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PDAF知識

相機ISO感光度工作原理解析及光學防抖

   ISO是什么?,相機中的ISO是感光度的意思,在光線比較暗的情況下把ISO調高的話會降低快門速度也就是說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會是畫面細膩。分別是ISO100、200、400等。普通情況下一般是用ISO100。同時相當與以前傳統柯達膠卷有100的和200一個意思。

  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,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速度獲得同樣的曝光量。反之,在快門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,在光線比較暗淡的情況下進行拍攝,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,惟有通過提高ISO感光度來適應暗淡光線情況下的拍攝,特別是在無法使用輔助光線的情況下。

  傳統相機所使用的膠片是通過控制染料對光線的敏感度的不同來實現提高膠片感光度的目的。但是,感光度的提高會降低影象清晰度,增加反差,也就是減少了動態范圍。數碼相機的感光元件屬于主動元件,存在暗電流,普通模式下設置了截止電流,并不會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。只要感光元件沒有改進,光圈不改變,該問題無法有真正的改善,最多利用算法弱化噪聲的直觀感受,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,當現場光線條件不好時應當首先考慮輔助光(閃光燈和反光板)的應用,在無法使用輔助光時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。

  對于經常拍攝舞臺等光線較暗,并且不允許使用閃光燈或不便于使用三腳架的場所,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進行拍攝(當然,大光圈也會降低景深)。

  夜景拍攝常常使用較大的光圈和較長的曝光時間,假如選擇較高的ISO感光度必將不可避免的產生噪點和雜色。這時可以使用三腳架和自拍,有可能的再使用快門線,選擇較低的ISO感光度就可以避免噪點和雜色的產生。

  因此,在購買數碼相機時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。在拍攝時盡可能的使用輔助光源和較長曝光時間等。

  光學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程中由于抖動造成影像不穩定。

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

  專利顯示iPhone6攝像頭將采用光學防抖技術,蘋果公司還有可能為這一攝像頭增加OIS光學防抖自動對焦模塊。

  1、防抖類型

  鏡頭組成

  光學防抖功能的效果是相當明顯的,一般情況下,開啟該功能可以提高2-3檔快門速度,使手持拍攝不會產生模糊不清的現象,對于初學者來說效果非常明顯,另外在長焦型數碼相機中,效果也是立竿見影的。

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

  鏡頭防抖

  通過鏡頭組實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產生的圖像模糊,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,并且會將信號傳至微處理器立即計算需要補償的位移量,然后通過補償鏡片組,根據鏡頭的抖動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產生的影像模糊。

  CCD防抖

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

  2、類別

  ①通過內部特殊結構進行防抖。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。

  ②機身防抖技術。由柯尼卡美能達提出,為索尼數碼單反相機所應用。

  ③提高ISO值的“自然防抖”技術。該技術代表廠商為富士。

  ④后期防抖處理。對圖片進行銳化等處理,比如三星的ASR防抖就是采用這種方式。

  ⑤具有抖動感應裝置,但不進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

  鏡片移動式光學防抖

  世界上首款用于民用相機的光學防抖系統是由佳能開發的,首次用于佳能EF75-300mmF4-5.6ISUSM鏡頭上,這是光學防抖系統在民用相機上的首次應用,在推出的當時的確震驚整個業界,也同時使佳能EF自動對焦鏡頭的知名度逐漸提高,這套系統被稱為佳能的IS(ImagineStabilizer)光學防抖系統。它主要是通過鏡片的運動來補償相機的晃動。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,并把它轉化為電信號,經過鏡頭內置的計算機處理之后,控制一組修正光學部件作與膠片或CCD平面平行的移動,抵消由于手震引起的成像光線偏移。這個系統能夠有效地改善手持拍攝的效果。

  佳能IS鏡頭能夠通過一對內置陀螺儀傳感器探測相機的抖動,并將鏡頭組件向抖動的方向調整,以抵消這種抖動,防止畫面模糊。如果在啟用圖像穩定功能的情況下半按快門,低坊嵩?.5秒后啟動相機抖動補償。由于鏡頭的潛在光學性能得到了優化,您可以捕捉到美麗的圖像。

  在過去,IS鏡頭允許您使用比理論上低2級的快門速度,而隨著這種技術不斷的發展,已經可以使用比理論快門低3級的快門速度。在最新發布的佳能EF70-200mmF/4LUSM上,裝備了佳能的最新一代IS光學防抖系統,理論上可以降低4檔的快門速度,是防抖鏡頭之王者。

  感光元件移動式光學防抖

  由于鏡片移動式光學防抖在生產技術和成本方面較高,所以部分在光學技術積累方面并不充足的廠商,開發出了感光元件移動式光學防抖(CCD防抖)系統。這種技術是隨著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單的多,實現起來也容易得多。就是將數碼相機的感光元件(CCD/CMOS)固定在一個可以通過電磁效應平行滑動的平臺上,拍攝的時候,平臺會利用電磁的遲滯性造成CCD短時間內固定不動,于是一定程度上達到防抖的目的。CCD

  感光元件移動式光學防抖(CCD防抖)

  防抖技術首先是柯尼卡美能達所開發的,稱為AS(AntiShake)防抖系統,并首先應用在其高端消費數碼相機A1上,收到了極佳的市場效果。其后,柯尼卡美能達更將這項技術移植到數碼單反α7Digital和α5Digital上,收到市場的熱烈歡迎。在柯尼卡美能達影像事業被索尼并購后,這項技術也由索尼掌握在手中。這種技術由于發展時間晚,技術并不如鏡頭防抖成熟,但是隨著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。如賓得新發布的單反數碼相機K10D就號稱可以達到3級防抖,比其前一代單反K100D的2級防抖整整高出一個級別。
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