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曝光(Exposure)

影像曝光的因素

  • 通常来说,曝光由 3 个因素控制:光圈(通光孔径)大小、快门速度(通光时间长短)、ISO 感光度(受光元件对光的敏感程度)。
  • 光圈大小:消费级产品中,我们一般使用 F 值来描述光圈的大小,一般表示为 F/#,1:#的形式,有时也表述为 F#(这并不严谨,个人并不推荐如此表述)。例如:F/1.4,1:1.4。F值的大小 # 实际上是镜头的焦距除以孔径。你只需要知道在焦距和孔径等比放大时,F值不变,照射到传感器单位面积上的光强不变。专业级产品中,用T值表示,这是因为镜片会吸收部分光,所以 T 值实际上是考虑了光吸收的 F 值。例如一个 F/2.0 的镜头因为镜片吸收光,所以 T 值可能为 2.3。我们后续的计算都忽略镜头吸收的那部分光。
  • F 值的平方的倒数,与照射到传感器单位面积的光强成正比。
  • 例如 F/1.4 的镜头在传感器单位面积上的光为 F/2 的镜头的 2 倍。

曝光指数

  • 曝光指数(Exposure Value)是一个以 2 为底的对数刻度系统。
  • 根据 ISO 12232:2019 标准,曝光指数使用符号 \(E_v\) 来表示,但在大多数地方 EV 这个缩写更为常见。
\[ E_v=\log_2\frac{N^2}{t} \]

其中 \(N\) 是光圈(\(f\) 值);\(t\) 是曝光时间(快门),单位秒。

  • 观察上式不难看出:当 \(E_v=0\) 时,对应于曝光时间为 1 秒而光圈为 f/1.0 的组合或其等效组合。
  • 曝光指数每增加 1 将改变一档曝光,也就是将曝光量减半,比如将曝光时间或光圈通光面积中的一者减半。曝光指数的增加对应更快的快门速度和更大的 \(f\) 值。因此,明亮的环境或是较低的感光度应当对应于较大的曝光指数。

感光度(ISO)

请移步「认识相机」 或 了解 ISO」。

EI

  • 在 Cine EI 模式下,调整 EI 不影响最终呈现的画面亮度。(在 Cine EI 快速 模式下,会在基准 ISO 改变时改变)其作用仅为监看,但索尼会将其保存在视频元数据中,可以在后期软件(如Catalyst Browse)中查看前期拍摄时设置的 EI 以方便后期调整曝光。
  • EI 可以设置在相对于基本 ISO 的 ±2 EV 范围内。 一般来说,建议使用等于或低于基本 ISO 值的 EI 进行拍摄。
  • 通过 EI,可以改变高光和阴影之间的宽容度平衡来进行记录。
  • 通过在拍摄黑暗场景时允许更宽的阴影宽容度以及在拍摄明亮场景时允许更宽的高光宽容度,可以确保最终图像看起来更好、噪点更少。
  • 当使用较高的 EI 进行拍摄时,可以强调高光的渐变,远离与基本 ISO 相同的值,但这会增加噪点和颗粒感,并且颜色分级将变得更加困难。

减光镜

通过安装在镜头前或传感器前的减光镜,可以减少进入传感器的光。这是如今条件允许情况下最正确的控制曝光方案,因为其除了进入光线量之外不改变画面任何其他元素。减光镜没有明确的原理限制,但作用上应当滤除相同量的所有颜色光线。 减光镜的减光效果一般标注为 NDx(y 档),这表示透过减光镜的光线强度是入射强度的 \(\frac{1}{x}\),曝光指数增加 \(y\)。近似地,\(y=\log_2 x\)
安装在镜头上的减光镜分为不可变和可变减光镜,其中可变减光镜大多数是使用两块偏振镜组合而成,这利用了光是横波的特性。
在 ILME-FX6V 上,位于机身内部的 CMOS 前存在一块无极内置减光镜,可以被处理器控制从而参与自动曝光。