CHAPTER 04 曝光在数码摄影中的作用
4.1 单反相机的曝光原理
我们日常使用的数码单反相机全称是数码单镜头反光照相机。顾名思义,这种相机是通过镜头取景方式进行拍摄和创作的。那么既然说到了相机,我们就来看一下它最核心的原理,那就是相机的曝光原理。
说到曝光,首先就得了解相机是怎样取景的。使用相机取景时,光线由镜头进入相机,透过镜头到达感光元件前方的反光镜,然后由反光镜折射到相机机顶内部的光学五棱镜,再由光学五棱镜反射进入光学取景器,我们通过光学取景器最终看到画面,这样就完成了取景过程。
说完了取景,接下来看看相机是如何曝光的。当我们触发快门按钮进行拍摄时,感光元件前方的反光镜会迅速抬起,并且快门也会同时打开,后方的感光元件(即CCD或CMOS)在这个过程中会对进入的光线进行感光作业,最终完成拍摄。
其实不论现在的数码技术有多么发达,相机的曝光成像结构和原理实际上都遵循着小孔成像原理,只不过现在的数码相机利用镜头代替了暗箱的针孔,通过对光圈和快门速度的设定来控制针孔的大小和针孔开启的时间,而以前胶片的感光度被现在相机中的ISO设置代替。
曝光准确是拍摄出一幅好照片最基本的要求,对于数码单反相机曝光原理的理解,有利于我们在拍摄时更好地控制曝光。
24mmf/111/320s100
数码单反相机曝光原理示意图
通过控制相机的光圈、快门速度、感光度等,让画面各个区域均能做到曝光准确,没有过曝和欠曝现象,算是一幅曝光正常的风光作品
4.2 准确曝光、过曝和欠曝
摄影曝光的最基本特征就是真实、准确地还原场景的原貌。简单来说,就是要让场景中的暗部、中间部以及亮部的细节都得到较为充分的保留和还原。
正确的曝光可以让画面中的细节得以保留,表现出被摄主体的质感、颜色以及画面中光线的软硬程度等诸多细节。
曝光过度就会对画面中的色彩产生影响,使得色彩不够艳丽,缺少亮部的层次细节,画面整体发白。
曝光不足也会对画面中的色彩产生影响,使得暗部细节损失明显,画面整体质感非常粗糙,发暗红色。
其实,在现在这个展现自我的当今世界中,正确曝光不见得会得到最好的照片效果,有的时候正确过曝或者正确欠曝也是在摄影创作中经常出现的拍摄手段。一张照片的好坏要依据拍摄者所要表达的主题思想来评判。
200mmf/41/300s200
对于这幅采用常规曝光方式拍摄的花卉照片来说,曝光的最终目的就是使花卉本身的细节和层次在画面中得到充分的还原和再现,即正确曝光
24mmf/1601/200s100
对于这幅照片来说,拍摄者通过采用故意曝光不足的方法,将画面中的苍天大树压暗,并使其在夕阳天空背景的衬托下呈现出鲜明的剪影效果,好比是一位历经百年岁月,见证历史变迁的“老者”
50mmf/111/160s300
对于这幅照片来说,拍摄者通过采用过度曝光的方式,使婴儿的肤色显得更加白嫩,同时作为背景的白布也显得更加亮白,如此更加突出了孩子的童真
4.3 欠曝的极致—剪影
在我们日常拍摄中,经常会拍摄逆光题材的照片,其中最有魅力的就是剪影题材,这也是我们刚才所说的运用欠曝的拍摄手段得到的效果。
由于被摄主体所处的位置正好处于光源与相机之间,这种状况极易造成被摄主体曝光不足,从而形成剪影,展现出主体鲜明的轮廓。
拍摄逆光剪影题材的照片需要注意下面几点。
① 测光方式。先将数码单反相机的测光模式设置为点测光模式,然后针对画面中的最亮或次亮处进行测光,如此就可以在保证画面高光处曝光正常的同时,进一步压暗本就处于暗部的拍摄对象。
② 拍摄的时间。应该选择在下午4~6点(根据季节不同需要做出不同的调整)利用落日黄昏的柔和光线,可以更加烘托气氛。
③ 利用明亮的背景。如果是在室外拍摄的话,最好以大面积的亮色天空或者夕阳作为背景和测光区域,这样所拍摄出来的剪影效果会更加明显;在室内拍摄的话,以背景明亮区域作为测光区域进行测光。
④ 突出主体轮廓。不要将被摄主体与周围景物相容,这样突显不了景物的线条感,容易死黑一片。
85mmf/111/500s100
画面中人物的双手摆出一种心形的形状,利用点测光针对明亮的天空进行测光拍摄,使得人物双手进一步压暗,而其生动的造型则以剪影的方式被鲜明地勾勒了出来
24mmf/111/100s100
桥栏上的石狮在落日的映衬下延伸到画面的尽头,纵深感十足。拍摄者通过剪影的方式将这一景象呈现在画面之中,给人以一种古老、意味深长的感觉
4.4 曝光与光圈
从前面的章节中我们已经了解到正确曝光跟快门速度、光圈大小、感光度合理设置有着密切关系。那什么是光圈呢?光圈是一个用来控制光线投射到感光元件多少光量的装置。
对于光圈值我们用“F(f/)”来表示,光圈值F(f/)后面的数字越小,就代表着此时光圈的开口孔径越大,也就是相机会获得的进光量越多;光圈值F(f/)后面的数字越大,就代表着此时光圈的开口孔径越小,也就是相机会获得的进光量越少。由此我们可以推断出:光圈越大,单位时间内的进光量越多,图像也就越亮;光圈越小,单位时间内的进光量越少,图像也就越暗。同时光圈越大,画面景深越小;光圈越小,画面景深越大。另外,在不同镜头的一组光圈中,通常有一挡光圈的成像优于其他光圈,即最佳光圈。用这种光圈拍摄出来的照片画质也是最好的,这种光圈一般会在中等光圈中出现,如f/8、f/11等。
此外,需要我们注意的是两挡光圈之间的进光量相差一倍,例如,在其他条件不变的情况下,光圈从f/4到f/2.8,就增加了一挡(一倍)曝光;而从f/8到f/5.6则减少了一挡(一倍)曝光。
尼康数码单反相机拍摄界面中的光圈值
不同光圈值光孔大小示意图
佳能数码单反相机拍摄界面中的光圈值
在其他条件不变的情况下,将光圈缩小到f/11时,景深较大,画面整体前后都很清晰
光圈为f/1.8时,景深较小,背景得到明显虚化
4.5 曝光与快门速度
所谓快门,指的是数码单反相机镜头前阻挡光线的机械开合装置,它的作用是控制光线投射到感光元件的时间的长短,从而影响最终的曝光结果。同光圈一样,它也是控制曝光的重要因素之一。
通常,人们使用快门速度来描述快门。如今市面上的数码单反相机有如下的快门速度设置:B门、30 s、15s、1 s、1/2 s、 1/4 s、 1/8 s、 1/15 s、 1/30 s等。而专业级别的数码单反相机的快门速度可达1/8000 s,甚至更高。有些相机还会在两挡快门之间设有半挡和1/3挡的快门速度,例如,1/60 s和1/125 s之间还有1/80 s和1/100 s的快门速度。
这里需要注意的是,在光圈和感光度相同的情况下,快门速度越快,进入相机的光线越少;快门速度越慢,进入相机的光线越多。同时,在每一挡快门之间都会相差一倍的曝光量。例如,在其他条件不变的情况下,采用1/30 s的快门速度就比采用1/60 s的快门速度多出一倍的曝光量。
数码单反快门部件
尼康数码单反相机拍摄界面中的快门速度
佳能数码单反相机拍摄界面中的快门速度
其他条件不变的情况下,将快门速度提高到1/300 s时的曝光效果显得较为昏暗
快门速度为1/100 s时的曝光效果显得较为明亮
4.6 曝光与感光度
所谓感光度,就是指相机中感光元件(CCD和CMOS)感应光线的能力,即感光材料产生光化作用的能力。它同光圈和快门一样,也是决定曝光的重要因素之一。
日常拍摄时,若将光圈开到最大、快门速度设置到手持安全快门速度的极限,在这种情况下仍不能满足清晰记录拍摄场景时,可以再用提高感光度的方法进行拍摄。
感光度越高,感光元件的感光能力越强,感光速度也就越快。感光度越低,感光元件的感光能力越弱,感光速度也就越慢。
人们一般以ISO数值来表示感光度的高低。数码单反中常见的感光度有ISO 100、ISO 200、ISO 400、ISO 800、ISO 3200等。ISO的数值相差一倍就表示其感光速度相差一 倍,即ISO 200的感光速度是ISO 100感光速度的两倍。也就是说,在光圈和快门不变的情况下,ISO 200所得到的曝光量是ISO 100的两倍。
尼康数码单反相机拍摄界面中的感光度
佳能数码单反相机拍摄界面中的感光度
感光度为ISO 400时的曝光效果
感光度为ISO 800时的曝光效果
感光度为ISO 6400时的曝光效果
感光度为ISO 12800时的曝光效果
4.7 感光度对图像质量的影响
前面我们已经说过了高感光度能够提亮画面,让画面中暗部的细节表现出来。但是,高感光度在提亮画面的同时,也给照片带来了一定的负面影响。
① 画质降低。利用高感光度拍摄的照片虽然提亮了画面,但是画面中细节层次会丢失,照片在后期处理中可修饰的空间也会变小。
② 噪点增加。在光线较弱的情况下,高感光度拍摄的照片会使暗部产生强烈的杂色和噪点。
③ 容易曝光过度。在光线较强的情况下,使用高感光度会使相机的快门速度达到极限最快速度,并且容易曝光过度。
不过,值得一提的是,随着数码技术的不断提高,数码单反相机在高感光度下的画面质量,相比过去已经有了很大的提升。而且,当使用高感光度进行拍摄时,也可以通过数码单反相机中的高感光度降噪等功能,来尽可能抑制高感光度对图像所产生的不良影响。
对于像纪实类或者新闻摄影而言,更关注记录事实本身,对画质要求会放在第二位,所以一般来说为了将画面拍摄清楚,在某些环境下会为了提高快门速度而提高感光度设置;而对于人像摄影和风光摄影而言,对画面质量要求很高,因为追求的是画面细腻层次,所以一般会使用较低感光度拍摄。
不同感光度下画面产生噪点比较。
感光度设置为ISO 200时的图像质量较高
感光度设置为ISO 800时的图像有了略微提亮,而且噪点也在可控范围之内
将感光度提高到ISO 12800时,画面中出现了大量的噪点,图像质量明显下降
将感光度提高到ISO 25600时,画面中出现了更多的噪点,画面的亮度虽然提亮不少,图像质量大幅下降
4.8 曝光补偿
平常拍摄时,如果为了保证画质,在不调整感光度的条件下,开大光圈同时降低快门速度仍然不能达到正确曝光时,可以调整相机中的曝光补偿以达到正确曝光。
作为相机中自动测光系统的有效补充,曝光补偿功能,可以使我们在自动测光的基础之上,对曝光值进行手动微调。使用曝光补偿的方法也很简单,当我们发现通过自动测光拍摄的照片过亮时,可以相应地减少曝光补偿;而当我们发现通过自动测光拍摄的照片过暗时,则可以相应地增加曝光补偿。
下面就来看一下相机在不同模式下是如何进行曝光补偿的。
在光圈优先模式下使用曝光补偿功能时,相机会通过调节快门速度来调整曝光,即曝光补偿越多,快门速度越慢;曝光补偿越少,快门速度越快。在快门优先模式下使用曝光补偿功能时,相机会通过调节光圈值来调整曝光,即曝光补偿越多,光圈越大;曝光补偿越少,光圈越小。而在程序自动模式下使用曝光补偿功能时,相机则会通过调节光圈和快门速度来调整曝光。
另外,在运用曝光补偿时,要利用“白加黑减”的原则。即对于白色高亮度主体增加曝光补偿;而对于黑色低亮度主体要适当减少曝光补偿。
尼康数码单反相机拍摄界面中的曝光补偿选择标尺
正常曝光拍摄花朵的效果
佳能数码单反相机拍摄界面中的曝光补偿选择标尺
减少1/3挡曝光补偿拍摄花朵的效果
增加1/3挡曝光补偿拍摄花朵的效果
4.9 自动包围曝光
在光线状况比较复杂的场景环境中进行拍摄时,自动测光有时难免会出现偏差,而在一些需要及时进行拍摄的状况下,即使是有经验的摄影师也没有更多的时间去考虑设置怎样的曝光参数更为合适。在这种时候,为了能够保证拍摄的效率,我们可以使用数码单反相机中的自动包围曝光功能进行拍摄。
所谓自动包围曝光,指的是能够以设置的曝光值为基准,连续拍摄3张具有不同亮度的图像。这里面包括正常曝光、欠曝、过曝各一张,最终从中选出一张自己满意的照片,或者通过后期合成一张既保留暗部细节又保留高光细节的照片。
佳能数码单反相机的自动包围曝光设置界面
尼康数码单反相机的自动包围曝光设置界面
这3张照片是按照2/3挡的曝光级差以自动包围曝光的方式拍摄的,而拍摄者则可以从中选出自己最为满意的一张作为最终成片
4.10 直方图与曝光
直方图又称柱状图,它以坐标轴上波形图的形式,显示照片的曝光精度。
从右侧的直方图中,我们可以看出横坐标表示的是照片的亮度等级,左侧“0黑”表示为最暗,从左往右逐渐变亮,右侧“255白”表示为最亮。而直方图中的纵坐标则表示每个亮度等级下的像素数,柱状图中峰值最高的地方表示该明暗值的像素数越多,占画面的面积比例越大,而最底下是没有像素。将这些像素点连接起来就形成了我们眼前的直方图波形。
在实际拍摄时,我们可以通过直方图波型判断曝光是否合适,影像层次细节是否丰富等。
现在所生产的大多数数码单反相机都具有直方图显示功能。在照片回看状态下,拍摄者可以通过选择相应的回看模式,以调出所拍摄照片的直方图。而通过观察直方图的坐标形状与分布,我们就可以精确掌握所拍摄照片的曝光准确度了。
直方图
4.11 向右曝光与向左曝光
对于刚接触摄影的人来说,也许在面对直方图时会感觉头疼,看不出个所以然来。不过,只要能够理解其所表示的意义,就可以在实际拍摄中利用直方图来分析、调整曝光。
所谓向右曝光与向左曝光指的是在直方图中所显示的坡型图的走势。其实说得通俗一点,就是指画面过曝或者是欠曝。一般准确的曝光所显示的直方图是比较平均且起伏平缓的。所以说只要读懂了直方图,我们也就能对照片曝光是否准确做出评判。
所谓右坡型,通俗点讲就是曝光不足。直方图曲线坡型偏于左侧,并且大部分的像素偏于左侧,在最亮的部分甚至都没有像素
曝光正常照片的直方图,从过亮到过暗都有分布
所谓左坡型,通俗点讲就是曝光过度。过曝照片的直方图正好与欠曝的直方图相反,像素主要集中在高亮的区域,暗部区域像素缺失明显