ISO 及shut_time原理

在光学成像（尤其是数码摄影）领域，ISO 和 shutter_time（快门时间）的核心原理，本质是分别通过**“信号放大”** 和**“光线接收时长”** 来控制感光元件最终获取的“有效光信号量”，进而决定画面的曝光与画质。以下从物理机制和技术实现层面，拆解两者的底层原理：

一、ISO（感光度）的原理：信号放大与噪点来源

ISO 的核心是**“对感光元件生成的电信号进行放大”**，但这种放大是“双刃剑”——既提升了画面亮度，也可能放大了信号中的“干扰噪声”。要理解其原理，需要先明确数码感光元件（CCD/CMOS）的成像基础：

1. 第一步：光信号→电信号（感光元件的核心作用）

数码相机的感光元件（如 CMOS）由无数个“像素单元”组成，每个像素单元本质是一个光电二极管（能将光子转化为电子）：

• 当光线通过镜头照射到像素单元时，光子会撞击光电二极管中的半导体材料（如硅），将能量传递给电子，使电子脱离原子束缚（这一过程称为“光电效应”）；
• 脱离束缚的电子会被像素单元内的“电容”收集，形成“电子电荷”——光线越强、照射时间越长，收集的电子电荷越多，对应的电信号（电压/电流）也越强。

2. 第二步：ISO 调节=信号放大倍数调节

感光元件生成的原始电信号非常微弱（尤其是弱光环境下，像素收集的电子少，信号更弱），需要通过“信号放大器”处理后，才能传输给相机的图像处理器（ISP）转换成数字图像。

• 低 ISO（如 ISO 100/200）：信号放大器的“放大倍数低”。此时仅对原始电信号进行小幅放大，能最大程度保留原始信号的“纯净度”——因为原始信号中的“噪声”（干扰信号）也会被同步放大，低倍数放大时，噪声的影响几乎可忽略，所以画面干净、噪点少；
• 高 ISO（如 ISO 800/1600/6400）：信号放大器的