光圈,快门, 曝光,焦距, ISO,景深。
ISO(感光度)与图片质量
ISO -- 感光度,是一个曝光率极高的词,我们在超市买饼干的时候就可能会看见包装袋上写:本公司已通过ISO9001质量体系认证。这个ISO是国际标准组织的缩写,International Organization for Standardization (ISO)。国际标准组织制定饼干管理标准,也制订胶卷的生产标准,所以货架上的胶卷有ISO100,200和400的几种,这就是感光速度不同的胶卷。ISO感光度是CCD/CMOS(或胶卷)对光线的敏感程度。如果用ISO100的胶卷,相机2秒可以正确曝光的话,同样光线条件下用ISO200的胶卷只需要1秒即可,用ISO400则只要0.5秒。 在数码时代,数码相机的主菜单里都有ISO选择,100,200,400或者800,这和胶卷上的一样。看机型不同,低的到ISO50,最高有到25600的,数字越大越敏感(感光度越高)。午餐和爱情都流行快餐,什么事都要快点搞,按道理我们应该喜欢高感光度。但世界上没有免费午餐,高ISO虽然速度快但图像颗粒粗,经不起精细放大出图。所以风光摄影要用相机的最低感光度才可得到精细的画面。高ISO一般在万不得已的时候才用。人在江湖身不由己,万不得已的时候很多,所以高ISO图片质量是数码相机最重要的指标之一。在弱光场合比如昏暗的室内,午夜的街头,ISO100时即使光圈开到最大,快门速度也需1/4秒甚至更慢才能正确曝光,这时不用三脚架是无法把相机端稳的,手一晃照片就糊;就算用三脚架,被摄者一转头照片同样会糊。闪光灯可以救急,但闪灯会破坏现场气氛,人会脸色不自然,而且相机内的小闪光灯有效距离不会超过四米,稍远的人物和景物就无法照亮了。更何况有些地方是不准使用闪光灯的,如博物馆剧院。我们没有办法只有提高数码相机感光度到ISO800甚至1600。 同样是1000万像素的小数码DC和数码单反DSLR,如果都设置在最低感光度来拍摄(例如ISO100或80),假设镜头的素质相同,它们所拍的图片分辨率和图片质量差距不是太大。但如果ISO提高到400来拍摄,图片质量的差别就明显了,DSLR拍出来的图像依然干净,和ISO100时所拍差别不大,而DC的图片质量则下降明显,噪点很大,颜色失真,细节丢失。如果继续提高到ISO800,小数码DC的图片质量就只能用惨不忍睹四个字来形容了,而数码单反的图片质量虽有下降但依然可以接受。如果进一步提高到ISO1600,大部分数码单反的图片质量也下降得厉害,但依然能满足10寸照片的放大需求,而此时小数码DC的图片质量之差,您需要一颗勇敢的心才敢看。 在像素相等的情况下,CCD/CMOS面积越大,高ISO的成像质量越好。也就是说:在CCD/CMOS面积一定的情况下,里面增加更多的像素反而会造成图像质量的下降。所以现在的数码相机不应该在1000万像素以上再简单增加几百万像素,而应该在提高CCD/CMOS质量上下功夫。降低高感光度(高ISO)噪音水平以及增大曝光宽容度才是当务之急。800万像素已经足够旅游摄影之需,我们在选择数码相机时就不该只看像素高低,而应该注意相机CCD/CMOS的大小。目前而言,解像度已经足够,该是重点关心图像质量的时候了。
快门
在摄影术最初发明的那些年,拍张照片曝光时间一般都需要好几分钟,大部分照相机是不需要快门的,开始曝光的时候把镜头盖取下,然后看表,五分钟后盖上,照片完成。 后来,胶片的感光速度越来越快(ISO越来越高),曝光时间变为一分钟,几秒钟,1/10秒甚至几百分之一秒,这时候用手取镜头盖就不够快了。我们需要一个能准确控制曝光时间的东西,这个东西就是快门。 快门有机械快门,电子快门,以及电子机械联合快门等很多种类。定义:快门就是相机里控制曝光时间的装置。 这里顺便介绍一下安全快门速度。在使用135相机拍摄的时候有一个手持相机拍摄的安全速度原则:安全速度是焦距的倒数,如果使用35mm镜头,快门速度不得低于1/35秒,使用200mm镜头时速度不得低于1/200秒,否则图片就可能糊了。
光圈
所有相机都基于小孔成像原理:拿一个密封箱子,在任何一面钻个小圆孔,然后把有孔的这面对着窗外,窗外的景象比如一棵树什么的,就会在圆孔对面的箱内壁生成此树的倒影。假如我们在内壁涂上感光材料(装上胶卷或CCD/CMOS),这个有孔的箱子就是一台完整的照相机了。这就是针孔相机。 既然一台照相机可以不需要镜头,为什么现在的相机前面不是一个小圆孔而是几块玻璃呢?而且这几块玻璃(镜头)还卖得那么贵!这是因为小孔要成像的话,孔必须很小,这也是针孔相机名称的来历。如果孔开得和门一样大,这个孔就成不了像。所以我们没有小门成像一说。孔小进光量就小,所以玩针孔摄影非常锻炼人的耐心,一张照片曝光几分钟到几个小时都常见。而且,由于光的衍射干扰,针孔相机拍的图片都不够清晰,如雾里看花一般。 没有人愿意花几个小时去拍一张模模糊糊的照片,我们要想办法加大进光量。有什么办法能够把这个小孔开大而又能生成清晰的图像呢?人们马上就想到了凸镜的聚光功能。把玻璃凸镜装到大孔上,问题不就解决了? 确实如此。相机镜头就是这样诞生的。今天数码相机的各种镜头都是几块凹凸镜的排列组合,然后外面用塑料或铁皮一包。有了镜头,小孔成像的这个孔 – 也就是下文中的光圈 – 就不再是针孔了,它变成了洞。 进光量问题解决。但有时候问题又来了:我们并不是任何时候都需要大洞。比如夏日沙滩上烈日当头,四处白花花一片,为了分清到底是人肉还是白沙,我们需要眯着眼睛仔细观察。镜头是照相机的眼睛,这时候相机也需要眯起眼睛。很显然,为了应付不同的光线强度,我们还需要给镜头装上能够调节这个洞的大小的装置,以便在强光时缩小为针孔,弱光时开成大洞。这个装置就是光圈。光圈英文名称为Aperture。一组凹凸镜再加上光圈就诞生了完整的镜头。定义:光圈就是镜头里调节进光孔大小的装置。常见的光圈值如下: F1, F1.4, F2, F2.8, F4, F5.6, F8, F11, F16, F22, F32, F44, F64。每两挡相邻光圈值之间进光量相差一倍。例如光圈从F4调整到F2.8,进光量便多一倍;从F2.8到F2又多一倍。也许您已经看出来了,光圈值和光圈实际大小是相反的,进光量最大时光圈为F1,最小时为F64。 对135相机来说大多数镜头的最小光圈为F22。
既然光圈可大可小,那多大的时候镜头的成像质量最好?根据上图,最小光圈F22时光圈跟针孔差不多,数码相机成了针孔相机,前面说过针孔成像好不了;光圈最大的时候小孔又变成了大门,成像也差。所以,根据中华民族传统的中庸之道,请牢记: 镜头在中等光圈的时候成像最好(图片最清晰)。 我们称成像最好的那档光圈为最佳光圈。如果是135数码单反,中等光圈为F8或F11。小数码DC要看具体机型,如果可选光圈值在F2.5到F8之间,中间的F4.6为最佳光圈。假如光阴似水,镜头的光圈就是水龙头,它控制着水流(进光量)的大小。 对于镜头我们当然是希望它的光圈越大越好,这就如同家里的水龙头,虽然平时我们刷牙洗脸从不把它开最大,但万一有一天家中失火,我们会立即把龙头拧到最大,并且痛恨当初为什么没有装一个大点的水龙头。一个镜头最大光圈时成像并不好,平时我们一般少用最大光圈;但在特殊弱光又不准使用三脚架的情况下,比如深夜的街头纪实抓拍,我们一定会毫不犹豫地使用最大光圈,并且后悔当初为什么没买一支大光圈镜头。但大光圈镜头的价钱很贵,重量惊人。比如Canon70-200mm有两个版本,光圈为F4的售价人民币四千元,重700克;光圈为F2.8的那一款售价八千多元,重达1500克。这是因为光圈大一级,镜片就大很多,加工难度大。是否值得为大一级光圈多付出一倍的钱和负重的汗水,这是一个见仁见智的问题。
曝光
为了讲清曝光这个词,我们还是回到小孔成像。假设一个黑乎乎的密闭房间,一面墙壁上开了个小圆窗户,窗对面的内壁上安上感光材料(白沥青,大型胶卷或CCD/CMOS)。这就是一台大型房式照相机。在没有打开小窗之前,房间里是黑乎乎的。 我们打开小窗,光线从小孔而入,射到对面墙壁的胶卷上,产生光化反应(或光电反应,如果是CCD/CMOS),照片就诞生了。此过程就叫做曝光。要得正确曝光的图片,必须精确决定曝光量。所谓曝光量就是让多少光进入这个密闭房间里。如果进光量太大,照片就会白花花一片,晚上变成了白天。如果进光量太小,照片就会黑乎乎的,白人变成黑人。幸好我们有了光圈和快门两样工具可以一起来控制曝光量。曝光就是光圈和快门的组合。可以这样认为:光圈(值)大小其实就是那个小圆窗户开多大,快门(速度)就是窗户打开多久。假设窗户只打开1/4,时间为4秒钟可以正确曝光的话,很显然,窗户打开一半,时间2秒钟也能让底片正确曝光,因为1/4*4=1/2*2=1,进光量都是一样多。同样的,如果窗户全开,曝光时间就只需要1秒了。 假若一个镜头光圈全开为F4,用摄影行话来说,光圈F4快门速度1秒为正确曝光值,那F5.6和2秒以及F8和4秒也同样能得到准确曝光的图片。重要结论:一张正确曝光的图片可以有N种不同的光圈和快门速度组合。总结以上几个名词解释,有三个因素能影响一张图片是否正确曝光:光圈,快门速度,ISO。其中光圈和速度联合决定进光量,ISO决定CCD/CMOS的感光速度。如果进光量不够,我们可以开大光圈或者降低快门速度,还是不够的话就提高ISO。大光圈的缺点是解像度不如中等光圈,快门速度降低则图片可能会糊,提高ISO后图片质量也会下降 。没有完美的方案,如何取舍要灵活决定。
测光与测光模式曝光和测光是一对双胞胎,如果不能准确测定光照强度,正确曝光就无从谈起。1965年以前绝大多数相机都没有机内测光装置,拍照时要另外携带笨重的测光表,或者靠经验来估计光照强度。现在所有的数码相机都内置测光表,它能测量光线的强度,自动给出能正确曝光的光圈和快门速度,大大降低了摄影的技术门槛。相机是如何实现自动测光的?原来每个数码相机里都有一个光敏电阻(不同强度的光线照射时电阻值发生变化),相机内的电脑根据电阻值的变化确定光线强度,进而确定曝光值(光圈,快门)。测光模式主要有点测光,中央重点测光,区域(平均)测光三种。点测光只测取景框内一个小点的光线强度(此小点大约为取景框面积的10%到1%,看不同机型)。区域(平均)测光则把取景框分为5到63块(看机型不同),分别对每块测光然后再加权平均得到光照强度。中央重点测光是简化的区域(平均)测光,只把取景框分为中央圆圈和四周两块,分别测光,然后加权平均(中央圆圈的权重为70%左右)。根据什么情况来采用不同的测光方式?大多数情况下用区域测光即可。在光线明暗反差很大时应该采用点测光。用区域(平均)测光或中央重点也可以,你可根据自己的艺术创意进行曝光补偿。
曝光补偿(exposure compensation)
到底怎样才算是正确曝光?这个问题没有绝对准确的答案。总原则:照片要能真实反映拍摄时的环境亮度。如果一张正午户外的照片被拍得昏暗如夜,这张照片就曝光不足,反之则是曝光过度。曝光是否准确是根据日常生活经验判断的。
相机自动确定的曝光值90%以上是正确的,但也有不准的时候,典型的例子是雪景,本来应该雪白刺眼的场景拍出来却是一片灰色;再比如对着一堆煤球拍,本来是纯黑,拍出来却是灰煤。这种失误根源在于相机的反射式测光原理。
我们之所以能看见东西,不外乎两种情况:一是物体本身可以发光,比如太阳或灯泡;大多数情况是物体能反射外来光线。反射的光线越多,物体就越亮,反之则越暗。假设两个极端,纯黑色物体不会反射光线,反射率为零,而纯白的物体反射率是100%。在这两个极端之间取中间值就是不黑也不白的灰色,称为柯达灰,也称为18%中间灰。
以一张客厅照片为例,客厅墙壁又白又亮,而电视机的大屏幕又黑又暗,窗帘和家具等亮度居中。要以谁的亮度来确定曝光?相机自动测光就是取平均数,最后给出一个让图片达到中间灰的曝光值。
相机内部的自动测光电脑是个死脑筋,它认为全世界所有场景的平均亮度都是18%中间灰。好在大部分生活场景都是明暗交织的,平均起来差不多是灰色,所以大多数情况下自动曝光自动测光都相对准确。但在雪景这样的纯白场景(或者煤球等纯黑场景)时,相机依然会给出中间灰效果的曝光值,拍出来就会白雪成灰雪,煤球成灰球。此时我们就要对自动曝光值予以修正,对雪景增加曝光,煤球减少曝光,这样才能拍出亮度和色调正确的照片。修正(增减)曝光值就叫做曝光补偿。
曝光补偿的原则:白加黑减。如果构图中有大片白色物体或者有灯等特别明亮的物体,就要相应增加曝光量(增大光圈or/and减低快门速度);如果取景框中有大片黑色的物体,则要减少曝光量。 一般来说,在光照比较平均的情况下相机的自动测光和曝光比较准确,但在明暗反差很大时自动曝光往往不准,需要手动暴光补偿。
之所以需要曝光补偿,是因为相机的小电脑虽然聪明,但还没有聪明到能判断物体到底是什么,如果有一天电脑能辨别出白雪,茶杯,或者煤球,那也就不用人脑来补偿了。不过就算 相机能认识物体,在进行艺术创作时还是需要曝光补偿,例如我今天心情不好,想故意把明亮的世界拍得灰暗些;又比如我想故意增加曝光量,把一个深色皮肤的妹妹拍得白白的。这些事情相机的电脑永远学不会,因为它不懂我的心,所以我们永远需要补偿。
在胶片时代,精确测光和曝光是极其重要的, 负片底片一旦曝光不足,色彩就非常难看;而反转片一旦过曝一档(1EV),其色彩和层次就消失大半,更何况只有在底片冲印后才知道曝光是否准确。在数码时代曝光的问题变得简单了,拍完之后可以立即回放,曝光不准可以马上改,而且如果图片以RAW格式存储的话,其抗过曝/欠曝能力是很强的,只要没有曝成完全没层次的一片纯白,过曝/欠曝一个EV之内的照片都能在后期电脑处理时调整,而且基本不漏痕迹。但过曝/欠曝太多还是不行,如果相差2EV以上,调整后的图片也会很难看。所以掌握曝光补偿白加黑减的原则依然重要。