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PDAF知識(shí)

相機(jī)ISO感光度工作原理解析及光學(xué)防抖

   ISO是什么?,相機(jī)中的ISO是感光度的意思,在光線比較暗的情況下把ISO調(diào)高的話會(huì)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(qiáng)的,低的ISO會(huì)是畫面細(xì)膩。分別是ISO100、200、400等。普通情況下一般是用ISO100。同時(shí)相當(dāng)與以前傳統(tǒng)柯達(dá)膠卷有100的和200一個(gè)意思。

  相機(jī)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(jìn)行拍攝,往往可以選擇較高的ISO感光度。當(dāng)然,對(duì)于單反相機(jī)而言還可以選擇使用較大口徑的鏡頭,提高光通量。而對(duì)于一般數(shù)碼相機(jī)因?yàn)椴捎玫氖枪潭ㄧR頭,惟有通過提高ISO感光度來適應(yīng)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(tǒng)相機(jī)所使用的膠片是通過控制染料對(duì)光線的敏感度的不同來實(shí)現(xiàn)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(shù)碼相機(jī)的感光元件屬于主動(dòng)元件,存在暗電流,普通模式下設(shè)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(jī)的雜色。只要感光元件沒有改進(jìn),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(jī)往往有更大的鏡頭和更大尺寸感光元件的原因。

  因此,當(dāng)現(xiàn)場光線條件不好時(shí)應(yīng)當(dāng)首先考慮輔助光(閃光燈和反光板)的應(yīng)用,在無法使用輔助光時(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(duì)于經(jīng)常拍攝舞臺(tái)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(shù)碼相機(jī),單反數(shù)碼相機(jī)可以選擇使用口徑較大的鏡頭來進(jìn)行拍攝(當(dāng)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線,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,在購買數(shù)碼相機(jī)時(shí)就需要考慮選擇具有最大iso和較大尺寸ccd的相機(jī),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(jié)構(gòu)在最大程度的降低操作者在使用過程中由于抖動(dòng)造成影像不穩(wěn)定。

  光學(xué)防抖技術(shù)是在鏡頭內(nèi)的陀螺儀偵測到微小的移動(dòng),并且會(huì)將信號(hào)傳至微處理器立即計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)奈灰屏?,然后通過補(bǔ)償鏡片組,根據(jù)鏡頭的抖動(dòng)方向及位移量加以補(bǔ)償,從而有效的克服因相機(jī)的振動(dòng)產(chǎn)生的影像模糊。佳能的IS系統(tǒng)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(yù)防快門時(shí)間短于1/60s范圍之內(nèi)的抖動(dòng)。目前部分手機(jī)也有光學(xué)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(xué)防抖技術(shù),蘋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(duì)焦模塊。

  1、防抖類型

  鏡頭組成

  光學(xué)防抖功能的效果是相當(dāng)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(huì)產(chǎn)生模糊不清的現(xiàn)象,對(duì)于初學(xué)者來說效果非常明顯,另外在長焦型數(shù)碼相機(jī)中,效果也是立竿見影的。

  光學(xué)防抖是最被公眾所認(rèn)可的一種防抖技術(shù),它通過可移動(dòng)式的部件,對(duì)發(fā)生手震的光路進(jìn)行補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)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商為代表的鏡片移動(dòng)式光學(xué)防抖,和新興電子廠商為代表的CCD移動(dòng)式光學(xué)防抖。但由于光學(xué)防抖需要運(yùn)用額外的部件實(shí)現(xiàn),從而也導(dǎo)致光學(xué)防抖系統(tǒng)成本高居不下,搭載光學(xué)防抖系統(tǒng)的機(jī)型市場售價(jià)依然還是較貴。

  鏡頭防抖

  通過鏡頭組實(shí)現(xiàn)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(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的圖像模糊,這對(duì)于大變焦鏡頭的數(shù)碼相機(jī)所能起到的效果更加明顯。通常,鏡頭內(nèi)的陀螺儀偵測到微小的移動(dòng),并且會(huì)將信號(hào)傳至微處理器立即計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)奈灰屏?,然后通過補(bǔ)償鏡片組,根據(jù)鏡頭的抖動(dòng)方向及位移量加以補(bǔ)償,補(bǔ)償鏡組相應(yīng)調(diào)整位置和角度,使光路保持穩(wěn)定,從而有效的克服因相機(jī)的振動(dòng)產(chǎn)生的影像模糊。

  CCD防抖

  通過CCD實(shí)現(xiàn)防抖,只有柯尼卡美能達(dá)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(dá)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,通過陀螺儀感應(yīng)相機(jī)抖動(dòng)的方向及幅度,然后傳感器將這些數(shù)據(jù)傳送至處理器進(jìn)行篩選、放大,計(jì)算出可以抵消抖動(dòng)的CCD移動(dòng)量。

  2、類別

 ?、偻ㄟ^內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行防抖。包括毆達(dá)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(jī)身防抖技術(shù)。由柯尼卡美能達(dá)提出,為索尼數(shù)碼單反相機(jī)所應(yīng)用。

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

 ?、芎笃诜蓝短幚?。對(duì)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(yīng)裝置,但不進(jìn)行物理補(bǔ)償?shù)姆蓝斗绞?。由三洋首先?yīng)用在新推的CG6數(shù)碼相機(jī)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(jī)的光學(xué)防抖系統(tǒng)是由佳能開發(fā)的,首次用于佳能EF75-300mmF4-5.6ISUSM鏡頭上,這是光學(xué)防抖系統(tǒng)在民用相機(jī)上的首次應(yīng)用,在推出的當(dāng)時(shí)的確震驚整個(gè)業(yè)界,也同時(shí)使佳能EF自動(dòng)對(duì)焦鏡頭的知名度逐漸提高,這套系統(tǒng)被稱為佳能的IS(ImagineStabilizer)光學(xué)防抖系統(tǒng)。它主要是通過鏡片的運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償相機(jī)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(zhǔn)確的檢測到手的振動(dòng),并把它轉(zhuǎn)化為電信號(hào),經(jīng)過鏡頭內(nèi)置的計(jì)算機(jī)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偏移。這個(gè)系統(tǒng)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(duì)內(nèi)置陀螺儀傳感器探測相機(jī)的抖動(dòng),并將鏡頭組件向抖動(dòng)的方向調(diào)整,以抵消這種抖動(dòng),防止畫面模糊。如果在啟用圖像穩(wěn)定功能的情況下半按快門,低坊嵩?.5秒后啟動(dòng)相機(jī)抖動(dòng)補(bǔ)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。

  在過去,IS鏡頭允許您使用比理論上低2級(jí)的快門速度,而隨著這種技術(shù)不斷的發(fā)展,已經(jīng)可以使用比理論快門低3級(jí)的快門速度。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(tǒng),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(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商,開發(fā)出了感光元件移動(dòng)式光學(xué)防抖(CCD防抖)系統(tǒng)。這種技術(shù)是隨著數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的,因?yàn)槠湓頉Q定膠片機(jī)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(shí)現(xiàn)起來也容易得多。就是將數(shù)碼相機(jī)的感光元件(CCD/CMOS)固定在一個(gè)可以通過電磁效應(yīng)平行滑動(dòng)的平臺(tái)上,拍攝的時(shí)候,平臺(tái)會(huì)利用電磁的遲滯性造成CCD短時(shí)間內(nèi)固定不動(dòng),于是一定程度上達(dá)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(dá)所開發(fā)的,稱為AS(AntiShake)防抖系統(tǒng),并首先應(yīng)用在其高端消費(fèi)數(shù)碼相機(jī)A1上,收到了極佳的市場效果。其后,柯尼卡美能達(dá)更將這項(xiàng)技術(shù)移植到數(shù)碼單反α7Digital和α5Digital上,收到市場的熱烈歡迎。在柯尼卡美能達(dá)影像事業(yè)被索尼并購后,這項(xiàng)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,但是隨著各品牌新機(jī)型的不斷推出,其防抖性能也穩(wěn)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(shù)碼相機(jī)K10D就號(hào)稱可以達(dá)到3級(jí)防抖,比其前一代單反K100D的2級(jí)防抖整整高出一個(gè)級(jí)別。
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