フィルム感度

このフィルム容器には、ISO感度が算術感度（100 ASA）と対数感度（21 DIN）の両方でISO 100/21°と表記されています。後者は省略されることが多く、例えば「ISO 100」は、実質的には従来のASA感度と同じになります。（よく知られているように、フィルム名の「100」はISO感度を暗示しています。）

フィルム感度は、写真フィルムの光に対する感度を表す指標であり、感光度測定法によって決定され、様々な数値スケールで測定されます。最新のものは1974年に導入されたISOシステムです。これに密接に関連するISOシステムは、デジタルカメラにおける露出と出力画像の明るさの関係を表すために使用されます。ISO以前は、米国ではASA 、欧州では DINが最も一般的でした。

「スピード」という用語は、写真技術の黎明期に由来します。光に対する感度が高い写真乳剤は、良好な画像を生成するのに必要な時間が短く、被写体が静止している時間も短くなるため、露光が早く完了しました。一方、感度の低い乳剤は、露光完了までの時間がはるかに長く、静物写真にしか使用できないことが多かったため、「遅い」とみなされました。19世紀後半までに、写真乳剤の露光時間は数時間から数分の1秒へと短縮されました。

フィルム写真とデジタル写真の両方において、感度の選択はほぼ常に画質に影響を与えます。高感度では露光時間が短くなるため、フィルムの粒子が粗くなり、デジタル画像のノイズが増加するため、画質が低下する傾向があります。一方、低感度では露光時間が長くなりますが、粒子が細かくなりノイズが少なくなるため、より多くの有効な画像データを保持でき、より詳細な情報が得られます。最終的には、感度はフィルムまたはセンサーの 量子効率によって制限されます。

特定のフィルムに必要な露出時間を決定するには、通常、露出計が使用されます。

フィルム感度測定システム

エマルジョン速度評価基準

19世紀後半から乳剤速度の評価には5つの基準が使われてきました。ここでは名称と日付順に挙げます。これらの基準は閾値（1880年）、慣性（1890年）、固定密度（1934年）、最小有効勾配（1939年）、分数勾配（1939年）です。[ 1 ]

しきい値

閾値基準は、霧の上でちょうど知覚できる密度に対応する 特性曲線上の点です。

慣性

エマルジョンの慣性速度点は、ハーターとドリフィールドの特性曲線上で、曲線の直線部分の勾配と、密度軸上のベース + フォグ (B+F) を表す線との切片によって決定されます。

固定密度

固定密度スピードポイントは、乳剤スピードの基準として固定の最小密度を定義することによって決定されます (例: B+F より 0.1 上)。

最小有効勾配

最小有効勾配基準は、勾配が最初に合意された値 (例: tan 𝜃 = 0.2) に達する場所に速度ポイントを配置します。

分数勾配

分数勾配は、特性曲線の傾きが、特性曲線の範囲（例えば1.5）にわたって平均勾配の一定の割合（例えば0.3）に初めて達する速度点として定義されます。[ 2 ]

歴史的システム

ワーナーケ

写真材料の感度を測定できる最初の実用的な感光計は、ポーランドの技術者レオン・ヴァルネルケ[ 3 ]  （本名はヴワディスワフ・マワホフスキ（1837-1900））によって1880年に発明され、その功績により1882年に英国写真協会の進歩賞を受賞しました[ 4 ] 。 [ 5 ] 1881年から商品化されました。

ワーネルケ標準感光計は、不透明スクリーンを保持するフレームで構成されており、スクリーンには通常25個の番号が付けられ、徐々に着色する正方形が並んでいる。この正方形は、燃焼したマグネシウムリボンの光で励起されたリン光タブレットの下で、一定時間ごとに写真乾板に接触する。[ 5 ]乳剤の感度は、現像・定着後に露光された乾板に最後に見える数字に対応するワーネルケ度（Warn.または°W.と表記されることもある）で表された。各数字は感度の1/3増加を表し、当時の典型的な乾板感度は10°から25°ワーネルケであった。

彼のシステムはある程度の成功を収めたが、光に対する分光感度、励起後のリン光タブレットから放出される光の強度の減衰、そして高い許容誤差のために信頼性が低いことが判明した[3]。[ 5 ]しかし、このコンセプトは後に1900年にヘンリー・チャップマン・ジョーンズ（1855-1932）によってプレートテスターと改良されたスピードシステムの開発に活かされた。 [ 5 ] [ 6 ]

ハーター＆ドリフィールド

乳剤の感度を測定するためのもう一つの初期の実用的なシステムは、ハーターとドリフィールド（H&D）のシステムであり、これは1890年にスイス生まれのフェルディナンド・ハーター（1844–1898）とイギリスのベロ・チャールズ・ドリフィールド（1848–1915）によって最初に提唱された。彼らのシステムでは、感度の数値は必要な露光量に反比例していた。例えば、H&Dが250と評価された乳剤は、H&Dが2500と評価された乳剤の10倍の露光量を必要とする。[ 7 ]

感度測定法は、1925年（使用光源に関して）と1928年（光源、現像液、比例係数に関して）に改訂されました。この改訂版は「H&D 10」と呼ばれることもありました。H&Dシステムは、 1928年から1951年9月まで旧ソ連で公式規格として採用されていましたが、その後GOST  2817–50 に置き換えられました。 [ 8 ]

シャイナー

シャイナーグレード(Sch.) システムは、もともと天体写真に使用される乾板の感度を比較する方法として、1894 年にドイツの天文学者Julius Scheiner (1858–1913) によって考案されました。シャイナーのシステムは、現像時に目に見える暗転を生成する最小の露出量で乾板の感度を評価しました。感度はシャイナー度で表され、当初は 1° から 20° Sch. の範囲で、度ごとの増加は光感度の増加の乗法係数に対応していました。この乗法係数は、19° Sch. (1° から 20° Sch.) の増加が感度の 100 倍の増加に対応するという制約によって決定されました。したがって、シャイナー スケールで 1° Sch. 異なる乳剤は、互いに感度が - 倍高く (または低く) なります。3° Sch. の増加は、感度が 2 倍に近くなります[ 7 ] [ 9 ]。 10019＝1.2742…{\displaystyle {\sqrt[{19}]{100}}=1.2742...}（10019）3＝2.06914...{\displaystyle ({\sqrt[{19}]{100}})^{3}=2.06914...}

このシステムは後に、より広い範囲をカバーするように拡張され、その実用上の欠点のいくつかは、オーストリアの科学者ヨゼフ・マリア・エーダー（1855–1944）[ 3 ]とフランドル生まれの植物学者ウォルター・ヘヒト（1896–1960）によって解決されました（1919年から1920年にかけて、2人は共同で、エーダー・ヘヒト級の乳剤感度を測定するエーダー・ヘヒト中性くさび感光計を開発しました）。フィルム感度を信頼性を持って決定することは依然として困難であり、多くの場合、競合製品と比較する以外に方法はありませんでした。 [ 3 ]そのため、改良されたセミシャイナーベースのシステムがますます普及し始めましたが、これはもはやシャイナーの元の手順に従わず、比較可能性の考えを覆しました。[ 3 ] [ 10 ]

1934 年に標準化されたDINシステムが導入されると、シャイナーのシステムは最終的にドイツで廃止されました。しかし、他の国々ではさまざまな形で、しばらくの間広く使用され続けました。

ディン

DIN システムは、正式にはドイツ規格協会(当時はドイツ規格協会(DNA) として知られていました) による DIN 規格 4512 であり、1934 年 1 月に発行されました。これは、ドイツ規格写真技術協会[ 10 ]が提案した標準化されたセンシトメトリー方法の草案から生まれました。1930 年以来、ドイツ写真協会[ 11 ]のセンシトメトリー[ 12 ] [ 13 ]が影響力のある第 VIII 回会議でロバート・ルター[ 13 ] [ 14 ] (1868-1945) とエマニュエル・ゴールドベルク[ 14 ] (1881-1970)によって発表されました。国際写真会議（ドイツ語: Internationaler Kongreß für wissenschaftliche und angewandte Photographie）は、1931年8月3日から8日までドレスデンで開催された。 [ 10 ] [ 15 ]

DINシステムはシャイナーのシステム[ 3 ]にヒントを得たものですが、感度はデシベルと同様に、感度の10を底とする対数に10を掛けた値として表されました。したがって、20°の増加（シャイナーのシステムでは19°ではなく）は感度の100倍の増加を表し、3°の差は2の10を底とする対数（0.30103...）に非常に近づきました。[ 9 ]

ログ10⁡（2）＝0.30103...≈3/10{\displaystyle \log _{10}{(2)}=0.30103...\approx 3/10}。
「15/10° DIN で露光してください」という指示が書かれたAgfacolor Neuの箱（ドイツ語）

シャイナーシステムと同様に、感度は「度」で表されました。当初、感度は「10分の1」の分数で表記されていました（例：「18/10° DIN」）。[ 16 ]結果値1.8は、感度の10を底とする相対対数を表します。「10分の1」は後にDIN 4512:1957-11で廃止され、上記の例は「18° DIN」と表記されます。[ 7 ]度記号は最終的にDIN 4512:1961-10で廃止されました。この改訂では、当時最新のアメリカASA規格PH2.5-1960の変更に対応するため、フィルム感度の定義にも大きな変更が加えられました。その結果、白黒ネガフィルムの感度は実質的に2倍になりました。つまり、以前は「18° DIN」と表示されていたフィルムは、乳剤を変更することなく「21 DIN」と表示されるようになりました。

このシステムはもともと白黒ネガフィルムのみを対象としていましたが、後に拡張され、白黒ネガフィルム用の DIN 4512-1:1971-04、カラーリバーサルフィルム用の DIN 4512-4:1977-06、カラーネガフィルム用の DIN 4512-5:1977-10 を含む 9 つの部分に再編成されました。

国際的には、ドイツのDIN 4512システムは、1980年代にISO 6:1974 [ 17 ] 、 ISO 2240:1982 [ 18 ]、およびISO 5800:1979 [ 19 ]に事実上置き換えられました。これらの規格では、同じ感度が線形および対数形式で「ISO 100/21°」（この場合も度記号が使用される）と表記されています。これらのISO規格はその後、DINにも採用されました。最終的に、最新の DIN 4512 改訂版は対応する ISO 規格に置き換えられ、DIN 4512-1:1993-05 は 2000 年 9 月に DIN ISO 6:1996-02 に、DIN 4512-4:1985-08 は DIN ISO 2240:1998-06 に、DIN 4512-5:1990-11 はいずれも 2002 年 7 月に DIN ISO 5800:1998-06 に置き換えられました。

BSI

第二次世界大戦中にネガ材料の露光テーブルを規定したBS  935:1941が発行された際、ドイツのDIN 4512:1934システムで使用されていたのと同じ固定濃度感度基準が採用されました 。英国規格も、シャイナーとDINの例に倣い、対数感度値を採用しました。米国規格ASA Z38.2.1:1943が発行された際には、ウェストン社およびGE社との互換性を確保するため、分数勾配感度基準と算術感度値が採用されました。[ 20 ]

英国規格BS 1380:1947は、1943年の米国規格の分数勾配基準を採用し、対数に加えて算術速度数も含めました。[ 21 ]後のBS 1380:1957規格で提案された対数速度数は、BS数が対応するDIN数より+9度大きかったことを除いて、DIN 4512:1957規格とほぼ同じでした。1971年にBS規格とDIN規格はこれを+10度に変更しました。[ 22 ]

国際規格を作成するための努力が高まり、英国、米国、ドイツの規格はISO 6:1974で同一となり、これはBS 1380:Part1:1973に相当しました。[ 23 ]

ウェストン

ウェストン モデル 650露出計（1935 年頃）
初期のウェストンマスター露出計 1935–1945

ASAシステムの登場以前には、イギリス生まれの電気技師、実業家で、米国に拠点を置くウェストン電気計器株式会社の創設者でもあるエドワード・ファラデー・ウェストン（1878年 - 1971年）とその父エドワード・ウェストン（1850年 - 1936年）によって、ウェストンフィルム感度評価システムが導入されました。[ 24 ]ウェストンモデル617は、最も初期の光電式露出計の1つで、1932年8月に導入されました。この露出計とフィルム評価システムは、ウィリアム・ネルソン・グッドウィン・ジュニアによって発明されました。[ 25 ] [ 26 ]グッドウィンは、この会社で働き、 [ 27 ]後にエンジニアリングへの貢献により ハワード・N・ポッツメダルを受賞しました。

同社は当時のほとんどのフィルムの感度評価を試験し、頻繁に公表していました。ウェストン社のフィルム感度評価は、その後もほとんどのウェストン露出計に表示され、フィルムメーカーや第三者機関[ 28 ]の露出ガイドラインにも記載されることがありました。フィルムメーカーはフィルム感度に関して独創的な表現をすることがあったため、ウェストン社は「ウェストンフィルム評価」冊子の中で、フィルム感度評価の無断使用についてユーザーに警告を発していました[ 29 ] 。

ウェストン・カデット（モデル852、1949年発売）、ダイレクト・リーディング（モデル853、1954年発売）、マスターIII（モデル737とS141.3、1956年発売）は、同社の露出計シリーズの中で、当時確立されていたASAスケールに切り替えて使用した最初の製品であった。その他のモデルは、1955年頃までオリジナルのウェストンスケールを使用していた。同社は1955年以降もウェストンフィルム感度を発表し続けたが[ 30 ]、推奨値はフィルム箱に記載されているASAフィルム感度と若干異なることが多かった。これらの新しいウェストン値はASAシステムに基づいており、ウェストンの推奨に従って1/3露出ストップを減算することで、古いウェストンメーターで使用するために変換する必要があった。[ 30 ]逆に、「古い」ウェストンフィルム感度は、「新しい」ウェストンフィルム感度とASAスケールに同じ量を加算することで変換できます。つまり、1955年までのウェストンフィルム感度100は、ASA PH2.5-1954以前のASA感度125に相当します。1956年以降に製造されたウェストンメーターと発行されたウェストンフィルム感度は、ASAシステムを採用しているため、この変換は不要でした。ただし、ASA PH2.5-1960改訂版の変更点は、新しいASAまたはISO値と比較する際に考慮される可能性があります。

ゼネラル・エレクトリック

ASAスケール[ 31 ]が確立される前、ウェストンフィルムスピード評価に似た別の光電露出計メーカーであるゼネラルエレクトリック社は、1937年頃にいわゆるゼネラルエレクトリックフィルム値（GEまたはGEと略されることが多い） という独自の評価システムを開発した。

これらのメーターで使用するフィルム感度の値は、定期的に更新されるゼネラル・エレクトリック社のフィルム値[ 32 ]のリーフレットとゼネラル・エレクトリック社の写真データブック[ 33 ]に掲載されています。

ゼネラル・エレクトリックは1946年にASAスケールの使用に切り替えました。1946年2月以降に製造されたメーターには、既にASAスケール（「Exposure Index」と表示）が搭載されています。「Film Speed」または「Film Value」スケールを搭載した旧式のメーター（例えば、DW-48、DW-49モデル、初期のDW-58およびGW-68派生型）の一部には、メーカーからASAスケール付きの交換用フードが販売されていました。[ 32 ] [ 34 ]同社はその後も推奨フィルム値を公表し続けましたが、それらはASAスケールに統一されました。

ASA

アメリカ規格協会（現ANSI）は、コダック社のロイド・アンシル・ジョーンズ（1884-1954）による初期の研究成果に基づき、ウェストン社製フィルム感度評価システム[ 30 ]とゼネラル・エレクトリック社製フィルム感度評価システム[ 32 ]に着想を得て、1943年に白黒ネガフィルムの感度を決定・規定する新しい方法を策定した。ASA Z38.2.1-1943は1946年と1947年に改訂され、その後、規格はASA PH2.5-1954へと発展した。当初、ASA値はアメリカ標準感度値またはASA露出指数値と呼ばれていた。（露出指数（EI）も参照。）

ASA スケールは線形スケールです。つまり、フィルム感度が 200 ASA と表示されているフィルムは、フィルム感度が 100 ASA のフィルムの 2 倍の速さです。

ASA規格は1960年にASA PH2.5-1960で大幅な改訂が行われ、フィルム感度の決定方法が改良され、それまで適用されていた露出不足に対する安全係数が廃止されたため、多くの白黒ネガフィルムの公称感度は実質的に2倍になりました。例えば、 1960年以前に200 ASAと評価されていたイルフォードHP3は、乳剤に変更を加えることなく、1960年以降400 ASAと表示されました。同様の変更は、その後数年間にわたり、 DINシステムのDIN 4512:1961-10とBSシステムのBS 1380:1963にも適用されました。

ASA PH2.5-1960では、既存の算術感度スケールに加え、対数的なASA等級（100 ASA = 5° ASA）も導入されました。ASA等級の1°の差は1段分の露出を表し、フィルム感度が2倍になったことを意味します。しばらくの間、ASA等級はフィルム箱にも印刷され、APEX感度値S v（度記号なし）の形でも表示されていました。

ASA PH2.5-1960 は、対数速度を削除して ANSI PH2.5-1979 に改訂され、後に米国写真工業会 (NAPM) の NAPM IT2.5–1986 に置き換えられました。これは、国際標準 ISO 6 の米国での採用を象徴するものです。ANSI/NAPM IT2.5 の最新版は 1993 年に発行されました。

カラーネガフィルムの規格は ASA PH2.27-1965 として導入され、1971 年、1976 年、1979 年、1981 年に一連の改訂が行われ、最終的に ANSI IT2.27–1988 となり、廃止されました。

カラーリバーサルフィルムの速度は ANSI PH2.21-1983 で定義され、1989 年に改訂された後、1994 年に米国で ISO 2240 規格が採用され、ANSI/NAPM IT2.21 になりました。

国際的には、1982 年から 1987 年にかけて ASA システムがISOフィルム速度システムに置き換えられましたが、算術的な ASA 速度スケールは ISO システムの線形速度値として存続しました。

ゴスト

感度65 GOST（ГОСТ）のスヴェマフィルム1箱

GOST（キリル文字： ГОСТ）は、GOST 2817-45およびGOST 2817-50で定義された算術的なフィルム感度スケールである。 [ 35 ] [ 36 ]これは、1928年から使用されていたHurter & Driffield（H&D、キリル文字：ХиД）番号[ 35 ]に代わって、旧ソ連から使用されている。

GOST 2817-50はASA規格に似ており、ベース濃度＋フォグ濃度0.2の感度点を基準としているのに対し、ASAは0.1としている。[ 37 ] GOSTマークは1987年以前に製造されたソビエト連邦製の写真機器（フィルム、カメラ、露出計など）にのみ見られる。[ 38 ]

1987年1月1日、GOSTスケールはGOST 10691–84によりISOスケールに再調整されました。 [ 39 ]

これはGOST 10691.6–88 [ 40 ]とGOST 10691.5–88 [ 41 ]を含む複数の部分に発展し、両方とも1991年1月1日に施行されました。

現在のシステム: ISO

ASAとDIN のフィルム速度規格は、 1974 年以降 ISO 規格に統合されています。

カラーネガフィルムの感度測定に関する現在の国際規格は、国際標準化機構（ISO）のISO 5800:2001 [ 19 ]（初版1979年、1987年11月改訂）である。関連規格であるISO 6:1993 [ 17 ]（初版1974年）およびISO 2240:2003 [ 18 ]（初版1982年7月、1994年9月改訂、2003年10月修正）は、それぞれ白黒ネガフィルムおよびカラーリバーサルフィルムの感度の尺度を定義している。

デジタルスチルカメラのISO感度の決定については、ISO 12232:2019（1998年8月に初版発行、2006年4月に改訂、2006年10月に訂正、2019年2月に再改訂）に記載されている。[ 42 ] [ 43 ]

ISOシステムは算術スケールと対数スケールの両方を定義しています。[ 44 ]算術ISOスケールは算術ASAシステムに対応しており、フィルム感度の2倍はフィルム感度の数値の2倍で表されます。DINスケールに対応する対数ISOスケールでは、数値に3°を加えると感度が2倍になります。例えば、ISO 200/24°のフィルムは、ISO 100/21°のフィルムの2倍の感度になります。[ 44 ]

一般的に、対数感度は省略されます。たとえば、「ISO 100」は「ISO 100/21°」を表しますが、[ 45 ]対数ISO感度は標準に従って「ISO 21°」と表記されます。

ISO 5の前身ISO 6 のリストISO 7の後継

現在のスケール間の変換

ASAとDINの両方のマークが付いたヤシカFR

算術速度Sから対数速度S °への変換は[ 17 ]で与えられる。

S∘＝10ログ⁡S+1{\displaystyle S^{\circ}=10\log S+1}

最も近い整数に丸められる。対数は10を底とする。対数速度から算術速度への変換は[ 46 ]で与えられる。

S＝10（S∘−1）/10{\displaystyle S=10^{\left({S^{\circ }-1}\right)/10}}

以下の表 1 の最も近い標準演算速度に丸められます。

表1. 各種フィルム感度スケールの比較
APEX S vISO算術/対数° カメラメーカー ASA算数DINログGOST算数この公称速度のフィルムの例
−2 0.8/0° [ 47 ]0.8 0 [ 48 ]FPPBWスーパーポジティブ[ 49 ]
1/1° 1 1 （1） スヴェマ・ミクラット・オルト、アストラム・ミクラット・オルト
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 スヴェマ MZ-3、アストラム MZ-3
4/7°47 （4）
5/8°58 （4） オリジナルの3ストリップテクニカラー
16/9°69 5.5 オリジナルコダクローム
8/10°810 （8） ポラロイド ポラブルー
10/11°1011 （8） コダクローム8mmフィルム
212/12°1212 11 ゲバカラー8mmリバーサルフィルム（後にアグファ・ディアダイレクト）
16/13°1613 （16） アグファカラー 8mmリバーサルフィルム
20/14°2014 （16） アドックスCMS 20
325/15°2515 22 旧アグファカラー、コダクロームII、（後期）コダクローム25、エフケ25
32/16°3216 （32） コダック パナトミックX
40/17°4017 （32） コダクローム40（映画）
450/18°5018 45 富士RVP（ベルビア）、イルフォードパンFプラス、コダックビジョン250D 5201（ムービー）、AGFA CT18、エフケ50、ポラロイドタイプ55
64/19°6419 （65） コダクローム 64、エクタクローム-X、ポラロイド タイプ 64T
80/20°8020 （65） イルフォード コマーシャル オルソ、ポラロイド タイプ669
5100/21°10021 90 Kodak T-MAX 100 (TMX)、Kodak Ektar、Fujichrome Provia 100F、Fujifilm Acros 100 II Efke 100、Fomapan/Arista 100、Kentmere Pan 100
125/22°12522 （130） イルフォード FP4+、コダック プラスX パン、スヴェマ カラー 125
160/23°16023 （130） Fujicolor Pro 160C/S、Kodak High-Speed Ektachrome、Kodak Portra 160NC および 160VC
6200/24°20024 180 Kodak Gold 200、Fujicolor Superia 200、Agfa Scala 200x、Fomapan/Arista 200、Wittner Chrome 200D、Agfa Aviphot Chrome 200 PE1
250/25°25025 （250） タスマ フォト 250、イーストマン ダブル X
320/26°32026 （250） コダック トライ X パン プロフェッショナル (TXP)
7400/27°40027 350 Kodak T-Max400 (TMY)、Kodak Tri-X 400、Kodak Portra 400、Ilford HP5+、Fujifilm Superia X-tra 400、Fujichrome Provia 400X、Fomapan/Arista 400、KentmerePan 400
500/28°50028 （500） コダック Vision3500T5219 (映画)
640/29°64029 （500） ポラロイド600
8800/30°80030 700 富士プロ800Z、富士インスタックス
1000/31°100031 （1000） イルフォード デルタ3200、コダック P3200 TMAX [ 50 ]コダック プロフェッショナル T-Max P3200 [ 51 ]（下記のマーケティングの異常を参照）
1250/32°125032 （1000） コダック ロイヤルX パンクロマティック
91600/33°160033 1400年（1440年） フジカラー1600、フジナチュラ1600、スペリア1600、ネオパン1600
2000/34°200034 （2000年）
2500/35°250035 （2000年）
103200/36°320036 2800 (2880) コニカ 3200、ポラロイド タイプ 667、富士フイルム FP-3000B、コダック Tmax 3200 白黒^
4000/37°37 （4000）
5000/38°38 （4000）
11 6400/39°6400 [ 52 ]39 5600
8000/40° [ 47 ] [ 48 ]
10000/41° [ 47 ] [ 48 ] [ 53 ]
12 12500/42° [ 47 ] [ 53 ]12800 [ 48 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]12500 [ 52 ]ISO12232:2019以前は、ISO感度10000を超える値は公式に定義されていませんでした。[ 42 ]
16000/43° [ 53 ]
20000/44° [ 53 ]ポラロイドタイプ612 [ 58 ]
13 25000/45° [ 53 ]25600 [ 56 ] [ 57 ]
32000/46° [ 53 ]
40000/47° [ 53 ]
14 50000/48° [ 53 ]51200 [ 56 ] [ 57 ]
64000/49° [ 53 ]
80000/50° [ 53 ]
15 100000 /51° [ 47 ]102400 [ 56 ] [ 57 ]51 [ 48 ]Nikon D3sとCanon EOS-1D Mark IV（2009年）
125000 /52°
160000 /53°
16 200000 /54° 204800 [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]Canon EOS-1D X（2011）、Nikon D4（2012）、Pentax 645Z（2014）
250000 /55°
320000 /56°
17 400000 /57° 409600 [ 62 ] [ 63 ]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 ニコン D5 (2016)
4000000 /67° [ 64 ]4560000 キヤノン ME20F-SH [ 64 ] (2015)

表の注記:

  1. APEX、ISO、ASA の下に太字で表示されている速度は、各機関の速度規格で実際に割り当てられた値です。その他の値は、割り当てられた速度と同じ累進を使用して計算された割り当て速度の延長です。
  2. APEX  S v値 1 ～ 10 は、ASA PH2.5-1960 に記載されている対数 ASA グレード 1° ～ 10° に対応します。
  3. ASA 演算速度 4 から 5 は、ANSI PH2.21-1979 (表 1、8 ページ) から取得されます。
  4. ASA の 6 ～ 3200 の演算速度は、ANSI PH2.5-1979 (表 1、5 ページ) および ANSI PH2.27-1979 から取得されます。
  5. 4 から 3200 までの ISO 演算速度は、ISO 5800:1987 (表「ISO 速度スケール」、4 ページ) から取得されます。
  6. 6 から 10000 までの ISO 演算速度は、ISO 12232:1998 (表 1、9 ページ) から取得されます。
  7. ISO 12232:1998では10000を超える感度は規定されていない。しかし、 Sノイズ10000の上限は 12500とされており、ISOは1250から10000までの段階と同様に、12500、25000、50000、100000という段階を想定していた可能性を示唆している。これはASA PH2.12-1961と一致していた。[ 52 ]デジタルカメラについては、ニコン、キヤノン、ソニー、ペンタックス、富士フイルムは、既存の段階の延長に丸めるのではなく、これまで実現した最高速度（6400）から正確に2の累乗の段階的に高速を表すことを選択した。10000を超える感度定格は、最終的にISO 12232:2019で定義されました。[ 42 ]
  8. 現代の35mmフィルム一眼レフのほとんどは、 DXコード付きフィルムを使用した場合、ISO 25/15°から5000/38°までの自動感度範囲、または露出補正を使用せずに手動でISO 6/9°から6400/39°までの自動感度範囲をサポートしています。TTLフラッシュをサポートするフィルム感度範囲は狭く、通常はISO 12/12°から3200/36°以下です。
  9. キヤノンペリックスQL（1965年）とキヤノンFT QL （1966年）のブースター[ 54 ]アクセサリは、25から12800ASAまでのフィルム感度をサポートしました。
  10. キヤノンA-1 （1978年）のフィルム感度ダイヤルは、6から12800ASAの感度範囲をサポートしていました（ただし、マニュアルではすでにISOフィルム感度と呼ばれていました）。[ 55 ]このカメラでは、露出補正と極端なフィルム感度は相互に排他的でした。
  11. ライカR8（1996年）とR9（2002年）は、8000/40°、10000/41°、12800/42°（R8の場合）、または12500/42°（R9の場合）のフィルム感度を公式にサポートしており、±3EVの露出補正を利用することで、ISO 0.8/0°からISO 100000/51°まで半分の露出ステップで範囲を拡張することができました。[ 47 ] [ 48 ]
  12. デジタルカメラメーカーの12800から409600までの演算速度は、ニコン（2009年：12800、25600、51200、102400、[ 56 ] 2012年：204800、[ 60 ] 2014年：409600 [ 62 ]）、キヤノン（2009年：12800、25600、51200、102400、[ 57 ] 2011年： 204800、[ 59 ] 2015年：4000000 [ 64 ]）、ソニー（2009年：12800、[ 65 ] 2010年：25600、[ 66 ] 2014年には409600台[ 63 ]）、ペンタックス（2010年には12800台、25600台、51200台、[ 67 ]、2014年には102400台、204800台[ 61 ]）、富士フイルム（2011年には12800台[ 68 ]）。

過去の ASA と DIN の変換

歴史的なフィルム感度変換表、1952年[ 69 ]
露出ガイド付きのクラシックカメラ、テッシーナ、1950年代後半

ASAとDINのセクションで説明したように、ASAとDINのスケールの定義は1950年代から1960年代初頭にかけて何度か変更されたため、異なるスケール間での変換が必要になりました。ISOシステムは新しいASAとDINの定義を統合しているため、古いASAとDINのスケールをISOスケールと比較する場合にも、この変換が必要になります。

写真は1952年の写真集[ 69 ]に掲載されたASA/DIN変換を示しており、21/10°DINがASA 100ではなくASA 80に変換されている。

一部のクラシックカメラの露出ガイドには、製造当時有効だった古い変換が示されています。たとえば、クラシックカメラTessina (1957 年以降) の露出ガイドでは、21/10° DIN は ASA 80 に、18° DIN は ASA 40 に関連付けられています。クラシックカメラのユーザーは、標準変更の歴史的背景を認識していないと混乱する可能性があります。

フィルム感度の決定

ISO 6:1993 白黒フィルムの速度を決定する方法。
レコーディングフィルム 1000 ASA、アムステルダムの赤線地区、グラフィティ 1996

フィルム感度は、フィルムの光学濃度と露光量の対数との関係を示すグラフから求められます。この曲線は、 D -log H曲線またはハーター・ドリフィールド曲線と呼ばれます。この曲線には通常、ベース＋フォグ、足元、直線領域、肩、露出オーバー領域の5つの領域があります。白黒ネガフィルムの場合、「感度ポイント」mは、ネガを現像したときに濃度がベース＋フォグ濃度より0.1だけ高くなる曲線上の点です。つまり、露光量の対数がポイントmの露光量より1.3単位大きいポイントnの濃度は、ポイントmの濃度より0.8高くなります。露光量H m （ルクス・秒単位）は、指定されたコントラスト条件が満たされたときのポイントmの露光量です。ISO算術感度は、次の式で求められます。

S＝0.8lx⋅sHメートル{\displaystyle S={\frac {0.8\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {m} }}}}

この値は、ISO 6:1993 の表 1 の最も近い標準速度に丸められます。

カラーネガフィルムの感度決定は概念的には似ていますが、青、緑、赤の3色それぞれに個別の曲線が関係するため、より複雑です。フィルムは、指定されたコントラストではなく、フィルムメーカーの推奨値に従って現像処理されます。カラーリバーサルフィルムのISO感度は、曲線の閾値ではなく、中間値から決定されます。この場合も、青、緑、赤の3色それぞれに個別の曲線が関係し、フィルムメーカーの推奨値に従って現像処理されます。

フィルム感度の適用

フィルム感度は、適切な露出パラメータを求めるための露出方程式で使用されます。写真家は、望ましい効果を得るために、照明、フィルム感度、F値（絞りサイズ）、シャッター速度（露出時間）という4つの変数を利用できます。この方程式は、比率で表すことも、両辺の対数（底は2）をとって加算するAPEXシステムを用いて表すこともできます。APEXシステムでは、1ずつ増加するごとに露出が2倍になり、この増加は一般に「絞り」と呼ばれます。実効F値は、レンズの焦点距離と絞り径の比に比例し、絞り径自体は絞り面積の平方根に比例します。したがって、レンズをf /1.4焦点面に当たる光量を2倍にできるレンズのf /2. したがって、2の平方根（約1.4）の各f値係数も絞り値であるため、レンズは通常、その順序でマークされます。f /1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32など。

ISO感度は、測光機器を持たない写真家にとって便利な特性を持っています。明るい太陽の下で順光が当たるシーンでは、レンズの絞りをf/16に設定し、シャッタースピードをISO感度の逆数（例えばISO100フィルムなら1/100秒）に設定すれば、通常、適正露出が得られます。これは「サニー16ルール」として知られています。

露出指数

露出指数（EI）は、フィルムの実際の感度とは別に、特定のフィルムと撮影状況に割り当てられた感度等級を指します。これは、機器のキャリブレーションの不正確さやプロセス変数を補正したり、特定の効果を達成したりするために使用されます。露出指数は、感度等級とは対照的に、単に感度設定と呼ばれることもあります。

例えば、写真家はISO 400フィルムをEI 800で露光し、その後プッシュ現像を行うことで、低照度条件でもプリント可能なネガフィルムを作成することができます。このフィルムはEI 800で露光されています。

もう一つの例としては、カメラのシャッターのキャリブレーションが誤っており、フィルムが常に露出オーバーまたは露出アンダーになる場合が挙げられます。同様に、露出計の精度も低い場合があります。これらの欠陥を補正し、常に正しい露出のネガを作成するために、EI設定を調整する必要があるかもしれません。

相互関係

露光後、フィルムに到達する光エネルギーの量が乳剤への影響を決定する。光の明るさをある係数で乗算し、カメラのシャッタースピードと絞りを変化させてフィルムの露出を同じ係数だけ減らして、受け取るエネルギーが同じであれば、フィルムは同じ濃度に現像される。この法則は相反性と呼ばれる。乳剤の感度を決定するシステムは、相反性は広範囲の慣習的条件下で成り立つため可能である。実際には、通常の写真フィルムでは、1/1000秒から1/2秒の露光範囲で相反性は十分に機能する。しかし、この関係はこれらの限界を超えると崩れ、相反性不軌と呼ばれる現象が発生する。[ 70 ]

フィルム感度と粒状感

粒状感のある高感度白黒フィルムネガ

乳剤中のハロゲン化銀粒子の大きさはフィルムの感度に影響を及ぼし、これは粒状性と関連しています。粒子が大きいほどフィルムの光に対する感度が高くなるためです。肖像画撮影やカメラのネガの複製用に設計された微粒子フィルムは、高感度フィルムよりも明るい光や長時間の露光を必要とするため、比較的低感度、つまり「低速」です。一方、低照度下での撮影や高速移動の撮影に使用される高感度フィルムは、比較的粒状感のある画像を生成します。

コダックは、フィルムの粒状性（カラーネガフィルムのみ）を特徴付ける「プリント粒状指数」（PGI）を定義しました。これは、プリントにおける知覚的に知覚可能な粒状性の差に基づいています。また、コダックは「粒状度」も定義しています。これは、均一に露光されたフィルムの濃度変動のRMS測定値を用いた粒状性の指標で、48マイクロメートルの開口部を持つマイクロデンシトメーターで測定されます。[ 71 ]粒状度は露出によって変化し、露光不足のフィルムは露光過剰のフィルムよりも粒状感があります。

マーケティングの異常

イルフォード・デルタ 3200、P3200 T-Max 、T-MAX P3200などの高感度白黒フィルムの中には、ISO試験法で測定された実際のISO感度を超える感度で販売されているものがあります。それぞれのデータシートによると、イルフォード製品は実際にはISO 1000フィルムであり[ 72 ] 、コダック製品は公称ISO 800～1000です[ 50 ] [ 51 ] 。メーカーはパッケージに3200という数字がISO感度であることを記載していません。[ 73 ]コダックと富士も、エクタクロームP800/1600やフジクロームP1600など、プッシュ用に設計されたE6フィルム（そのため「P」の接頭辞が付いています）を販売していました。どちらもベース感度はISO 400でした。フィルムカートリッジのDXコードは、撮影と現像を自動化するために、ISO感度ではなく、販売されているフィルム感度（つまり3200）を示しています。

デジタルカメラのISO感度と露出指数

2/3インチサイズのCCDイメージセンサー

デジタルカメラシステムでは、センサーの信号ゲインを設定することで、露出とセンサーデータ値の間に任意の関係を実現できます。センサーデータ値と最終画像の明度の関係も任意であり、センサーデータをsRGBなどの画像色空間に解釈するために選択されたパラメータに依存します。

デジタル写真カメラ（「デジタルスチルカメラ」）では、メーカーによって露出指数（EI）レーティング（一般的にISO設定と呼ばれる）が指定されており、カメラで生成されるsRGB画像ファイルは、同じ露出で同じEIレーティングのフィルムで得られる明るさと同等になります。通常の設計では、センサーデータ値をsRGB値に変換するためのカメラパラメータは固定されており、デジタル変換前にアナログ領域でセンサーの信号ゲインを調整することで、様々なEIの選択肢が提供されます。一部のカメラ設計では、デジタル領域でセンサーの信号ゲインを調整することで、少なくともいくつかのEIの選択肢が提供されています（「拡張ISO」）。また、一部のカメラ設計では、センサーデータ値をsRGB値に変換するための明度パラメータを選択することでEI調整が可能です。このバリエーションにより、捉えられるハイライトの範囲と写真のシャドウ領域に導入されるノイズの量との間で、異なるトレードオフが可能になります。

デジタルカメラは光に対する感度においてフィルムをはるかに凌駕しており、ISO感度換算で最大4,560,000という、従来のフィルム写真では考えられないほどの数値を達成しています。より高速なマイクロプロセッサとソフトウェアによるノイズ低減技術の進歩により、この種の処理は撮影した瞬間に実行できるようになり、以前の世代のデジタルカメラのハードウェアでは処理に膨大な時間を要していた、より精細な画像を保存できるようになりました。

ISO（国際標準化機構）12232:2019規格

ISO規格ISO 12232:2006 [ 74 ]は、デジタルスチルカメラメーカーに対し、特定のカメラモデルが提供する各感度設定での露出指数評価を決定するための5つの異なる手法の選択肢を与えている。ISO 12232:2006の手法のうち3つは、この規格の1998年版から引き継がれたが、JPEG出力ファイルの測定を可能にする2つの新しい手法は、CIPA DC-004から導入された。[ 75 ]選択された手法に応じて、露出指数評価は、センサー感度、センサーノイズ、および結果として生じる画像の外観に依存する可能性がある。この規格では、デジタルセンサーなどの個々のコンポーネントではなく、デジタルカメラシステム全体の光感度の測定が指定されているが、コダックは2001年に2つのセンサーの感度を特徴付けるためにバリエーションを使用していると 報告している[ 76 ] 。

2006年版規格で新たに導入された推奨露出指数（REI）技術により、メーカーはカメラモデルのEI値を任意に指定できます。このEI値の選択は、様々なセンサー感度設定において、どのEI値がsRGB画像に適切な露出を与えるかについてのメーカーの見解のみに基づきます。これは、sRGB色空間以外の出力フォーマットにおいて、この規格で利用可能な唯一の技術です。また、マルチゾーン測光（パターン測光とも呼ばれます）を使用する場合にも、この規格で利用可能な唯一の技術です。

2006年版の規格で新たに導入された標準出力感度（SOS）技術は、ISO 2721に準拠した自動露出制御システムによって露出が制御され、露出補正なしのEIに設定された場合に、sRGB画像の平均レベルが18%グレープラスマイナス1/3ストップでなければならないことを実質的に規定しています。出力レベルはカメラからのsRGB出力で測定されるため、この技術はsRGB画像（通常はJPEG）にのみ適用され、 RAW画像形式の出力ファイルには適用されません。また、マルチゾーン測光を使用する場合にも適用されません。

CIPA DC-004規格では、日本のデジタルスチルカメラメーカーに対し、REI方式またはSOS方式のいずれかの使用を義務付けており、DC-008 [ 77 ]では、これらの値を区別するためにExif仕様を更新しています。その結果、ISO 12232:1998から引き継がれた3つのEI方式は、最近のカメラモデル（2007年頃以降）では広く使用されていません。これらの初期の方式は、非可逆圧縮で生成された画像からの測定を可能にしなかったため、JPEG形式のみで画像を生成するカメラでは全く使用できません。

彩度ベース（SATまたはS sat）方式はSOS方式と密接に関連しており、sRGB出力レベルは18%グレーではなく100%白で測定されます。SOS値は実質的に彩度ベースの値の0.704倍です。[ 78 ]出力レベルはカメラからのsRGB出力で測定されるため、sRGB画像（通常はTIFF）にのみ適用され、RAW画像形式の出力ファイルには適用されません。また、マルチゾーン測光を使用する場合にも適用されません。

ノイズベースの2つの技術は、民生用デジタルスチルカメラではほとんど使用されていません。これらの技術は、選択された技術に応じて「優れた」画像または「実用的な」画像を提供しながら、使用可能な最高のEIを指定します。

この規格の更新版がISO 12232:2019として発行され、より広い範囲のISO感度が定義されています。[ 42 ] [ 43 ]

測定と計算

デジタルカメラのISO感度は、センサーの特性とカメラ内で行われる画像処理に基づいており、センサーに到達する光量H（ルクス秒）で表されます。実効焦点距離fがカメラと撮影対象物の距離よりもはるかに短い一般的なカメラレンズの場合、Hは次のように表されます。

H＝qLt北2{\displaystyle H={\frac {qLt}{N^{2}}}}、

ここで、Lはシーンの輝度（カンデラ/ m²）、tは露出時間（秒）、Nは絞りF値、

q＝π4Tv（θ）コス4⁡θ{\displaystyle q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta }

はレンズの透過率T 、周辺減光係数v（θ ）、およびレンズ軸に対する角度θに依存する係数である。典型的な値は、 θ  = 10°、T  = 0.9、v = 0.98の場合、 q  = 0.65となる 。[ 79 ]

飽和ベースの速度

飽和ベースの速度は次のように定義されます

Ss1つのt＝78lx⋅sHs1つのt{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }={\frac {78\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {sat} }}}}、

ここで、はカメラ出力のクリッピングやブルームを招かない最大露出値です。通常、飽和速度の下限はセンサー自体によって決まりますが、センサーとアナログ-デジタルコンバーター間のアンプのゲインを調整することで、飽和速度を上げることができます。係数78は、標準露出計と18%反射率の面に基づく露出設定で、グレーレベルが18%/ √2 = 12.7%の彩度を持つ画像になるように選択されています。 係数√2は、100%反射の拡散白色面よりも明るく見える鏡面反射に対処するためのヘッドルームが半段あることを示しています。 [ 74 ]Hs1つのt{\displaystyle H_{\mathrm {sat} }}

騒音ベースの速度

ISO 3200とISO 100でのデジタルノイズ

ノイズベースの速度は、個々のピクセルにおいて所定の信号対ノイズ比（S/N比）をもたらす露出時間と定義されます。40:1（「優れた画質」）と10:1（「許容できる画質」）の2つの比率が用いられます。これらの比率は、25cm（9.8インチ）の距離から見た場合の70ピクセル/cm（178DPI）の解像度に基づいて主観的に決定されています。ノイズは、個々のピクセルの輝度と色の加重平均の標準偏差として定義されます。ノイズベースの速度は主にセンサーの特性によって決定され、電子ゲインとADコンバータのノイズによって多少影響を受けます。[ 74 ]

標準出力感度（SOS）

上記の速度定格に加えて、この規格では標準出力感度（SOS）も定義されています。これは、露出と出力画像のデジタルピクセル値の関係を表します。これは次のように定義されます。

Ssos＝10lx⋅sHsos、{\displaystyle S_{\mathrm {sos} }={\frac {10\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {sos} }}},}

ここで、8ビットピクセルで118の値をもたらす露出は、sRGBまたはガンマ =2.2でエンコードされた画像の彩度値の18パーセントです。[ 74 ]Hsos{\displaystyle H_{\mathrm {sos} }}

議論

標準では、カメラによる速度評価の報告方法が指定されています。ノイズベースの速度 (40:1) が彩度ベースの速度よりも高い場合、ノイズベースの速度が報告され、標準値 (200、250、320、または 400 など) に切り捨てられます。これは、より低い彩度ベースの速度に従って露出しても、目に見えて優れた画像にはならないためです。さらに、露出寛容度は、彩度ベースの速度から 10:1 ノイズベース速度までの範囲で指定できます。ノイズベースの速度 (40:1) が彩度ベースの速度よりも低いか、ノイズが多いために定義されていない場合は、ノイズベースの速度を使用すると露出オーバーの画像になるため、彩度ベースの速度が指定され、標準値に切り上げられます。カメラは、最も近い標準速度評価に切り捨てられた SOS ベース速度 (SOS 速度であると明示的に) を報告することもできます。[ 74 ]

例えば、カメラセンサーには、、、などの特性があります。規格によれば、カメラは感度を次のように報告する必要があります。 S40:1＝107{\displaystyle S_{40:1}=107}S10:1＝1688{\displaystyle S_{10:1}=1688}Ss1つのt＝49{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }=49}

ISO 100（日光）
ISO感度ラチチュード50～1600
ISO 100 (SOS、日光)。

SOSレーティングはユーザーが制御できます。ノイズの多いセンサーを搭載した別のカメラでは、プロパティは、、、、となる可能性があります。この場合、カメラは次のように報告します。 S40:1＝40{\displaystyle S_{40:1}=40}S10:1＝800{\displaystyle S_{10:1}=800}Ss1つのt＝200{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }=200}

ISO 200（日光）、

ユーザーが調整可能なSOS値も表示されます。いずれの場合も、カメラは、日光やタングステン（白熱灯）など、速度評価が適用されるホワイトバランス設定を示す必要があります。[ 74 ]

これらの詳細な規格定義にもかかわらず、カメラは通常、ユーザーの「ISO」設定がノイズベースの速度、彩度ベースの速度、指定された出力感度のいずれを指しているのか、あるいはマーケティング目的で作られた数値なのかを明確に示していません。1998年版のISO 12232では、非可逆圧縮されたカメラ出力の測定が許可されていなかったため、TIFFなどの非圧縮形式でsRGBファイルを生成しないカメラには、これらの測定値を正しく適用することができませんでした。2006年にCIPA DC-004が発行された後、日本のデジタルスチルカメラメーカーは、感度評価がREIかSOSかを指定することが義務付けられました。

特定のセンサーでSOS設定を高くすると、アナログフィルムと同様に画質が多少低下します。ただし、この低下は粒状感ではなく画像ノイズとして目立ちます。APSサイズおよび35mmサイズのデジタルイメージセンサー（CMOSベースおよびCCDベース）は、 ISO感度1600程度までは顕著なノイズを発生しません。[ 80 ]

参照

参考文献

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