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相機ISO感光度工作原理解析及光學(xué)防抖

   ISO是什么?,相機中的ISO是感光度的意思,在光線(xiàn)比較暗的情況下把ISO調高的話(huà)會(huì )降低快門(mén)速度也就是說(shuō)可以讓照出的照片不是很模糊但是有得必有失,高的ISO使照片顆粒感很強的,低的ISO會(huì )是畫(huà)面細膩。分別是ISO100、200、400等。普通情況下一般是用ISO100。同時(shí)相當與以前傳統柯達膠卷有100的和200一個(gè)意思。

  相機ISO工作原理

  ISO感光度的高低代表了在相同EV曝光值時(shí),選擇更高的ISO感光度,在光圈不變的情況下能夠使用更快的快門(mén)速度獲得同樣的曝光量。反之,在快門(mén)不變的情況下能夠使用更小的光圈而保持獲得正確的曝光量。因此,在光線(xiàn)比較暗淡的情況下進(jìn)行拍攝,往往可以選擇較高的ISO感光度。當然,對于單反相機而言還可以選擇使用較大口徑的鏡頭,提高光通量。而對于一般數碼相機因為采用的是固定鏡頭,惟有通過(guò)提高ISO感光度來(lái)適應暗淡光線(xiàn)情況下的拍攝,特別是在無(wú)法使用輔助光線(xiàn)的情況下。

  傳統相機所使用的膠片是通過(guò)控制染料對光線(xiàn)的敏感度的不同來(lái)實(shí)現提高膠片感光度的目的。但是,感光度的提高會(huì )降低影象清晰度,增加反差,也就是減少了動(dòng)態(tài)范圍。數碼相機的感光元件屬于主動(dòng)元件,存在暗電流,普通模式下設置了截止電流,并不會(huì )使用到存在噪聲干擾的部分,高感光度模式是利用到了存在噪聲較大的部分,這些背景噪聲反映到圖像上就是隨機的雜色。只要感光元件沒(méi)有改進(jìn),光圈不改變,該問(wèn)題無(wú)法有真正的改善,最多利用算法弱化噪聲的直觀(guān)感受,這也是高iso的相機往往有更大的鏡頭和更大尺寸感光元件的原因。

  因此,當現場(chǎng)光線(xiàn)條件不好時(shí)應當首先考慮輔助光(閃光燈和反光板)的應用,在無(wú)法使用輔助光時(shí)再考慮三腳架的使用和防抖,最后才考慮提高ISO感光度的辦法。

  對于經(jīng)常拍攝舞臺等光線(xiàn)較暗,并且不允許使用閃光燈或不便于使用三腳架的場(chǎng)所,可以盡量選擇鏡頭口徑較大焦距較短,ccd尺寸較大的數碼相機,單反數碼相機可以選擇使用口徑較大的鏡頭來(lái)進(jìn)行拍攝(當然,大光圈也會(huì )降低景深)。

  夜景拍攝常常使用較大的光圈和較長(cháng)的曝光時(shí)間,假如選擇較高的ISO感光度必將不可避免的產(chǎn)生噪點(diǎn)和雜色。這時(shí)可以使用三腳架和自拍,有可能的再使用快門(mén)線(xiàn),選擇較低的ISO感光度就可以避免噪點(diǎn)和雜色的產(chǎn)生。

  因此,在購買(mǎi)數碼相機時(shí)就需要考慮選擇具有最大iso和較大尺寸ccd的相機,其比較有利于弱光情況下的拍攝。在拍攝時(shí)盡可能的使用輔助光源和較長(cháng)曝光時(shí)間等。

  光學(xué)防抖是依靠特殊的鏡頭或者CCD感光元件的結構在最大程度的降低操作者在使用過(guò)程中由于抖動(dòng)造成影像不穩定。

  光學(xué)防抖技術(shù)是在鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動(dòng),并且會(huì )將信號傳至微處理器立即計算需要補償的位移量,然后通過(guò)補償鏡片組,根據鏡頭的抖動(dòng)方向及位移量加以補償,從而有效的克服因相機的振動(dòng)產(chǎn)生的影像模糊。佳能的IS系統僅需要極短的時(shí)間就可完成IS鏡片組的移動(dòng),所以效果還是非常好的。通常能有效預防快門(mén)時(shí)間短于1/60s范圍之內的抖動(dòng)。目前部分手機也有光學(xué)防抖功能,在市面比較多見(jiàn)的有諾基亞lumia920,lumia925,lumia1020,lumia1520,lumia930,LGG2,GoogleNexus5,NubiaZ5等等。

  專(zhuān)利顯示iPhone6攝像頭將采用光學(xué)防抖技術(shù),蘋(píng)果公司還有可能為這一攝像頭增加OIS光學(xué)防抖自動(dòng)對焦模塊。

  1、防抖類(lèi)型

  鏡頭組成

  光學(xué)防抖功能的效果是相當明顯的,一般情況下,開(kāi)啟該功能可以提高2-3檔快門(mén)速度,使手持拍攝不會(huì )產(chǎn)生模糊不清的現象,對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)效果非常明顯,另外在長(cháng)焦型數碼相機中,效果也是立竿見(jiàn)影的。

  光學(xué)防抖是最被公眾所認可的一種防抖技術(shù),它通過(guò)可移動(dòng)式的部件,對發(fā)生手震的光路進(jìn)行補償,從而實(shí)現減輕照片模糊的效果。光學(xué)防抖技術(shù)分為兩大派別,分別是以廣大鏡頭廠(chǎng)商為代表的鏡片移動(dòng)式光學(xué)防抖,和新興電子廠(chǎng)商為代表的CCD移動(dòng)式光學(xué)防抖。但由于光學(xué)防抖需要運用額外的部件實(shí)現,從而也導致光學(xué)防抖系統成本高居不下,搭載光學(xué)防抖系統的機型市場(chǎng)售價(jià)依然還是較貴。

  鏡頭防抖

  通過(guò)鏡頭組實(shí)現防抖主要是以佳能和尼康為代表,它們依靠磁力包裹懸浮鏡頭,從而有效克服因相機振動(dòng)產(chǎn)生的圖像模糊,這對于大變焦鏡頭的數碼相機所能起到的效果更加明顯。通常,鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動(dòng),并且會(huì )將信號傳至微處理器立即計算需要補償的位移量,然后通過(guò)補償鏡片組,根據鏡頭的抖動(dòng)方向及位移量加以補償,補償鏡組相應調整位置和角度,使光路保持穩定,從而有效的克服因相機的振動(dòng)產(chǎn)生的影像模糊。

  CCD防抖

  通過(guò)CCD實(shí)現防抖,只有柯尼卡美能達及賓得能夠做到,它的原理與佳能、松下的光學(xué)防抖動(dòng)技術(shù)相反,是依靠CCD的浮動(dòng)達到防抖的目的。原理是將CCD先固定在一個(gè)能上下左右移動(dòng)的支架上,通過(guò)陀螺儀感應相機抖動(dòng)的方向及幅度,然后傳感器將這些數據傳送至處理器進(jìn)行篩選、放大,計算出可以抵消抖動(dòng)的CCD移動(dòng)量。

  2、類(lèi)別

 ?、偻ㄟ^(guò)內部特殊結構進(jìn)行防抖。包括毆達5300防抖,尼康VR防抖,佳能IS防抖,松下MEGAO.I.S防抖,適馬OS防抖,索尼SuperSterdyShot等。目前這種方式最為普遍。

 ?、跈C身防抖技術(shù)。由柯尼卡美能達提出,為索尼數碼單反相機所應用。

 ?、厶岣逫SO值的“自然防抖”技術(shù)。該技術(shù)代表廠(chǎng)商為富士。

 ?、芎笃诜蓝短幚?。對圖片進(jìn)行銳化等處理,比如三星的ASR防抖就是采用這種方式。

 ?、菥哂卸秳?dòng)感應裝置,但不進(jìn)行物理補償的防抖方式。由三洋首先應用在新推的CG6數碼相機上。

  3、原理

  鏡片移動(dòng)式光學(xué)防抖

  世界上首款用于民用相機的光學(xué)防抖系統是由佳能開(kāi)發(fā)的,首次用于佳能EF75-300mmF4-5.6ISUSM鏡頭上,這是光學(xué)防抖系統在民用相機上的首次應用,在推出的當時(shí)的確震驚整個(gè)業(yè)界,也同時(shí)使佳能EF自動(dòng)對焦鏡頭的知名度逐漸提高,這套系統被稱(chēng)為佳能的IS(ImagineStabilizer)光學(xué)防抖系統。它主要是通過(guò)鏡片的運動(dòng)來(lái)補償相機的晃動(dòng)。在佳能的防抖鏡頭中,都裝有陀螺傳感器,它可以準確的檢測到手的振動(dòng),并把它轉化為電信號,經(jīng)過(guò)鏡頭內置的計算機處理之后,控制一組修正光學(xué)部件作與膠片或CCD平面平行的移動(dòng),抵消由于手震引起的成像光線(xiàn)偏移。這個(gè)系統能夠有效地改善手持拍攝的效果。

  佳能IS鏡頭能夠通過(guò)一對內置陀螺儀傳感器探測相機的抖動(dòng),并將鏡頭組件向抖動(dòng)的方向調整,以抵消這種抖動(dòng),防止畫(huà)面模糊。如果在啟用圖像穩定功能的情況下半按快門(mén),低坊嵩?.5秒后啟動(dòng)相機抖動(dòng)補償。由于鏡頭的潛在光學(xué)性能得到了優(yōu)化,您可以捕捉到美麗的圖像。

  在過(guò)去,IS鏡頭允許您使用比理論上低2級的快門(mén)速度,而隨著(zhù)這種技術(shù)不斷的發(fā)展,已經(jīng)可以使用比理論快門(mén)低3級的快門(mén)速度。在最新發(fā)布的佳能EF70-200mmF/4LUSM上,裝備了佳能的最新一代IS光學(xué)防抖系統,理論上可以降低4檔的快門(mén)速度,是防抖鏡頭之王者。

  感光元件移動(dòng)式光學(xué)防抖

  由于鏡片移動(dòng)式光學(xué)防抖在生產(chǎn)技術(shù)和成本方面較高,所以部分在光學(xué)技術(shù)積累方面并不充足的廠(chǎng)商,開(kāi)發(fā)出了感光元件移動(dòng)式光學(xué)防抖(CCD防抖)系統。這種技術(shù)是隨著(zhù)數碼相機的出現而出現的,因為其原理決定膠片機不可能以這種方式做到防抖。這也是為什么最早的防抖大家佳能尼康都選擇鏡頭防抖的原因。

  CCD防抖的原理比鏡頭防抖要簡(jiǎn)單的多,實(shí)現起來(lái)也容易得多。就是將數碼相機的感光元件(CCD/CMOS)固定在一個(gè)可以通過(guò)電磁效應平行滑動(dòng)的平臺上,拍攝的時(shí)候,平臺會(huì )利用電磁的遲滯性造成CCD短時(shí)間內固定不動(dòng),于是一定程度上達到防抖的目的。CCD

  感光元件移動(dòng)式光學(xué)防抖(CCD防抖)

  防抖技術(shù)首先是柯尼卡美能達所開(kāi)發(fā)的,稱(chēng)為AS(AntiShake)防抖系統,并首先應用在其高端消費數碼相機A1上,收到了極佳的市場(chǎng)效果。其后,柯尼卡美能達更將這項技術(shù)移植到數碼單反α7Digital和α5Digital上,收到市場(chǎng)的熱烈歡迎。在柯尼卡美能達影像事業(yè)被索尼并購后,這項技術(shù)也由索尼掌握在手中。這種技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間晚,技術(shù)并不如鏡頭防抖成熟,但是隨著(zhù)各品牌新機型的不斷推出,其防抖性能也穩步提升,大有趕超鏡頭防抖的勢頭。如賓得新發(fā)布的單反數碼相機K10D就號稱(chēng)可以達到3級防抖,比其前一代單反K100D的2級防抖整整高出一個(gè)級別。
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