилителя.
Стандартная выходная чувствительность
В дополнение к описанным методикам определения светочувствительности, стандарт ISO 12232:2006 предусматривает методику стандартной выходной чувствительности, основанной на зависимости числовых значений пикселей изображения от полученной экспозиции. Методика основана на равенстве:
Применимость методик стандарта ISO
Стандарт определяет, какая из методик определения светочувствительности предпочтительна в различных ситуациях. Если светочувствительность, выбранная на основе «шумовой» модели 40:1 превосходит тот же параметр, полученный по точке насыщения, выбирается первое из двух значений, округлённое до ближайшего нижнего значения стандартной шкалы. Основанием для такого выбора считается тот факт, что меньшая экспозиция, вычисленная на основе более высокой светочувствительности, даёт заведомо худшее изображение. Кроме того, нижняя граница диапазона значений чувствительности выбирается на основе точки насыщения, а верхняя — по оценке наихудшего отношения сигнал/шум 10:1. В случае, если «шумовая» чувствительность 40:1 оказывается ниже, чем вычисленная по точке насыщения, или не определяется из-за сильных шумов, для отсчёта берётся последняя, округлённая до ближайшего верхнего значения стандартной шкалы, поскольку использование «шумовой» чувствительности приведёт к передержке. Светочувствительность камеры также может быть однозначно определена на основе стандартной выходной чувствительности, округлённой до ближайшего стандартного значения.
Допустим, сенсор камеры обладает следующими характеристиками: «шумовая» чувствительность 40:1 — 107, то же для отношения 10:1 — 1688 и «точка насыщения» — 49. Тогда в соответствии со стандартом фотоаппарат должен обладать следующими значениями шкалы:
При дневном свете — ISO 100; Диапазон значений — ISO 50—1600; Стандартная выходная чувствительность — ISO 100.
Несмотря на подробные инструкции стандарта о применении той или иной методики определения эквивалентной светочувствительности, инструкции фотоаппаратов не отражают, какой именно способ использован для разметки их шкал.
Всё об ISO: как работает чувствительность ISO?
ISO или уровень светочувствительности – это значение, определяющее чувствительность фотоплёнки или сенсора цифровой камеры к…
ISO или уровень светочувствительности – это значение, определяющее чувствительность фотоплёнки или сенсора цифровой камеры к свету. Его обозначение можно найти на катушке фотоплёнки или же в настройках цифровой камеры.
Чувствительность ISO
Так что же скрывается за этими буквами: ISO? На самом деле, ISO — аббревиатура, которая расшифровывается как International Standards Organization (Международная организация по стандартизации), а значение ISO наряду с выдержкой и значением диафрагмы – это три основных фактора, которые в итоге определяют экспозицию снимаемого кадра.
Значение ISO, которое колеблется в районе от 25 до 6400 (и более), указывает на конкретную светочувствительность. Чем ниже значение – тем менее чувствительна к свету плёнка или сенсор камеры. И наоборот: более высокое значение ISO указывает на высокую чувствительность к свету, что свидетельствует о том, что данная плёнка или камера пригодна для съёмки в условиях низкой освещённости.
Чувствительность ISO и шумы изображения
Во времена фотоплёнки, низкие значения ISO также означали, что концентрация светочувствительных кристаллов соли на поверхности плёнки очень высока, что позволяло получать более гладкое и чистое изображение. Чем выше было значение ISO, тем крупнее били кристаллы соли на пленке, что приводило к получению более грубых, зернистых изображений.
В современной цифровой фотографии действует тот же принцип: чем ниже значение ISO, тем меньше чувствительность сенсора камеры и, следовательно, плавнее получаемое изображение, поскольку уровень цифрового шума ниже.
Чем выше значение ISO (выше светочувствительность) тем больше усилий должен приложить сенсор для получения качественного изображения, поскольку ему будет необходимо бороться с большим количеством цифрового шума (всем известные разноцветные крапинки в тенях и полутонах).
Так что же такое цифровой шум? Это любой световой сигнал, порождённый не объектом съёмки и, следовательно, создающий на изображении случайный цвет.
Конструкторы современных цифровых камер разработали сенсоры, позволяющие получать отличные изображения на самых низких значениях ISO. На большинстве цифровых камер минимальный порог чувствительности ISO составляет 100, хотя некоторые топовые и профессиональные камеры способны снимать с чувствительностью ISO 50 и даже ISO 25.
Есть еще одна вещь, которую вам будет полезно узнать о зернистости изображения. В нецифровой фотографии многие фотографы нашли творческий способ использования зернистости изображения для придания изображению своеобразного тона и настроения. К сожалению, цифровой шум имеет иную природу – он проявляется в виде хаотичных скоплений цветных точек – и его художественное использование маловероятно. Тем не менее, некоторые фотографы нашли оригинальные творческие решения для использования цифрового шума.
Чувствительность ISO и Размытие в движении
Съёмка на низких значениях ISO позволяет получить качественные и эстетически привлекательные изображения с точной цветопередачей, однако, она требует идеальных условий освещения.
Тем не менее, существуют вещи, которые вы хотели бы сфотографировать в условиях низкой освещённости. Или же вы можете захотеть запечатлеть быстродвижущийся объект, например, колибри, скачущую лошадь или движущуюся карусель. В обеих ситуациях для захвата подобных предметов с приемлемой экспозицией, вам потребуются более высокие значения ISO.
В отличие от плёночного фотоаппарата, используя цифровую камеру, вы можете изменить чувствительность ISO нажатием всего лишь одной кнопки, эта гибкость позволяет вам гораздо легче получить желаемое изображение.
Так, с высоким ISO вы можете использовать более короткие выдержки, чтобы устранить размытость изображения и/или дрожания фотокамеры. В случае, если вы хотите использовать творческое размытие изображения, то, просто уменьшая чувствительность ISO, вы можете уменьшить выдержку (до значений меньше 1/30 сек), тем самым получить размытое изображение движущихся объектов, при этом сведя количество шумов к минимуму.
Чувствительность ISO и размер сенсора камеры
От размера сенсора цифровой камеры напрямую зависит – насколько низким будет уровень шумов при тех или иных параметрах ISO.
Следует понимать, что размер сенсора – это не то же самое, что количество мегапикселей. Размер сенсора – это его фактические физические размеры. На протяжении большей части истории цифровой фотографии, размер сенсоров цифровых камер был меньше, размера кадра 35-мм плёнки. На цифровых «мыльницах» сенсор был очень маленьким (да и продолжает оставаться таковым), а на большинстве цифровых зеркалок размер сенсора равнялся размеру кадра APC-фотоплёнки (23×15 мм).
Сенсоры меньшего размера производят гораздо больше шума на высоких значениях ISO (800 и выше), главным образом, потому, что высокое количество пикселей, размещённых на небольшой площади, производят больше зерна на всех значениях ISO, исключая самые низкие.
В настоящее время многие производители цифровых зеркальных камер выпускают сенсоры того же размера, что и размер кадра 35-мм фотопленки (так называемые Full Frame или полнокадровые).
Чем больше размер сенсора, тем большее число пикселей может быть размещено на нём, без ущерба для качества изображения вплоть до ISO 1600 (для некоторых камер). На полнокадровом сенсоре более крупные пиксели индивидуально более чувствительны к свету, так что электрическая энергия, необходимая для имитации ISO 800 не создает такое же количество шума, как в случае сенсоров меньшего размера. Поэтому полнокадровые камеры способны захватывать динамичные и эффектные изображения без большого количества цифрового шума даже в условиях низкой освещенности.
Чувствительность ISO и качество изображения
Важно помнить, что чем ниже значение ISO – тем лучше будет качество изображения.
Большинство цифровых камер по умолчанию имеют параметр «Auto ISO», а это уменьшает ваш контроль над качеством изображения, поскольку камера может автоматически установить более высокое значение ISO, что приведет к возникновению большого количества шума, в то время как, более низкое значение чувствительности ISO, установленное вручную, могло бы дать более качественное изображение.
Увеличение ISO влияет на качество изображения по двум основным направлениям:
Рекомендуемые настройки
Как мы писали выше, чем ниже значение ISO, тем более качественными, гладкими и эстетически привлекательными будут ваши изображения.
Значения ISO от 100 до 200 даст вам наилучшие результаты. А если размер сенсора вашей камеры позволяет, то ваши фотографии будут оставаться таковыми и до ISO 400 сохраняя возможность крупноразмерной печати (от 20×24 и выше).
Заключение
При съёмке любого изображения важно учитывать светочувствительность сенсора камеры (ISO), поскольку, чем ниже ISO, тем более гладкое изображение с минимальным количеством шумов вы получите.
Учитывать светочувствительность сенсора важно и при подготовке к съёмке. Например, для того, чтобы снимать на максимально низком значении ISO, вам могут понадобиться дополнительные источники света.
Поэтому, когда вы столкнулись с неблагоприятными условиями освещения (т.е. низкой освещенностью или высокой контрастностью освещения) или вам требуется использовать более короткую выдержку, вам стоит пожертвовать гладкостью изображения, доступной на низких ISO, и сделать снимок с более высоким значением ISO.
Другими словами, лучше увеличить ISO и бороться с последствиями этого, чем не сделать снимок.
Больше полезной информации и новостей в нашем Telegram-канале «Уроки и секреты фотографии». Подписывайся! Читайте нас на Яндекс.Дзен «Секреты и хитрости фотографии».