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ISOISO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，如果镜头焦距保持50mm不变，我们发现视角从原来的45度变成了30度。如果要保持45度的视角，则需要把焦距缩短为33mm。也就是说，33mm镜头的成像因为CCD变小而与原来50mm镜头的成像一致，等于是33mm镜头变成50mm的了。我们就把这50/33=1.5称为镜头的焦距转换系数，它的计算公式为135胶片与非全幅DSLR的CCD对角线长度之比。因为不同品牌型号的数码单反CCD大小不一（有APS-H画幅、DX画幅、APS-C画幅和3/4系统等），所以焦距转换系数也不同。CCD面积越小，