人们普遍觉得提升ISO会让噪点变多,可真实情况却刚好相反——适度调高ISO反倒能降低噪点带来的不良影响。这其中的原理是什么呢?我们先去认识一下噪点的类型以及ISO的工作原理。

1、噪点的分类及成因
散粒噪声:在光电转换过程中产生,由于每个像素接收的光子数量存在差异,进而引发信号波动,这就好比雨滴落在两个花盆里,很难做到数量完全相同。
暗电流噪声:传感器受热激发产生电子,每个像素激发的电子数不一致形成噪声
读出噪声:从光子到数字信号的整个转换过程中引入的噪声

2、图像的信噪比
信噪比指的是信号强度和噪声强度之间的比值。当信号强度与噪声强度相等时,这个比值为1:1;一旦信号强度比这更弱,就会被噪声掩盖,难以区分。所以信噪比越高越好,这意味着信号的强度远远超过了噪声的强度。
公式如下:

散粒噪声的大小和信号本身存在关联,暗噪声在短曝光情况下通常可忽略,仅在长曝光时才需纳入考量。所以信噪比公式能够简化为:

信号本质上是光子转化成的电子数量。在光线充足的情况下,生成的电子数量远超过读出噪声,这时后者可以被忽略,图像质量主要受散粒噪声制约。但当光线比较微弱时,读出噪声的影响就无法忽视了,图像质量会转而由读出噪声主导。
3、如何提高信噪比
增加进光量:大光圈或慢快门
增大传感器像素尺寸
像素合并或多帧堆栈:多张照片取平均

4、增益(ISO)工作原理
增益好比相机的信号放大器,它决定了每个电子可以转化成多少亮度值。在低增益的情况下,1个电子或许只能呈现出1个单位的亮度;而处于高增益状态时,同样是1个电子却能显示3个单位的亮度,这就如同把照片的亮度提升了3倍,不过实际的进光量并没有发生改变。
提高ISO仅仅是在数字层面上把亮度值放大,并不会让实际接收到的光子数量有所增加,因此对信噪比不会产生影响。通俗来讲,亮度和信号不是一回事——信号指的是实际的光子数量,而亮度不过是一种显示效果罢了。

尽管ISO并不会改变实际的信噪比,但使用高ISO拍摄出来的照片,其噪点看起来会更少。这是因为ISO仅仅是对相机内部的原始信号进行放大,并不会放大那些在转换成数字信号之后产生的噪声;而如果是在后期通过电脑来提亮照片,就会将所有的噪声一同放大。因此,提高ISO就相当于提前对“等效信噪比”进行了优化,从而让画面看起来更加干净。
5、拍摄时怎样设置 ISO
优先保证进光量,这是提升画质的关键
噪点增加是因为进光不足,而非ISO本身
光圈快门到极限时,提高ISO远优于后期提亮
前期提高ISO能避免放大所有噪声,画面更干净