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5月26日 星期三
第六章 掌控您的相機(五)
ISO與曝光的關係
在數位攝影中,術語「ISO」與放大有關,它是調節光量以記錄可接受的影像的手段。數位ISO相對於底片的優勢在於可以為每張單張底片更改ISO值(一捲底片一般可拍攝36張照片,但都是固定的ISO),這是以前僅對單張底片(即大幅面攝影)用戶開放的優勢。這意味著,如果在設定的ISO值下無法實現所需的光圈/快門速度組合,則可以在不影響以前或以後的曝光的情況下增大或減小訊號放大率(ISO)。
例如,假設您正在拍攝瀑布,目的是使水的運動模糊以產生空靈的效果,但是將相機設置為ISO400時,因為照明太亮而無法實現足夠慢的快門速度。通過將ISO等級降低到100,放大倍數減少了四分之一,要求快門保持四倍的打開時間,這可能足以實現所需的效果。
相反地,想像一下嘗試拍攝快速移動的物體,例如飛行中的猛禽。凍結高速運動需要超過1/1,000秒的快門速度,這可能需要將ISO值設置為非常高,例如800,特別是在光線不足的情況下。每次拍攝更改ISO的能力讓數位相機提供靈活性。但是,沒有免費的午餐之類的東西,而這種靈活性是有代價的。
重要的是要認識到數位ISO與底片不同。對於底片,ISO等級與感光度有關,感光度主要由其製造中使用的滷化銀晶體的大小和數量決定。在數位攝影中,ISO與訊號放大有關,也就是說,電荷耦合元件(CCD)根據電容器(像素)中的電荷或互補金屬氧化物半導體(CMOS)根據電流(CMOS)計算出的電壓測量值「乘上」或「調高」的程度,與您調高電視機或收音機的音量的方式幾乎相同。
這兩種上調或下調光記錄程度的方法之間差異,對影像的品質有潛在的影響。在數位攝影中,影像品質受到稱為雜訊或噪音(Noise,隨機產生的錯誤像素)的影響。設定的ISO值越高,雜訊對影像品質的不利影響就越大。因此,儘管數位相機確實增加了曝光設置的靈活性,但是如果要保持影像品質,則這種靈活性的真實程度會降低。
雜訊污染
各種訊號產生器和電子電路的雜訊主要來自所謂的「散粒雜訊(Shot noise)」和熱雜訊(Thermal noise)。光源本身存在著雜訊(散粒雜訊),相機使用的感測器— CCD或CMOS,以及信號放大器都會產生散粒雜訊和熱雜訊。散粒雜訊是固有的雜訊是無法避免和消除的,而我們可以盡量降低系統操作溫度來避免熱雜訊,因為系統操作溫度越高熱雜訊就越大。
感測器吸收光子轉換成電子後電子電路將其轉換成電壓,這個電壓再由訊號放大器將其放大,放大的電壓訊號再經數位化後輸出到相機內建計算機處理並儲存。感測器將光子轉換成電子的效率並非百分之百,部份損失產生熱量。產生的熱量越多熱雜訊就越大。因此使用長時間的快門速度時,會產生熱量導致熱雜訊增加。快門速度的實際時間取決於相機,但是通常曝光持續幾秒鐘或幾分鐘可能會導致明顯的噪點。目前的大多數數位單反相機設定快門打開時間最長為30秒意味著它是避免熱雜訊的最大極限。
產生曝光所需的光訊號降低將導致訊噪比(訊號除以噪音)降低,從而增加了可見的雜訊,所以需要在控制最低熱雜訊的情況下,訊號的放大率大於雜訊的放大率。放大器對訊號的放大率定義為輸出訊號功率除以輸入訊號功率。
目前的數位相機都是使用低雜訊放大器。低雜訊放大器將訊號放大100倍時,對應的雜訊只會放大2倍,因此,假設數位放大前訊噪比為1:1,放大後的訊噪比變成50:1,沒有到100倍。那是為什麼現今數位相機的最高ISO定為6400的原因。標準ISO為100,放大100倍的ISO為10000,而ISO的等級以二進位標示,因此最高ISO定為6400。另外,如果低雜訊放大器只放大10倍的話,雜訊相對小很多,只有增加約25%,即噪音放大率為1.25倍。因此,解決雜訊的方法是始終使用低值ISO等級(例如ISO等級低於1000)拍攝,並避免長時間曝光。當然,這使得某些攝影應用比底片更適合,例如夜間攝影。您可能已經有經驗,在低ISO時,ISO可以與光圈f-數擋和快門速度滿足倒數和線性的關係,然而隨著ISO增加,電子熱雜訊(ISO>1000)起了關鍵的作用,讓信號和雜訊被同時放大。這樣不但影像品質沒改善(訊噪比沒增加)存在的雜訊還變得更加明顯。所以我強烈建議您使用ISO等級低於800或1600(考慮2的次方)拍攝,並以不同的ISO值和較長的快門速度測試相機,以真正了解相機在雜訊上的局限性。在JPEG壓縮可能會引入類似雜訊的偽像,並且可能會加劇雜訊的出現。
降噪軟體
可以應用降噪軟體解決方案來克服或最小化雜訊的影響。其中一些解決方案可通過選單選項在相機內使用,並作為一個選項(降噪)或有時作為兩個單獨的選項(降噪-高ISO或降噪-時間)。當選項分開時,它們以不同的方式工作。高ISO降噪使用邊緣柔化隱藏噪點,導致影像清晰度下降。另一方面,長時間曝光降噪通過相機產生「暗影像」來進行。有效地,在初次曝光後,照相機記錄了相同曝光時間但關閉了快門簾幕的第二張影像,從而生成了與原始影像相匹配的雜訊模式,從而將雜訊像素內插到影像像素中。以我的經驗,它在低雜訊下有效,但在存在大量雜訊時效果不佳。這也大大增加了相機內的影像處理時間,並增加了電池消耗。
使用電腦的降噪軟體的解決方案比相機內解決方案更為複雜,但是它們共同存在一個問題,即它們都在邊緣柔化的基礎上工作,因此當需要降低雜訊時,影像品質將會受到影響。
為藝術效果使用白平衡
我解釋了當太陽全天升起時光的色溫發生了什麼變化。白平衡(WB)的目的是抵消所產生的偏色,以記錄我們看到的中性白光。當白平衡設置為自動時,相機將始終嘗試消除由當前照明造成的任何色偏條件。但是,這通常會對影像的外觀產生負面影響,例如拍攝美麗的金色日出只是發現相機已有效濾除橙/黃光。
出於速度和簡便性的考慮,我幾乎總是將相機上的白平衡設置為自動,然後在RAW轉換過程中進行任何調整。由於可以在RAW狀態下更改WB,就像在拍攝時已在相機上對其進行更改一樣,因此我不會損失任何影像品質,但可以在現場獲得寶貴的時間。當然,如果要以JPEG模式拍攝,則必須改變WB設置。我測試過我的相機的自動白平衡設置,對於環境光改變的反應還相當精準。您可以在各種照明的情形下,相機設定手動對焦,設置正確曝光(曝光指示器對齊零位置)拍攝一張灰卡或描圖紙。無論照明為何,您都可以得到RGB直方圖和亮度直方圖都重疊(且峰值位置都落在正中央)。
選擇合適的鏡頭焦距
讓我描述一個熟悉的場景。攝影師出現在一個場景中,環顧四周,俯伏在三腳架上,安裝相機(配有變焦鏡頭),然後放大和縮小以達到最佳構圖。當然,有時在無法更改相機位置的情況下不可避免地採用這種構圖方法。但是,這種情況很少見。
這種方法的問題根源可以在光學定律中找到。通過放大或縮小或通過在主鏡頭之間移動來更改鏡頭的焦距時,不僅會改變視角(鏡頭涵蓋了多少場景),而且空間關係也會改變。「空間關係」是指場景中距離不同的拍攝對象在影像框中如何相互關聯。例如,前景中的物體可能會出現在遠離背景的位置,或與背景在同一平面上,這取決於它們的拍攝方式。就空間關係而言,焦距是控制因素。
使用標準焦距鏡頭(相當於50毫米左右),拍攝出來的空間關係就像在人類視覺下看到的那樣。這是因為人眼的彩色視覺的視角類似於50毫米鏡頭(35毫米/全畫幅數位格式)的視角。當焦距朝較長的望遠端(70毫米及以上)改變時,物體之間的空間會縮小,從而使物體看起來比彼此更近。下圖在飛行大白鷺的影像中清楚地顯示了這種效果。在這張照片中,大白鷺的翅膀似乎接觸到水面。實際上,它離水面還有數公尺的距離。使用一個較長的長焦鏡頭(120毫米)導致它們之間的視覺空間接近,從而使場景更加平坦。
相反地,當焦距朝鏡頭的廣角端減小(35mm及以下)時,鏡頭中物體之間的視相空間會伸展,從而提供更大的空間感。這是廣角鏡適合風景攝影的原因之一,在這種攝影中,通常要營造一種空間感。
因此,鏡頭的選擇應確定相機的位置,而不是相反。也就是說,在選擇用於任何給定場景的鏡頭時,選擇應取決於您如何描繪場景中的拍攝對象之間的關係—彼此靠近、相距很遠或介於兩者之間。
有效使用自動對焦
儘管自動對焦在現代是一種有用的攝影工具,它有可能加劇攝影師的懶惰。毫無疑問地,在某些攝影領域,自動對焦是一種神奇的工具,例如,拍攝一些野生動物影像,如果沒有它,這些影像很難拍攝到。例如有老花又有近視和散光,手動對焦幾乎是一件不可能的任務,尤其是使用長焦距鏡頭,因此,我時常使用自動對焦和有時加上自動對焦鎖定按鈕的功能(此功能很有用,並將詳述於後)。對其他的人或別的方面,自動對焦可能是多餘的,也會造成麻煩。問題是,什麼時候對您有用而不是不利於您?
追踪還是不追踪
當前大多數數位單反相機都具有兩種類型的自動對焦系統:對焦和鎖定(佳能稱為單次自動對焦,大多數其他製造商稱為單次或單次伺服自動對焦)或對焦與追踪(佳能稱之為人工智能AI伺服和其他人都稱為連續或連續伺服自動對焦。
在自動對焦模式(對焦和鎖定)下,相機會檢測到對焦點並將對焦鎖定在這個距離。當拍攝對象靜止時,這是理想的選擇,因為除非攝影師移動位置,否則相機到拍攝對象的距離(對焦距離)不可能改變。但是,如果拍攝對象靠近或遠離相機,則由於相機仍然對焦於原始(鎖定)對焦點之上,因此會失焦或散焦。這是散焦影像的最常見原因之一。
對於移動的主體,相機提供了第二個自動對焦模式的選項:對焦與追踪。在此模式下,相機會檢測到對焦點,並以這個距離對焦。但是,它不能鎖定對焦點,取而代之的是,它使用取景器中可見的AF(自動對焦)目標感測器,繼續評估拍攝對象的位置;如果檢測到拍攝對象移動,它將相應地調整對焦距離,從而保持準確的對焦。
例如,假設您正在拍攝一輛駛向您的汽車。第一次對焦在汽車上時,它的距離可能是20米,但是,當您按下快門時,它會移近例如10米的距離。將相機設置為對焦和鎖定模式後,按下快門時,對焦距離將保持在20米不變,從而導致汽車無法對焦10米。但是,在對焦與追踪模式下,相機將不斷重新評估拍攝對象的距離,調整對焦距離,以便在拍攝照片時,對焦點將設置為(在本例子中的汽車)10米。
因此,適當的自動對焦模式設置很大程度上取決於拍攝對象是靜止的還是運動的。對焦和鎖定模式非常適合靜態拍攝對象,例如風景。但是,當對象移動(例如野生動植物)時,對焦與追踪是更合適的選擇。
定位正確的區域
另一個考慮是選擇相框內的多大區域作為對焦檢測,稱為自動區域對焦模式。這個選項視相機的不同而有所差別。所有數位單反相機共有的一種選擇是單點對焦模式,在此設置下,您可以選擇自動對焦目標感測器中的一個(可以在觀景窗中看見的一個小方框)作為主動感測器,而相機將會對這個目標感測器所覆蓋區域內的任何物體進行對焦。這可為提供您一定程度的控制權,尤其常見於對焦於偏離中心位置的靜態拍攝對象(例如,在風景攝影中應用三分之一的規則時)。
此選項的局限在於相機僅使用所選的這個目標感測器提供的信息,而所有其他感測器均處於非啟動狀態。如果拍攝對象移到感測器覆蓋區域之外,則相機將重新對焦在這個覆蓋區域的物體。結果拍攝對象就離焦了。
為了克服此限制,另一個可用的自動對焦區域模式選項稱為動態區域(有時稱為廣域)。 在這裡,您可以預先選擇首選的主動感測器,但是如果拍攝對象移出最初選擇的區域,則其他已啟動的其中一個自動對焦目標感測器,將會抓到拍攝對象的動作並接管自動對焦的過程。 當拍攝對像在相框內移動時,例如在拍攝飛行中的鳥類或移動野生動物時,此選項是理想的選擇。
無論使用哪種選項,重要的是您首先要選擇最適合您的自動對焦目標感測器(通常是最接近影像空間中拍攝對象位置的感測器)。同樣重要的是決定主題是什麼。例如,在風景攝影中,它可能是一個突出特徵的物體,例如橋樑、建築物或岩層。但是,拍攝動物或人,您一定要對焦在拍攝對象的眼睛上,這需要您正確地放對目標傳感器的位置。
在某些相機上有第三個選項,那就是「最接近拍攝對象的自動對焦區域模式」。在該模式下,相機會對焦在最靠近鏡頭的物體上,並自動選擇合適的自動對焦目標測感器。通常被認為最適合傻瓜攝影,此選項也特別適合於不存在前景的不規則移動的物體,例如飛行中的鳥。
2021年5月11日 星期二
山海經(1)—認命
今天爬完虎頭山,下山時碰到一對約莫70多歲的夫妻。
第六章 掌控您的相機(四)
何時使用哪種曝光模式
在四種主要曝光模式中,除非在非常特殊的情況下,否則我只使用其中兩種。儘管我經常控制快門速度,但我還是使用設置光圈優先自動曝光(AE)模式來拍攝大多數的野生動物影像。出於簡單的原因,我使用光圈優先模式而不是快門優先模式。最廣範圍的鏡頭具有八種光圈設置(f/2.8至f/32)。相比之下,相機有19種快門速度設置。如果將相機設置為快門優先模式,將有11種快門速度,在該速度下將沒有相應的光圈產生適當的曝光,從而導致快門鎖定。通過選擇鏡頭光圈,除了在極端照明條件下(例如在夜間)之外,極不可能沒有相應的快門速度。我唯一偏離使用光圈優先曝光模式控制快門速度的方法的時候是我需要非常特定的快門速度時,尤其是在使用閃光燈時。拍攝風景時,我幾乎總是選擇手動曝光模式。這部分是由於缺乏對風景攝影的緊迫感,這與我的許多野生動物攝影不同。
手動曝光模式
在許多方面,手動曝光更容易補償。手動曝光模式下的數位相機不會自動設置光圈或快門速度 ,您必須手動完成。這很簡單。相機在取景器內顯示曝光指示器。它通常出現在取景器顯示屏的底部或右側。通常情況下,曝光指示器也會相機的LCD面板上顯示。
您設置相機讓曝光指示器刻度對齊零的位置,則您的曝光按照測光儀的建議而不進行任何曝光補償。如果需要引入補償,只需將指示的曝光與零以外的其他數值對齊。在曝光標尺上將指示的曝光設置為+1以添加一個光源擋數,到-2以減去兩個曝光擋數,依此類推。大多數數位相機的曝光指示器刻度允許以1/3或1/2擋的增量進行調整。
如果您的相機在曝光標尺上沒有+和 - 標誌顯示哪個方向的變化增加光線和哪個方向減去光線,請進行以下簡單測試:測量場景並將曝光指示設置為零。通過將相機更改為較慢的快門速度來調節相機以增加光線。曝光指示器移動的方向是正補償方向。另一個方向是負補償。
我已經說過,我幾乎所有的數位攝影都使用手動曝光,因為手動曝光可以更容易地獲得我所需的精確曝光。手動曝光的缺點是必須在測光時手動調節快門速度和光圈控制,因為相機不能主動為您完成。這也是一個很大的優勢!我稍後會告訴您為什麼。我承認當環境光線亮度頻繁變化時,手動曝光的效率也會略微降低。
讓我來描述一下我如何使用手動曝光自然風景攝影。我在遊覽車上拍攝覆蓋靄靄白雪的山丘和藍天白雲,因為需要快速取景消除雜亂不想要的東西,我以24-120 mm的變焦鏡頭並設定焦距98mm拍攝。 車子移動很快又要有足夠景深讓前景的白雪山丘和背景的藍天白雲都銳利對焦,我設置ISO800和鏡頭光圈f/8,並事先調好超焦距讓整個場景都十分清晰。首先我對雪景測光,並移動快門速度控制,直到曝光指示器與零位置對齊,這意味著沒有曝光補償。 拍攝影像並檢查直方圖。 獨特的雪景大多是白色的,如前面所述測光錶把它當中灰色階,所以計量導致直方圖低於右測邊緣。我將快門速度調慢1.3擋來移動直方圖(我的相機設置為使用1/3擋增量),然後拍攝另一張影像。
新的直方圖幾乎觸及右邊緣而沒有色階裁切,得到快門速度為1/640秒,這正是我想要曝光RAW影像的方式。雖然我們經歷了幾個步驟,但達到最佳曝光時間不到10秒,它快速、簡單、精確。接著,我就用同樣的設置沿路拍攝跑過的風景。
將場景拉到最近(焦距120mm),以同樣的曝光條件在拍攝一張如下圖。如果我重新測光,移動快門速度控制,直到曝光指示器與零位置對齊,要得到正確曝光可能需要將快門速度調慢2擋,但是我沒有時間這麼做,因為機會稍縱即逝。所以手動曝光是最佳、最有效的方法。
自動曝光的問題
我們知道絕大多數自然攝影師,在必要時依靠自動曝光模式和曝光補償來獲得精細曝光。 大多數人對自動曝光感到滿意,確實有效,但我真的不認為這是拍攝大多數自然影像的最佳方式。特別是對於風景攝影,自動曝光將是一種損害。以下我來說明為何比起自動曝光,使用手動曝光反而是更快、更容易、更精確。
通過取景窗的光線
當您的相機設置為自動曝光,在實際曝光時您的眼睛是離開取景器的,可能會出現曝光不足的影像。這是景觀照相時的常見現象,因為大多數人傾向於將相機安裝在三腳架上,通過取景器進行構圖,然後在按下快門時眼睛再離開取景器。他們這樣做是為了避免在實際曝光期間觸摸和晃動相機。然而,當攝影者的眼睛沒有遮擋目鏡時,取景器沒有遮擋,雜散光進入目鏡。雜散光增加了透過鏡頭的光線並錯誤地使測光儀認為測量的光線比正確的光線更亮。測光儀相應地減少了其推薦的曝光,場景基本上曝光不足。這個問題不會一直發生。如果相機處於陰影部位,但場景被照亮太陽,你可能不會有困難。然而,如果您正在拍攝的場景很暗或者您使用濾鏡對其進行了暗化處理,如果取景器上有相當明亮的環境光線,您可能會得到曝光不足的影像。請注意,在這種情況下使用曝光補償添加曝光無濟於事。
這個問題對於相機製造商來說是眾所周知的,一些製造商提供了一個目鏡蓋的配件,以便在使用自動曝光時關閉取景器。如果您的相機沒有取景器的開關或蓋子,請將手緊緊靠在取景器前面,而不要觸碰相機。用暗色的帽子遮住取景器以避免雜散光可以解決這個問題。
在手動曝光模式下進行測光時,您的眼睛會遮擋取景器。一旦設置了曝光,您可以忽略進入取景器的環境光,因為曝光設置不會改變。由於雜散光不再是攝影師的問題,您可以專注於其他的事。只有這個好處足以讓您選擇手動曝光!
構圖改變
使用自動曝光時,改變構圖是另一個困難的來源。假設你正在拍攝一個可愛的瀑布。你首先將瀑布框架相當緊,所以影像是大約80%的白水,周圍是20%的黑色岩石和松樹。使用直方圖和曝光補償控制,可以確定最佳曝光。一切都很好,直到您做新的構圖,使瀑布更小,並包括更多的黑暗環境。如果使用的自動曝光,因為受到深色岩石區域的影響,測光儀將會看到物體變暗並且會增加其推薦曝光的光線。額外的光線可能很容易使白水過度曝光。當然,應該始終檢查直方圖並突出顯示警報,這時您需要額外的時間以確保良好的曝光!
只要環境光線不變,您就可以再整天中隨意放大和縮小構圖框架,同時保持相同的曝光。在變焦時包含多一個黑暗岩石和一棵很亮的樹可能確實會引起了測光錶改變推薦曝光,但在使用手動曝光時,相機不能在沒有攝影師同意的情況下改變其快門速度或光圈。使用手動曝光時,改變構圖並不影響曝光條件,因此,使用手動曝光可以更快、更容易、更精確。
即使使用大多數可變光圈變焦鏡頭,前面的討論都是正確的,前提是您從最大光圈向下調曝光擋數。您可能大約以f/16拍攝以最大化景深,並且在較小光圈下的典型現代變焦鏡頭沒有問題。這些鏡頭可以在任何焦距下保持f/16。但是,如果您處於最大光圈,例如焦距最短時光圈為f/2.8,在增加焦距以放大瀑布時,光圈將自動朝向f/5.6或其附近變化。這需要相應的快門速度變化以保持相同的曝光。這種滋擾、最糟糕的是攝影災難。
主體的影響
如果您的主題從這一次拍攝到下一次拍攝已經改變,則可能會出現自動曝光問題。我認為景觀是相當固定的,但是一些景觀肯定會改變,即使您沒有改變構圖。您有沒有在有霧的早晨拍攝,當霧變稠然後變薄?當它被厚厚的白霧籠罩時,如果曝光對於場景是正確的,當霧變薄並且在場景中顯示更多黑暗的樹幹時,影像肯定會曝光過度。嘗試拍攝在岩石海岸線上撞擊的海浪。您希望在白色波浪中保留細節,因此您可以使用自動曝光、曝光補償和直方圖和高光警示,以獲得最佳的曝光。讓我們說波浪已經填滿了影像的三分之一。 當一個特別強大而引人注目的波浪填滿影像的三分之二時會發生什麼?儀表現在看到更多的白水,導致儀表減少曝光並使影像曝光不足。 這些情況都不是手動曝光的問題。
當背景變化
不斷變化的背景是野生動物拍攝的常見問題。想想在鰲鼓濕地野生動物保護區飛行的一隻白色黑面琵鷺。當它離開水面時,它可能會遇到深藍色的水。然後它對著黃色的沙灘,當它飛得更高時,它出現在淺藍色的天空,甚至可能通過一片白雲。改變背景不斷改變自動曝光。然而,黑面琵鷺的環境光是恆定的,因此曝光變化是不正確的。
如果您改變您的位置,這也會發生在風景中。讓我們再回到我在遊覽車上拍攝雪景的例子,遊覽車快速行進,我從覆蓋靄靄白雪的山丘和藍天白雲的場景變換到大片黑色石頭岩壁與數棟紅瓦農舍。這時相機測光表會建議不同的曝光值,然而,還是在晴朗的天氣,沒有白雲遮蔽太陽,環境光線沒有任何改變,因此,實際上我不用改變曝光量就可以直接拍攝。在自動曝光模式下,因為比起前面的狀況,場景中增加了大部分的黑色岩壁,相機測光錶會建議提高曝光量,其結果會讓大部分場景過曝。這不是我想要的結果,所以,手動曝光還是最佳的曝光模式。
另外,在秋天的色彩尖峰與黑暗的森林背景很好地隔離一棵充滿活力的紅楓樹。使用常規技術將直方圖準確地放在您想要的位置。然後通過走下山來改變拍攝角度,使樹木同樣清晰地隔離,但是對著淺藍色的天空。大多數測光模式不僅會自動考慮樹木,還會自動考慮光線背景,並導致天空和樹葉曝光不足。這些例子都不是手動曝光的問題,但是自動曝光模式可以從攝影師的手中搶奪控制並在沒有他意識的情況下破壞影像。這正是我不喜歡自動曝光的原因!
不均一的全景曝光將數位影像拼接在一起的能力為每個人打開了全景攝影的世界。通過拍攝幾張水平掃瞄相互重疊30%的景觀影像,非常容易再將它們拼接在一起。這樣只有當影像具有相同的曝光時才能正常工作,這僅在使用手動曝光時才可能。假設您在拍攝中使用自動曝光,其中場景的一端充滿了深色的松樹,另一端是淺灰色的岩石。當您從一端平移到另一端時,主體色階的變化將導致相機改變曝光。岩石和樹木上的不同曝光可能不明顯,但全景的每個部分都會有不同的天空。但是您希望天空是均勻的藍色,而不是在影像的一側是亮,而在另一側是暗的。這是拍攝全景影像時我建議手動曝光的另一個原因!
山海經(2)--蛙叫和蟲鳴
煮青蛙(四腳魚)到底是山味還是海味。青蛙屬於兩棲動物,兩棲動物料理不知道要歸山味還是海味。我只知道如何釣青蛙和如何煮青蛙。
四十年前的鄉下灌溉水溝和稻田都可以聽到蛙叫和蟲鳴,尤其是夏秋時期。從傍晚開始蛙叫和蟲鳴不絕於耳,但是不知道從什麼時候開始,不知不覺的好像沒有聽過蛙叫,然而蟲鳴卻不絕於耳。隨著年紀增長發覺蟲鳴越來越大聲,甚至沒有特定的時間,才能聽得到蟲鳴。蟲鳴是無時無刻的,從來也都不太在意它。退休後閒來無事,才發現這些蟲鳴不會跟以前一樣,您跺一下腳就會稍微減少。跺腳嚇一下昆蟲,讓昆蟲們暫時停止唱歌,一般來說是相當有效的方法。這個方法隨著年紀增長也逐漸失效。蟲鳴仍然是不絕於耳,但是很少聽到蛙叫。
2021年5月8日 星期六
嬰兒經(2) 拍背
幾禮拜前阮孫小可仔塞鼻和咳嗽,帶去看了第一位兒科醫師,他認為是呼吸道過敏,開了藥,藥師卻給錯藥。還好,托嬰中心的老師仔細核對藥品與藥單,所以沒有吃勿對藥。誠謝謝伊!隔幾天,找另一位網路推薦兒科醫師。這位醫師聽完診後,認為是感冒前兆。他說呼吸道過敏應該有哮喘聲,但嬰兒沒有。他接著說:感冒前兆,他不開藥,並說只要拍一拍背就好。接著抱過嬰兒開始示範拍背。一面拍背,一面解釋說拍背有助化痰,且可增進親子互動,可時而為之。嬰兒在他手中拍背之下乖乖的很享受的樣子。回家後時而為之,幾天後真的不藥而癒。醫師還說拍背時,手腕拱起拍背時要有聲音,避免內傷,背部任何地方都可以拍。拍肩胛骨以上清淤化痰;肩胛骨以下,拍嗝;而拍屁股安撫也。
嬰兒經(3)牙語
嬰兒發育到第三個月,脖子開始變硬可以挺直,視力發展成熟,可以開始對焦,語彙也變多。由於他可以對焦,可以改變看到你的嘴型,發音時可以開始模仿你的嘴型。他會由ㄜ和ㄝ混合音學著發出ㄛ(O)音,並慢慢學ㄨ(U)的音。
2021年5月3日 星期一
第六章 掌控您的相機(三)
高動態範圍成像和照片合併
包圍曝光
包圍曝光(以不同的曝光量曝光兩個或多個相同的畫框的技術)對數位攝影師而言具有優缺點。在複雜的照明場景中,很難準確地估計適當的曝光值,使用包圍曝光技術將使曝光變化,從而使您更有可能拍攝到高品質的影像。例如,比較以下兩個相同影像的代表性直方圖。對焦在落地窗的原始影像,以相機的建議f/5.6曝光值1/80秒拍攝如左下圖。請注意,直方圖如何偏向圖表的左側,陰影細節已被裁切,但玻璃的紋理清晰。而測光陰影區域得曝光值為2.5秒,所以場景動態範圍為8擋,已超過相機6擋的動態範圍。為了保留中色階正常曝光,包圍曝光的第二張影像以光陰影區域曝光值減2擋(1/2秒)曝光拍攝(見右下圖),這產生了一個直方圖其圖形接近中色階,而在右側則偏向於較亮的色階(過曝2擋),玻璃的紋理完全消失平坦化。
尼康相機提供相機上影像重疊的功能來處理和儲存兩張RAW檔影像,我將左圖乘以2加上右圖乘以0.1得到重疊RAW檔影像。然後將這個重疊影像的陰影部分亮度調高如左下圖所示,不但保留高光區域玻璃的紋理,也呈現陰影區域不被裁切。但儘管兩次曝光都是合理且可行的,包圍曝光的影像需要後製處理保留較高的數位品質,因為在考慮線性影響時,它包含的數據的色階更高。不利的一面是,拍攝同一對象的多張影像會更快地填滿您的記憶卡,並需要進行更多編輯。另外,當對象快速移動時,構圖的變化很可能會變得明顯。因此,只能在靜態攝影時才適用包圍曝光。右下圖是我以1/20秒曝光拍攝後調高陰影亮度,直方圖除了顯示高光有部分裁切之外與重疊影像的結果十分相似,仍保留玻璃的紋理。所以在場景動態範圍超出相機的不多的話,不建議使用包圍曝光,而是建議正確曝光高光,再使用後製處理陰影部分。
使用直方圖
直方圖是一個簡單的曝光條形圖,一旦您學會如何解讀它就非常有用。它會告訴您影像中是否存在曝光不足或過度曝光的區域。直方圖有助於拍攝完美曝光的影像,這在風景攝影中幾乎總是如此。
如果您不熟悉圖表和圖形,直方圖可能看起來有點嚇人。不過不要驚慌。您可以使用直方圖作為拍攝出色曝光的可靠指南,這真的很容易!
直方圖是表示沿水平軸的256個亮度值(色階)的簡單圖形。這些亮度值的範圍從 0(純黑,位於最左側邊緣)和 255(純白色,位於圖的最右側邊緣)。對於沿水平軸的任何點處的直方圖高度(即在垂直軸上的高度)表示感測器具有該特定亮度的像素數目。一個要注意的是,直方圖是圖形不顯示亮度的數值,也沒有任何給定亮度的像素數量。然而,這並不重要,因為攝影師通常不需要知道數字,他們只需要了解直方圖形狀的含義以及圖形框內左右位置的含義。例如,假設您的直方圖顯示亮度值189和242之間的一個大數據山。很高的垂直高度實質顯示感測器有大量的像素在這個亮度值範圍內。但是,如果亮度值189和242之間的垂直數據很少或沒有,那麼您的場景(曝光)在該範圍內幾乎沒有亮度,因此您的感測器幾乎沒有具有這些亮度值的像素。
初學者傾向於希望形狀完美的直方圖。他們經常設想在圖的右邊緣和左邊緣開始相當低再逐漸向中間上升的形狀,類似於山的形狀或常見的鐘形曲線的熟悉形狀。但是沒有影像的直方圖會那樣完美。完美的直方圖完全取決於場景,而不是曝光。
當你拍攝雪丘和柔和的陰影充滿整個相框時,您應該會在直方圖的右邊緣附近看到很多像素數目,因為影像中的幾乎所有內容都是白色的。您可能在直方圖的中間附近有一些代表陰影的像素,但不要指望任何像素出現在最左邊的邊緣,因為場景中的任何東⻄,都沒有黑色甚至接近黑色。
正如您在雪丘的例子中所看到的,如果直方圖中某些亮度值沒有數據顯示,請不要擔心。如果直方圖不包含某些亮度值的像素,則您不需要這些色階。它只是意味著您的場景如曝光所示,不包含那些特定的亮度值。如果您的直方圖中出現間隙,也不要擔心。如果場景主要由黑狗和白狗組成,你應該會看到中等亮度值(色階)的像素非常少,因為它們根本就不在您的場景中。
直方圖的形狀
直方圖的形狀會立即告訴您有關影像的一些信息。 高對比度影像將生成大量像素的亮度值朝向圖形的左(黑色)和右(白色)側的邊緣。另一方面,如果幾乎所有像素都位於直方圖的右邊緣(更大的亮度值),則直方圖描繪了低對比度的高調影像,即主體包含了亮色階的影像。相反地,如果一個直方圖顯示大多數像素的亮度值都朝向左邊緣(較低亮度值),則直方圖描繪了低對比度,低調影像,即較暗色階的影像。請記住,每個場景都會給出一個直方圖,該直方圖具有由該場景的色階決定的獨特形狀。此外,雖然直方圖的形狀本身是由主題色階決定的,但是攝影師選擇的曝光會決定該形狀在圖中從左到右的位置。
避免色階裁切
色階裁切是主題和曝光導致直方圖實際觸及圖的最左邊或最右邊的情況。觸及左邊緣的影像描繪了以很低的亮度色階記錄的一些像素,它們包含非常少或可忽略的影像信息。這種情況稱為遮擋陰影。同樣地,觸及直方圖右邊緣顯示高亮度色階記錄的像素讓感測器的某些位置飽和,不能紀錄正確的影像信息。這種情況被稱為過曝高光(blown-out highlight)。如果可以的話,最好在重要的高光和黑色陰影中保留細節。如果場景的動態範圍大於感測器的動態範圍(直方圖同時觸及最左邊和最右邊),則最好重新曝光來忽略黑色陰影,保留通常更重要的高光的細節。攝影師將避免直方圖邊緣的色階裁切,因為它們可能會缺少影像細節。
一些場景的直方圖中有些高光的像素數量會暴框。這可能發生在像一棵樹在藍天中或與藍天大致一樣亮度的沙丘上。例如,亮度色階在231和245之間的數據山不接觸直方圖的右側或左側,且到達高度的頂部邊緣但是不被裁切,它僅僅顯示影像的該亮度值範圍內的數千個像素不足以達到頂部。即使亮度值範圍內的像素數量超過頂部邊緣導致已被裁切,則任何數據都沒有丟失,你沒有丟失任何影像細節,因為色階裁切只有在直方圖觸及或實際超過圖形的左或右邊緣時才會發生。
直方圖右邊緣被裁切的問題
在直方圖的右邊緣被裁切是更嚴重的問題,因為它表明一些像素累積了太多的光子,它們被填充到這樣的容量。當像素被填充到這樣的容量時,它被飽和了,因此失去忠實地記錄影像細節的能力。保留重要高光的細節至關重要,因為影像中的明亮區域可以快速吸引觀賞者的眼光,他們期望看到細節。但是,在不需要保留高光中的細節的情況下,色階裁切是可以接受的;例如,高光是來自鏡面反射,例如金屬表面的明亮反射或水滴的眩光。如果太陽出現在影像中,則直方圖中代表太陽的部分無疑會被裁切,因為太陽比其他一切都還亮。然而,過度曝光太陽是完全可以接受的,因為我們習慣於沒有看到它的任何細節。
直方圖左邊緣被裁切的問題
除非正確曝光的場景具有非常大的高光範圍,否則通常可以避免在直方圖的左邊緣被裁切。這是非常高對比度的影像。然而,因為沒有足夠的光來使像素感測足夠的影像信息,人們可以在影像中獲得色階裁切的黑色區域。當像素沒有累積足夠的光子時,像素無法準確地確定場景中與像素對應的光點的真實亮度和顏色。這通常會導致可觀察到的數位噪點,這種噪點在影像中顯示為意外的亮度或顏色(色偏),看起來像底片顆粒。除非出於藝術目的,否則應嚴格避免數位噪點。但是,噪點並不是左邊緣色階裁切的唯一問題。左邊緣色階裁切也會導致顏色不準確,因為像素無法記錄足夠的光子以準確讀取光線。如果左邊緣色階裁切是不可避免的,那麼處理數位噪點的軟體可能會有很大幫助。但是,如果您始終以我的方式曝光數位影像,那麼在直方圖的左邊緣或右邊緣色階裁切的問題非常少。
光對場景的亮度範圍有很大關係。如果場景同時具有黑色和白色物體且是在陰天,則它具有相當寬的亮度範圍,即大對比度。由於柔和的光線,如果您負責良好的曝光,您的相機的感測器可能無需任何處理裁切。但是,如果明亮的太陽照亮了同一個場景,那麼一些白色物體在陽光下,一些暗物體在陰影中,場景的對比可能是太大了,感測器無法沒有色階裁切地忠實錄製影像。
高光過曝警示
高光過曝警示是另一種曝光輔助工具,可幫助您得到最佳曝光效果。它可能需要作為選單或通過自定功能進行啟動。當高光過曝警示啟動時,在LCD顯示器上進行影像檢查時,任何過度曝光的區域都會顯著地閃爍;它是閃爍的黑白。攝影師經常說他們正在檢查閃光,如果存在閃光,則表明影像中存在過度曝光的區域。如果確實有閃爍區域,請減低光線並拍攝另一張影像。當您得到不再有閃光時,您的高光應該沒問題。
不要忘記色階裁切和高光過曝閃爍是細節損失的警告,但確實有一些亮點位於不需要的細節,特別是鏡面反射。如果是這樣的高光裁切和閃爍可以忽略它們。一個很好的例子是在陽光明媚的光線下風吹海面的廣泛閃爍。
數位曝光法則:對高光準確曝光再處理陰影
數位感測器的曝光誤差比底片要低得多,這使得確保準確的相機曝光至關重要。重要的是要了解數位相機拍攝得到的數據的含義。當前最新的數位單反相機是12位元設備,這意味著每個像素可以提供4,096個色階。上面介紹的的直方圖,就是把4,096個色階線性映射到0至255的色階之間。
如果一個場景有很多高光的部分佔了整體色階的75%,假設您曝光不足2擋,則您得相機的每個像素只紀錄了1208以下的色階,如右下圖的影像素的分佈將會偏左且不會觸及最右端。在電腦中要解決此曝光不足的問題,您可以打開Photoshop的「色階」控件,並將(右側)白色滑塊向左拖動,從而告訴電腦將中等色階的像素重新映射為白色(右下圖)。
在手機中您可以打開任何修圖App(例如,GooglePhoto),點選「調整尺」,再選「亮度」。雖然沒有直方圖顯示,您在「亮度」選項中調高(向右拖動)「曝光」調整尺,這個動作相當於Photoshop中向左拖動白色滑塊,您可以讓影像變亮。您也可以適當調高「陰影」和「對比」以得到滿意的結果。
色階在數位攝影中很重要,因為它們是創建看起來像連續色階影像的基礎,也就是說,它反映了底片的連續色階。人類的視覺無法解析大約200甚至更高水平的色階差異。低於200的色階,您會開始無法分辨色階之間的層次。
曝光不足的數位影像,您會丟失色階中高光部分的色階,也就是相機該拍攝到的大部分數據。在前面的例子中,所有高光的數據(佔總數的75%)丟失了不能用。通過擴展剩餘的25%的數據(相機實際記錄的數量)以覆蓋所有4,096個色階,結果是形成了新的數位直方圖,並提高了陰影區域內的噪音。實際上,影像品質顯著下降。在數位攝影中,您可能做的最糟糕的事情就是曝光不足了。但更糟糕的事情是您過度曝光,因為大量色階裁切的像素(超過2/3擋曝光過度)會永遠丟失。
解決數位曝光的固有問題的方法是保留場景的最亮部分的細節來進行曝光,以後再來處理陰影的部分。為了更全面地解釋這個說法,讓我們回到前面的例子,這次將對最亮部分進行曝光。我們會發現直方圖偏向右側,但缺少左側的數據。在這種情況下,答案是打開Photoshop中「色階」控件,並將(左側)黑色滑塊向右拖動,將深色的中間色階重新映射為黑色。不同之處在於,這次我們使用了4,096個色階中的3,904個(95%比25%)來完成任務,結果會好得多。
在手機修圖App中,您在「亮度」選項中調低(向左拖動)「亮部」和「曝光」調整尺,您可以讓影像的高光變暗,然後再適當調高「對比」讓直方圖展開(雖然您看不到直方圖),您一定可以得到滿意的結果。
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