ISO 感光度是什麼? ISO 越低畫質越好? | 4 個 ISO 越低越好的錯誤迷思

ISO 感光度是什麼? ISO 越低畫質越好? | 4 個 ISO 越低越好的錯誤迷思

文 章 最 後 更 新 日 期 : 2022 年 09 月 20 日

相信學攝影的大家一定聽過曝光三要素光圈 、快門ISO,但可能對各自的原理和應用不太熟悉。Tim 和 Ting 建議大家可先參考「曝光三要素:光圈、快門、ISO」這篇文章,先複習曝光基本原理和三者的交互關係後,再看本篇會更有效果喔!

而本篇文章要介紹的主題- ISO 感光度 (或簡稱:ISO),主要帶大家從 ISO 最根本的原理開始、接下來談其使用技巧和實際拍攝應用,最後再帶大家破解一些可能根深蒂固的錯誤認知,有興趣的一定要看到最後喔!

ISO 感光度是什麼?

淺談 ISO

所謂感光度一詞是源自最早期的底片相機,由於不同種類的底片對光有不同的反應性,因此國際標準組織以 ISO Speed (簡稱 ISO) 來分類底片對光的靈敏度,包括最早期的黑白底片標準 ISO-6、彩色底片標準 ISO-5800。而 ISO 越高的底片代表感光能力越好、ISO 越低的底片則是對光相較不敏感,這概念也就從古一直沿用至今天的數位相機上。

因此簡單來說,ISO 就是衡量相機對光線敏感程度的指標,ISO 越高代表感光能力越強,在同樣參數和環境下能使相片越亮;反之則代表感光能力越弱,相片越暗。

  • 底片相機:ISO 表示底片對於光線的靈敏度。
  • 數位相機:ISO 表示感光元件對於光線的靈敏度。

ISO & 曝光的交互關係

一般而言我們會以 ISO 100 , ISO 200 , ISO 400 , ISO 800 , ISO 1600 , ISO 3200 , ISO 6400 這些數值來表示相機的感光度。

ISO 的概念非常好理解,數字每高一倍代表感光度提高一倍。舉例來說,ISO 100 的感光能力較 ISO 200 的還要低一倍,因此當所有參數和環境都一樣的狀況下,ISO 100 的照片會比 ISO 200 的照片暗一倍,如果要將它調整成和 ISO 200 一樣的曝光度,就需要將光圈增大一級、或是將快門速度延長一倍;同理,今天如果要透過調整感光度將 ISO 400 秒的相片亮度加倍,則可以將 ISO 上調一倍至 ISO 800,使得感光元件的受光能力提高一倍。

以下我們以 ISO 100 / 200 / 400 的實拍結果說明。在其他參數不變狀況下,越高的 ISO 相片越亮,越低的 ISO 相片越暗。

  • ISO 越 → 感光能力越高 → 照片越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 照片越

[參考資料]:ISO 工作原理

此段落會簡易解釋相機內部的工作原理,主要和攝影技巧無顯著相關,可當作看故事簡單了解一下即可。

以一般現行的數位相機來說,當感光元件接收光源之後,會先經由 類比放大器 將這些光電的訊號進行放大降噪處理;接著這被放大過的類比訊號送到 類比 → 數位轉換器 (A.D.C),將類比訊號轉化為我們熟知的數位訊號,最後經由 數位放大器 將我們觀察到的相片,直接進行變亮和變暗的調整。而在這整個過程當中,我們熟知的 ISO 調整,其實就是這個「數位放大器」的增減作用,透過它來將過暗的相片變亮 (訊號增強)、或將過曝的相片變暗 (訊號減弱)。所以我們才會說:ISO 越高代表感光能力越強、ISO 越低則越弱。


ISO 的影響 - 相片品質 & 噪點

什麼是噪點?

相信大家可能有聽過:ISO 越高會有越多的「噪點」、畫質就會越差。究竟什麼是「噪點」?對攝影又有什麼影響?

如同字面上的意義,噪點就是那些會干擾畫面的雜點 。不知道大家有沒有在低光源環境下拍照的經驗?通常這時相片的顆粒感會非常重、畫面上也會有許多彩色汙點,而這些破壞畫面品質的斑點我們一般就稱為「噪點」(如下圖)。

那麼噪點是如何產生的?有沒有辦法避免?

讓我們回顧一下段落 1.3 的 ISO 工作原理:「ISO 的增減,其實就是 數位放大器 對訊號增強 (相片變亮) 及訊號減弱 (相片變暗) 的過程」。在數位放大的過程,雖然訊號能如預期的被放大,但那些我們不需要的雜訊也會跟著被放大,這就導致畫面變亮的同時,上面也開始出現我們不想要的雜點,而這些噪點不僅會干擾畫面,還會破壞原圖的畫質。

[補充說明]:噪點的英文為 Noise,也就是噪音的意思。新手一開始對噪點可能比較陌生,但對噪音可就相對熟悉,因此我們舉個簡單的例子。不知道大家有沒有那種窩在家裡收聽廣播節目、或是外出時遇上活動音樂正透過喇叭被大聲撥放著的經驗?是不是在這過程中,我們偶爾會聽到類似「嘶嘶嘶」或「唧唧唧」的電流噪音?而當廣播聲音或喇叭被開得更大聲時,這些噪音也會被隨之放大,甚至在聲音高過某個程度後,噪音的聲響甚至還會蓋過廣播或音樂的聲音,直接影響到收聽的品質。而這過程就和提高 ISO 非常相似。

ISO & 噪點的交互關係

那麼 ISO 的高低對噪點和相片品質的影響有多大呢?大家可以參考以下的教學示範圖 (為了讓差異明顯化,我們以非常極端的例子來做說明)。從無尾熊身上的毛髮清晰度,大家可以明顯比較出高低 ISO 對成像品質的差異;而從圖片下方的桌子或後方的背景,則可以清楚感受到 ISO 高低如何影響噪點的多寡。因此大家才會說:ISO 越高、噪點越多、照片品質越糟。

[繪圖比喻法]:ISO 高低就猶如不同材質的畫紙,ISO 越就好比畫紙易吸水上色,此時不同顏料間就容易相互染色、產生許多不必要的混色也影響畫作品質 ;而 ISO 越就好似畫紙不易吸水上色,顏料之間也就不容易相互染色,畫面自然也乾淨許多。

  • ISO 越 → 感光能力越高 → 噪點越、照片品質越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 噪點越、照片品質越

ISO 越低越好?

由於高 ISO 會使噪點變多、相片畫質下降,所以大家才都說 ISO 要越低越好。但真的是這樣嗎?

1. 注意快門速度

有時候在室內或夜間的低光環境下,為了避免手震而拍出模糊不清楚的畫面,適時提高 ISO 來提升快門速度是必須的,雖然會犧牲一點畫質,但若是拍出晃動不清的照片反而適得其反。記住,拍出穩定清晰的相片才是初學攝影的首要目標。

當然,今天若在夜間用上了腳架,那麼快門速度不是問題的狀況下,低 ISO 確實能讓畫面變得更乾淨。

2. 不同主題有不同的曝光要求

雖然低 ISO 能使得畫面變得更乾淨,但取而代之的就是快門時間必須變長,然而,在某些特殊主題的拍攝上,過長的快門時間反而無法獲得清楚、或心目中的畫面。舉例來說,拍攝星空銀河主題時,若快門時間太長,星星反而會拖尾、而造成畫面模糊的錯覺 (如圖);又或者拍攝極光時,過長的快門時間反而沒辦法捕捉到極光跳躍、舞動的動態感。

諸如上述這些情境下,我們反而要需要提高 ISO 來獲得更高的進光量。

3. 你可能不知道的「雙原生 ISO」

一般來說,ISO 越噪點就會越、畫面就會越乾淨,但並非所有的相機都是越高的 ISO 就會有越糟的畫質。這邊我們要先賣個關子,等下個段落將會替大家解開這個一直以來的謬誤。

高、低 ISO 的優缺點 & 使用時機

ISO 範圍

特色

適合主題

低 ISO

優點:

  • 畫質好、噪點少

  • 縮小光圈下可使用慢快門

  • 超大光圈下不會過曝


缺點:

  • 室內或夜晚時,快門慢可能會手震

  • 黑暗環境中不易受光

  • 白天光線充足處:人像 or 風景

  • 白天:小光圈能拍動態流水、瀑布

  • 黑夜:適合需要長曝的主題

高 ISO

優點:

  • 室內或夜間可手持拍照

  • 快門通常較快,不易手震

  • 黑暗中容易捕捉和記錄到光

  • 畫面顆粒感重,有復古感


缺點:

  • 畫質差、噪點多

  • 白天下超大光圈容易過曝

  • 室內/夜間的人像 & 手持攝影

  • 白天:快門高,紀錄高速移動主題

  • 黑夜:星空銀河、螢火蟲等低光主題


相機的 ISO 範圍怎麼看?

一般選購相機時,相機的規格欄內容都會顯示相機的 ISO 為何,比如說 ISO 100 - 32,000,代表相機可調的 ISO 範圍在 100 到 32,000 之間;又或者只要將相機電源打開,仔細看看 ISO 的支援範圍有多少就能得知了。

但我相信大家在看規格表的時候,可能會看到有些欄位會這樣寫「 ISO 100 - 32,000 ,可擴展至 ISO 50 - 102,400」,這又是什麼意思呢?底下我們就來介紹一些大家可能也會看到的 ISO 相關名詞。

什麼是原生 ISO / 基礎 ISO / 擴展 ISO 

  • 原生 ISO (Native ISO):如字面意思,相機本身支援的 ISO 值,範圍越廣代表感光元件越優。(如 ISO 100 - 32,000)
  • 基礎 ISO (Base ISO):就是原生 ISO 中最低的數值。 (如 ISO 100,有些相機可能會是 ISO 64)
  • 擴展 ISO (Expanded ISO):不是相機本身支援的 ISO 值,但透過相機內部運算後可實現的。(可擴展至 ISO 50 - 102,400)

一般來說,相機的原生 ISO 範圍代表了感光元件的優劣,較好的感光元件通常有較廣的原生 ISO 範圍;而基礎 ISO 則表示相機是以該基準來設計電路,所以基礎 ISO 下的訊號優化和降噪都會是最佳值;最後的擴展 ISO 較為特殊,它是使用原生 ISO 的訊號,再經過內部運算後所得出來的結果。 (舉例來說:ISO 50 是由 ISO 100 的訊號去進行電腦運算,將所得的曝光值再減半;ISO 64,000 則是從 ISO 32,000 的訊號去進行運算,將曝光值放大一倍後得到的結果)

什麼是雙原生 ISO

既然知道了原生 ISO 是感光元件以基礎 ISO 去設計和優化的一套電路,那麼雙原生 ISO 就是該感光元件上設計了兩組電路,且擁有兩組最佳優化和降噪處理的基礎 ISO,可分別處理低 ISO 和高 ISO 下的影像處理。所以其實雙原生 ISO 這個名字是個誤用,正確名稱應為雙基礎 ISO (Dual Base ISO)。

那麼雙原生 ISO 有什麼好處呢?舉例來說,一般而言相機都是 ISO 越低會有越乾淨的畫面及越高的動態範圍,然而 ISO 拉高後,噪點和動態範圍的表現就會逐步下降;但如果相機擁有雙原生 ISO 的話,由於第二組 ISO 是專門對高 ISO 所設計、優化和降噪的,因此可能在高 ISO 的情況下,使用了第二組原生 ISO 反而會有更乾淨的畫面表現。(比如說 ISO 1000 的畫面可能比 ISO 400 還要更乾淨、且有更高的動態範圍)

[闢謠專區] 所以 ISO 真的越低越好嗎?

除了上個段落 2.3 提到的「注意快門速度」和「根據拍攝主題」外,我們這邊接續 2.3 繼續補充。

3. 雙原生 ISO 能展現高 ISO 的實力

由於雙原生 ISO 的存在,具備雙原生 ISO 的相機在高 ISO 時反而能有更低的噪點表現。(可參考下方 Filmmaker IQ 的影片)

[補充說明]:為了簡化內容,本文並未特別提及「動態範圍」的概念,大家若有興趣可以先參考 Wiki 的介紹,我們會再詳細整理一篇文章來介紹。

4. 擴展 ISO 畫質不一定更好

擴展 ISO 有分向上擴展 (如 ISO 102,400) 和向下擴展 (如 ISO 50),向上擴展很好理解,由於 ISO 越高畫質會更差,那麼向下擴展呢?我們前個段落有提到,擴展 ISO 是經由相機內部運算後所得到的曝光結果,其過程是經由程式去額外運算的結果,其畫質或動態範圍的表現相較於原生 ISO 或基礎 ISO 來說,表現普遍都會來得較差。

因此總結來說:

  • 就大部分相機而言,ISO 越低確實畫質越好,但仍需考慮快門速度和拍攝的主題,並非 ISO 越低越好。
  • 就雙原生 ISO 系統而言,高 ISO 可能有比低 ISO 更好的噪點表現及動態範圍。
  • 擴展 ISO 雖然可以達到更低水位的 ISO,但多經過一次程式換算的擴展 ISO,其畫質表現可能比原生 ISO 還要差。

ISO 該怎麼調?

和調整光圈、快門不太一樣,ISO 在部分傻瓜相機或手機上是可以直接調整的,但為了我們的讀者和部落格的一致性,我們還是以單眼、微單、類單這類相機來做介紹。首先,攝影的 4 大模式 (PASM Mode) 皆可以手動調整 ISO,這是因為 ISO 最主要目的僅是提高或降低感光元件的感光度,所以任何模式下都可以調整;另外,新手若覺得在調整光圈、快門的同時,還要去顧及 ISO 的高低會手忙腳亂的話,其實可以將 ISO 設為 Auto (自動),此時就可以優先專心於光圈或快門的操作。

至於 PASM 模式的功能是什麼、有什麼差異、何時該使用?Tim 和 Ting 會再專門寫一篇文章來專門介紹,敬請期待。

[延伸閱讀]:何謂 PASM 模式?攝影新手必知的一堂課
[延伸閱讀]:單眼、微單眼、類單眼的差別與比較 | 1 張表看懂彼此差異


總結

為了讓大家能更快速總複習本文,Tim 和 Ting 整理了 3 個 ISO 的必修重點,希望對大家有所幫助。

#1 - ISO 級數 & 曝光關係

  • 一般以 ISO 100 , ISO 200 , ISO 400 … 代表感光度。數字每高一倍,感光度提高一倍。
  • ISO 越 → 感光能力越高 → 照片越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 照片越

#2 - ISO 高低 vs 噪點/畫質

  • ISO 越 → 感光能力越高 → 噪點越、照片品質越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 噪點越、照片品質越

#3 - [闢謠專區] ISO 越低越好?

  • 一般來說 ISO 越低畫質越好。但根據拍攝主題 (快門速度) 來調整 ISO 才能有更好的作品。
  • 雙原生 ISO:高 ISO 可能有比低 ISO 更好的噪點表現及動態範圍。
  • 擴展 ISO:再次經由內部程式換算的結果,其畫質相較於原生 ISO 可能會較差。

[免責聲明]:我們為了呈現更多忠實信息,盡可能將相關知識整理成言簡意賅的圖文供大家參考。簡化的過程可能使得部分信息有所疏漏、或是導致信息傳遞有所錯誤,若有相關領域的前輩們對內容有不一樣的想法,還請您協助告知和指教,謝謝。

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