五光十色——理解曝光、光圈、快門速度、ISO

1???????? 什么是曝光

1.1????? 曝光基本概念理解

曝光（Exposure）是指攝影的過程中允許進入鏡頭照在感光媒體（膠片相機的底片或是數碼照相機的圖像傳感器）上的光量。

理解曝光：實現正確的曝光就像收集雨水的桶，雖然降雨率是不可控的，但是桶的口徑，停留在雨中的時間和要收集的雨水數量是可以控制的。只要控制好桶的口徑，停留在雨中的時間和要收集的雨水數量，就能確保沒有收集過少（“曝光不足”），或收集太多（“過度曝光”）。例如，相同的雨水量，可以選擇一個口徑比較大的桶，而停留在雨中時間短一點；也可以選擇一個口徑較小的桶，停留雨中的時間長一些。在攝影中，曝光設置中的光圈、快門速度和ISO感光度，類似于桶的口徑，時間和上面所討論的數量。此外，上面說的降雨率相當于日常的自然光。

有三個因素能影響一張圖片是否正確曝光：光圈，快門速度，ISO。其中光圈和速度聯合決定進光量，ISO決定CCD/CMOS的感光速度。如果進光量不夠，我們可以開大光圈或者降低快門速度，還是不夠的話就提高ISO。大光圈的缺點是解像度不如中等光圈，快門速度降低則圖片可能會糊，提高ISO后圖片質量也會下降。

曝光三角形（上圖中DOF= depth of field）

1.2????? 光圈

光圈（Aperture）是照相機上用來控制鏡頭孔徑大小的部件，以控制景深、鏡頭成像質素、以及和快門協同控制進光量。光圈的計算單位稱為光圈值（f-number）或者稱為級數（f-stop）。

1.2.1????????? 光圈值

光圈值（f-number）：標準的光圈值（f-number）的編號如下：

f/1, f/1.4, f/2, f/2.8,f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22, f/32, f/45, f/64

其中 f/1 是進光量最大的光圈號數，光圈值的分母越大，進光量就越小。通常一般鏡頭會用到的光圈值為f/2.8–f/22，光圈值越大的鏡頭，鏡片的口徑就越大，相對提高其制作成本跟難度。

（左）光圈示意圖??????? ?????????????（右）大(1)與小(2)光圈實體圖

級數（f-stop）是指相鄰的兩個光圈值的曝光量差距，例如 f/8 跟 f/11 之間相差一級，f/2 跟 f/2.8 之間也是相差了一級。依此類推，f/8 跟 f/16 之間便相差了兩級，而 f/1.4 跟 f/4 之間就相差了三級。在職業攝影圈里，基本上我們都稱光圈級數為檔（f-stop），例如f/8 跟 f/11 之間相差了一檔（1 f-stop），或是 f/8 跟 f/16 之間就相差了兩檔（2 f-stop）。在每一級（光圈號數或光圈值）之間，后面號數的進光量都是前面號數的一半。例如 f/5.6 的進光量只有f/4 的一半， f/16 的進光量也只有 f/11 的一半，號數越后進光量越少，并且是以等比級數的方式來遞減。

鏡頭的光圈環，上面顯示可調級數2-16

光圈號數與進光量的關系：大光圈的鏡頭非常適合低光量的環境，因為它可以在微亮光的環境下，擷取更多的現場光，讓我們可以用較快速的快門來拍攝，以便保持拍攝時相機的穩定度。但是前面提到大光圈的鏡頭不易制作，必須要花較多金錢才可以獲得。除了考慮進光量之外，光圈的大小還跟景深有關。景深是物體成像后，在相片（圖檔）中清晰的程度。光圈越大景深會越淺（清晰的范圍較?。?，光圈越小景深就會越長（清晰的范圍較大）。

f/32 小光圈，深景深??????????????? ?????????f/5.6 大光圈，淺景深

1.3????? 快門

快門（shutter）是相機中的一個機械裝置，大多設置于機身接近底片或感光片的位置（大型相機的快門則是設計在鏡頭中），藉由控制快門的打開速度來決定底片或感光片接受光線的時間長短。

也就是說，在每一次拍攝時，光圈的大小控制了光線的進入量、快門的速度決定光線進入的時間長短，這樣一次的動作便完成了我們所謂的（曝光）。

快門以（秒）作為單位，它有一定的數字格式，一般在相機上我們可以見到的快門單位有：

B, 30, 15, 8, 4, 2, 1, ?, ?, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60,1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000

上面每一個數字都是用秒作為單位，也就是說每一段快門分別是：30秒,15秒..... 1秒, 1/2秒, 1/4秒..... 1/4000秒等等。一般中階的單鏡反光機快門可以做到1/4000秒，而高階的專業機則可以到達 1/8000 秒。

我們可以注意到每個快門之間數值的差距都是兩倍的，例如 1/30 是1/60 的兩倍、1/250 是 1/500 的兩倍，這個跟光圈值的級數差距計算都是一樣的。所以在職業攝影圈內同樣地稱為檔（f-stop）。

有多個不同的快門速度和光圈組合能達到相同的曝光：快門速度減半就會將曝光值提高1EV，光圈加倍（即光圈系數減半）就會將曝光值提高2EV。因為這樣，一般的光圈與光圈之間就會相差根號2倍（或取其近似數1.4倍）。這樣，1/250秒的快門速度與f/8的光圈大小、1/500秒與f/5.6、1/125秒與f/11這三個曝光組合都能達到相同的曝光。

光圈級數跟快門級數的進光量其實是相同的，也就是說光圈之間相差一級的進光量，其實就等于快門之間相差一級的進光量，這個觀念在計算曝光時很重要。

前面我們提到光圈決定了景深，快門速度還可以改變運動呈現的形式。高速的快門可用于凝固快速移動的物體，如在拍攝體育運動的時候。而慢速快門會使物體模糊，常用于產生藝術效果。高速快門即曝光時間短，而慢速快門則表示曝光時間長。

有時我們要抓取的畫面可能需要連續性的感覺，像是拍攝像是絲緞般的瀑布或是小河時，就必須要用到速度比較慢的快門，延長曝光的時間來抓取畫面的連續動作。

上面5幅圖片依次為1s、1/3s、1/30s、1/200s、1/800s快門速度拍攝的照片

1.4????? 感光度

感光度，又稱為ISO值，是衡量攝像頭對于光的靈敏程度。在數碼相機中ISO定義代表著CCD或者CMOS感光元件的感光速度，ISO數值越高就說明該感光材料的感光能力越強。ISO的計算公式為S=0.8/H（S感光度，H為曝光量）。從公式中我們可以看出，感光度越高，對曝光量的要求就越少。ISO 200的膠卷的感光速度是ISO 100的兩倍，換句話說在其他條件相同的情況下，ISO 200膠卷所需要的曝光時間是ISO 100膠卷的一半。在數碼相機內，通過調節等效感光度的大小，可以改變光源多少和圖片亮度的數值。它與光圈和快門速度不同，通常使用較低的感光度，因為較高的ISO感光度顯著提高圖像的噪聲。通常ISO從較低值開始，如果進光量不夠，我們可以開大光圈或者降低快門速度，還是不夠的話才會去提高ISO。

Low ISO Speed???????? ???High ISO Speed

(low image noise) ???????????????????????(high image noise)

2???????? 包圍曝光

包圍曝光（Bracketing）拍攝三張等差曝光亮的相片，如不足一級、正常、過度一級，適用于復雜光源，或相機不易正確測光之場合。

自動包圍曝光 (Auto exposure bracketing)是一種通過對同一對象拍攝曝光量不同的多張照片“包圍”在一起，以獲得正確曝光照片的方法?！白詣印敝刚障鄼C會自動對被攝物體拍攝連續拍攝2、3或5張曝光量在0.3到2.0EV之間的照片（每張照片曝光量不同）。當你不確定曝光是否正確時，可以使用自動包圍曝光功能，保證曝光的準確度，提高了照片質量。數碼相機上的自動曝光功能，甚至可以讓用戶把欠曝和過曝的照片合成一幅曝光準確的照片—即使你在拍攝的時候并沒有任何一張照片曝光準確。

3???????? 過曝和欠曝

過曝就是指由于光圈過大 快門過慢等原因造成的畫面中亮度過高，照片泛白。欠曝通常是圖像暗處信息不能體現，照片整體偏暗。而理想情況下曝光度控制在合理的范圍時照片對比度強，亮度適中。通常通過直方圖分布查看一副圖像曝光表現（之前總結過一篇文檔，這里不再詳細描述）。

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