低光照度克星 佳能HS SYSTEM功能实战

　　HS SYSTEM技术是佳能公司专门开发的能在低光照条件下减少照片噪点，从而获得具有高清晰度、色彩鲜艳以及宽广动态范围的数码相机技术系统。本次笔者使用带有HS SYSTEM技术的佳能 IXUS1100 HS来展示此项技术在低光照条件下给拍摄照片带来的种种改进。

　　HS SYSTEM首次推出是在2010年的5月11日，佳能推出了第一款带HS SYSTEM技术的DC机型——伊克萨斯IXUS 300 HS，到目前为止佳能所有在产DC都已标配了HS SYSTEM系统，产品型号后的HS标记就说明此款产品带有该技术。

佳能最新的DIGIC 4影像处理器

　　什么是HS SYSTEM呢？它是由可以抑制噪点的高感光度图像感应器和佳能自行研发的DIGIC影像处理器的组合。在对进入镜头的光线进行光电信号转换时，对噪点进行有效控制，实现在昏暗场景下拍摄也可得到低噪点且更高画质图像的系统。

HS SYSTEM系统采用的可以抑制噪点的高感光度背照式CMOS传感器

    HS SYSTEM所采用的高感光度图像感应器包含CCD和CMOS两类。目前佳能所有带HS功能的数码相机都采用了可以抑制噪点的高感光度背照式CMOS。一般图像感应器的受光面在配线层的下面，从镜头射入的光线要穿过配线层的空隙照射到受光面，这样的话就会使到达受光面的光量减小，最终导致感光能力降低。而背照射型CMOS图像感应器的受光面在配线层的上面，从镜头射入的光线直接照射在受光面上，其感光能力和信噪比大幅提升。图像感应器能够以很高的效率将光信号转换为电信号。

    HS SYSTEM系统的采用首先可以对高感下噪点进行有效的控制，除此之外还可以改善高感下照片的色彩、提高在光线暗时的快门速度、并可改善在逆光条件下的照片动态范围表现。后面章节将用实际样张进行这方面的说明。

·HS SYSTEM技术对照片噪点的控制

　　在光线不足以及夜晚进行拍摄时，可以采取提高数码相机ISO值或者利用闪光灯来进行操作。但提高ISO值会造成数码相片噪点的提高，而使用闪光灯，虽然解决了噪点问题，但破坏了原有环境光源的氛围，而越来越多的消费者更希望能在不使用闪光灯的情况下即能拍出低噪点的数码相片、而又不破坏原始灯光氛围的照片，就是在这种消费者需求的背景下佳能开发了HS SYSTEM系统。

HS SYSTEM能降低噪点原理图

　　减少图像噪点有两种方法。其一是直接减少在将图像感应器接收到的光信号转换为电信号时产生的噪点。其二就是将转换的电信号与噪点进行区分，通过图像处理仅去除噪点。
　　很明显，第二种方法即能减少噪点，同时也能保证图片质量，佳能的HS SYSTEM就采用这种方法。HS SYSTEM采用了高信噪比（噪点占信号的比例少）的高感光度图像感应器，从根本源头上尽量多的抑制图像感应器产生的噪点。此外，DIGIC 4不只是单纯对整个信号进行降噪处理，而是分析信号中的噪点部分并对其有针对性的处理，这样带有HS SYSTEM系统的佳能数码相机比以往机型更能有效的减少图片噪点。

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:1600　
曝光时间:1/8　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:1600　
曝光时间:1/100　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

    一般来说，在使用高ISO感光度进行拍摄时，要将图像感应器接收到的信号进行增幅，在信号得到增幅的同时，噪点也被增幅，最终造成了噪点的增加。而搭载了HS SYSTEM的机型，由于本身产生的噪点较少，加之通过DIGIC 4图像处理器能够对产生的噪点进行分别有针对性的处理，因此即使在ISO达到1600时照片的噪点情况依然是可以接受的，从上面用佳能 IXUS1100 HS高感拍摄的样片来看，高感噪点控制得非常出色，这种噪点控制并不是简单的进行模糊处理，而是一种在保证画质的前提下对噪点信号的单独处理。

·HS SYSTEM技术对照片色彩的改善

　　一般情况下，与在明亮场景下拍摄的照片相比，使用高ISO感光度拍摄的夜景或昏暗场景，其图像色彩会比较黯淡。这是因为相机对使用高ISO感光度拍摄时也对明显的色彩噪点进行处理造成的。色彩噪点是指在图像中本不应该出现的地方产生了带有色彩的点及色斑等。

HS SYSTEM能改善色彩的原理图

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:1600　
曝光时间:1/50　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:1600　
曝光时间:1/800　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

　　HS SYSTEM采用了产生噪点较少的高感光度图像感应器，可以有效抑制包括色彩噪点在内的各种噪点的产生。为了能够使高ISO感光度拍摄时的色彩噪点不明显，一般采用的是降低图像整体色彩饱和度的方法。但这样一来，画面整体的色彩就会变得黯淡。HS SYSTEM不是通过抑制图像整体的色彩来消除噪点，而是通过DIGIC 4对噪点信息与正常照片信息进行恰当的对比识别，并对噪点部分进行针对性处理，使得在高ISO感光度拍摄时也能够得到具有鲜艳色彩的图像。从上面用佳能 IXUS1100 HS高感拍摄的样片来看，HS SYSTEM系统能有效改善高感照片的颜色表现。

·HS SYSTEM技术能得到更快的快门速度

　　带有HS SYSTEM系统的佳能数码相机的ISO 1600画质相当于不带此系统普通机型ISO 400的画质，所以在使用数码相机自动模式拍摄时快门速度会更高，所以这样可以有效的防止被拍摄体的抖动。

HS SYSTEM能在相同ISO值下得到更高的快门速度，可以有效防止抖动

焦距:60mm　 光圈:f/5.9　 ISO感光度:3200　
曝光时间:1/60　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:500　
曝光时间:1/60　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

　　如佳能 IXUS1100 HS所拍示意图，当镜头光圈相同时，搭载了HS SYSTEM的机型可以使用ISO 3200来确保1/60秒的快门速度，未搭载HS SYSTEM的机型ISO感光度自动选择最高仅能到800，其快门速度仅为1/15秒，手持拍摄时可能会发生手抖动。
　　HS SYSTEM具有使用高ISO感光度进行拍摄也能够获得具有良好噪点表现的特点。这并不仅仅表现于暗光线下拍摄的画质好，还表现于能够在夜景或昏暗场景下防止抖动的产生、拓展无闪光灯拍摄的场景方面。

·HS SYSTEM技术也能改善逆光下的表现

　　数码相机中，将高光部到昏暗部的层次过渡称之为动态范围。动态范围越小则在明暗对比较大的场景中，明亮背景越容易出现高光溢出，暗处的人物越容易出现暗部缺失。

HS SYSTEM在逆光环境下的宽广动态表现原理

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:100　
曝光时间:1/320　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

焦距:5mm　 光圈:f/3.4　 ISO感光度:200　
曝光时间:1/125　 曝光补偿:0EV　 白平衡:自动

　　HS SYSTEM系统在改善高光噪点、色彩、提高快门速度之外，其在逆光光线下的动态范围方面也具有良好的表现。从佳能 IXUS1100 HS在逆光条件下拍摄的样片来看，高光与暗调层次表现都非常好。

·总结

　　从前面的原理分析及实拍样片来看，HS SYSTEM完全可以实现在暗光线下进行低噪点拍摄的能力，而HS SYSTEM还在高感色彩、机器防抖方面、逆光下的动态范围等方面有了很大的提升，可以说，采用具有HS SYSTEM系统的佳能数码相机，可以在不用闪光灯的条件下拍摄出更自然的照片。