单反相机参数详解

相机参数详解——写给初学者 本人也是个初学摄影的菜鸟,却敢于写这样大的目,实在是有些吹,对于高手来说,这当然是鲁班门前掉大斧了,可对于和我一样初学摄影的朋友,也还是有些帮助的。 因为我有个朋友,最近也买了个单反相机,可是对光圈快门什么的全然不通,当然拍出来的照片,有的黑乎乎的,有的白茫茫的,不但我弄不明白他拍照时的依据是什么,他自己也没有一个清晰的概念,好像是凭自己的感觉。有一次我凑过去看他怎么拍,原来他始终用的是光圈优先模式,就是相机自己确定使用多大的光圈,快门呢则由这位老兄自己凭感觉而定(要命的是他还不知道怎么看曝光补偿,ISO也不懂),大概是光线明亮的时候用比较快的快门,光线昏暗的时候用比较慢的快门,当然拍出来的照片黑的黑,白的白了,拍的亮度适中那只能是凑巧。 想起来我也是走了这样一条弯路,最初也是不懂何为曝光补偿。我最初是在3 年前买了一个Cannon的DC,A80,应该说那是一个功能比较全的DC(不是指防抖之类的功能,而是说A/T/P/M这几个档都有)。要说光圈、快门、ISO这几个参数的含义,我想大多数人都能说上个八九不离十,可这几个参数怎么关联的,恐怕有很多初学者就说不清了。我也一样,在使用A80的两年多的时间里,我也是一头雾水,直到去年年底的时候,发狠研究了一下这些参数的取值,才摸清了它们的联系。我现在虽然换上了单反,但还是得感谢那个给了我很大启发的A80。闲话少说,现在来逐一说说相机的那几个参数,当然,最重要的还是我从中发现的一个关系式。 光圈 A ==== 光圈(Aperture,口径),从字面上来说,很容易理解,不就是一个可以通过光的圆圈嘛。但往往让初学者犯迷糊的是,光圈数值的大小,究竟对应什么呢?因为往往看到有人说,要拍出背景虚化的效果,要用大光圈,而大光圈又对应小的光圈值。在这里暂且不论为什么大光圈会虚化背景,单就大光圈对应小的光圈值这样一个有悖常理的概念,困惑了我好久,我相信对于很多初学者来说也一样是个伤脑筋的事情。 后来,我想明白了,这是因为“光圈”这个词的两个截然相反的含义造成的。我们通常说“光圈”,显然指的是镜头中间那块透光的部分,但是相机上用数字示的“光圈值A”,却是另一个含义:光圈值对应的不是镜头中间透光的那部分,而是叶片那部分不透光的部分。这样,如果光圈数值大,代表叶片大部分都旋出来了,当然透光的部分就小了。 更进一步的学习发现,原来“光圈值”实际上是镜头的焦距直径比(简称焦径比)。设镜头的焦距为F,直径为D,那么A=F/D。在镜头焦距F不变的情况下, 镜头(透光部分)直径D越大,光圈值A越小。这也是为什么很多镜头用比值的形式来表示光圈值了,例如F/1.8,f/1.8,1:1.8等。所以,在物理意义上来说,光圈值A对应的是镜头透光部分直径D的倒数,而前面把A与光圈叶片旋出部分联系在一起是不科学的,但是对于建立正确的直觉还是有一点帮助的。 应该说,问题到这里还没有结束,后来我又琢磨了一下光圈值的取值特点,这成了发现参数间互相关系的关键。就拿A80来说吧,它的光圈值只能取一系列离散的数:2.8,3.4,4,4.8,5.6,6.7,8,9.5。为什么要取这样一些奇怪的数字?我很快就发现这些都是2^(1/4)的整数次幂的近似值。2.8≈2^(6/4), 3.4≈2^(7/4),……。也就是说,光圈值每增加一档的话,镜头(透光部分的)直径缩小2^(1/4)倍,而面积缩小√2倍。光圈值每增加两档,镜头面积缩小2倍。这在需要人工计算曝光量的年代,这种设计无疑是便于简化计算的。 这样,我可以用一个数学式子来表示第n档的光圈值(n∈N自然数集合): A(n) = 2^((n-1)/4) (1) 对于上面的A80来说,n仅取从7到14。特别地,为了计算透光部分的面积(后面计算曝光量会用到),再做一个假设:当焦距为F,光圈值为A=1的时候,透光部分面积为s,那么,s=π*((F/A)/2)^2=π/4*F^2。有了这个参照,第n档光圈值对应的透光面积为: S(n) = s*2^((1-n)/2) = s/A(n)^2 (2) 快门 T ==== 快门的概念应该是最清晰易懂的,它表示的是光线从镜头通过的时间间隔,用T 来表示。相机上的快门值,仍有一个倒数的问题:小于1秒的快门,用倒数来表示,例如1/60秒只表示为60;大于1秒的快门,就加上"这个符号,例如2秒就表示为2"。这个没什么难以接受和产生误解的(只有极强的人,才会努力去辨别 2"和2)。 快门的变化也不是连续的,仔细看一下取值,就不难发现,基本上也是2的整数次幂。如1,2,4,8,15(16的近似),30(32的近似),60(64 的近似)……, 4000(4096的近似)等。假设以1秒为第1档,每增加1档时间间隔缩短一半,每减少1档时间间隔延长一倍,那么第m档的快门时间间隔为(m∈Z整数集合): T(m) = 2^(1-m) (3) 对于通常的相机来说,m取从-4到14,也就是快门从30秒到1/8000秒。快门速度越快,表示性能越高级,当然也就越贵了。上面那个7440,最快的快门才只有1/1000,而我现在用的单反,也只到1/4000。 感光度 ISO ======= 感光度ISO表征感光材料(胶片或CCD等)对光线的需求量。如果ISO低,表示感光度差,可以理解为很硬的材质,不怎么感光,因此就需要很大的光通量。反之,ISO很高,则说明对光线非常敏感,可以理解为很柔软的材质,只需要些许的光线就足够了,但这样一来,很容易受到不期望的干扰,比如CCD自身的噪声就可以在照片上产生噪点。 这样就很容易理解,在白天光线充足的时候,应该选用ISO100,晚上光线暗的时候,就要选用较高的ISO了。做个更形象的比喻,ISO好比万用表上那个电压量程,有0V~10V的档,有10V~100V的档,等等。 普通相机的ISO范围很窄,且感光度达不到很高,例如7440,是从80~400(80的感光度不常见)。高级相机的ISO可达3200,ISO越高表示性能越高级。ISO 一般有如下几个档位:100、200、400、800、1600、3200等。这里也有一个明显的2的幂数关系,第k档ISO为(k∈N自然数): ISO(k) = 100*2^(k-1) (4) 进一步的学习发现,ISO增加1档,正确曝光所需要的光通量就会减少1/2。这是计算曝光量的一个重要的依据。 曝光量 ==== 曝光量(Explosure),也就是相机能够曝光的能力,它有三个要素:光通过的面积S、光通过的时间T、感光材料的感光度ISO。这三个要素在前面都已经用“档位”量化了,那么下来就可以计算曝光量。 首先是光通量:光通量,就是光通过的面积S和时间T的乘积,从概念上来说很容易理解。而曝光量,则定义为感光度和光通量的乘积的倒数,E=1/ISO/S/T,没错,又是倒数,没办法,发明相机的那帮人,看起来很喜欢用倒数,光圈用倒数,快门用倒数,曝光量也用倒数。 曝光量是和能量有关的量,这个量的变化范围常常在几个数量级之间,因此习惯上用对数来表示,就象地震震级也是对数的关系等等。这里曝光量要取2的对数,因此有:E = log_2(1/ISO/S/T)。再简化一遍,去掉其中的常数,例如ISO中的常系数100,面积S中那个参照s,这个计算仅用到了初中数学里的对数知识,于是,最终有: E = log_2(A(n)^2)-log_2(T(m))+log_2(100/ISO(k)) = m+(n-1)/2-k (5) 可见,复杂的曝光量计算,最终简化成了档位序号之间的算数运算(当然,相机 不同,档位的划分也不同,但原理上是一样的,在此只是用来说明其原理)。 下面是我在网上找到的几个例子,作为印证(网上的计算方法是查表、或者查一个什么图,和我的方法不同,在此不赘述了): 1. 当光圈为1.4(相当于n=3,第3档光圈值),快门为1/30秒(相当于m=6,第6档快门值),ISO100(相当于第1档感光度)时,曝光量为:6+(3-1)/2-1 = 6 2. 当当光圈为 3.4(相当于n=8),快门为1/15(相当于m=5),ISO200(相当于第2档感光度)时,曝光量为:5+(8-1)/2-2 = 6.5 还有一点需要注意,从前面的计算里,曝光量怎么和环境没关系呢?原来,曝光量只是一个表征相机本身固有特性的参数,作为一个相机,它的状态只是由光圈A、快门T、感光度ISO唯一决定的,无论环境变亮了还是变暗了,相机还是那个相机,还是那个状态。为了把环境明暗的因素引入到曝光的效果里来,还必须考虑测光和曝光补偿的问题。 曝光补偿 ===== 测光就是相机(或者人、别的什么工具)对环境光的测量。这个测量一般是有限度的,也就是有量程的,在一定的明暗范围内,才能正确地测光。假设环境光测出的值为E',而此时相机本身具有的曝光量(曝光的能力)是E,两下里一比较,就知道应该补偿多少,这就是曝光补偿,通常在相机里用Ev来表示,在照片文件的 Exif信息里,也有一项是Ev。 假设有这么一个标准的环境光,把它的测光值定为0,相机的曝光量也设为0(这里的0都是对数值,不是说环境光漆黑一片、相机成瞎子了),这时就能够正确的曝光。那么在稍暗一点的环境里,测光值可能是-1了,那么按常理推断,应该提高感光度或者增加光通量才能正确曝光,而这都会使相机的固有特性——曝光量——降低。不难理解,曝光量从0降低到-1,就能正确曝光了。 从这里可以看出,只要把相机本身的曝光量E调成和测光量E'一致,就OK了。通常,相机显示屏上显示的曝光补偿值,实际上就是: Ev = E-E' (6) 有的相机更形象一些,用一个带刻度的标尺来表示。如果相机本身的曝光量高于环境所需,曝光补偿就是一个正的数值(表示拍出来的照片会偏亮),反之是一个负的数值(表示拍出来的照片会偏暗)。 -2 -1 012 ┖┴┴┸┴┴┸┴┴┸┴┴┚ ↑ Ev 简而言之呢,就是通过光圈值A、快门T和ISO组合的调整,使得当前的曝光补偿为0。曝光补偿一般可比0再低1~2个刻度,每个刻度代表0.5或者0.3,相机一般都可以设这个档位间隔。这样拍的照片较暗,不会因为过爆而损失细节,而亮度在后期处理是可以提高的。