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从曝光值到动态范围

(2012-05-16 17:12:28)
标签:

曝光值

动态范围

杂谈

分类: 论摄影
一般说起来,曝光值是光圈、快门和ISO三者的组合,这句话也对也不对。先说句题外话,ISO本来和感光度没关系,是国际标准化组织。因为眼下感光度取值是按ISO 6、ISO 2240和ISO 5800三个标准确定的,所以摄影圈内约定俗成,ISO就代表感光度值。

曝光值(Exposure Value,简写做EV)实际有三方面意义:

1.作为相机设置参数,曝光值指光圈、快门和ISO三者的组合。
2.作为曝光量,曝光值原本指成像元件/胶卷接受光线的多少,现在主要是作为曝光效果的衡量单位,也是曝光补偿的单位。
3.作为测光值,曝光值表示被摄物体/场景的亮度。自然也用于衡量被摄场景的反差、动态范围。

曝光参数与曝光量

光圈、快门和ISO与曝光量EV之间的换算是个无聊的问题。大家都知道光圈、快门和ISO调整1整档,曝光量增倍或减半,也就是所谓的1EV。如果一档、一档的增减,或1/3档、1/3档调整曝光补偿,大家都知道增减了多少。只不过直接问某两组参数之间曝光值差多少就得掰手指头算了。

简单说一下公式,中学数学还给老师的面壁去。其实不会完全无所谓啦。

EV=log(2)(光圈值²)+log(2)(1/快门)- log(2)(ISO/100)
= log(2)(光圈值²÷快门值÷ISO×100)

曝光值EV越高,对应的曝光量越少。例如8EV的曝光量比11EV的多3EV,也就是11EV曝光量的8倍。之所以如此是为方便与测光值、场景亮度对应。

如果其他两个参数不变,只比较不同光圈值之间的差异,比如f/3.5和f/13差多少,可以这样计算:

log(2)(光圈值B²)- log(2)(光圈值A²)= log(2)(光圈值B²÷光圈值A²)=log(2)(光圈值B÷光圈值A) ²= log(2)(13÷3.5)²=3.786EV。

比较较不同快门和ISO的曝光值差异完全同理。

曝光量与测光值

测光值不直接表示亮度,而是在某亮度下,18°灰获得准确曝光的曝光量。说得准确一点,是指在某亮度下反射率18%的物体在照片上呈现为中间灰度的曝光量。

测光值EV越高说明亮度越高,所需的曝光量也就越少。按照阳光16法则算起来,晴天的曝光值是15EV(f/16 1/125s ISO100),傍晚是11EV(f/4 1/125s ISO100)。白天比傍晚亮4EV,也就是相差15倍。

一般数码单反相机的测光有效范围是0-20EV,自动对焦有效范围是-1-19EV左右,DC和微单的范围要小一些。

曝光值与反射率

反射率简单理解就是反射光线与入射光线的比值。大白纸的反射率是75%,撞针黑心肝的反射率为4%左右。也就是说,在同一光照下,白色是黑色的亮度19倍,也就是4EV多点。正好介于黑白之间的中间色应该与二者都相差2EV,正好是反射率18%的样子。这就是18°灰成为中间灰的原因。相应的36%反射率(+1EV)是浅灰,72%反射率(+2EV)算是白,而9%反射率(-1EV)就是深灰,4%反射率(-2EV)就算是黑色。注意,这只是理想照明情况下。

在照片上,干脆直接说在8bit数码照片上,亮度0为最暗,亮度255为最亮,一共有256个亮度等级。如果18°灰位于128亮度位置上,也就是场景中中间灰度的物体,在照片上也是中间亮度(50%明度)体现,这就是所谓准确的曝光。当然,这里所谓的准确曝光是很机械的理解,没有考虑复杂场景,更没有考虑创作意图的要求。

曝光值与动态范围

理想照明状态下,一个典型场景(反射率在4-75%之间)的动态范围就只有4EV多点,即使包含光源本身(100%亮度)也不过是6-7EV的样子。今天大部分数码相机的动态范围都在7EV以上,怎么会出现死白、死黑这样动态范围不足的情况呢?

因为实际状况下光线都是非常复杂的,不一定是同一光源统一照度。光源不一定只有一个,光线经过反射后还会再次反射,还有漫射、散射……

举个例子,逆光状态下拍人像,如果没有反射漫射,就像在宇宙那样,那么太阳亮度是100%,面部亮度是0%。实际经过反射和漫射后,以云为背景,云的亮度是太阳的75%,人的面部是6%,这就相差3.6 EV了。我们希望人脸在照片上是中间灰,所以增加1EV曝光值,云被推到150%的高光里去了,不煞白才怪。

动态范围的EV判定

老话“亮度不重要,反差是一切”。判断场景动态范围,当然可以用点测分别测最亮和最暗的部分来比较,但也可以根据EV来判断。

根据阳光16法则和其他经验计算,晴天曝光值15EV、阴天13EV、傍晚11EV、明亮室内灯光9EV、一般客厅办公室灯光7EV,城市夜景3EV以下。这些曝光值都是这些典型场景的中间调亮度。如果场景光线比较一致,没有发亮或明显暗影,那么有白色物体+2EV,较白+1EV,深色-1EV,黑色-2EV。如果场景中有阴影,判断阴影部分的EV最接近那种典型情况,然后对阴影部分的色调再如此计算,就OK了。同理,如果场景中有突出明亮的部分,也可以参照最接近的场景计算EV。

举个例子,晴天在室内拍窗口,窗外是对面的深色大楼,计为15-1EV,室内窗边背阴处,亮度应该不及傍晚的室外,那么最暗部分是9-2EV。这样一算下来,整个场景动态范围就是7EV上下。(FIN)

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