攝影范談（三十三）ISO都已經(jīng)恒定了，我們變不變？John Fan 范朝亮 <h3>上星期在美中攝影學(xué)會做了個講座：“如何設(shè)置攝影參數(shù)”。從光學(xué)講到量子力學(xué)，暈倒了一大片聽眾。也難怪，總不能指望人人都是物理專業(yè)的畢業(yè)生吧？我這里就將講座的ISO部分內(nèi)容簡化歸納，發(fā)布出來，算是給暈倒的聽眾一劑清醒劑，也是給未能到場的朋友一個交代。</h3><h3><br>說起曝光，少許有點攝影知識的愛好者都知道曝光金三角：光圈，快門，ISO。說簡單，傻瓜都不用去想，全自動。要不哪來的傻瓜機呢？說復(fù)雜。。。嘿嘿，你已經(jīng)知道能多復(fù)雜了吧？我講座包括的內(nèi)容只能算是皮毛。</h3><h3><br>光圈決定景深，快門速度決定曝光時間而影響畫面的動態(tài)模糊感。ISO呢？在此基礎(chǔ)上決定了畫面的亮度，進而影響膠片或者電子傳感器的噪點和顆粒感。這幾乎是放之四海而皆準(zhǔn)的真理，上百年攝影史毋庸置疑的事情。膠片時代我們考慮ISO只是在裝膠卷的一霎那。膠卷裝進相機，我們對ISO便不假思索了。為什么不去想它？因為想了也沒有用，想換ISO除非你換膠卷，難不成拍一張換一卷？人力無法改變的事情就聽天由命去吧，所以膠片時代的拍攝操作過程中曝光其實沒有三角，只有兩角：光圈和快門速度。<br></h3> <h3><div style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">（摘自 Sean Tucker Photography）</span></div></h3><h3><br></h3>數(shù)碼時代不一樣了，每拍一張片子都可以調(diào)ISO。我們的自由度大了，曝光金三角于是名正言順地成了三個角，可是攝影師也因此徒增了許多煩惱。從兩個參數(shù)到三個參數(shù)，其中的組合要復(fù)雜不知多少倍，讓人糾結(jié)萬分。于是數(shù)碼時代好事的畫質(zhì)控也增加了很多倍，對ISO的研究可以寫幾篇博士論文。<h3><br>ISO對圖像的影響究竟如何？很多攝影愛好者都會不假思索地回答：噪點。高ISO的圖片有高噪點，這已經(jīng)是毋庸置疑的事實。比如這張圖，用ISO3200拍攝的圖片比ISO200的噪點高很多，再明白不過的低級問題了。<br></h3> <h3><div style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">（摘自Photography Life）</span></div></h3><h3><br></h3>但是世界上一目了然的事情并不一定就是真理。ISO是不是噪點的罪魁禍?zhǔn)走€是要擺事實講道理，從噪點的起源講起。<br> <h3><div style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">（原圖摘自：Visionteknologi）</span></div></h3><h3><br></h3>當(dāng)光線經(jīng)過相機的鏡頭，光圈，在快門開啟的一段時間內(nèi)抵達數(shù)碼傳感器，由于光電效應(yīng)的作用，光信號被轉(zhuǎn)變成了電信號。在電信號從傳感器中被讀出之后，ISO才開始起作用。也就是說ISO連光是啥樣都沒見著，等它起作用的時候快門已經(jīng)關(guān)閉，曝光過程已經(jīng)完成，稱它是曝光金三角之一本來就是牽強附會的說法。ISO干什么用的？它是個后處理器，將傳感器輸出的電信號放大，讓我們在相機顯示屏上能看見一張明暗適宜的圖像，與傳感器進了多少光一點關(guān)系也沒有。<br> <h3><div style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">(作者：IAN NORMAN)</span></div></h3><h3><br></h3>從光信號進入鏡頭到相機輸出圖像的整個過程中噪點從何而來呢？圖像噪點的起源可以最粗略地分成三大部分：<br><ol><li> 攝入噪點 （S）</li><li> 上游噪點 （D）</li><li> 下游噪點 （R）</li></ol>由于噪點的隨機性，所有噪點的總和 = √(S^2+D^2+R^2 )，而不是簡簡單單地加在一起。這里的攝入噪點（S）是由光線的量子性所決定的，它是現(xiàn)代頂級相機噪點的主要來源。也就是說我們?nèi)粘Ｋ姷墓饫锉旧砭蛶е朦c，不要什么噪點都拿來埋怨相機。而攝入噪點的強度 ∝ √進光量，與光圈大小與快門速度息息相關(guān)。如何降低攝入噪點？對一個特定的相機來說，除了讓相機多進點光之外沒有任何其他辦法。為了多進光，就必須加大光圈或者減慢快門速度。攝入信號的信噪比 ∝進光量/( √進光量)=√進光量，也是隨進光量而增加。我們通常在一張圖片上看見的噪點取決于信噪比，不是簡單的噪點強度。<h3><br>相機的上游噪點卻是相機造成的，它有很多來源：傳感器發(fā)熱造成的熱噪點，電子系統(tǒng)的開關(guān)，像素間的相互影響，與從傳感器讀取信號的過程中產(chǎn)生的電子噪點，等等。這些噪點的共同特征是它們在ISO起作用之前就已經(jīng)存在了。它們和圖像信號與攝入噪點混雜在一起，ISO這個“馬后炮”的電子后處理器根本不知道誰是信號誰是噪點，一股腦地將它們同步放大。所以圖像信號與噪點強度的比例（信噪比）到此為止不會因為ISO的設(shè)定而有任何改變。說到這里噪點還是不能埋怨ISO。</h3><h3><br>最糾結(jié)的是下游噪點，也稱下游讀入噪點，它是在ISO將圖像信號與噪點放大之后才起作用的，是電子系統(tǒng)在傳輸電信號和將信號數(shù)字化的過程中所產(chǎn)生的噪點。ISO放大器的本身也會造成噪點，但是微小到可以忽略不計。一旦信號被數(shù)字化，就不會再產(chǎn)生任何噪點。所以ISO還是清白的。</h3><h3><br>既然所有噪點的總和 = √(S^2+D^2+R^2 )，圖像信號（T）與噪點強度的比例（信噪比）=T / √(S^2+D^2+R^2 )。假定我們將ISO增加10倍，圖像信號（T）和上游噪點（D）都會增加十倍，分別變成了10T，10S和10D，而下游噪點（R）是ISO之后的事情，不會變。加大十倍ISO后的信噪比 =10T / √(100S^2+100D^2+R^2 )=T / √(S^2+D^2+0.01R^2 )。下游輸入噪點在全部噪點中所占的比例大大下降。ISO增加到一定的程度，下游輸入噪點便可以忽略不計。</h3><h3><br>有沒有聽錯？你是在說ISO越高噪點反而越低？是的。老一代的相機與現(xiàn)代幾乎全部的佳能（1DX2除外）和奧林帕斯相機都有這樣的表現(xiàn)。這類相機現(xiàn)在被稱為ISO非恒定性相機，是讀入噪點很大而造成的。我們拿佳能相機作一個簡單實驗：手動設(shè)置將光圈和快門速度固定，這樣做是為了固定進光量，只看ISO對圖像的影響。如果不固定進光量的話我們會無法將ISO對圖像的影響與光圈和快門速度的影響分別開來。那樣的實驗結(jié)果只能是張冠李戴。<br></h3> <h3><div style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">(作者：IAN NORMAN)</span></div></h3><h3><br></h3>由于進光量被固定了，降低ISO會讓畫面變暗，一直暗到漆黑一片。然而噪點有什么變化呢？讓我們用Photoshop將每張圖片都調(diào)到同樣的亮度。結(jié)果讓人大吃一驚，原來高ISO的圖片噪點還真的更低：<br> <h3 style="text-align: center;"><span style="color: inherit;">(作者：IAN NORMAN)</span><br></h3><div><span style="color: inherit;"><br></span></div><h3>我平時的片子不是這樣的呀。比如前面那張洋娃娃的局部圖像明明是ISO3200的噪點比ISO200的噪點強度高很多呀。難道我們都看走眼了？不是的?；煜暵牭淖锟?zhǔn)资亲詣悠毓庀到y(tǒng)。ISO從200增加到3200，增加了16倍，自動曝光系統(tǒng)為了保持圖片的恒定亮度，通過對光圈或者快門速度的自動調(diào)節(jié)將進光量給減少了16倍。因為攝入信號的信噪比 ∝ √進光量，攝入噪點便增加了4倍。這是真正的罪魁禍?zhǔn)?，ISO卻是被冤枉的。</h3><h3><br>ISO非恒定性是電子系統(tǒng)的高噪音造成的。在高進光量低ISO的情況下（比如大白天），因為攝入噪點很低，對圖像的影響不大。在暗光條件進光量不夠，我們下萬不得已，只能靠提高ISO來壓制下游讀入噪點，造成高ISO條件下噪點減少的現(xiàn)象。ISO是功臣，而不是罪犯。</h3><h3><br>然而現(xiàn)代幾乎所有頂級尼康，索尼，富士相機以及佳能1DX2的讀入噪點低到可以忽略不計。這一下R ~ 0，噪點的總和變成 = √(S^2+D^2 )，只與攝入噪點和上游噪點有關(guān)。而這兩項噪點與圖像信號同步倍ISO放大，無論ISO如何設(shè)定也不會影響圖像信號與噪點的比例（信噪比）。這就是所謂ISO恒定性相機。<br></h3> <h3>當(dāng)我們用具有ISO恒定性的相機再去重復(fù)以上的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論用什么ISO，噪點的強度都是相同的! 讀到這里一定有人嘀咕：ISO是不是恒定與我何干？恒定性是表面現(xiàn)象，這是極低的讀入噪點而造成。這樣的相機總體的電子噪點比ISO非恒定性的相機要低得多。與此同時，ISO恒定性讓曝光金三角徹底擺脫ISO，簡化了設(shè)置，為攝影手段帶來一片前所未有的新天地。</h3> <h3>在我的攝影生涯中，多年來同時拍攝風(fēng)光與野生動物兩大截然不同的題材，一直是天經(jīng)地義地使用兩種不同的設(shè)置：風(fēng)光攝影用光圈優(yōu)先，同時將ISO設(shè)置得很低來保持最佳畫質(zhì)；野生動物攝影用速度優(yōu)先，適當(dāng)提高ISO來保持畫面亮度。這樣的設(shè)置有個弊端：除非是拍攝一個千年不變、人人可以隨時重復(fù)的頑石，常常是顧得了一頭顧不了另一頭。設(shè)定了光圈（景深），對速度沒有精確的控制；相反設(shè)定了速度，對景深又沒有精確的掌握；同時還要照顧ISO，整天想著畫質(zhì)的優(yōu)劣。</h3><h3><br>近幾年ISO恒定性相機的發(fā)展讓我對曝光方式重新思考，逐漸轉(zhuǎn)換到了一種統(tǒng)一的參數(shù)設(shè)置方式，無論對什么攝影題材都是如此：手動控制光圈和快門速度，讓ISO完全自動化，同時做到“進光量優(yōu)先” - 也就是說在創(chuàng)作要求的許可下盡量用最大光圈和最慢速度。</h3><h3><br></h3><h3>現(xiàn)代ISO恒定性相機噪點的最大來源是攝入噪點，是光的量子性所決定的?，F(xiàn)場拍攝時降低攝入噪點的唯一途徑就是讓“進光量優(yōu)先”。我每次拍攝都根據(jù)自己的創(chuàng)作意圖問自己兩個最基本的問題：</h3><h3><br>1. 景深需要多少？設(shè)定光圈時做到景深夠用就行，不再使用更小的光圈。這樣的做法也同時避免了小光圈的光學(xué)衍射問題。<br><ul><li>風(fēng)光通?！蹻11 – 全景清晰</li><li>野生動物和人像≥F8 –背景模糊</li><li>拍星空用最大光圈（F2.8）- 光永遠不夠</li></ul>2. 速度需要多少？根據(jù)物體的運動速度和創(chuàng)作所需要的清晰度或者模糊度來設(shè)定速度。速度夠用就行，也不再追求更快的速度。<br><ul><li>靜物不考慮，曝光時間越長越好。這種情況下用光圈優(yōu)先會很方便。</li><li>水流拉絲～1/4秒左右</li><li>星空一般≤30秒</li><li>飛鳥糊版～1/20秒左右</li><li>飛鳥數(shù)毛版≤1/1000秒</li></ul></h3><h3></h3> <h3 style="text-align: center;">作者：范朝亮</h3><h3 style="text-align: center;">（24mm，F(xiàn)8，超焦距，1/1000s，ISO400）</h3><h3><br>由于光圈和快門速度被強制性地分開考慮了，往往拍攝的過程中會出現(xiàn)意想不到創(chuàng)作靈感：拍飛云流水可以嘗試不同的速度，拍野生動物可以運用不同的景深，達到不同的效果。就兩個參數(shù)這么簡單？是的。實地拍攝只考慮這兩點，不必整天搗鼓ISO。但是在你急匆匆地出門拍攝之前我還有幾點補充說明：</h3><h3><br><ol><li>連ISO都不用去看了？以上的設(shè)置方法已經(jīng)在創(chuàng)作意圖許可之下保證了最大的進光量，你已經(jīng)是力所能及了。這時的ISO是多少只不過是畫質(zhì)研究員的飯后談資，與攝影實踐沒有多大關(guān)系。難道你還有其他辦法在不影響創(chuàng)作效果的前提下降低ISO不成？這就像膠片時代已經(jīng)裝進相機的膠卷，聽天由命吧。何況它根本不影響噪點呢？我一般將ISO設(shè)置在全自動100-3200，你可以根據(jù)自己的需要設(shè)定不同的范圍，比如100-6400或者更高。都自動化了，多考慮便是自尋煩惱，就像當(dāng)年的膠片攝影一樣。除非是拍星空，因為曝光系統(tǒng)失效，必須固定ISO（一般3200）。ISO到達設(shè)置的最高值時片子仍舊太暗怎么辦？不用去管它，后期調(diào)節(jié)便可。如果用閃光燈？就更不用去糾結(jié)了。圖像的最后效果不僅與ISO沒什么關(guān)系，與快門速度一般都無關(guān)。有讀者還一定會問我的進光量是大是??？看一眼面前場景的明暗便知。實在需要相機來告訴你，就看一眼ISO吧。ISO高證明進光量低，反之是高進光量。</li><li>為什么不用更高的ISO？因為非常高的ISO還對畫質(zhì)有其他負面的影響：降低寬容度，降低色彩敏感度，等等。所以很高ISO的影像盡管能做到噪點可以讓人接受，但是整體效果總是有一種說不出來的怪怪的感覺：不是層次不均勻，就是反差太低，或者色彩有偏差。不到萬不得已不要去折騰非常高的ISO。</li><li>還會有絕頂聰明之人指出ISO恒定性相機畫質(zhì)最好的其實只有一個特定的原生ISO。這樣的考慮對畫質(zhì)的影響已經(jīng)非常小，使得參數(shù)設(shè)置過于復(fù)雜化?，F(xiàn)場拍攝是藝術(shù)創(chuàng)作重要還是研究馬尾巴的功能重要？以最簡單的步驟，最快的手段，達到最大的收獲，才是最佳的參數(shù)設(shè)置。</li><li>因為完全手動調(diào)節(jié)光圈和快門來增減進光量，這時的曝光補償只是調(diào)節(jié)ISO來影響顯示亮度而已，給你改變曝光的假象，于事無補。增加曝光補償反而會引起過爆的風(fēng)險。</li><li>堅決避免大面積過爆，除非是太陽或者月亮在你的取景框里。現(xiàn)在最先進的全幅相機（尼康，索尼，富士）能讓后期暗部提亮6檔而對畫質(zhì)影響不大，何況暗部真要被提亮6檔的話已經(jīng)到了影響視覺習(xí)慣的地步，畫面成了陰曹地府。但是圖像一旦過曝你可就徹底暈菜了，無法挽回。所以我在高反差的場景往往降低曝光補償，讓圖像變暗，避免高光過爆。包圍曝光的運用也因此越來越少了。</li><li>今天的向右曝光是實實在在地靠增加光圈和曝光時間來增加進光量，而不是靠增加ISO讓直方圖向右移動。除非像上面已經(jīng)說過的老式相機或者今天絕大多數(shù)佳能和全部的奧林帕斯相機由于高讀入噪點造成ISO不恒定性，提高ISO向右曝光能夠遮掩下游讀入噪點的影響。提高ISO向右曝光對現(xiàn)代讀入噪點幾乎為零的ISO恒定性相機已經(jīng)毫無作用。相反手動設(shè)置光圈和速度，靠曝光補償向左曝光更為實用。</li></ol></h3> <h3 style="text-align: center;">（作者：范朝亮。向左曝光，減爆兩檔。）</h3> <h3 style="text-align: center;"><br></h3><h3 style="text-align: center;"><br></h3><h1 style="text-align: center;"><b>完</b></h1><h3 style="text-align: center;"><br></h3><h1><b>《攝影范談》目錄</b></h1><h3><a contenteditable="false" href="http://www.52010000.com.cn/dacxj7d" target="_blank" class="link"><span class="iconfont icon-iconfontlink"> </span>《攝影范談》專欄目錄</a><b><br></b></h3> <h3>范朝亮，英文名John Fan，旅美自然風(fēng)光攝影師。作品在國際攝影界屢獲殊榮, 頻繁發(fā)表在國內(nèi)外出版物，在多個國際展覽中展出，并被多家圖片社收藏。他同時又是國際頂級在線攝影藝術(shù)畫廊1x.com的策展人，美國攝影學(xué)會(PSA) PID 副主席，以及世界頂尖攝影創(chuàng)作團隊 - 四光圈創(chuàng)始人之一。他的全部攝影作品收集在其個人網(wǎng)站:</h3><p style="font-family: -webkit-standard; white-space: normal; -webkit-tap-highlight-color: rgba(26, 26, 26, 0.301961); -webkit-text-size-adjust: auto;"><a contenteditable="false" href="https://johnfanphotography.com/" target="_blank" class="link"><i class="iconfont icon-iconfontlink"> </i>John Fan Photography</a><br></p> <p style="font-family: -webkit-standard; white-space: normal; -webkit-tap-highlight-color: rgba(26, 26, 26, 0.301961); -webkit-text-size-adjust: auto;">范朝亮著作【攝影范談集】三周改變你的攝影觀，2019年出版。</h3> <h3>范朝亮著作【理性的靈動 - 大自然的攝影語言】敘述作者在攝影作品背后理性的思考和靈性的感知，于2017年元旦出版，入選2017年1月百道好書榜。第二版于2019年出版。</h3>