1.知识点1-2-1 理解曝光三要素与曝光量1

教材文本教材文本模块一摄影摄像基础/任务二拍摄校园活动理解曝光三要素与曝光量这次课我们来谈谈曝光。用手机拍摄照片时，大家应该有拍摄到这样亮部区域完全变白的经验。这种情况我们成为曝光过度。那一片白色里，看不出细节和层次，是我们在拍摄中要避免的。我们来设想一个场景，当我们在黑暗的房间和在太阳底下拍摄一本书，如果我们想把两张照片拍的一样亮，那么就需要让同样数量的光进入我们的相机。这像是我们要接满一杯水，如果水龙头出水很大，那么很短的时间就可以接满，而水龙头出水很小，那就需要较长的时间才能够接满。同样，在黑暗中我们需要拍摄更长的时间才能获得和阳光下拍摄时同样数量的光线。（图重新绘制）正如我们可以控制出水量的大小和出水的时间，从而控制是否将这个杯子装满水，那么我们在拍摄的时候，在相机和摄像机上就用快门和光圈来控制。光圈简单说就是镜头中间开口的大小，光圈大单位时间内进光量就大；快门就像是出水的时间，只是在拍摄中这个时间一般只有几十分之一秒就够了。如果水太多就会溢出来，进光量太多照片就会曝光过度，我们前面看到的照片就是这种情况。为了正确的曝光，就像是不多不少正好装满一杯水，快门和光圈需要匹配合适。光圈大，快门就要快一些小一些。我们可以在Premiere的调色工具里看看曝光是怎么形成的？我们先来看这个素材，里面有一个区域是亮部，但可以看见细节和层次。这个是我们的调色工具，可以模拟曝光的进光量，增加这个数值就像是增加了进光量，可以看到亮部区域逐渐变白，细节和层次消失了。在示波器可以看到很多的信息都被压扁成了一条直线，也就是说由于不能容纳更多的信息，当进光量太多时细节和层次都消失变成了同样的白色。曝光三要素理解了进光量和曝光的关系，我们来看看曝光的三要素，光圈、快门、ISO（增益）。1.光圈光圈是表示镜头等效进光量的一种度量单位。我们在相机上可以看到光圈的数值，f/2.0、f/2.8等，f/2=f2，/不是倒数只是分隔符。从光圈的定义看，光圈f值=镜头焦距/镜头有效口径直径，我们可以把这个公式理解为：光圈值f与“镜头有效口径直径”成反比，所以f2.8比f2光圈值大，但f2.8的进光量比f2的小，我们一般说f2.8的光圈比f2小。所以光圈值和我们日常说的光圈大小正好相反。对于已经制造好的镜头，镜头的直径是确定的，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形形成面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量的目的。形状如图所示。标准的光圈值系列如下：f1.0，f1.4，f2.0，f2.8，f4.0，f5.6，f8.0，f11，f16，f22，f32，f44，f64。图光圈结构示意图f2和f2.8之间的光孔直径是2:2.8，就是根号2倍，标准光圈值前后数值之间都是差根号2倍。我们知道面积是直径的平方，所以当直径之比是根号2，面积之比就是2。进光量和面积成正比，我们就可以在拍摄中就是用档这个表示2倍关系的单位来表明光线的强弱差别。有的同学可能还注意到有的镜头上标注：EF75-300mmf/4-5.6III，其中光圈的大小是f/4-5.6，数值是变化的。图EF75-300mmf/4-5.6III镜头 图EF70-200mmf/2.8LISIIIUSM从公式可以看到光圈大小除了是镜头有效口径直径有关，还和焦距有关。举例来看，焦距300mm的镜头可以把很远的景物拍摄得比较大，那个景物占据了很小的拍摄范围，所以能进入镜头的光也比较少。焦距大，公式里光圈值f大，而进光量小，我们日常就说光圈小。图中的EF75-300mmf/4-5.6III镜头，就是这样75mm焦距光圈是f/4.0，300mm焦距光圈更小的是f/5.6。而EF70-200mmf/2.8LISIIIUSM可以做到更大光圈f/2.8而且在200mm和70mm是一样的光圈，这就非常困难，在变到长焦的过程中，“镜头有效口径直径”也要同步变大，这也是为什么浮动光圈的变焦镜头和恒定光圈的变焦镜头价格要相差10倍的原因。如果光圈小我们可以增加曝光的时间，同样可以获得同样的曝光量，获得同样亮度的照片，那为什么还要花费这么大的代价去做大光圈的镜头呢？这里有两个原因，一是光圈与景深有关，这个后面我们会介绍，二是曝光时间变长会对画面造成很大的影响，下面我们就来先来看看快门。快门快门是摄影摄像器材中用来控制光线照射感光元件时间的装置。一般我们常见的是设置为1/50s或1/100s。当快门打开感光元件CMOS或CCD就开始接受并记录光线，这时画面内的运动物体就会在感光元件上留下运动路径的影像。比如我们常见的如丝的水流或车流就是较慢快门拍摄的，可能是2s或20s。同样是拍摄水，有时我们希望拍摄溅起的水花，这时需要拍摄非常清晰的运动中的水滴，就必须要用高速的快门，在1/500s的时间里水滴运动的距离非常小几乎还是在原地，那么就可以被拍摄到清晰的水滴。快门越快，我们就需要有更大的光圈才能有足够的进光量。大光圈镜头的价值也正在此。在视频摄像时，我们的视频一般是25帧每秒也就是25F/s，这种情况下每一帧就是一幅图片，最慢的快门就是1/25s。为了展示比较真实的动态模糊效果，快门一般设置为帧率的1/2，也就是1/50s，帧率不变快门一般也不变。如果要拍高速升格画面，比如拍摄每秒1000帧的慢动作，这时快门就要调整到1/2000s。另外，在拍摄显示器或led数字显示时，也要调整到与这些器件刷新频率匹配的快门速度。如果显示器是1/60hz，也就是每秒刷新60次，我们拍摄的画面会出现频闪，一般可以把显示器调整为1/100hz，快门1/50s就可以解决这个问题。3.ISO（增益）ISO是感光度的意思。在胶片时代感光度是衡量底片对于光的灵敏程度，敏感度高的胶片要正常曝光需要比较少的进光量，所以可以用比较高的快门，所以那些胶片也叫高速胶片。在数码时代传承了胶片时代的概念，ISO表示的是成像器件的感光度，一般有100～12500等数值。ISO200就比ISO400需要多一倍的进光量。数码成像的器材中，一般有一个最佳成像的原生ISO，超过这个ISO感光度只是人为放大信号去提高亮度，噪点信号等也会增加从而影响画质。为了获得最佳画质一般应该使用器材的原生ISO进行拍摄，有的相机会有原生400和3200等双ISO，这就可以在较高的ISO下获得好的画质。在摄像机上由于没有胶片这个历史传承的工作方式，一般会用增益来表示类似的功能。增益使用db为单位来表示，0dB就是不提升增益，3dB代表2倍，也就是1档，6dB表示4倍，9档B表示8倍。一般摄像机应该把增益设置在0dB上，千万不要增益开到9dB或更高，感觉画面太亮又把光圈收到很小，这样画质就会变差。光圈、快门、ISO相机的光圈、快门、ISO构成了曝光三要素。画面的亮度就是由这三者共同来决定的。我们可以简单把曝光后画面的亮度理解为三者相乘。在使用这三要素时，会使用档这个单位，减一档光圈，就是减少1/2的进光量，标准的光圈值：f/1.0，f/1.4，f/2.0，f/2.8，f/4.0，f/5.6，f/8.0，f/11，f/16，f/22，f/32，f/44，f/64之间就是一档光圈。快门的一档很好理解，1/50s减少一档是1/100s。ISO的一档也很好理解，ISO800减少一档是ISO400。这样有利于我们在工作中快速地计算和调整这些参数。比如现在是f/5.6，1/50s，ISO800拍摄了图片，我们希望快门更快一些抓取动态的一瞬间，快门调整成1/