光子晶體之光學傳輸與量子光學現象
Professor retired, Department of Photonics, National Chiao Tung University 交通大學光電系退休教授
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光子晶體之光學傳輸與量子光學現象
2021年3月7日 星期日
第四章 認識數位相機(三)
ISO(放大)
在數位攝影中,ISO與影像感測器接收到的光訊號被放大的程度有關。 設置ISO級數越高,訊號放大倍數越大,需要曝光所需的訊號(光亮度)越少。 例如,在光線非常充足的明亮條件下,可以將ISO設置為較低的值(例如100)。 但是,在昏暗的燈光下,可能需要更快的ISO才能獲得足夠的曝光值。
實際上,這使數位ISO與底片ISO幾乎相同。但是,數位相機使用電子訊號放大使數位ISO的處理過程與底片的處理過程大不相同,使用高ISO的底片會增加底片上的感光滷化銀材料晶體顆粒的尺寸。數位ISO的作用和增加ISO級數的影響將於後面詳細介紹。在此階段,重要的是要了解此相機控件的兩個主要概念:
1、ISO級數越高,曝光所需的訊號(光亮度)越小。
2、ISO級數越高,雜訊或噪音對影像品質產生不利的影響越大。
測光模式
為了使攝影師能夠設置適當的曝光,用於測量光強度的工具叫測光錶或光度計。 在數位單反相機中內置的通過鏡頭(Through the Lens, TTL)反射測光錶,用於測量通過鏡頭的光。當今大多數相機具有三種主要的測光模式,每種模式以略有不同的方式計算曝光。
多段測光
最常用的測光模式是多段測光。佳能將此模式稱為評價測光。包括尼康在內的其他製造商稱其為矩陣測光; Sony和Minolta使用蜂窩狀計量一詞。還有一些人僅指簡單術語「多段」測光。
當主體的亮度範圍(最暗和最亮區域之間的差異),稱為場景的動態範圍,落在感測器能夠感應的動態範圍內時,這是一種高精度的測光形式。需要忠實地再現場景的光亮度,該系統通過從影像框內的各個區域獲取幾個單獨的測光讀數,然後進行協作評估來產生一個曝光值(EV)。利用該曝光值相機將建立一個具有完整色階範圍(或與感測器能夠接近的色階範圍)的影像。
一些系統更進步。例如,某些尼康相機具有在相機中儲存歷史影像數據庫,以及用於記錄影像的燈光圖案和實際曝光。啟動測光錶後,相機將讀取場景中的光照水平,以生成當前場景的曝光模式,然後將其與影像數據庫進行匹配。找到匹配項後,它將記錄用於歷史影像的曝光,並為當前影像應用相同的曝光值。當您考慮使用它時,它是非常聰明的東西。
儘管具有準確性,但該系統仍有一些局限性。首先,當場景動態範圍超出相機同時記錄高光和陰影中細節的能力(動態範圍)時,可能會導致某些像素(即沒有可測量的數值的像素)的數值裁切(紀錄最高值上限)。此外,該系統最不適合拍攝具有一定創造力的影像,例如拍攝輪廓剪影或邊緣照明。
中央重點測光
選擇了中央重點測光模式時,相機會測量整個相框的光線,但是加重取景器中央的光線水平的曝光值的權重。在某些相機中,可以對要應用加權的中心區域的大小進行調整,範圍從直徑在6到12毫米之間的圓形開始。儘管測光形式稍舊,但與正確的拍攝對象(通常是人或動物的肖像)時,它是準確的。
點測光
當將測光模式設置為點測光時,僅評估來自相框很小部分(大約3%)的光線。這使得可以與周圍區域隔離地評估場景區域的亮度。例如,在為剪影拍照時,可以對亮色階進行點測光讀數,而陰影區域不會影響所得的EV。點測光也是手動評估場景動態範圍時最準確的模式,通常在風景攝影中使用,例如,高對比度場景計算平衡中的高光和陰影色階所需的漸變中性密度濾鏡(漸層鏡)的強度時使用。我個人常使用手動(M模式)曝光,因此偏好此模式。
曝光模式
曝光模式決定了鏡頭對兩個主要曝光工具(鏡頭光圈和快門速度)的控制程度。當前大多數數位單反相機都有四種主要的曝光模式:程式、光圈優先、快門優先和手動模式。所有模式的工作方式略有不同,但它們都達到相同的目的,即控制曝光。製造商可能使用不同的術語描述這 些模式。通常,它們將被標記為P代表程式模式、S或Tv代表快門優先模式、A或Av代表光圈優先模式、和M代表手動模式。
程式模式
在程式模式下,相機會根據儀表讀數決定鏡頭光圈和快門速度。雖然這對於基本的傻瓜攝影具有優勢,但對於認真掌握攝影技巧的人來說,這毫無用處。程式模式的另一個缺點是,在這種設置下,許多現有的相機也會自動設置ISO和白平衡,而在五個最重要的相機控件中的四個控件上,攝影師就沒有任何控制權。手機相機基本上是操作在程式模式,雖然有些手機App提供類似數位單反相機的可選擇曝光模式允許您手動設定虛擬光圈(因為手機實際上沒有任何光圈,應該是ISO即訊號放大)或快門速度,而讓另一項自動,或者全部手動設置。大多數入門級和中端數位單反相機都有程式模式子集,通常稱為可變程式模式。有些曝光模式撥盤上就有這些可變程式的圖形標識,這些圖標代表拍攝對像類型(例如,運動、風景、肖像等)。我的尼康D750需要將曝光模式撥盤設置在Scene的位置,再用主指令撥盤選擇圖標代表的拍攝對像類型。
設定了可變程式模式時,照相機會根據被攝物體的性質,朝鏡頭光圈或快門速度(有時是ISO)加權曝光設置。例如,當選擇了運動設置時,照相機將設置快速快門速度優先,而以鏡頭光圈為輔,來定格運動的被攝對象。相反地,在風景設置中,相機將選擇一個小光圈以最大化景深。
儘管程式模式選項使相機的曝光設置決策更加明智,但在所有情況下,相機實際上都是在做出一些非常基本的假設。例如,假設您希望移動的物體看起來像在時間上凍結的那樣清晰,並且在所有風景影像中都希望最大景深。當然,情況並非總是如此,依靠相機為您做出這些決定可能常常會令人失望。
最終,這些決定權是您的。您是攝影師,因此您必須對曝光負責。為此,我建議您忘記程式模式,而專注於其他的三個選項。
光圈優先
當選擇光圈優先自動模式時,您要根據測光錶讀數設置鏡頭光圈,相機自己設置適當的快門速度。 ISO和白平衡也可以手動設置。通過控制鏡頭光圈,您可以決定景深的範圍,即景物在聚焦點前後的區域,這些區域顯得很銳利(也稱為可接受銳利區域)。
更重要的是,通過管理景深,您真正要做的就是控制主體並決定場景中的哪些圖形元素要讓觀賞者可以看見,和哪些圖形元素被隱藏或模糊掉。更進一步地,您還可以支配影像中圖形元素被觀賞的順序。簡而言之,鏡頭光圈在構圖方面起著決定性重要的作用,這就是為什麼鏡頭光圈的決定不留給相機是如此重要的原因!我將在本書的後面部分對此進行深入介紹。
快門優先
在快門優先自動模式下,攝影者選擇快門速度,相機基於測光錶設定適當的鏡頭光圈。與光圈優先模式一樣,手動設置ISO和白平衡。快門速度設置取決於您要以何種方式來表現在場景中的運動者。相對於拍攝對象較快的快門速度將凍結運動,從而揭示拍攝對象的細節。在相對較慢的快門速度下,運動者的外觀模糊不清,從而產生運動感。
一個明顯的例子是海浪沖擊石頭。設置快的快門速度(左圖f/8, ISO100, 1/160秒)拍攝時,水的運動被凍結,跳起的水珠清晰可見。相反地,將快門速度設置為較低(右圖f/14, ISO50, 1/8秒)拍攝時將使海浪的運動模糊,從而產生更真實海浪似柔絲流動。
手動曝光模式
當相機設置為手動曝光模式時,攝影者既可以控制鏡頭光圈也可以控制快門速度,除了提供測光錶讀數(攝影師可能不會依賴)以外,沒有其他輸入。通常,手動曝光模式與點測光模式結合使用。在某些情況下,幾乎必須選擇手動曝光模式,例如,使用帶刻度的減光片時。
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