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所有关于曝光
作者: 发布日期:2018-03-16

曝光”是用于在胶片或数字传感器上形成图像的光量的量度。您可以通过两种方式控制曝光:控制到达胶片的光线强度和控制光线落在胶片上的时间长度。大多数摄影师会认识到这是使用光圈(f-光圈)和快门速度完成的。

当然,快门速度以秒或几分之一秒为单位进行测量,这些都是熟悉的单位,不需要解释。然而,光圈是通过光圈测量的,尽管我确信每个人都熟悉f2.8和f8等数字,但并不是每个人都清楚这些数字的实际含义。

解释光圈的极简单方法是考虑一个非常简单的镜头系统,其中单个元件镜头放置在距离胶片一个焦距处。假设我们有一个直径75mm,焦距300mm的镜头。现在f-stop的另一个术语是f比,所提到的比率是镜头焦距与其直径的比值。在这种情况下,比例是300/75,或更简单的4.0!因此,这样的镜头具有f4的照相“速度”(也称为“f-光圈”,“f-比”或“f-数”)。如果我们使用只有直径一半(37.5毫米),但焦距相同(300毫米)的镜头,那么它将是一个f8镜头。我认为很明显,较小直径的镜头会比较大的镜头收集更少的光线,

现在真正的摄影镜头是使用许多镜头元素的复杂设计。显然,他们不会通过改变镜头元件的物理尺寸来改变f-stop。相反,内部可变直径的虹膜(也称为“光圈”)用于调节有效光圈。当光圈缩小到较小直径时,透过镜头的光线较少,镜头形成的图像变暗。因此,当该透镜在f4处使用时,由具有直径为107mm的前部元件的复杂300mm f2.8透镜形成的图像的亮度与由简单的75mm直径300mm焦距f4透镜形成的图像完全相同。此外,由任何 f4镜头形成的图像,无论是300mm,50mm还是20mm的焦距都是相同的亮度。

 

“正常”光圈值序列从哪里来?

你可能想知道为什么正常的光圈序列是这样的。为什么f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22等等而不是其他一些数字?那是因为正常的序列代表了图像亮度的加倍或减半。图像的亮度取决于用于形成图像的镜头的有效面积。f-stop(如上所述)与有效直径有关用于形成图像的镜头。有效面积与有效直径的平方成正比,因此将有效面积增加两倍(因此将图像亮度增加两倍),您只需增加有效直径(或者将光圈值除)乘以2的平方根的一个因子,即1.4(更准确地说是1.414)。为了将图像亮度降低两倍,我们必须将有效直径(或乘以光圈值)除以1.4。

所以,从f1.0开始(这是一个不错的数字!)将图像亮度降低一个因子2给我们f1.4。将图像亮度降低2倍,得到f2.0,依此类推至f2.8,f4,f5.6等。以这种方式将图像亮度改变两倍被称为通过“1次停止”改变曝光。打开光圈以获得更亮的图像(以及更小的 f值)称为“通过一次停止打开”,同时将图像亮度降低两倍(并且因此转到下一个更大的 f值)被称为“通过一站式关闭”。

 

分数f站点

当然,有些镜头可以设置为1/2停止步骤,或者甚至是1/3停止步骤以实现非常精细的曝光控制。尽管完全停止步骤序列中的相邻数字与2√2(1.414)的因子相关,如上所述,1/2停止序列中的相邻数字与因子4√2(1.189)相关,而在1/3停止序列的相关系数为6√2(1.122)。

 

因此,一个完整的停止序列将是:f4,f5.6,f8等。

1/2停止序列将是:f4,f4.7,f5.6,f6.7,f8等。

1/3停止序列将是:f4,f4.5,f5,f5.6,f6.2,f7.2,f8等。

分数快门速度

快门速度有点容易理解。同样,快门速度的正常顺序以两倍的系数进行。从1秒开始,将曝光量减少1/2,得到1/2秒,再减少2倍,得到1/4秒。当我们沿着序列去发现1/8秒,1/15秒(不相当的两个因素,而选择了放弃“轮号”沿着序列进一步),1/30,1/60,1/125 (再次不太 是两倍!),1/250,1 / 500,1 / 1000等等。序列中的小“毛刺”(1/15和1/125)没有实际意义。没有它们,我们会有1/16,1/32,1/64,1/128,1/256,1/512和1/1024秒的快门速度。尽管没有涉及快门速度的物理“停止”,但是从上述速度之一到下一速度的变化通常被称为通过“1次停止”来改变快门速度。正如光圈挡板一样,快门速度可以在小数点停止时改变。相机可用于设置1/2和1/3的快门速度。1停止序列中的相邻快门速度相关系数为2,在1/2停止序列中它们与2(1.414)的平方根相关,在1/3停止序列中,它们与立方根相关2(1.26)。

 

因此,一个完整的停止序列是:1/125,1/250,1 / 500等

一个1/2停止序列是:1/125,1 / 177,1 / 250,1 / 354,1 / 500等。

1/3停止序列是:1/125,1 / 158,1 / 198,1 / 250,1 / 15,1 / 397,1 / 500等。

许多具有电子快门的现代相机基本上是“无级”的,即当在自动模式下使用时,快门速度可以以1/10或更小的非常小的步幅改变,然而在这些条件下显示的快门速度通常是极近的满, 1/2或1/3步进单位,取决于相机。

 

曝光值(EV)

给定场景的正确曝光通常表示为快门速度和光圈值的组合。无论是内置在相机中的曝光表或手持式外部测光表,通常用于确定这种正确的曝光。然而,在阳光明媚的日子里,正面曝光的中等色调主题由“sunny-f16”规则给出。基本上这表明在这些条件下的曝光在f16时是1 / ISO(秒)。因此在ISO 64下,曝光将在f16时为1/60。在ISO 125下,f16的速度为1/125。

当然,这并不意味着你必须以1/125和f16拍摄。如果我们打开到f11,我们将图像亮度增加一倍,如果我们将快门速度改为1/250,我们将胶片曝光到图像的时间减半。这两种效果取消,因此1/125 @ f16和1/250 @ f11是相同的曝光,如1/500 @ f8,1 / 1000 @ f5.6,1 / 2000 @ f4等等。实际上,这是代表所有这些价值的单一数字。它被称为“曝光值”或EV。在这个例子中,1/125 @ f16,1 / 250 @ f11以及快门速度和光圈的所有等效组合可以简单地由EV 15表示.1 EV单位的改变与1个完整停止的改变相同光圈或快门速度的一个“停止”,因此如果1/125 @ f16是EV 15,则1/250 @ f16是EV 16并且1/125 @ f11是EV 14。

为了将EV与绝对亮度等级相关联,您必须定义胶片速度。因此,使用阳光明媚的f16规则,在ISO 64下的曝光将是1/60 @ f16,即EV 14(“ISO 14时的EV 14”),而在ISO 125下则为1/125 @ f16,即EV 15 “EV15在ISO 125”)。您将在相机规格中看到以这种方式使用EV的EV,其中自动对焦系统和/或内置曝光表的操作范围以EV单位表示。从EV 1到EV 18的范围将是相当典型的。作为参考,在ISO 100下的EV 15是典型的明亮晴朗的日子。一个明亮的办公室通常在ISO 100的EV 7或8,而在人造光下的典型客厅在ISO 100附近的EV 5附近。

您可以使用以下公式轻松计算快门速度和光圈的EV:

EV = AV + TV

AV是光圈值,TV是时间值,如下所示:

 

 速度 1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500
电视 0 1 2 3 4 6 7 8 9

 

 F # F1 F1.4 F2 F2.8 F4 F5.6 F8 F11 F16 F22
AV 0 1 2 3 4 6 7 8 9

 

亮度值(BV)

还有另一个曝光单位不包括胶卷速度。这是“亮度值”或BV的单位。在BV等级上,“sunny f16”对应于BV 10.为了获得BV单位,采用EV并将ISO减25,ISO 50减4,ISO 100减5,ISO 200减6,ISO 400减7上。BV单位似乎没有太多用处,但如果你看到它们,至少你现在知道它们是什么了!

 

 

ISO设置

在电影ISO设置(这是衡量记录介质对光线的敏感度)的日子里,并没有太大的变数。您会选择具有固定感光度的胶片,然后使用快门速度和光圈控制曝光。随着数字成像的出现,ISO现在可以像快门速度和光圈那样轻松改变。它确实会影响图像质量,更高的ISO设置比较低的设置具有更多的噪点(就像高ISO感光胶片比低感光度胶片显示更多的颗粒),但它确实允许曝光中有更多的“自由度”。

ISO设置是灵敏度的线性函数。我的意思是说如果你把ISO设置加倍(比如从100到200),你只需要1/2的曝光量。因此,如果在F8和ISO 100下的曝光时间为1 / 100s,在ISO 200下,曝光时间为f8时的1/200秒(曝光1/2时间)或f11时的1/100秒(将光量减少一个因子两个)。电影灵敏度每增加一倍或减半,仍称为一站式变化。所以ISO 200比ISO 100快一档,ISO 400比ISO 800慢一档。

按照传统,ISO中的小数点停止变化以1/3停止完成,从未停止1/2停止。ISO变化的1/3停止序列是基于乘以2(1.26)的立方根的序列,尽管数字是四舍五入的。因此,比ISO 100快1/3的速度将会是100 x 1.26 = 126。实际上,这通常是125.类似的2/3快速停止是100 x 1.26 x 1.26 = 159,通常给出为160。以1/3停止步骤的ISO 50至ISO 1600。

50,64,80, 100,125,160, 200,250,320, 400,500,640, 800,1000,1250, 1600

 

中性密度滤光片

除快门速度,光圈和ISO设置外,第四种修改曝光的方法是在镜头上使用外部中性密度滤镜。该滤镜可均匀吸收所有波长(颜色)的光线,因此不会改变图像的色彩平衡。中性密度滤光镜极常用于为特殊效果提供更长的快门速度,例如时间曝光,可将流动的水变成“柔滑的水流”,如右图所示,这是用1秒曝光拍摄的。 

有三种系统指定过滤器吸收多少光线,这可能会导致一些混淆。过滤器的强度可以用停止来表示,如果你理解本文的其余部分,现在应该是一个熟悉的测量。过滤器强度也可以表示为过滤因子。在这个系统中,2x滤光片需要多曝光2次,4倍需要4倍曝光,8倍需要8倍曝光。由于停止被定义为曝光加倍或减半,很明显2倍滤波器也是1次滤波器,4倍是2倍,8倍是3倍。表示滤光强度的第三种方法称为光密度,OD(或有时不太正确,中性密度,ND))。在这个系统中,暴露量的变化是由功率OD增加10。因此,对于0.3 OD滤光片,曝光的变化是10上升到功率0。0.3),这是1.995,或者当你四舍五入时为2。因此,0.3 OD滤光片与2倍滤光片相同,与1次滤光片相同。下表显示了ND滤镜的一些常见值。

 

 

停止 1 2 3 6 8.65 10
过滤因子 2倍 4X 8X 64倍 400X 1024×
光学(中性)密度 0.3 0.6 0.9 1.8 2.6 3

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