Светочувствительность

Светочувствительность - это мера светочувствительность фотопленки к свету, определенная с помощью сенситометрии и измеренная на различных числовых шкалах, самая последняя из систем измерения ISO. Близкая система ISO используется для описания взаимосвязи между экспозицией и яркостью выходного изображения в цифровых камерах.

Относительно нечувствительная пленка с более низким индексом светочувствительности требует большей выдержки света для достижения такой же плотности изображения, как и более чувствительная пленка, и поэтому обычно называется медленной пленкой. Соответственно высокочувствительные пленки называют быстрыми пленками. Использование более высокой чувствительности, обычно приводит к снижению качества изображения (из-за более грубого зерна пленки или более высокого шума изображения других типов). Короче говоря, чем выше чувствительность, тем более зернистым будет изображение. В конечном итоге чувствительность ограничена квантовой эффективностью пленки или сенсора.

Этот пленочный контейнер компоненты обозначает свою скорость как ISO 100/21 °, включая арифметические (100 ASA) и логарифмические (21 DIN). От второго часто отказываются, используются (например) «ISO 100» эквивалентным старой скорости ASA. (Обычно "100" в названии пленки указывает на ее рейтинг ISO.)

• 1 Системы измерения светочувствительности пленки
  • 1.1 Исторические системы
    • 1.1.1 Warnerke
    • 1.1. 2 Hurter Driffield
    • 1.1.3 Scheiner
    • 1.1.4 DIN
    • 1.1.5 BSI
    • 1.1.6 Weston
    • 1.1.7 General Electric
    • 1.1.8 ASA
    • 1.1.9 ГОСТ
  • 1.2 Текущая система: ISO
  • 1.3 Преобразование между текущими масштабами
  • 1.4 Преобразование исторических ASA и DIN
  • 1.5 Определение светочувствительности пленки
  • 1.6 Применение светочувствительности пленки
  • 1.7 Индекс экспозиции
• 2 Взаимность
• 3 Чувствительность пленки и зернистость
  • 3.1 Маркетинговые аномалии
• 4 Чувствительность ISO и индекс экспозиции цифровой камеры
  • 4.1 Стандарт ISO (Международная организация стандартов) 12232: 2019
  • 4.2 Измерения и вычисления
    • 4.2.1 Скорость на основе насыщения
    • 4.2.2 Скорость на основе шума
    • 4.2.3 Стандартная выходная чувствительность (SOS)
    • 4.2.4 Обсуждение
• 5 См. также
• 6 Ссылки
• 7 Дополнительная литература
• 8 Внешние ссылки

Высокие исторические системы

Warnerke

Первый известный практический сенситометр, который позволяет измерять скорость фотоматериалов, был изобретен польским инженером Леоном Варнерке - псевдоним Владислав Малаховский (1837–1900) - в 1880 году, в числах достижений, за которые он был награжден медалью «Прогресс» Фотографического общества Великобритании в 1882 году. Он был коммерциализирован с 1881 года.

Стандартный сенситометр Warnerke состоял из рамок, удерживая непрозрачный экран с матрицей из 25 пронумерованных постепенно пигментированных квадратов, приведенных в контакт с фотопластинкой во время временного теста. экспонирование под фосфоресцирующей таблеткой, предварительной возбужденной светом горящей магниевой ленты. Затем скорость эмульсии выражали в «градусах» Варнерке (иногда обозначаемых как Warn. Или ° W.), Соответствующему, по-видимому, на экспонированной пластине после проявления и фиксации. Каждое число означало увеличение скорости на 1/3, типичные скорости пластин в то время составляли от 10 ° до 25 ° Warnerke.

Его система добилась определенного успеха, но оказалась ненадежной из-за ее спектральной чувствительности к свету, интенсивности затухания света, излучаемого фосфоресцентной таблеткой после ее возбуждения, а также из-за допуска к построению. Однако эта концепция была позже основана в 1900 году (1855–1932) при разработке его пластинчатого тестера и модифицированной системы скорости.

Hurter Driffield

Еще одна ранняя практическая система для измерения чувствительности эмульсии соответствовала чувствительности Hurter and Driffield (HD), установленной в 1890 году швейцарцем Фердинандом Хертером (1844–1898) и британцем Веро Чарльз Дриффилд (1848–1915). В системе числа скорости были обратно пропорциональны их выдержке. Например, для эмульсии, рассчитанной на 250 HD, потребуется десять раз больше экспозиции, чем для эмульсии, рассчитанной на 2500 HD.

Методы определения чувствительности были позже в 1925 году (в отношении текущего источника света) и в 1928 году (источника света, проявителя и дисперсости) - этот более поздний вариант иногда называли «HD 10». Система HD была официально принята в качестве стандарта в бывшем Советском Союзе с 1928 г. по сентябрь 1951 г., когда ее заменил ГОСТ 2817–50.

Шайнер

Система Шайнерграда (Sch.) Была изобретена немецким астрономом Юлиусом Шайнером (1858–1913) в 1894 году использовать как метод сравнения скоростей пластин, используемых для астрономической фотографии. Система Шайнера оценила скорость пластины по наименьшей экспозиции, чтобы вызвать видимое потемнение при проявлении. Скорость выражается в градусах Шай, используется в диапазоне от 1 ° Sch. до 20 ° Sch., где приращение 19 ° Sch. соответствовало стократному увеличению чувствительности, что означало приращение на 3 ° Sch. почти удвоилась чувствительность.

$100\; 19\; 3\; =\; 2\; 06914...\; \approx \; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; sqrt\; [\{19\}]\; \{100\}\}\; ^\; \{3\}\; =\; 2\; 06914...\; \backslash \; приблизительно\; 2\}$

Позднее система была расширена для охвата более широких ареалов, и некоторые из ее практических недостатков были устранены австрийским ученым Йозефом Мария Эдер (1855–1944) и ботаником фламандского происхождения [de ] (1896–1960) (которые в 1919/1920 совместно разработали сенситометр с нейтральным клином Eder - Hecht, измеряющий скорость эмульсии в градациях Eder - Hecht). Тем не менее, производителя по-прежнему сложно надежно определить скорость пленки, часто только сравнивая с конкурирующими продуктами, так что все большее количество модифицированных систем на основе полушайнера начало распространяться, больше не использовать исходные процедуры Шайнера и, таким образом, опровергли идею

От системы Шайнера в конечном итоге отказались в Германии, когда в 1934 году была введена стандартизированная система DIN. В различных формах она продолжала разговор в других странах в некотором продолжала времени.

DIN

Система DIN, официально стандарт DIN 4512 от Deutsches Institut für Normung (но в то время все еще называлась Deutscher Normenausschuß (ДНК)), была опубликована в январе. 1934. Он вырос из проектов стандартизированного метода сенситометрии, предложенного Deutscher Normenausschuß für Phototechnik, предложенного комитетом по сенситометрии Deutsche Gesellschaft für photographyische Forschung с 1930 года и представленного [207>de ] (1868) –1945) и Эндуэль Голуэль (1881–1970) при влиятельном VIII. (Немецкий: Internationaler Kongreß für wissenschaftliche und angewandte Photographie), проходившем в Дрездене с 3 по 8 августа 1931 года.

Система DIN была вдохновлена ​​системой Шайнера, но чувствительность была представлена ​​как десятичный логарифм чувствительности, умноженный на 10, что аналогично децибелам. Таким образом, увеличение на 20 ° (а не на 19 °, как в системе Шайнера) представляет собой стократное увеличение чувствительности, а разница в 3 ° была намного ближе к логарифму 2 по основанию 10 (0,30103...):

$log\; 10\; \; (2)\; =\; 0,30103...\; \approx \; 3/10\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \{(2)\}\; =\; 0,30103...\; \backslash \; приблизительно\; 3/10\}$

Коробка с Agfacolor Neu с инструкцией «выставить как 15/10 ° DIN» (на немецком языке).

Как и в системе Scheiner, скорости выражались в «градусах». Первоначально чувствительность была записана как дробная часть с «десятыми долями» (например, «18/10 ° DIN»), где результирующее значение 1,8 представляло относительный десятичный логарифм скорости. Позднее от «десятых» отказались в соответствии с DIN 4512: 1957-11, и приведенный выше пример будет записан как «18 ° DIN». В конце концов, в стандарте DIN 4512: 1961-10 символ степени был исключен. В этой редакции также были внесены значительные изменения в определение светочувствительности пленки, чтобы приспособиться к недавним изменениям в американском стандарте ASA PH2.5-1960, так что светочувствительность черно-белой негативной пленки эффективно станет двойным, то есть есть пленка, ранее обозначенная как «18 ° DIN», теперь будет маркирована как «21 DIN» без изменений эмульсии.

Первоначально предназначенная только для черно-белой негативной пленки, позже система расширена и перегруппирована на девять частей, включая DIN 4512-1: 1971-04 для черно-белой негативной пленки, DIN 4512-4: 1977-06 для цветной переворачиваемой пленки и DIN 4512-5: 1977-10 для цветной негативной пленки.

На международном уровне немецкая система DIN 4512 была эффективно заменена в 1980-х годах стандартами ISO 6: 1974, ISO 2240: 1982 и ISO 5800: 1979, где одинаковая чувствительность записана в линейной и логарифмической форме как «ISO 100 / 21 ° »(теперь снова с символом градуса). Эти стандарты ISO могут быть приняты и DIN. Наконец, DIN 4512 были заменены последними версиями стандартов ISO, DIN 4512-1: 1993-05 на DIN ISO 6: 1996-02 в сентябре 2000 года, DIN 4512-4: 1985-08 на DIN ISO 2240: 1998-06. и DIN 4512-5: 1990-11 согласно DIN ISO 5800: 1998-06, оба в июле 2002 года.

BSI

Шкала светочувствительности пленки, рекомендованная Британским институтом стандартов (BSI) был почти идентичен системе DIN, за исключением того, что номер BS был на 10 градусов больше, чем номер DIN.

Weston

люксметр Weston Model 650 примерно 1935 года Early Weston Master light meter 1935-1945

До появления системы ASA система рейтингов скорости пленки Уэстона была введена (1878–1971) и его отцом доктором Эдвардом Уэстоном (1850-1936), Инженер-электрик британского происхождения, промышленник и основатель расположенной в США компании Weston model 617, одного из первых фотоэлектрических экспонометров, в августе 1932 года. Измеритель и система пленки были изобретены, которые работали на них и поздно получил медаль Говарда Н. Поттса за вклад в инженерное дело.

Компания тестировала и часто публиковала рейтинги скорости для фильмов того времени. Рейтинги светочувствительности пленки Уэстон с тех пор можно было найти на большинстве экспонометров Уэстон и иногда упоминались производителями пленки и третьими сторонами в своих рекомендациях по выдержке. Производители иногда проявляют изобретательность в отношении светосил, компания зашла так далеко, что они используют их рейтинговых фильмов в своих буклетах «Рейтинги фильмов Уэстон».

The Weston Cadet (модель 852, представленная в 1949 году), Direct Reading (модель 853, представленная в 1954 году) и Master III (модели 737 и S141.3, представленные в 1956 году) были первыми в своей линейке экспонометров, которые переключались и использовали вместо этой установленной в то время шкалу ASA. В других моделях использовалась оригинальная шкала Weston до ок. 1955. Компания продолжала распространять рейтинги фильмов после 1955 года, но хотя их рекомендуемые значения отличаются от скоростей пленки ASA, найденные на коробках пленками, эти новые значения Уэстона были основаны на системе ASA и должны быть преобразованы для использования с более старыми Уэстон измеряет, вычитая 1/3 ступени экспозиции в соответствии с рекомендацией Уэстона. И наоборот, «старые» рейтинги скорости фильма Уэстона можно было преобразовать в «новые» рейтинги Уэстона и шкалу ASA, добавив ту же сумму, то есть рейтинг фильма 100 Weston (до 1955 г.) соответствовал 125 ASA (согласно ASA PH2.5- 1954 и ранее). В этом преобразовании не было необходимости для счетчиков Weston, производимых и рейтинговых фильмов Weston, публикуемых с 1956 г., из-за неотъемлемого использования системы ASA; однако изменения версии ASA PH2.5-1960 могут быть приняты во внимание при сравнении с более новыми значениями ASA или ISO.

General Electric

До создания шкалы ASA и аналогичной рейтингу светочувствительности пленки Weston другой производитель фотоэлектрических экспонометров, General Electric, около 1937 года разработала свою собственную рейтинговую систему так называемых значений пленки General Electric (сокращенно GE или GE).

Значения скорости пленки для использования с их измерителями были опубликованы в регулярно обновляемом журнале General Electric Film Values ​​листовки и Справочник фотографий General Electric.

General Electric перешла на использование шкалы ASA в 1946 году. Измерители, выпускаемые с февраля 1946 года, обозначенной шкалой ASA (обозначенная «Индекс экспозиции»)) уже. Для некоторых измерителей со шкалой «Скорость пленки» или «Стоимость пленки» (например, модели DW-48, DW-49, а также ранние варианты DW-58 и GW-68) сменные бленды со шкалами ASA были доступны от производителя. После этой даты компания продолжала публиковать рекомендованные значения стоимости пленки, однако они были в соответствии со шкалой ASA.

ASA

Основано на более ранней исследовательской работе Лойда Энсил Джонс (1884–1954) из Kodak и вдохновленные системы Значения светочувствительности Уэстон и значения пленки General Electric, Американская ассоциация стандартов (теперь именуемая ANSI ), определили новые методы и указания светочувствительности. черно-белых негативных пленок в 1943 году. ASA Z38.2.1–1943 был пересмотрен в 1946 и 1947 годах, прежде чем стандартный превратился в ASA PH2.5-1954. Первоначально значения ASA часто называемые американскими стандартными числами скорости или числами воздействия ASA. (См. Также: Индекс экспозиции (EI).)

Шкала ASA является линейной шкалой, то есть есть пленка, обозначенная как имеющая светочувствительность 200 ASA, в два раза быстрее, чем фильм со 100 КАК.

Стандарт ASA подвергся серьезному пересмотру в 1960 году с выпуском ASA PH2.5-1960, когда были усовершенствованы методы определения светочувствительности пленки и были отменены ранее применявшиеся коэффициенты безопасности для предотвращения недодержки, что фактически удвоило номинальную светочувствительность пленки. много черно-белых негативов. Например, Ilford HP3, который до 1960 года был оценен как 200 ASA, имел был помечен как 400 ASA без каких-либо изменений в эмульсии. Аналогичные изменения были внесены в систему DIN с DIN 4512: 1961-10 и систему BS с BS 1380: 1963 в последующие годы.

В дополнение к установленной арифметической шкале скорости, ASA PH2.5-1960 также ввела логарифмические оценки ASA (100 ASA = 5 ° ASA), где разница в 1 ° ASA соответствует остановке экспонирования и, следовательно, удвоение светочувствительности. Некоторое время марки ASA также печатались на коробках из-под пленки, и они увидели жизнь в форме значения скорости APEX S v (без символа градуса).

ASA PH2.5-1960 был пересмотрен как ANSI PH2.5-1979, без логарифмических скоростей, и позже заменен NAPM IT2.5–1986 Национальные ассоциации производителей фотографий, представляющие принятие в США международного стандарта ISO 6. Последний выпуск ANSI / NAPM IT2.5 был опубликован в 1993 году.

Стандарт для цветной негативной пленки представлен как ASA PH2.27-1965 и претерпел ряд изменений в 1971, 1976, 1979 и 1981 годы, прежде чем он окончательно стал стандартом ANSI IT2.27–1988 до его отзыва.

Пленка с переворачиванием цвета определена в стандарте ANSI PH2.21-1983, который был пересмотрен в 1989 году, прежде чем он стал ANSI / NAPM IT2.21 в 1994 году, принятым в США стандартом ISO 2240.

На международном уровне система ASA была заменена системой чувствительности пленки ISO в период с 1982 по 1987 год, однако арифметическая шкала чувствительности ASA продолжала жить, поскольку значение линейной системы скорости ISO.

ГОСТ

Коробка из пленки Свема с чувствительностью 65 ГОСТ

ГОСТ (кириллица: ГОСТ) представляет собой арифметическую шкалу светочувствительности, определенную в ГОСТ 2817. -45 и ГОСТ 2817–50. Он использовался в бывшем Советском Союзе с октября 1951 года, заменил номера Hurter Driffield (HD, кириллица: ХиД), которые использовались с 1928 года.

ГОСТ 2817-50 аналогичен стандарту ASA, поскольку основан на точке скорости с плотностью 0,2 выше указанной плюс туман, в отличие от 0,1 ASA. Маркировка ГОСТ имеется только на фотооборудование (пленка, фотоаппараты, люксметры и т. Д.) Производства Советского Союза до 1987 года.

1 января 1987 года шкала ГОСТ была изменена на Шкала ISO с ГОСТ 10691–84,

Она разделена на несколько частей, включая ГОСТ 10691.6–88 и ГОСТ 10691.5– 88 января, которые вступили в силу 1 1991 года.

Текущая система: ISO

Стандарты светочувствительности пленки ASA и DIN были объединены в стандарты ISO с 1974 года.

Текущие стандарты Международный стандарт измерения скорости цветной негативной пленки - это пересмотр ISO 5800: 2001 (впервые опубликован в 1979 г., опубликован в ноябре 1987 г.) Международной организации по стандартизации (ISO). Соответствующие стандарты ISO 6: 1993 (впервые опубликованы в 1974 г.) и ISO 2240: 2003 (впервые опубликованы в июле 1982 г., пересмотрены в сентябре 1994 г. и исправлены в октябрь 2003 г.) определяют шкалы для скоростей-белой негативной пленки и пленки с обращением цвета. соответственно.

Определение чувствительности ISO с помощью цифровых фотоаппаратов описано в стандарте ISO 12232: 2019 (впервые опубликован в августе 1998 г., пересмотрен в апреле 2006 г., исправлен в октябре 2006 г. и снова пересмотрен в феврале). 2019).

В системе ISO определены как арифметическая, так и логарифмическая шкала. Арифметическая шкала ISO соответствует арифметической системе ASA, где удвоение светочувствительности пленки представлено удвоением численного значения светочувствительности пленки. В логарифмической шкале ISO, которая соответствует шкале DIN, добавление 3 ° к числовому значению означает удвоение чувствительности. Например, пленка с рейтингом ISO 200/24 ​​° в два раза более чувствительна, чем пленка с рейтингом ISO 100/21 °.

Обычно логарифмическая скорость опускается; например, «ISO 100» обозначает «ISO 100/21 °», а логарифмические значения ISO записываются как «ISO 21 °» в соответствии со стандартом.

Преобразование между текущими шкалами

A Yashica FR с маркировкой ASA и DIN

Преобразование арифметической скорости S в логарифмическую скорость S ° задается как

$S\; \circ \; =\; 10\; log\; \; S\; +\; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; S\; ^\; \{\backslash \; circ\}\; =\; 10\; \backslash \; log\; S\; +\; 1\}$

и округление до ближайшего целого числа; логарифм равен основанию 10. Преобразование логарифмической скорости в арифметическую осуществляется следующим образом:

$S\; =\; 10\; (S\; \circ \; -\; 1)\; /\; 10\; \{\backslash \; displaystyle\; S\; =\; 10\; ^\; \{\backslash \; left\; (\{S\; ^\; \{\backslash \; circ\}\; -1\; \}\; \backslash \; right)\; /\; 10\}\}$

и округление до ближайшей стандартной арифметической скорости в таблице 1 ниже.

Свема Микрат-Орто, Astrum Микрат-Орто

	1,2 / 2 °		1,2	2	(1)
-1	1,6 / 3 °		1,6	3	1,4
	2/4 °		2	4	(2)
	2,5 / 5 °		2,5	5	(2)
0	3/6 °		3	6	2,8	Свема МЗ-3, Astrum MZ-3
	4/7 °		4	7	(4)
	5/8 °		5	8	(4)	исходный трехполосный Technicolor
1	6/9 °		6	9	5.5	оригинал Kodachrome
	8/10 °		8	10	(8)	Polaroid PolaBlue
	10/11 °		10	11	(8)	Пленка Kodachrome 8 мм
2	12/12 °		12	12	11	Gevacolor 8 мм об. пленка ersal, позже Agfa Dia-Direct
	16/13 °		16	13	(16)	обратимая пленка Agfacolor 8 мм
	20/14 °		20	14	(16)	Adox CMS 20
3	25/15 °		25	15	22	старый Agfacolor, Kodachrome II и (позже) Kodachrome 25, Efke 25
	32/16 °		32	16	(32)	Kodak Panatomic-X
	40/17 °		40	17	(32)	Kodachrome 40 (фильм)
4	50/18 °		50	18	45	Fuji RVP (Velvia ), Ilford Pan F Plus, Kodak Vision2 50D 5201 (фильм), AGFA CT18, Efke 50, Polaroid type 55
	64/19 °		64	19	(65)	Kodachrome 64, Ektachrome-X, Polaroid тип 64T
	80/20 °		80	20	(65)	Ilford Commercial Ortho, Polaroid тип 669
5	100/21 °		100	21	90	Kodacolor Gold, Kodak T-Max (TMX), Fujichrome Provia 100F, Efke 100, Fomapan / Arista 100
	125/22 °		125	22	(130)	Ilford FP4 +, Kodak Plus-X Pan, Svema Color 125
	160/23 °		160	23	(130)	Fujicolor Pro 160C / S, Kodak High-Speed ​​Ektachrome, Kodak Portra 160NC и 160VC
6	200/24 ​​°		200	24	180	Fujicolor Superia 200, Agfa Scala 200x, Fomapan / Arista 200, Wittner Chrome 200D / Agfa Aviphot Chrome 200 PE1
	250/25 °		250	25	(250)	Тасма Фото-250
	320/26 °		320	26	(250)	Kodak Tri-X Pan Professional (TXP)
7	400/27 °		400	27	350	Kodak T-Max (TMY), Kodak Tri-X 400, Ilford HP5 +, Fujifilm Superia X-tra 400, Fujichrome Provia 400X, Fomapan / Arista 400
	500/28 °		500	28	(500)	Kodak Vision3 500T 5219 (фильм)
	640/29 °		640	29	(500)	Polaroid 600
8	800/30 °		800	30	700	Fuji Pro 800Z, Fuji Instax
	1000/31 °		1000	31	(10 00)	Ilford Delta 3200, Kodak P3200 TMAX Kodak Professional T-Max P3200 (см. маркетинговые аномалии ниже)
	1250/32 °		1250	32	(1000)	Kodak Royal-X Panchromatic
9	1600 / 33 °		1600	33	1400 (1440)	Fujicolor 1600
	2000/34 °		2000	34	( 2000)
	2500/35 °		2500	35	(2000)
10	3200/36 °		3200	36	2800 (2880)	Konica 3200, Polaroid тип 667, Fujifilm FP-3000B, Kodak Tmax 3200 BW
	4000/37 °			37	(4000)
	5000/38 °			38	(4000)
11	6400/39 °		6400	39	5600
	8000/40 °
	10000/41 °
12	12500/42 °	12800	12500			Чувствительность к ISO выше 10000 не применяется официально определен до ISO 12232: 2019
	16000/43 °
	20000/44 °					Тип поляроида 612
13	25000/45 °	25600
	32000/46 °
	40000/47 °
14	50000/48 °	51200
	64000/49 °
	80000/50 °
15	100000/51 °	1024 00		51		Nikon D3s и Canon EOS-1D Mark IV (2009)
	125000/52 °
	160000/53 °
16	200000 / 54 °	204800				Canon EOS-1D X (2011), Nikon D4 (2012), Pentax 645Z (2014)
	250000/55 °
	320000/56 °
17	400000/57 °	409600				Nikon D4s, Sony α ILCE-7S (2014), Canon EOS 1D X Mark II (2016)
	500000/58 °
	640000/59 °
18	800000/60 °
	1000000/61 °
	1250000/62 °
19	1600000/63 °
	2000000/64 °
	2500000/65 °
20	3200000/66 °	3280000				Nikon D5 (2016)
	4000000/67 °	4560000				(2015)

Примечания к таблице :

1. Скорости, выделенные жирным шрифтом под APEX, ISO и ASA, являются значениями, фактически присвоенными стандартами скорости от соответствующих агентств; другие значения рассчитанными расширениями назначенных скоростей с использованием той же придерживаться, что и для назначенных скоростей.
2. APEX S v значения от 1 до 10 соответствуют логарифмическим степеням ASA от 1 ° до 10 °, найденным в ASA PH2.5-1960.
3. Арифметические скорости ASA от 4 до 5 взяты из ANSI PH2.21-1979 (Таблица 1, стр. 8).
4. Арифметические скорости ASA от 6 до 3200 взяты из ANSI PH2.5-1979 (таблица 1, стр. 5) и ANSI PH2.27-1979.
5. арифметические скорости ISO от 4 до 3200 взяты из ISO 5800: 1987 (таблица «Шкалы скорости ISO», стр. 4).
6. Арифметические скорости ISO от 6 до 10000 взяты из ISO 12232: 1998 (таблица 1, стр. 9).
7. ISO 12232: 1998 не определяет скорость больше 10000. Однако верхний предел для шума S 10000 был задан как 12500, предполагаемая, что ISO, предполагал прогресс от 12500, 25000, 50000 и 100000, аналогично тому, как это было с 1250 до 10000 Это соответствовало ASA PH2.12-1961. Что касается цифровых фотоаппаратов, Nikon, Canon, Sony, Pentax и Fujifilm решили выразить более высокую скорость в точной прогрессии степени двойки от наивысшей ранее реализованной скорости (6400), а не округления до расширения существующей прогрессии. В стандарте ISO 12232: 2019 окончательно установленные значения светочувствительности более 10000.
8. Большинство современных 35-мм пленочных SLR автоматический диапазон светочувствительности пленки от ISO 25/15 ° до 5000/38 ° для пленок с кодом DX или от 6/9 ° до 6400/39 ° вручную (без использования компенсации экспозиции ). Диапазон светочувствительности пленки с поддержкой TTL-вспышки меньше, обычно от 12/12 ° до 3200/36 ° или менее ISO.
9. Дополнительный усилитель для Canon Pellix QL (1965) и Canon FT QL (1966) поддерживал светочувствительность пленки от 25 до 12800 ASA.
10. Диск светочувствительности камеры Canon A-1 (1978) поддерживал диапазон чувствительности от 6 до 12800 ASA (но в семье это уже называется чувствительностью ISO). В этой камере компенсация экспозиции и экстремальная светочувствительность пленки были взаимоисключающими.
11. Leica R8 (1996) и R9 (2002) официально поддерживали светочувствительность пленки 8000/40 °, 10000/41 ° и 12800/42 ° (в случае R8) или 12500/42 ° (в случае R9), с помощью компенсации экспозиции ± 3 EV диапазон может быть расширен от ISO 0,8 / От 0 ° до ISO 100000/51 ° с шагом половинной экспозиции.
12. Производители цифровых фотоаппаратов арифметические скорости от 12800 до 409600 взяты из спецификаций Nikon (12800, 25600, 51200, 102400 в 2009 г., 204800 в 2012 г., 409600 в 2014 г.), Canon (12800, 25600), 51200, 102400 в 2009 г., 204800 в 2011 г., 4000000 в 2015 г.), Sony (12800 в 2009 г., 25600 в 2010 г., 409600 в 2014 г.), Pentax (12800, 25600, 51200 в 2010 г., 102400, 204800 в 2014 году) и Fujifilm (12800 в 2011 году).

Историческое преобразование ASA и DIN

Историческое преобразование скорости пленки, 1952 год Классическая камера Тессина с указателем экспозиции, конец 1950-х годов

Как описано в ASA a В разделах DIN определение шкал ASA и DIN менялось несколько раз с 1950-х до начала 1960-х годов, что привело к необходимости преобразования между разными шкалами. Система iPhone ISO объединяет новые определения ASA и DIN, это преобразование также необходимо при сравнении старых шкал ASA и DIN со шкалой ISO.

На рисунке показано преобразование ASA / DIN в фотоальбоме 1952 года, в котором 21/10 ° DIN был преобразован в ASA 80 вместо ASA 100.

В некоторых классических руководствах по экспозиции камеры показано старое преобразование, поскольку они действовали на момент производства, например, руководство по экспозиции классической камеры Tessina (с 1957 года), где 21/10 ° DIN относится к ASA 80, 18 ° DIN - к ASA 40 и др. Пользователи классических фотоаппаратов, не знающие исторической справки, могут растеряться.

Определение светочувствительности пленки

Метод определения светочувствительности черно-белой пленки по ISO 6: 1993. Записывающая пленка 1000 ASA, Квартал красных фонарей, Амстердам, граффити 1996

Скорость пленки соответствует найдено из графика оптической плотности против log экспозиции пленки, известный как кривая D - log H или кривая Хертера - Дриффилда. Обычно на кривой пять участков: основание + туман, носок, линейная область, плечо и передержанная область. Для черно-белой негативной пленки «точка на кривой» m - это точка на кривой, где плотность базовая + плотность тумана на 0,1, когда негатив проявляется таким образом, точка n, в которой используются условия экспозиции на 1,3 единицы больше экспозиции в точке m, плотность на 0,8 больше, чем плотность в точке m. Экспозиция H m в люкс-с является экспозицией для точки m, когда удовлетворяются заданные условия контрастности. Скорость арифметики ISO определяется по формуле:

$S\; =\; 0,8\; лкс\; H\; m\; \{\backslash \; displaystyle\; S\; =\; \{\backslash \; frac\; \{0.8\; \backslash ;\; \{\backslash \; text\; \{lx\cdot s\}\}\}\; \{H\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{m\}\}\}\}\}$

Затем это значение округляется до ближайшей стандартной скорости в таблице 1 ISO 6: 1993.

Определение скорости для цветной негативной пленки аналогично отдельные концепции, но более сложна, включает кривые для синего, зеленого и красного цветов. Пленка обрабатывается в соответствии с рекомендациями производителя пленки, а не с заданной контрастностью. Чувствительность ISO для пленки с обращением цвета определяется от середины, а не от порога кривой; здесь снова используются кривые для синего, зеленого и красного цветов, и пленка обрабатывается в соответствии с рекомендациями производителя пленки.

Применение светочувствительности пленки

Светочувствительность пленки используется в уравнениях экспозиции для поиска подходящих параметров экспозиции. Фотографу доступны четыре переменные для достижения желаемого эффекта: освещение, светочувствительность пленки, число f (размер диафрагмы) и выдержка (время выдержки).). Уравнение может быть выражено в виде отношений или путем логарифма (основание 2), путем сложения через использование системы APEX. это приращение обычно известно как «стоп». эффективное f-число пропорционально отношением между линзой фокусным расстоянием между и диаметром диафрагмы, причем сам диаметр пропорционален квадратному корню из площади апертуры.. Таким образом, объектив, установленный на f / 1,4, позволяет вдвое большее количество света падать на фокальную плоскость, чем объектив, установленный на f / 2. Следовательно, каждый коэффициент f-числа квадратного корня из двух ( приблизительно 1,4) также является ступенью, поэтому линзы обычно маркируются в этой прогрессии: f / 1,4, 2, 2,8, 4, 5,6, 8, 11, 16, 22., 32 и т. Д.

Арифметическая скорость ISO имеет полезное свойство для фотографов, не имеющего оборудования для снятия показаний с измерением освещенности. Правильная экспозиция обычно достигается для сцены, освещенной спереди, при ярком солнце, если диафрагма объектива установлена ​​на f / 16, скорость затвора пропорциональна светочувствительности пленки ISO (например, 1/100 секунды для пленки 100 ISO). Это известно как правило солнечного 16.

Индекс экспозиции

Индекс экспозиции, или EI, относится к рейтингу скорости, заданной специфике и ситуации съемки в отличие от реальной светочувствительности пленки. Он используется для компенсации характеристик калибровки оборудования или достижения определенных эффектов. Индекс экспозиции можно просто назвать настройкой скорости по сравнению с рейтингом скорости.

Например, фотограф может присвоить пленку ISO 400 значение EI 800, а затем использовать соответствующее для получения печатаемыхов в условиях низкой освещенности. Пленка экспонировалась при EI 800.

Другой пример имеет место, когда затвор камеры неправильно откалиброван и постоянно передерживает или недоэкспонирует пленку; аналогично, экспонометр может быть неточным. Можно соответствующим образом отрегулировать настройку EI, чтобы компенсировать эти дефекты и постоянно производить правильно экспонированные негативы.

При экспонировании количество световой энергии, которая достигает пленки, определяет влияние на эмульсию. Если яркость света умножается на коэффициент, а экспозиция пленки уменьшается в тот же коэффициент за счет изменения выдержки камеры и диафрагмы так, чтобы получаемая энергия была одинаковой, пленка будет развиты до той же плотности. Это правило называется взаимностью. Системы для определения чувствительности эмульсии возможны, потому что имеет место взаимность. На практике взаимность достаточно хорошо работает для обычных фотопленок в диапазоне выдержек от 1/1000 секунды до 1/2 секунды. Однако эта взаимосвязь нарушается за этими пределами, явление, известное как нарушение взаимности.

Зернистый высокоскоростной черно-белый пленочный негатив

Размер галогенида серебра зерна в эмульсии влияют на чувствительность пленки, которая связана с зернистостью, поскольку более крупные зерна придают пленке большую чувствительность к свету. Мелкозернистая пленка, такая как пленка, предназначенная для портретной съемки или копирования исходных негативов камеры, является относительно нечувствительной или «медленной», поскольку для нее требуется более яркий свет или более длительная выдержка, чем для «быстрой» пленки. Быстродействующие пленки, используемые для фотографирования при слабом освещении или съемки высокоскоростного движения, дают сравнительно зернистые изображения.

Kodak определил «индекс зернистости печати» (PGI) для характеристики зернистости пленки (негативный цвет только пять пленок), воспринимаемой почти заметной разнице зернистости отпечатков. Они также определяют «зернистость», измерение зерна с использованием среднеквадратичного измерения флуктуаций плотности в однородно экспонированной пленке, измеренных микроденситометром с апертурой 48 микрометров. Гранулярность зависит от экспозиции - недоэкспонированная пленка выглядит более зернистой, чем переэкспонированная.

Маркетинговые аномалии

Некоторые высокоскоростные черно-белые пленки, такие как Ilford Delta 3200, P3200 T-Max и T -MAX P3200 продается со светосилой число пленки, превышающее их истинное значение ISO, определенное с помощью метода тестирования ISO. Согласно соответствующим таблицам, продукт Ilford на самом деле представляет собой пленку ISO 1000, тогда как светочувствительность пленки Kodak номинально составляет от 800 до 1000 ISO. Производители не указывают на упаковку, что число 3200 является рейтингом ISO. Kodak и Fuji также продавали пленки E6, предназначенные для толкания (отсюда и префикс "P"), такие как Ektachrome P800 / 1600 и Fujichrome P1600, обе имеют скорость ISO 400. DX-коды на пленке картриджи указывают на продаваемую чувствительность пленки (например, 3200), а не на чувствительность ISO, чтобы автоматизировать съемку и проявку.

A CCD датчик изображения, размер 2/3 дюйма

В системы цифровых фотоаппаратов, произвольное соотношение между экспозицией и данными датчика могут значения быть достигнуты установкой усиления сигнала датчика. Взаимосвязь между значениями датчика и яркости готового изображения также является произвольной, в зависимости от параметров, выбранных для интерпретации данных датчика в цветовом пространстве изображения , например sRGB.

Для цифровых фотоаппаратов («цифровые фотоаппараты») рейтинг экспозиции (EI) - обычно называемый настройкой ISO - устанавливаемым таким образом файлы изображений sRGB, создаваемая камера, будет иметь яркость аналогично, что было бы получено с пленкой того же рейтинга EI при той же выдержке. Обычная конструкция заключается в том, что параметры камеры для интерпретации значений данных датчика в значениях sRGB фиксированы, а ряд различных вариантов EI приспособлен путем изменения коэффициента усиления сигнала датчика в аналоговой области до преобразования в цифровую. Некоторые конструкции камеры по крайней мере некоторые варианты EI, регулируют усиление сигнала сенсора в цифровой («расширенное ISO»). Некоторые конструкции камер также регулируют EI посредством выбора параметров яркости для интерпретации данных датчика в sRGB; этот вариант позволяет выбирать варианты ставок, увеличивающийся диапазон ярких участков, которые могут быть захвачены, и количество шума, вносимого в теневые области фотографии.

Цифровые фотоаппараты намного превзошли пленку по чувствительности к свету, с эквивалентной скоростью ISO до 4 560 000, число, непостижимое в области традиционной пленочной фотографии. Более быстрые процессоры, а также достижения в области программных методов. Шумоподавления позволяют выполнять этот тип обработки в момент съемки. поколения аппаратного программного обеспечения цифровых фотоаппаратов.

Стандарт ISO (Международная организация стандартов) 12232: 2019

Стандарт ISO 12232: 2006 предоставил производителям цифровых фотоаппаратов выбор из пяти методов параметров экспозиции для каждой настройки чувствительности, предоставляемой данной моделью камеры. Три метода в ISO 12232: 2006 были перенесены из версии стандарта 1998 года, два новых метода, позволяющих измерять выходные файлы JPEG, были введены из CIPA DC-004. В зависимости от выбранной техники рейтинга экспозиции может зависеть от чувствительности сенсора, шума сенсора и изображения внешнего вида от зависимости от чувствительности. Стандарт определения светочувствительности всей системы цифровых камер, отдельных компонентов, таких как цифровые датчики, хотя компания Kodak использует вариации для характеристик чувствительности двух своих датчиков в 2001 году.

Метод рекомендованного экспозиции (REI), новый в версии стандарта 2006 г., позволяет производителю произвольно указывать выбор модели камеры EI. Выбор основан исключительно на мнении производителя о том, какие значения EI получение хорошо экспонированных изображений sRGB при различных настройках чувствительности сенсора. Это единственный метод, доступный в стандарте для выходных форматов, не входящий в цветовое пространство sRGB. Это также единственный метод, доступный по стандарту, когда используется многозонный замер (также называемый шаблонным замером).

Технология стандартной выходной чувствительности (SOS), также новая в версии стандарта 2006 г., определяет, что средний уровень в изображении sRGB должен составлять 18% серого плюс или минус 1/3 ступени при экспонировании. контролируется системой автоматического управления экспозицией, откалиброванной по ISO 2721 и установленной на EI без компенсации экспозиции. Измеряется выходной сигнал на выходе sRGB с камеры, он применим только к изображениям sRGB - обычно JPEG - а не для вывода файлов в формате необработанных изображений. Это не применимо при использовании многозонного учета.

Стандарт CIPA DC-004 требует, чтобы японские производители цифровые фотоаппаратов использовали методы REI или SOS, а DC-008 обновляет спецификацию Exif, чтобы различать эти значения. Следовательно, три метода EI, перенесенные из ISO 12232: 1998, не получили широкого распространения в последних моделях (примерно 2007 г. и позже). Эти более ранние методы позволяют создавать изображения на изображениях с помощью сжатия с потерями.

Метод на основе насыщенности (SAT или S sat) этим связан с методом SOS, при выходной уровень sRGB измеряется на 100% белом, а не на 18% сером. Значение SOS эффективно в 0,704 раза больше значения, основанного на насыщении. Временной выходной уровень измеряется на выходе камеры sRGB, он применим только к изображениям sRGB - TIFF - а не для вывода файлов в формате RAW. Это не применимо при использовании многозонного учета.

Два метода на основе шума редко использовались в бытовых цифровых фотоаппаратах. Эти методы определяют наивысший EI, который можно использовать, либо «отличное» изображение, либо «пригодное для использования» в зависимости от выбранной техники.

Обновление этого стандарта было опубликовано как ISO 12232: 2019, определяя более широкий диапазон чувствительности ISO.

Измерения и вычисления

Рейтинги чувствительности ISO цифровой камеры основаны на свойствах датчика и обработки изображения, выполняемой в камере, и выражается через световую экспозицию H (в люкс секундах ), приходящую на датчик. f, намного меньше, чем расстояние между камерой и фотографируемой сценой, H задается как

$H\; =\; q\; L\; t\; N\; 2,\; \{\backslash \; displaystyle\; H\; =\; \{\backslash \; frac\; \{qLt\}\; \{N\; ^\; \{2\}\}\},\}$

где L - яркость сцены (в канделах на м ²), t - время экспозиции (в секундах), N - число диафрагмы, а

$q\; =\; \pi \; 4\; T\; v\; (\theta )\; cos\; 4\; \; \theta \; \{\backslash \; displaystyle\; q\; =\; \{\backslash \; frac\; \{\backslash \; pi\}\; \{4\}\}\; T\; \backslash ,\; v\; (\backslash \; theta)\; \backslash ,\; \backslash \; cos\; ^\; \{4\}\; \backslash \; theta\}$

- коэффициент, зависящий от коэффициента пропускания T линзы, коэффициент виньетирования v (θ) и угол θ относительно оси объектива. Типичное значение q = 0,65 при θ = 10 °, T = 0,9 и v = 0,98.

Скорость на основе насыщения

Скорость на основе насыщения определяется как

$S\; сб.\; =\; 78\; лк\; ·\; с\; H\; сб.,\; \{\backslash \; Displaystyle\; S\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sat\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{78\; \backslash ;\; \{\backslash \; text\; \{lx\cdot s\}\}\}\; \{H\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sat\}\}\}\},\}$

где $H\; sat\; \{\backslash \; displaystyle\; H\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sat\}\}\}$которая максимально возможная экспозиция, приводит изображения к обрезанию или размытию камеры. Обычно нижний предел скорости определяется датчиком самим датчиком, но при усилении усилителя междуом и аналого-цифровым преобразователем скорость насыщения можно увеличить. Коэффициент 78 выбран так, что настройки экспозиции, основанные на стандартном экспонометре и 18-процентной отражающей поверхности, приведут к изображению с уровнем серого 18% / √2 = 12,7% насыщенности. Коэффициент √2 указывает на то, что имеется половина стопа запаса для обработки зеркальных отражений, которые будут казаться ярче, чем 100% отражающая белая поверхность.

Скорость на основе шума

Цифровой шум при 3200 единиц ISO и 100 единиц ISO

Скорость на основе шума определяется как экспозиция, которая приводит к заданному сигнал / шум на отдельные пикселей. Используются два соотношения: 40: 1 («отличное качество изображения») и соотношение 10: 1 («приемлемое качество изображения»). Эти соотношения были субъективно на основе разрешения 70 пикселей на дюйм (178 точек на дюйм) при просмотре с расстояния 25 см (9,8 дюйма). Шум определяет как стандартное отклонение средневзвешенного значения яркости и цвета отдельных пикселей. Скорость на основе шума в основном определяется цифровым параметром датчика и в некоторой степени зависит от шума в электронном усилении и аналого -ом преобразователе.

Стандартная выходная чувствительность (SOS)

В дополнение к выше рейтинговым скоростям, стандартная также определяет стандартную выходную чувствительность (SOS), то есть как экспозиция со значениями цифровых пикселей в выходном изображении. Он определяется как

$S\; sos\; =\; 10\; люкс\; H\; sos,\; \{\backslash \; displaystyle\; S\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sos\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{10\; \backslash ;\; \{\backslash \; text\; \{lx\cdot s\}\}\}\; \{H\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sos\}\}\},\}$

где $H\; sos\; \{\backslash \; displaystyle\; H\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sos\}\}\}$- экспозиция, которая приведет к значениям 118 в 8-битном формате. пикселей, что составляет 18 процентов от значения насыщенности изображений, закодированных как sRGB или с гаммой = 2.2.

Обсуждение

Стандарт определяет, как рейтинги скорости должны сообщаться камерой. Если скорость на основе шума (40: 1) выше, следует указать скорость на основе шума, округленную в меньшую сторону до стандартного значения (например, 200, 250, 320 или 400). Обоснование заключается в том, что экспозиция в соответствии с более низкой скоростью, основанной на насыщенности, не приведет к визуально лучшему изображению. Кроме того, можно указать широту экспозиции в диапазоне от уровня скорости на основе шума до скорости на основе шума 10: 1. Скорость на основе шума (40: 1). насыщения указывается с округлением в большую сторону до стандартного значения, поскольку использование скорости на основе шума будет приводить к переэкспонированию изображений. Камера также может сообщать о скорости на основе SOS (явно как о скорости SOS), округленной до ближайшего стандартного рейтинга скорости.

Например, датчик камеры может иметь следующие свойства: $S\; 40:\; 1\; =\; 107\; \{\backslash \; displaystyle\; S\_\; \{40:\; 1\}\; =\; 107\}$, $S\; 10:\; 1\; =\; 1688\; \{\backslash \; displaystyle\; S\_\; \{\; 10:\; 1\}\; =\; 1688\}$и $S\; сб.\; =\; 49\; \{\backslash \; Displaystyle\; S\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sat\}\}\; =\; 49\}$. Согласно стандарту камера должна сообщать о своей чувствительности как

ISO 100 (дневной свет)

ISO, широта 50–1600

ISO 100 (SOS, дневной свет).

Рейтинг SOS может находиться пользователь. Для другой камеры с более шумным датчиком свойства могут быть $S\; 40:\; 1\; =\; 40\; \{\backslash \; displaystyle\; S\_\; \{40:\; 1\}\; =\; 40\}$, $S\; 10:\; 1\; =\; 800\; \{\backslash \; displaystyle\; S\_\; \{10:\; 1\}\; =\; 800\}$и $S\; sat\; =\; 200\; \{\backslash \; displaystyle\; S\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{sat\}\}\; =\; 200\}$. В этом случае камера должна сообщить

ISO 200 (дневной свет),

, а также настраиваемое значение SOS. Во всех случаях камера должна указывать рейтинг скорости, например дневной свет или лампа накаливания (лампа накаливания ).

на эти подробные стандартные определения, обычно не указать, "ISO" относится к скорости На основе шума. камерым, которые не создавали файлы sRGB в несжатом формате, таком как TIFF. После публикации CIPA DC-004 в 2006 г., японские производители цифровых фотоаппаратов должны указывать рейтинг чувствительности REI или SOS.

Более высокая настройка SOS для данного датчика приводит к некоторой потере качества изображения, как и в случае с аналоговой пленкой., эта потеря видна как шум ко изображения, а не как зернистость. Цифровые датчики изображения APS и 35 мм размером , основанные как на КМОП, так и на ПЗС-матрице, не производят значительного шума примерно до ISO 1600.

• Частота кадров
• Объектив скорость
• Предпочтительное число

На Викискладе есть материалы, связанные с Скорость пленки.

• Что означает ISO для цифровых фотоаппаратов? Часто задаваемые вопросы по цифровым фотографиям
• Моделирование, оценка и удаление шума в зависимости от сигнала для цифровых датчиков изображения