Светочувствительность фотоаппарата – «Что означает параметр iso в фотоаппарате?» – Яндекс.Знатоки

Экспозиция. Часть 1. Параметры экспозиции

NIKON D810 / Nikon AF-S 70-200mm f/4G ED VR Nikkor УСТАНОВКИ: ISO 500, F4, 1/320 с, 200.0 мм экв.

При обучении фотографии, вероятнее всего, ни одна техническая тема не вызывает столько вопросов, как экспозиция. Большинство новичков пугаются даже самого термина. Они моментально рисуют в воображении какие-то формулы из высшей математики и делают, безусловно, неверный вывод о том, что тема эта им не по зубам. Но на самом деле всё не так сложно.

Понимание того, что такое экспозиция, поможет делать более качественные кадры. Ведь вместе с этим вы поймёте, как вообще получается фотография и что происходит внутри любого фотоаппарата.

По сути, с этим термином знаком любой, кто хоть раз бывал в музее: экспозиция — это презентация экспонатов. А экспозиция в фотографии — это «демонстрация» фотокамере будущего кадра. «Показывать» фотоаппарату наш кадр мы можем различными способами, ведь за экспозицию отвечают три параметра: выдержка, диафрагма и светочувствительность. Прежде всего, они определяют, насколько ярким будет снимок. Есть ещё ряд важных функций. Давайте разберёмся.

Напомним, что фотоаппарат, как и глаз человека, видит не сами предметы, а отражённый от них свет. Поэтому свет в фотографии играет решающую роль. Параметры экспозиции помогают отмерить нужное количество света для получения идеального снимка. Ведь если света на матрицу попадёт недостаточно (например, когда мы снимаем в слабо освещённом месте), кадр получится слишком тёмным, а если света попадёт много — пересвеченным.

Тёмный («недосвеченный») кадр. Как правило, фотоаппарат старается избегать таких кадров. И при неправильно настроенных параметрах мы, скорее всего, получим размазанный из-за длинной выдержки кадр, нежели тёмный.

Слишком светлый («пересвеченный») кадр

Нормальный кадр

Выдержка

Пожалуй, это самый многогранный и сложный параметр экспозиции. Выдержка — это время экспонирования снимка. То есть время, в течение которого мы показываем наш сюжет матрице фотоаппарата. Чем дольше время выдержки, тем больше света попадёт на матрицу. Однако нужно помнить, что наш мир находится в постоянном движении. Как будет выглядеть на фотографии движущийся объект, если снять его на длинной выдержке? Он размоется. Даже совершенно неподвижный объект может смазаться на длинной выдержке, если сама камера будет хоть немного дрожать (например, в руках фотографа). Смаз изображения вследствие дрожания камеры называется «шевелёнка». Как её избежать? Недавно мы подробно писали об этом. Если вкратце, то нужно сократить выдержку.

Чтобы добиться резких снимков, фотографы используют выдержки длиной в доли секунды. Вспомним школу и уроки арифметики: как выглядят дроби. Часто выдержка составляет 1/125 секунды. Казалось бы, такой короткий промежуток времени! Но если речь идёт о съёмке движущегося объекта (спортивные игры, резвящиеся дети и пр.), то даже такой выдержки не хватит. Придётся снимать при более коротких значениях. Распространённая ошибка новичков — съёмка на слишком длинной выдержке. От этого кадры получаются смазанными.

NIKON D810 / 70.0-200.0 mm f/4.0 УСТАНОВКИ: ISO 250, F10, 1/30 с, 70.0 мм экв.

Кадр смазался из-за съёмки с рук при слишком длинной выдержке

NIKON D810 / 70.0-200.0 mm f/4.0 УСТАНОВКИ: ISO 250, F10, 1/30 с, 70.0 мм экв.

Чтобы кадры получались чёткими, следите за выдержкой! Её значения всегда отображаются на экране камеры.

Современные зеркальные фотокамеры умеют отрабатывать выдержки в диапазоне от 1/4000 (или даже 1/8000) до 30 секунд. Также возможно сделать выдержку произвольной длины самостоятельно, установив режим «B» (Bulb, «от руки»). Однако с этим режимом проще работать, если у камеры есть пульт дистанционного управления.

Простейший пульт дистанционного управления для фотоаппаратов Nikon ML-L3 позволяет сглаживать даже минимальные движения камеры на штативе при нажатии на кнопку спуска и получать более чёткие кадры.

Внимательный читатель задастся вопросом: зачем нужны многосекундные выдержки, если в процессе съёмки всё будет смазываться на выдержках длиннее 1/60 секунды? Длинные выдержки покорятся лишь тем, кто умеет надёжно фиксировать камеру, установив аппарат на штатив или опору. Длинные выдержки помогают фотографировать ночью при очень скудном освещении. Кроме того, они позволяют сильно размыть движение. В результате мы можем получить необычные кадры. Размыть на длинной выдержке можно любое движение. Например, движения людей, воды, транспорта.

Благодаря выдержке в 1 секунду на фотографии удалось интересно и динамично размыть воду в горном ручье.

Пример использования длинной выдержки. При 30-секундной выдержке проплывающий по Москве-реке катер размылся, образовав за собой эффектный голубой след. Слева на фото можно видеть огни от автомобильных фар, также превратившиеся на длинной выдержке в полосы.

Диафрагма

Диафрагма — это устройство, регулирующие диаметр отверстия в объективе, через которое свет попадает на матрицу. Мы можем регулировать размер этого отверстия: уменьшать или увеличивать. Через большое отверстие пройдёт больше света, через маленькое — меньше. Но с помощью диафрагмы регулируют не только поток света, но и глубину резкости на фотографии (за это отвечает Глубина Резкости Изображаемого Пространства — ГРИП). О глубине резкости мы писали в отдельном уроке, сейчас же скажем кратко. Диафрагма — один из самых доступных способов увеличить или уменьшить ГРИП при съёмке. Закрывая диафрагму, мы увеличим глубину резкости, открывая — уменьшим глубину резкости и сильнее размоем фон на снимке. Размер отверстия диафрагмы обозначается числами: чем число больше, тем меньше открыта диафрагма. Часто перед этим показателем ставится буква F. Например: F3.5, F5.6, F16. Как широко можно открыть диафрагму? Это зависит от параметров вашего объектива.

Регулировка отверстия диафрагмы в объективе и получаемые при этом фотографии. Меняя значение диафрагмы, мы можем сильнее или слабее размывать фон, увеличивать или уменьшать глубину резкости.

Часто значение максимально открытой диафрагмы объектива называют светосилой. Простые объективы имеют светосилу F3.5–5.6. Продвинутые модели имеют более высокую светосилу (F1.4, F2.8), то есть способны пропустить сквозь себя больше света и сильнее размыть фон на фотографии.

Значение диафрагмы отображается как в видоискателе, так и на экране фотокамеры (на рисунке представлен интерфейс Nikon D5300).

Поскольку с помощью разных комбинаций выдержки и диафрагмы, мы можем получать разные эффекты на фото (по-разному передавать движение, добиваться разной глубины резкости), эти параметры тесно взаимосвязаны. Поэтому выдержку и диафрагму иногда называют экспопарой.

Светочувствительность

Как можно догадаться, светочувствительность отвечает за чувствительность матрицы фотоаппарата к свету. Вспомните, на пляже некоторые люди загорают (и даже обгорают) быстро, а некоторые — медленно. Это связано с тем, чувствительность их кожи к солнечному свету разная. То же самое и с матрицей фотокамеры, но её чувствительность мы можем регулировать, заставляя её «загорать» под лучами света быстрее или медленнее. Светочувствительность матрицы измеряется в единицах ISO. Чем больше этот показатель, тем выше чувствительность. Но при увеличении светочувствительности, на снимке появляются помехи, цифровой шум. У матрицы фотоаппарата есть минимальное значение светочувствительности, при котором она даёт самое лучшее качество изображения. Обычно это ISO 100. При регулировании чувствительности важно запомнить следующую закономерность: чем выше ISO, тем больше на снимке цифрового шума, помех. Если при значениях ISO 400–800 (в зависимости от камеры) качество снимка остается еще очень высоким, то дальше, по мере увеличения ISO, качество начинает постепенно снижаться.

Поэтому повышают ISO только тогда, когда света в камеру попадает недостаточно для съёмки на выбранной выдержке (длина которой обусловлена сюжетом съёмки). Получается, чтобы сфотографировать достаточно яркий и чёткий кадр на относительно короткой выдержке, приходится либо открывать диафрагму, либо повышать светочувствительность. Отметим, что светочувствительность стоит повышать только тогда, когда нам нужно взять достаточно короткую выдержку для съёмки конкретного сюжета (например, если в кадре есть движение, оно может смазаться при съёмке на очень длинной выдержке). «Впрок» светочувствительность не повышают, ведь это грозит появлением цифрового шума на фотографиях. Посмотрим, как выглядит цифровой шум при различных значениях ISO и как он портит качество снимков.

NIKON D600 / 70-200mm УСТАНОВКИ: ISO 100, F4, 1/125 с

Сфотографируем этот сюжет при различных ISO и рассмотрим его фрагменты со 100% увеличением.

ISO 100: видно, что картинка гладкая, детализированная.

ISO 6400: картинку как будто «посыпали» песком, всё покрыто точками разной яркости. Это и есть цифровой шум. Резкость, контраст и насыщенность цветов снизились.

Уровень цифрового шума у различных камер разный. Всё зависит от модели фотоаппарата. Как правило, чем современнее камера и чем более крупной матрицей она оснащена, тем она менее «шумная». К примеру, доступная любительская зеркалка Nikon D5500 и продвинутая полнокадровая камера Nikon D750 (новинки бренда) дают более низкий уровень шума даже на высоких значениях ISO по сравнению с их предшественниками.

Закон взаимозаместимости

Мы уже знаем, что одной и той же яркости снимка (то есть одной и той же экспозиции) можно добиться различными сочетаниями параметров выдержки, диафрагмы и светочувствительности. Это называется законом взаимозаместимости.

NIKON D810 / Nikon AF-S 70-200mm f/4G ED VR Nikkor УСТАНОВКИ: ISO 500, F4, 1/320 с, 200.0 мм экв. NIKON D810 / Nikon AF-S 70-200mm f/4G ED VR Nikkor УСТАНОВКИ: ISO 720, F4, 1/400 с, 200.0 мм экв. NIKON D810 / Nikon AF-S 70-200mm f/4G ED VR Nikkor УСТАНОВКИ: ISO 1400, F6.3, 1/320 с, 200.0 мм экв.

При различных сочетаниях выдержки, значения диафрагмы и ISO удалось получить одинаковые по яркости кадры.

Однако для разных сюжетов может быть выгодна именно определённая их комбинация. К примеру, портрет лучше снимать на открытой диафрагме, чтобы размыть фон, а при съёмке ночного пейзажа стоит удлинить выдержку.

Экспозиция и автоматика фотокамеры. Экспокоррекция.

Современные фотоаппараты самостоятельно измеряют освещённость сцены и в соответствии с её показателями настраивают параметры съёмки. В режимах P, A, S и M возможна настройка параметров экспозиции. Во всех этих режимах съёмки, кроме «М» (ручного), мы увидим в действии принцип «если где-то убудет, то где-то прибудет». Допустим, в режиме «А» мы попробуем прикрыть диафрагму… Чтобы получить кадр нужной яркости, автоматика компенсирует закрытую диафрагму, удлинив выдержку. Поэтому, чтобы менять яркость снимков во всех режимах, кроме режима «М» (да и в режиме «М», если вы снимаете в режиме автоматического ISO), существует экспокоррекция. То, как регулируется экспокоррекция именно на вашей камере, можно посмотреть в инструкции к ней. Как правило, это делается с помощью кнопки с «+/-»: зажимаем кнопку и крутим колёсико управления.

Далее мы рассмотрим пример настройки экспокоррекции на фотоаппарате Nikon D5300.

На экране камеры вы можете увидеть два индикатора. В жёлтой рамке отображается шкала, похожая на шкалу регулировки звука в телевизоре: если сместить индикатор в сторону минуса, кадр получится темнее; если же индикатор сдвинуть к плюсу, будет установлена положительная экспокоррекция. В зелёной рамке эти показатели отображены в цифрах.

Экспокоррекция — самый простой способ настроить яркость снимка. А выбирая нужные показатели диафрагмы или выдержки, вы сможете лучше передать сюжет на снимке: отобразить в кадре движение, размыть фон и пр.

Обычно фотоаппарат довольно точно настраивает экспозицию, и снимки получаются должной яркости. При измерении освещенности сюжета, автоматика исходит из предположения, что на сцене преобладают средние по яркости (серые) оттенки. Однако, ведь это не всегда так. Иногда мы фотографируем предмет на очень светлом или на очень тёмном фоне, в кадре преобладают не средние по яркости оттенки, а наоборот — очень светлые или очень темные. В первом случае объект съёмки может получиться тёмным, во втором — слишком светлым. В таких ситуациях стоит применить экспокоррекцию, исправив яркость фото.

Фотография сделана на светлом фоне заснеженных гор. Кадр получился темноватым. Самое время внести положительную экспокоррекцию.

NIKON D810 / 70.0-200.0 mm f/4.0 УСТАНОВКИ: ISO 80, F6.3, 1/125 с, 70.0 мм экв.

Экспокоррекция +1EV позволила сделать кадр достаточно ярким.

NIKON D810 / 70.0-200.0 mm f/4.0 УСТАНОВКИ: ISO 80, F6.3, 1/60 с, 70.0 мм экв.

Мы упомянули о том, что в различных режимах съёмки, мы можем регулировать параметры экспозиции. В следующем уроке мы подробно разберём, какие режимы оптимальны для съёмок того или иного сюжета.

prophotos.ru

Википедия — свободная энциклопедия

Избранная статья

Первое сражение при реке Булл-Ран (англ. First Battle of Bull Run), также Первое сражение при Манассасе) — первое крупное сухопутное сражение Гражданской войны в США. Состоялось 21 июля 1861 года возле Манассаса (штат Виргиния). Федеральная армия под командованием генерала Ирвина Макдауэлла атаковала армию Конфедерации под командованием генералов Джонстона и Борегара, но была остановлена, а затем обращена в бегство. Федеральная армия ставила своей целью захват важного транспортного узла — Манассаса, а армия Борегара заняла оборону на рубеже небольшой реки Булл-Ран. 21 июля Макдауэлл отправил три дивизии в обход левого фланга противника; им удалось атаковать и отбросить несколько бригад конфедератов. Через несколько часов Макдауэлл отправил вперёд две артиллерийские батареи и несколько пехотных полков, но южане встретили их на холме Генри и отбили все атаки. Федеральная армия потеряла в этих боях 11 орудий, и, надеясь их отбить, командование посылало в бой полк за полком, пока не были израсходованы все резервы. Между тем на поле боя подошли свежие бригады армии Юга и заставили отступить последний резерв северян — бригаду Ховарда. Отступление Ховарда инициировало общий отход всей федеральной армии, который превратился в беспорядочное бегство. Южане смогли выделить для преследования всего несколько полков, поэтому им не удалось нанести противнику существенного урона.

Хорошая статья

«Хлеб» (укр. «Хліб») — одна из наиболее известных картин украинской советской художницы Татьяны Яблонской, созданная в 1949 году, за которую ей в 1950 году была присуждена Сталинская премия II степени. Картина также была награждена бронзовой медалью Всемирной выставки 1958 года в Брюсселе, она экспонировалась на многих крупных международных выставках.

В работе над полотном художница использовала наброски, сделанные летом 1948 года в одном из наиболее благополучных колхозов Советской Украины — колхозе имени В. И. Ленина Чемеровецкого района Каменец-Подольской области, в котором в то время было одиннадцать Героев Социалистического Труда. Яблонская была восхищена масштабами сельскохозяйственных работ и людьми, которые там трудились. Советские искусствоведы отмечали, что Яблонская изобразила на своей картине «новых людей», которые могут существовать только в социалистическом государстве. Это настоящие хозяева своей жизни, которые по-новому воспринимают свою жизнь и деятельность. Произведение было задумано и создано художницей как «обобщённый образ радостной, свободной творческой работы». По мнению французского искусствоведа Марка Дюпети, эта картина стала для своего времени программным произведением и образцом украинской реалистической живописи XX столетия.

Изображение дня

Рассвет в деревне Бёрнсте в окрестностях Дюльмена, Северный Рейн-Вестфалия

ru.wikipedia.green

Что такое светосила объектива в фотоаппарате

Решив выбрать новый объектив к своему зеркальному фотоаппарату, стоит определиться, какими параметрами он должен обладать. Среди важных моментов, значительно влияющих на качество результата – светосила объектива. Что такое светосила фотообъектива, какие задачи она помогает решить, какая оптика относятся к светосильным и другие вопросы далее в статье.

Что такое светосила объектива

От того, насколько светосильный объектив использует фотограф, зависит количество света, попадающее на матрицу фотоаппарата. Светосила (обозначается буквой f) показывает, насколько мощный поток света достигнет цели. Ведь стекло или пластик, из которого изготавливают объективы, не полностью прозрачно и часть светового потока рассеивается по пути к матрице. Свет преломляется в разных направлениях, часть его поглощается линзами.

Чем шире открыта диафрагма, тем больше света она может пропустить. Светосилу указывают из расчета диаметра максимально открытой диафрагмы и фокусного расстояния до объекта съемки. Чем это соотношение меньше, тем выше светосила.

От количества света, попавшего на матрицу, зависят:

• глубина резкости изображения;
• возможность создать качественный снимок даже при недостаточном количестве света.

Глубина резкости

Светосильные объективы позволяют сильнее выделить резкостью только главные объекты. Например, при съемке портретов. Количество объектов, находящихся в резкости определяется глубиной резко изображаемого пространства – ГРИП. Окружающий фон красиво размывается, создавая вокруг объекта съемки так называемое боке. Это позволяет избавиться от ненужных деталей, скрыть непривлекательный фон. Такие кадры во многих случаях выглядят намного более эффектно.

Качество даже при недостатке света

При недостатке освещения фотограф может изменить в фотоаппарате 3 основные настройки: светосилу (ISO), выдержку и светочувствительность оптики (диафрагмой). При этом выдержку можно менять лишь до определенных значений, чтобы не получить смазанный кадр – «шевеленку». Высоко поднятые значения светочувствительности способны ухудшить качество кадра, так как появится цифровой шум. Остается использование светосилы, то есть максимальное открытие диафрагмы. Этот показатель не ухудшит качество снимка и выручит в данной ситуации.

Какая оптика считается светосильной

Светосильные объективы еще называют быстрыми и светлыми. К этому типу оптики относятся модели, в которых максимально открытая диафрагма (f) начинается от 2.8. Например, Sigma 17-50mm F2.8. Диафрагма может открываться еще шире, как в портретных фиксах Nikon 50mm F1.4G.

Существуют и суперсветосильные объективы. Например, Nikon 50mm F1.2 MF.

При этом новичкам стоит учитывать, что лучше не открывать диафрагму до максимума, указанного на оптике. Например, при указанной f1.4 рабочая светосила начинается примерно с f1.8 и даже f 2.0. А при показателях f1.4 не совсем четким может оказаться даже главный объект в кадре.

Достоинства и недостатки

Фотоаппараты, оснащенные оптикой с высокой светосилой, дают очень много преимуществ и некоторые недостатки.

Преимущества

Среди преимуществ:

• Высокое качество и яркость фотографий;
• Возможность получать светлые и эффектные кадры даже при недостатке света;
• Съемка на коротких выдержках «с рук» при любом освещении;
• Быстрота работы автоматической фокусировки некоторых типов, что особенно выручает при использовании светофильтров;
• Красивое боке, позволяющее делать художественные портреты даже при отсутствии подходящего фона;
• Возможность создавать оригинальные снимки. Например, при съемке портрета фокусироваться на глазах, а остальную часть лица оставлять размытой;
• Съемка при низкой светочувствительности (ISO) без опасения, что кадр будет испорчен цифровым шумом;
• Светлая и яркая картинка в видоискателе, что облегчает поиск удобного ракурса и фокусировку. Особенно, если фокусироваться вручную. Не приходится сильно щуриться, напрягая зрение.

Недостатки

• Главный минус светосильных стекол – их дороговизна. Особенно, если речь идет о зум объективах – то есть, оптике с переменным фокусным расстоянием. Светосильные фиксы, например Nikon 50mm F1.4G, стоят дешевле. Но тогда придется обзавестись дополнительным объективом, ведь фиксированное расстояние подходит далеко не для всех видов съемки. Оно отлично подходит для съемки портретов, но не справится с репортажной. Особенно, если снимаемые объекты находятся на большом расстоянии от фотоаппарата. В таком случае без зума не обойтись;
• Также недостатком можно считать сильное размытие окружающих объектов при съемке на максимальных значениях диафрагмы. Особенно, когда по задумке фотографа резкими должны быть сразу несколько объектов, а условия съемки, например, освещение, не позволяют сильно закрыть диафрагму для увеличения ГРИП.

Когда светосильный объектив необходим

Любители, которые снимают только бытовые сюжеты и не стремятся развиваться в фотоискусстве, вполне могут обойтись более дешевой оптикой и показатель светосилы не так важен. Профессионалам фотоаппараты со светосильными объективами пригождаются в следующих ситуациях:

• При съемке спортивных соревнований или диких животных. В данном случае важно установить максимально короткую выдержку, чтобы движущиеся с большой скоростью объекты не оказались смазанными.
• Для съемки профессиональных кадров вечером или ночью. В таких условиях без хорошей светосилы объектива не обойтись. Светосильные объективы помогают уловить и использовать даже слабое освещение объектов.
• Для компенсирования низкой светочувствительности матрицы фотоаппарата. Светосила способна сгладить такой недостаток камеры.
• Для создания качественных фоторепортажей в помещениях с недостаточным освещением. Например, в ночных клубах, ресторанах, на показах моды или танцевальных состязаниях.

Просветление и светосила – разные понятия

При просмотре данных об объективе важно не путать просветление линз и общую светосилу стекла. В современных фотоаппаратах часто используется специальное покрытие для оптических линз. Оно уменьшает количество паразитных пучков отраженного света, возникающее между ними. Такое покрытие называется просветлением. Оно улучшает четкость и контрастность получаемых снимков. Но оно не имеет ничего общего со светосилой, позволяющей проходить большому количеству света через линзы и диафрагму.

Какой светосильный объектив выбрать

В целом оптика с высокой светосилой делится на 2 типа: фиксы и объективы с переменным фокусным расстоянием.

Фиксы отлично подходят для студийной съемки, где можно легко менять расстояние до объекта, перемещаясь по залу. А модель при этом статична. Фиксированные объективы хороши качеством картинки. В их конструкции меньше оптических элементов, что уменьшает число искажений.

Новички чаще всего выбирают оптику с фиксированным фокусным расстоянием от 50 до 55 мм, имеющих светосилу от 2.8 до 1.4. Такие объективы еще называют «полтинниками». Их можно найти в линейках всех самых известных производителей фототехники. Этих параметров вполне достаточно, если у фотографа нет стремления заниматься предметной или ночной съемкой.

На втором месте по популярности фиксы с фокусным расстоянием 30 и 35 мм. Они относятся к широкоугольным и подходят для большого количества задач. Но при этом они слегка деформируют перспективу, что неблагоприятно отражается на портретной съемке.

Те, кто специализируется на крупно плановых портретах, предпочитают фиксы с фокусным расстоянием 85 и 135 мм. А чем больше фокусное расстояние оптики, тем больше эффект боке.

Среди стекол с переменным фокусным расстоянием наиболее популярны модели с фокусным расстоянием 17-55 мм. Добавив к ним оптику с расстоянием 70-200, можно уверенно снимать качественные репортажи. При наличии конечно же навыков репортажной съемки.

Светосила – важный параметр в объективе. Она помогает делать качественные снимки даже в сложных условиях, например, при недостатке света. Однако светосильная оптика стоит недешево, а в случае с фиксами, скорее всего, понадобится и не одна – с разными фокусными расстояниями. Поэтому новичок может сначала опробовать свои силы на более дешевых моделях. В дальнейшем станет ясно, нужен ли вам светосильный объектив или с поставленными задачами справляется и обычная китовая (комплектные) оптика.

my-photocamera.ru

Что такое ISO в фотоаппарате? Не все понимают, что такое ISO в…

Что такое ISO в фотоаппарате?

Не все понимают, что такое ISO в фотоаппарате и зачастую новички никогда не меняют данный параметр, полагаясь на автоматику. Этим они существенно себя ограничивают. Вспомните то, как использовалась пленочная фотокамера. Если съемка планировалась на природе, то приобреталась самая дешевая фотопленка, имеющая параметр ISO 100. Если же предполагалось использование камеры в условиях недостаточного освещения, то покупалась пленка со значением ISO 400. Она стоила дороже, но и чувствительностью могла похвастать более сильной.

ISO — это параметр светочувствительности. Матрица современных камер способна предоставить достаточно широкий диапазон ISO. Меняется этот параметр нажатием пары клавиш. Чем значение выше — тем сильнее повысится детализация в условиях недостаточного освещения. Чувствительность повышает специальный электронный компонент. Для этого он увеличивает напряжение, подаваемое на матрицу. К сожалению, самые высокие параметры начинают влиять на снимок уже отрицательно, так как фотоэлементы начинают вступать в тесную связь друг с другом, вызывая появление цифрового шума. Именно поэтому некоторые фотографы предпочитают снимать на самом низком значении ISO. Детализацию же они повышают путем раскрытия диафрагмы или увеличения продолжительности выдержки.

ISO — светочувствительность фотоаппарата

Итак, ISO — это светочувствительность фотоаппарата, но до сих пор не все понимают суть этого предложения. Некоторые люди не понимают, как матрица может лучше воспринимать детали после нажатия пары кнопок. Поэтому давайте подробнее рассмотрим любой сенсор современного фотоаппарата.

Матрица располагается в глубине камеры. Именно с её помощью происходит фиксация кадров. Сенсор состоит из определенного количества фотоэлементов — пикселей. Изначально их количество исчислялось сотнями тысяч. Сейчас же счет идет на десятки миллионов. Многие люди считают, что повышение разрешения идет фотоаппарату только на пользу. Но они забывают о простом законе. Не имеет смысла повышать количество фотоэлементов без увеличения размеров матрицы. Например, обычная «мыльница» имеет в своем составе сенсор размером 1/2,3 дюйма. Обычно он обладает 14-мегапиксельным разрешением. Если же количество фотоэлементов увеличивается до 18 миллионов, то можно забыть о съемке на высоких значениях ISO. При повышении напряжения фотоэлементы начинают мешаться друг другу. После этого на снимке появляется цифровой шум — множество лишних цветных точек.

В самых дорогих зеркальных камерах размер матрицы идентичен площади кадра 35-миллиметровой фотопленки. Но даже такой сенсор редко обладает высоким разрешением. Чем оно меньше — тем более высоким параметром ISO сможет пользоваться фотограф. Лишь в последнюю пару лет создатели стали идти на компромиссы, увеличивая разрешение полнокадровой матрицы до 36 мегапикселей.

Что такое диапазон ISO?

Теперь давайте разберемся с тем, что такое диапазон ISO — это параметр вы сможете найти в характеристиках практически любой фотокамеры. Дело в том, что ни один фотоаппарат не может предоставить пользователю бесконечное увеличение чувствительности. Во-первых, аккумулятор и упомянутый выше электронный компонент не могут обеспечить очень высокое напряжение. Во-вторых, максимальная сила тока могла бы просто сжечь матрицу. В-третьих, на высоких значениях ISO особого смысла съемки нет, так как появляется обильное количество цифрового шума. С этой проблемой пытается справиться программный шумоподавитель, но качество его реализации напрямую зависит от стоимости фотоаппарата.

Именно из-за этих причин производитель наделяет свои фотокамеры определенным диапазоном ISO. Бюджетные компактные фотоаппараты максимально предоставляют возможность снимать при параметре ISO 1600. Дорогие решения и беззеркальные камеры могут предложить значение ISO 3200. Ну а профессиональные зеркальные фотоаппараты в этом плане продуманы очень хорошо. Диапазон светочувствительности может быть у них ограничен значениями ISO 102400 или даже ISO 204800. Но и стоят такие устройства чрезвычайно дорого. Подобными фотоаппаратами хорошо снимать звездное небо и ночные пейзажи.

Чувствительность ISO — что это такое?

Многие производители снабжают свои камеры отдельной кнопкой ISO. Её нажатие позволяет перейти в режим смены чувствительности. Значение выбирается путем нажатия кнопок «Вверх» и «Вниз». Профессиональные зеркалки позволяют даже ввести интересующий числовой параметр вручную.

Иногда кнопки ISO камера лишена. В этом случае изменение чувствительности производится в меню. Любой фотоаппарат имеет автоматический режим выбора чувствительности. При установке этого параметра устройство самостоятельно выбирает то или иное значение ISO. Особо доверять данному режиму не стоит. Камера легко может ошибиться в определении экспозиции, после чего чувствительность понижается или увеличивается, что напрямую повлияет на качество изображения.

Чувствительность ISO и что это такое — вы отныне легко ответите на этот вопрос. Если вы снимаете в условиях недостаточного освещения (без использования вспышки), то нужно выбирать более высокое значение ISO. Во всех остальных случаях рекомендуется производить съемку при параметре ISO 100. Пробуйте повышать детализацию увеличением других параметров. И удачных вам кадров!

http://fotografiya.info/?p=1520

skalozub52.livejournal.com

Светочувствительность цифровых камер Википедия

Светочувствительность цифровой фотокамеры — характеристика цифрового фотоаппарата, определяющая зависимость числовых параметров созданного им цифрового изображения от экспозиции, полученной светочувствительной матрицей. Светочувствительность цифровых фотоаппаратов принято выражать в единицах, эквивалентных светочувствительности ISO желатиносеребряных фотоэмульсий^[1]. Это позволяет пользоваться методами измерения экспозиции, свойственными классической плёночной фотографии.

Однако понятие светочувствительности цифровых камер не имеет ничего общего с традиционными фотоматериалами в силу неприменимости законов сенситометрии, и отражает чувствительность матрицы лишь косвенно. В отличие от светочувствительности фотоматериалов, относящейся только к конкретной используемой фотоэмульсии, в цифровой фотографии под светочувствительностью понимают передаточную функцию всей системы, включающей матрицу, предусилитель и алгоритмы АЦП. Для цифровых видеокамер и передающих телекамер, основанных на аналогичных матрицах, единицы ISO не применяются, а светочувствительность выражается в минимальной освещённости объекта съёмки в люксах, позволяющей получать изображение с допустимым уровнем шумов^[2][3]. В некоторых случаях чувствительность видеокамер выражается минимальной освещённостью при определённом уровне усиления сигнала в децибелах^[4].

Светочувствительность узкоспециализированных видеоустройств, например, видеорегистраторов, часто указывается в нестандартных единицах, учитывающих светосилу жёстковстроенного объектива. Однако, в большинстве случаев светочувствительность таких приборов выражается в отношении электрического напряжения в вольтах, получаемого на аналоговом выходе матрицы к величине экспозиции излучением с длиной волны 550 нанометров, считающейся максимумом спектральной чувствительности человеческого зрения. С единицами ISO эта величина никак не соотносится.

Колесо установки значения ISO цифрового фотоаппарата «Canon PowerShot G9»

Эквивалентная светочувствительность[

ru-wiki.ru

Светочувствительность цифровых камер — Википедия. Что такое Светочувствительность цифровых камер

Светочувствительность цифровой фотокамеры — характеристика цифрового фотоаппарата, определяющая зависимость числовых параметров созданного им цифрового изображения от экспозиции, полученной светочувствительной матрицей. Светочувствительность цифровых фотоаппаратов принято выражать в единицах, эквивалентных светочувствительности ISO желатиносеребряных фотоэмульсий^[1]. Это позволяет пользоваться методами измерения экспозиции, свойственными классической плёночной фотографии.

Однако понятие светочувствительности цифровых камер не имеет ничего общего с традиционными фотоматериалами в силу неприменимости законов сенситометрии, и отражает чувствительность матрицы лишь косвенно. В отличие от светочувствительности фотоматериалов, относящейся только к конкретной используемой фотоэмульсии, в цифровой фотографии под светочувствительностью понимают передаточную функцию всей системы, включающей матрицу, предусилитель и алгоритмы АЦП. Для цифровых видеокамер и передающих телекамер, основанных на аналогичных матрицах, единицы ISO не применяются, а светочувствительность выражается в минимальной освещённости объекта съёмки в люксах, позволяющей получать изображение с допустимым уровнем шумов^[2][3]. В некоторых случаях чувствительность видеокамер выражается минимальной освещённостью при определённом уровне усиления сигнала в децибелах^[4].

Светочувствительность узкоспециализированных видеоустройств, например, видеорегистраторов, часто указывается в нестандартных единицах, учитывающих светосилу жёстковстроенного объектива. Однако, в большинстве случаев светочувствительность таких приборов выражается в отношении электрического напряжения в вольтах, получаемого на аналоговом выходе матрицы к величине экспозиции излучением с длиной волны 550 нанометров, считающейся максимумом спектральной чувствительности человеческого зрения. С единицами ISO эта величина никак не соотносится.

Колесо установки значения ISO цифрового фотоаппарата «Canon PowerShot G9»

Эквивалентная светочувствительность

Цифровыми фотоаппаратами при одной и той же экспозиции может быть получено изображение разной степени яркости. Это достигается изменением предварительного усиления электрических сигналов светочувствительной матрицы и алгоритмов их последующего аналогово-цифрового преобразования в цветовое пространство, главным образом, sRGB^[1]. Производители цифровой аппаратуры устанавливают фиксированную зависимость между значениями сигналов матрицы и соответствующими параметрами цветового пространства, принимаемую в качестве экспозиционного индекса EI. Большинство цифровых фотоаппаратов имеет несколько значений EI, переключение между которыми позволяет находить наиболее приемлемый компромисс между возможностью съёмки с короткими выдержками и интенсивностью шумов в получаемом изображении. Значения EI выбираются таким образом, чтобы получаемое цифровое изображение было сопоставимо с получаемым на плёнке такой же чувствительности ISO, с теми же экспозиционными параметрами. Поэтому, в обиходе принято называть значения EI цифровых фотоаппаратов «эквивалентной светочувствительностью ISO». Однако, этот параметр имеет лишь косвенное отношение к светочувствительности матрицы, и выражается в единицах плёночной сенситометрии только для удобства использования классических приёмов измерения экспозиции, принятых в традиционной фотографии.

Некоторые производители предусматривают возможность регулировки параметров яркости в пределах одного значения EI, как дополнительный пункт меню настроек камеры или установок конвертации «сырых» файлов RAW. Современные цифровые камеры многократно превосходят фотоматериалы по светочувствительности, и в эквивалентных ISO единицах достигают значения 4 560 000, недоступного для галогеносеребряных фотоэмульсий^[5]. Совершенствование алгоритмов шумопонижения позволяет получать при таких значениях EI изображение приемлемого качества.

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 20 000 ISO не применимы к существующим фотоматериалам и отражают только регистрирующую способность цифровых фотокамер, выпускаемых со второй половины 2000-х годов.

Сравнение светочувствительности фотоматериалов и цифровых фотовидеокамер

APEX Sv	ISO арифм./логарифм.°	Эквивалент ISO цифровых фотоаппаратов	Пример плёнки или камеры, обладающих такой светочувствительностью
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» Панхром 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	«Тасма» Панхром тип-13, фотокомплекты для моментальной фотографии Polaroid тип-107[6], Fujifilm FP-3000b
	4000/37°
	5000/38°		«Тасма» Изопанхром тип-24
11	6400/39°	6400
	8000/40°
	10000/41°
12	12500/42°	12800
	16000/43°
	20000/44°		Фотокомплекты для моментальной фотографии Polaroid тип-612[6]
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)
	250000/55°
	320000/56°
17	400000/57°	409600	Первые серийные цифровые фотоаппараты с таким эквивалентом ISO: Nikon D4s и Sony α-7S (2014)
	500000/58°
	620000/59°
18	800000/60°	819200
	1000000/61°
	1250000/62°
19	1600000/63°	1638400
	2000000/64°
	2500000/65°
20	3200000/66°	3280000	Первый серийный цифровой фотоаппарат с таким эквивалентом ISO: Nikon D5[7] (2016)
	4000000/67°
	4600000/68°	4560000	Первая серийная видеокамера с таким эквивалентом ISO: Canon ME20F-SH[5] (2015)

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 математической экстраполяции существующих шкал.

Стандарт ISO 12232:2006

С 1998 года существует стандарт ISO^[8], устанавливающий зависимость между величиной сигналов матрицы и конкретными экспозиционными индексами (EI)^[9]. Этот стандарт даёт производителям цифровых фотоаппаратов пять возможных способов определения конкретных значений EI, три из которых существуют с 1998 года, а два появились в 2006 году в соответствии с рекомендациями CIPA DC-004^[10], предложенными японской Ассоциацией по Стандартизации Систем Отображения (англ. Standard of the Camera & Imaging Products Association, CIPA). В зависимости от выбранной методики, экспозиционный индекс EI зависит от светочувствительности и уровня собственных шумов матрицы, а также от характеристик получаемого изображения. Стандарт ISO определяет светочувствительность всего канала отображения фотокамеры, а не его отдельных компонентов, как это было предложено компанией Kodak в 2001 году для двух собственных сенсоров^[11].

Методика рекомендованного экспозиционного индекса (REI), появившаяся в последней версии стандарта ISO 12232:2006^[12], разрешает производителям аппаратуры самостоятельно устанавливать значения EI, основываясь на собственной точке зрения, при каких значениях EI получаются правильно экспонированные изображения. Это единственная методика, применимая к форматам изображения, использующим цветовые пространства, отличные от sRGB, а также в случаях использования матричного режима измерения экспозиции.

Методика стандартной выходной чувствительности (англ. Standard Output Sensitivity, SOS) также 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 неприменим 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 на секунду. Для усреднённого объектива с фокусным расстоянием f, намного меньшим, чем расстояние до объекта съёмки, экспозиция составляет:

H=qLtN2,{\displaystyle H={\frac {qLt}{N^{2}}},}

где L — яркость объекта съёмки в канделах на квадратный метр, t — выдержка в секундах, N — диафрагменное число. Тогда коэффициент q определяется равенством:

q=π4Tv(θ)cos4⁡θ{\displaystyle q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta }

Эта величина зависит от коэффициента пропускания T объектива, коэффициента виньетирования v(θ) и угла θ относительно оптической оси объектива. Чаще всего q=0,65, при условии, что θ=10°, T= 0,9, а v= 0,98^[8].

Точка насыщения

Светочувствительность, определяемая по точке насыщения, рассчитывается с помощью равенства:

Ssat=78Hsat,{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }={\frac {78}{H_{\mathrm {sat} }}},}

где Hsat{\displaystyle H_{\mathrm {sat} }} — максимальная экспозиция, не приводящая к появлению «пробитых» областей, лишённых информации. Обычно нижний предел такой чувствительности зависит от свойств матрицы, но при усилении её сигнала перед АЦП эквивалентная светочувствительность повышается. Коэффициент 78 принят потому, что калибровка экспонометров основывается на измерении серой карты с отражательной способностью 18 %. Такой объект даёт на изображении значение яркости, составляющее 18 %/√2 = 12,7 % от уровня насыщения. Множитель √2 обеспечивает запас в полступени, учитывающий блики, более яркие, чем света́ объекта съёмки^[12].

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:

Ssos=10Hsos,{\displaystyle S_{\mathrm {sos} }={\frac {10}{H_{\mathrm {sos} }}},}

в котором Hsos{\displaystyle H_{\mathrm {sos} }} отражает экспозицию, дающую значение 118 в 8-битном изображении sRGB, которое соответствует отображению 18 % серой карты при гамма-коррекции 2,2^[12].

Применимость методик стандарта ISO

Стандарт определяет, какая из методик определения светочувствительности предпочтительна в различных ситуациях. Если светочувствительность, выбранная на основе соотношения уровня полезного сигнала к уровню шума 40:1 («отличное качество»), 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 («приемлемое качество»). В случае, если соотношение сигнал/шум 40:1 оказывается меньше, чем значение, вычисленное по точке насыщения, или не определяется из-за сильных шумов, для отсчёта берётся последнее, округлённое 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: чувствительность по отношению сигнал/шум 40:1 — 107, а по отношению 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.

Стандартная чувствительность может иметь пользовательскую настройку. Для камеры с более шумным сенсором те же значения могут составлять соответственно 40, 800 и 200. В этом случае система должна быть настроена на чувствительность ISO 200, соответствующую пользовательской настройке стандартной выходной чувствительности^[12].

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.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Экспозиция в цифровой фотосъёмке, 2008, с. 18.
2. ↑ Телевидение, 2002, с. 105.
3. ↑ В.П. Майоров, Л.Ф. Овчинников, М.С. Сёмин. Рассуждения о телевизионных камерах (рус.) // Компьютерра : журнал. — 1998. — № 14. — ISSN 0815-2198.
4. ↑ Николай Миленин, Леонид Чирков. Телевизионные камеры: куда ведёт прогресс? (рус.) // «625» : журнал. — 1993. — № 4. — ISSN 0869-7914.
5. ↑ ^{1 2} Александр Будик. Canon ME20F-SH: Full HD-камера чувствительностью ISO 4 000 000 (рус.). Новости Hardware. 3D News (1 августа 2015). Проверено 18 ноября 2016.
6. ↑ ^{1 2} Martin (Marty) Kuhn. Film Index (англ.). Film. The Land List. Проверено 10 марта 2014.
7. ↑ D 5 (англ.). DSLR Cameras. Nikon USA. Проверено 7 января 2016.
8. ↑ ^{1 2} ISO 12232:1998 (англ.). Photography — Electronic still-picture cameras — Determination of ISO speed. ISO (20 April 2006). Проверено 11 ноября 2012. Архивировано 13 января 2013 года.
9. ↑ Светочувствительность (рус.). Вопросы и Ответы. Zenit Camera. Проверено 24 октября 2015.
10. ↑ Standardization Commettee. Sensitivity of Digital Cameras (англ.). CIPA DC-004. Standard of the Camera & Imaging Products Association (27 July 2004). Проверено 11 ноября 2012. Архивировано 13 января 2013 года.
11. ↑ Kodak Image Sensors ISO Measurment (англ.). Revision 5.0 MTD/PS-0234. Kodak (28 September 2009). Проверено 11 ноября 2012. Архивировано 13 января 2013 года.
12. ↑ ^{1 2 3 4} ISO 12232:2006 (англ.). Photography — Digital still cameras — Determination of exposure index, ISO speed ratings, standard output sensitivity, and recommended exposure index. ISO (4 October 2011). Проверено 11 ноября 2012. Архивировано 13 января 2013 года.

Литература

• Крис Уэстон. Экспозиция в цифровой фотосъёмке = Mastering digital exposure and HDR imaging / Т. И. Хлебнова. — М.,: «АРТ-родник», 2008. — С. 18—20. — 192 с. — ISBN 978-5-9794-0235-2.

• В. Е. Джакония. II. Преобразование изображений в электрические сигналы и воспроизведение изображений // Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 105—134. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1.

wiki.sc

Светочувствительность цифровых камер — это… Что такое Светочувствительность цифровых камер?

Светочувствительность цифровой фотокамеры — характеристика цифрового фотоаппарата, определяющая зависимость числовых параметров созданного им цифрового изображения от экспозиции, полученной светочувствительной матрицей. Светочувствительность цифровых фотоаппаратов принято выражать в единицах, эквивалентных единицам измерения светочувствительности ISO галогеносеребряных фотоэмульсий^[1]. Это позволяет пользоваться методами измерения экспозиции, свойственными классической плёночной фотографии.

Однако, понятие светочувствительности цифровых камер не имеет ничего общего с традиционными фотоматериалами в силу неприменимости законов сенситометрии, и отражает чувствительность матрицы лишь косвенно. В отличие от светочувствительности фотоматериалов, относящейся только к конкретной используемой фотоэмульсии, в цифровой фотографии под светочувствительностью понимают передаточную функцию всей системы, включающей матрицу, предусилитель и алгоритмы АЦП. Для цифровых видеокамер и передающих телекамер, основанных на аналогичных матрицах, единицы ISO не применяются, а светочувствительность выражается в минимальной освещённости объекта съёмки в люксах, позволяющей получать изображение с допустимым уровнем шумов^[2][3]. В некоторых случаях чувствительность видеокамер выражается минимальной освещённостью при определённом уровне усиления сигнала в Децибелах^[4].

Колесо установки значения ISO цифрового фотоаппарата «Canon PowerShot G9»

Эквивалентная светочувствительность

В цифровых фотоаппаратах при одной и той же экспозиции может быть получено изображение разной яркости. Это достигается изменением предварительного усиления электрических сигналов светочувствительной матрицы и алгоритмов их последующего аналогово-цифрового преобразования в цветовое пространство, главным образом, sRGB^[1]. Производители цифровой аппаратуры устанавливают фиксированную зависимость между значениями сигналов матрицы и соответствующими параметрами цветового пространства, принимаемую в качестве экспозиционного индекса EI. Большинство цифровых фотоаппаратов имеет несколько значений EI, переключение между которыми позволяет находить наиболее приемлемый компромисс между возможностью съёмки с короткими выдержками и интенсивностью шумов в получаемом изображении. Значения EI выбираются таким образом, чтобы получаемое цифровое изображение было сопоставимо с получаемым на плёнке такой же чувствительности ISO, с теми же экспозиционными параметрами. Поэтому, в обиходе принято называть значения EI цифровых фотоаппаратов «эквивалентной светочувствительностью ISO». Однако, этот параметр имеет лишь косвенное отношение к светочувствительности матрицы, и выражается в единицах плёночной сенситометрии только для удобства использования классических приёмов измерения экспозиции, принятых в традиционной фотографии.

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.

Сравнение светочувствительности фотоматериалов и цифровых фотоаппаратов

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

С 1998 года существует стандарт ISO^[5], устанавливающий зависимость между величиной сигналов матрицы и конкретными экспозиционными индексами. Этот стандарт даёт производителям цифровых фотоаппаратов пять возможных способов определения конкретных значений EI, три из которых существуют с 1998 года, а два появились в 2006 году в соответствии с рекомендациями CIPA DC-004^[6], предложенными японской Ассоциацией по Стандартизации Систем Отображения (англ. Standard of the Camera & Imaging Products Association, CIPA). В зависимости от выбранной методики, экспозиционный индекс EI зависит от светочувствительности и уровня собственных шумов матрицы, а также от характеристик получаемого изображения. Стандарт ISO определяет светочувствительность всего канала отображения фотокамеры, а не его отдельных компонентов, как это было предложено компанией Kodak в 2001 году для двух собственных сенсоров^[7].

Методика рекомендованного экспозиционного индекса (REI), появившаяся в последней версии стандарта ISO 12232:2006^[8], разрешает производителям аппаратуры самостоятельно устанавливать значения EI, основываясь на собственной точке зрения, при каких значениях EI получаются правильно экспонированные изображения. Это единственная методика, применимая к форматам изображения, использующим цветовые пространства, отличные от sRGB, а также в случаях использования матричного режима измерения экспозиции.

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:

Эта величина зависит от коэффициента пропускания T объектива, коэффициента виньетирования v(θ), и угла θ относительно оптической оси объектива. Чаще всего q=0,65, при условии, что θ=10°, T= 0,9, а v= 0,98^[5].

Точка насыщения

Светочувствительность, определяемая по точке насыщения, рассчитывается с помощью равенства:

где  — максимальная экспозиция, не приводящая к появлению «пробитых» областей, лишённых информации. Обычно, нижний предел такой чувствительности зависит от свойств матрицы, но при усилении её сигнала перед АЦП, эквивалентная светочувствительность повышается. Коэффициент 78 принят потому, что калибровка экспонометров основывается на измерении серой карты с отражательной способностью 18%. Такой объект даёт на изображении значение яркости, составляющее 18%/√2 = 12.7% от уровня насыщения. Множитель √2 обеспечивает запас в полступени, учитывающий блики, более яркие, чем света́ объекта съёмки^[8].

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:

в котором отражает экспозицию, дающую значение 118 в 8-битном изображении sRGB, которое соответствует отображению 18% серой карты при гамма-коррекции 2,2^[8].

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.

Стандартная чувствительность может иметь пользовательскую настройку. Для камеры с более шумным сенсором те же значения могут составлять соответственно 40, 800 и 200. В этом случае система должна быть настроена на чувствительность ISO 200, соответствующую пользовательской настройке стандартной выходной чувствительности^[8].

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.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Экспозиция в цифровой фотосъёмке, 2008, с. 18
2. ↑ Телевидение, 2002, с. 105
3. ↑ В.П. Майоров, Л.Ф. Овчинников, М.С. Сёмин Рассуждения о телевизионных камерах (рус.) // Компьютерра : журнал. — 1998. — № 14. — ISSN 0815-2198.
4. ↑ Николай Миленин, Леонид Чирков Телевизионные камеры: куда ведёт прогресс? (рус.) // «625» : журнал. — 1993. — № 4. — ISSN 0869-7914.
5. ↑ ^{1 2} ISO 12232:1998  (англ.). Photography — Electronic still-picture cameras — Determination of ISO speed. ISO (20 April 2006). Проверено 11 ноября 2012.
6. ↑ Standardization Commettee Sensitivity of Digital Cameras  (англ.). CIPA DC-004. Standard of the Camera & Imaging Products Association (27 July 2004). Проверено 11 ноября 2012.
7. ↑ Kodak Image Sensors ISO Measurment  (англ.). Revision 5.0 MTD/PS-0234. Kodak (28 September 2009). Проверено 11 ноября 2012.
8. ↑ ^{1 2 3 4} ISO 12232:2006  (англ.). Photography — Digital still cameras — Determination of exposure index, ISO speed ratings, standard output sensitivity, and recommended exposure index. ISO (4 October 2011). Проверено 11 ноября 2012.

Литература

• Крис Уэстон Экспозиция в цифровой фотосъёмке = Mastering digital exposure and HDR imaging / Т. И. Хлебнова. — М.,: «АРТ-родник», 2008. — С. 18—20. — 192 с. — ISBN 978-5-9794-0235-2

• В. Е. Джакония II. Преобразование изображений в электрические сигналы и воспроизведение изображений // Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 105—134. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1

dic.academic.ru