噪点大部分来自光本身
这是全书最反直觉的一章。你以为噪点是相机的缺陷，是电路不够好、传感器不够贵。但在绝大多数拍摄条件下，你看到的噪点里有九成以上根本不是相机产生的——它是光自己带来的。
光子是一个一个来的，而且来得不整齐
把光想成连续的水流，是一个在日常尺度上很好用的近似。但在单个像素、短短几毫秒的尺度上，它就不成立了——光子是一颗一颗、随机地到达的。
假设平均每次曝光有 100 个光子落在某个像素上。那么实际的次数会是 96、108、91、103……它不会每次都正好 100。
这种到达是泊松过程，它有一个极其简洁的性质：
平均收到 N 个光子 → 涨落（标准差）= √N 信噪比 SNR = N / √N = √N
噪声不是被加到信号上的，它是信号本身的统计涨落。
推论一：不存在「零噪声」的照片。再好的相机，收到 100 个光子时的信噪比也只能是 10。
推论二：提高信噪比的唯一办法是收到更多光子。更长的快门、更大的光圈、更大的入瞳——没有第四条路。降噪算法只是在猜被涨落淹掉的信息，猜错了就是涂抹。
推论三：暗的地方一定比亮的地方脏。因为暗处收到的光子少，√N 占的比例大。这不是相机偏心，这是数学。
把它变成具体的数字
拿一台 24MP 全画幅（像素间距 6.00 µm）算一遍。按现代背照式 CMOS 约 2000 e⁻/µm² 的工程近似，一个像素的满阱容量约 72,000 个电子，而 18% 中灰大约落在满阱的 1/10：
# 中灰处，不同 ISO（为了保持一样亮，ISO 越高快门越快 = 收到的光越少） ISO 100 7200 e⁻ 信噪比 85:1 ISO 800 900 e⁻ 信噪比 30:1 ISO 3200 225 e⁻ 信噪比 15:1 ISO 12800 56 e⁻ 信噪比 7:1 ISO 25600 28 e⁻ 信噪比 5:1 # 同一张照片里，不同亮度的地方（ISO 100） 中灰 7200 e⁻ 信噪比 85:1 暗 2 档 1800 e⁻ 信噪比 42:1 暗 4 档 450 e⁻ 信噪比 21:1 暗 6 档 113 e⁻ 信噪比 10:1 ← 后期把这里提亮，脏得像砂纸
最后那一行解释了一个很多人不理解的现象：为什么后期把暗部拉亮，噪点会「冒出来」？它一直在那里，只是你原本没看见——提亮不是产生了噪声，是把已经存在的涨落一起乘大了。
「底大一级压死人」到底压在哪
这句口号流传极广，但通常没人说清楚大在哪、压的是什么。这一节把它算清楚。
关键要区分两个完全不同的量（第 2 章那个 ✎ 里已经埋过伏笔）：
| 每单位面积的照度 | 整机收到的光子总数 | |
|---|---|---|
| 由什么决定 | 只由 f 数决定 | 由入瞳面积决定（入瞳 = 焦距 ÷ f 数） |
| 影响什么 | 曝光、快门、测光读数 | 噪声 |
| 手机 f/1.8 vs 全画幅 f/1.8 | 完全一样 | 差好几档 |
算一个真实的例子。手机主摄等效 24mm、实际焦距约 6.86 mm、f/1.78；全画幅 24mm f/1.4：
手机入瞳 = 6.86 / 1.78 = 3.85 mm 全画幅入瞳 = 24 / 1.4 = 17.1 mm 面积比 = (17.1 / 3.85)² = 19.7 倍 = 4.31 档
4.31 档。这就是「手机夜景不如相机」的全部物理内容——不是传感器技术差，是那个进光的孔小了二十倍。
就算把全画幅收到 f/2.8（和手机差不多的等效景深），差距还有 2.31 档。
既然物理上少四档光，手机只能去时间上要：
- 多帧堆栈：连拍 8 到 30 张，对齐后平均。平均 N 张，噪声降低 √N 倍——堆 16 张就是白赚 2 档。这是「夜景模式」的核心，也是它需要你举稳两秒的原因。
- 像素合并（binning）：4 个 1.2 µm 的像素合成 1 个 2.4 µm 的，等效满阱变大。这就是「48MP 手机默认输出 12MP」的原因。
- 机器学习降噪：用先验知识去猜被噪声淹掉的细节。注意这一步是在编内容，不是在恢复信息。
前两条是真的在收集更多光子，是诚实的物理。第三条是猜——效果往往惊人，但你得知道那是猜的。
有，但在大多数情况下它们是次要的：
- 读出噪声：电路把电子数变成数字时引入的，现代 CMOS 约 1.5 到 3 个电子。只有在极暗（信号只有几十个电子）时才成为主角。
- 暗电流：热量让硅自己产生电子。只在长曝光（几十秒以上）和高温时才显著——这就是天文摄影要给相机降温的原因。
- 固定模式噪声：每个像素的响应有微小差异。现代机身在出厂时就标定掉了。
把这三个都算上，在正常拍摄条件下它们加起来通常也不到总噪声的 10%。剩下 90% 以上是散粒噪声，也就是光本身。
动态范围：同一个模型的另一面
既然噪声是 √N，那么一台相机能分辨的最暗和最亮之间差多少档，也就定下来了：
动态范围 = log2(满阱容量 / 读出噪声)
= log2(72000 / 2.5)
= 14.8 档
这就是「这台机器有 14 档动态范围」那个数字的来历。而它随着 ISO 升高而下降——因为升 ISO 等于降低有效满阱（你在更早的地方就撞顶了）。
所以「基准 ISO 动态范围最大」这条经验，和这一章是同一件事的两种说法。
这一章能直接改变你的三个习惯：
- 别为了降 ISO 而欠曝。欠曝 = 收到更少的光子 = 更脏。这是新手最常见的自残（第 15 章详说）。
- 能上三脚架就上。它让你可以用长快门收集更多光子，这是唯一免费的降噪。
- 拍暗场景时考虑连拍几张回家平均。手机的夜景模式在替你做这件事，相机上你可以手动做——很多后期软件都有「图像堆栈」功能。
在一个光线均匀的场景里，用同一个 ISO 拍两张：一张正常曝光，一张故意欠曝 3 档。
回家把欠曝那张在软件里提亮 3 档，和第一张并排放大看暗部。
它们的亮度一样，但欠曝那张明显更脏。这就是这一章说的全部——ISO 一模一样，差别只在收到的光子数。
这一章的一句话
噪点是光的统计涨落，不是相机的缺陷。信噪比等于收到光子数的平方根，所以「更干净」这件事只有一种买法：收到更多光。
下一章：既然多收光就更干净，那是不是应该尽量往亮里拍？这就是「向右曝光」。它是对的——但有一条边界，越过去就什么都没了。顺便回答「宁欠勿过」这句老话今天还成不成立。