以前有人在影棚问我,是不是可以用手上的数码相机,为他的胶片机测光,当时我简单的回答了“是”,这个答案也许没有什么大错,但是显然不够精细。直到今天我才有了真正明确的答案。
最近我沉迷在鱼缸中,DIY二氧化碳,DIY细化器,DIY灯光,其实这些都可以好好说说,其中倒有不少诀窍,此时却想谈谈如何测量灯光是否足够。一般的阳性草需要2000lux来培养,鱼缸有个经验公式,每升配0.5-1W的荧光灯,但是,在没有专业测量设备的时候,我如何知道底砂处的光照度有多强呢?
我想到了手中的CANON单反。
如果在鱼缸底部放一个漫反射的平板,并且其反射率是已知的(例如18%灰板),通过拍摄这块平板,或者对这块平板测光,我相信单反的测光机构一定对景物的亮度有个固定的关系,同时拍出的照片像素值也必然与景物亮度有个固定的关系。
那么该是什么关系呢。查阅了不少资料,大多数物理关系都显然易见,除了那个ISO感光度。
好吧,先假设这些都是线性关系,并且假设感光元件处获得的光照度和感光值(定义为0-1.0)有下面的式子:
感光值 = 底片光照度 * 曝光时间 * 感光度 * 曝光系数
剩下的公式好办,无论是google还是自己推演,都可以得出(全使用国际单位):
像素值 = 感光值^(1/伽玛) * 255 = 感光值^(1/2.2) * 255
底片光照度 = 反射面亮度 * 镜片对光源的立体角 / 放大率^2
= 反射面亮度 * (π/4 * 镜片直径^2) / 物距^2 * (物距/像距)^2
= 反射面亮度 * π/4 / 亮度光圈^2
反射面亮度 = 环境光照度 * 反射率 / π
那么,我们有个结果:
环境光照度 = (像素值/255)^2.2 * 4 * 亮度光圈^2 / 曝光时间 / 感光度 / 曝光系数 / 反射率
好了,现在来解决感光度和曝光系数的麻烦吧,这个经常以ISO来称呼的东西居然有这么大的不确定性,真是太不ISO了,文档查找的辛苦不说了,直接记录答案吧。
1、胶片
通常胶片的感光度是根据HD曲线确定的,考虑去除灰罩和不线性区,在灰罩密度+0.1密度(对数值)处记录测量到的曝光量H,再增加1.3(对数值),对应的密度应该是灰罩密度+0.1密度+0.8密度,而感光度就是0.8/H,我们如果把照片的线性区也用感光值(0-1.0,对应密度(灰罩密度+0.1密度)-(灰罩密度+0.1密度+0.8密度))表示,可以得到这个式子:
10^-0.8 = 底片光照度 * 10^1.3 * 曝光时间 * 感光度 * 曝光系数 = H * 10^1.3 * 0.8/H * 曝光系数
推导出:
曝光系数 = 0.01
以我们看到的各种ISO=100的胶片的HD曲线为例,通常会看到0.1勒克斯-秒(对数值-1)对应的对数密度是1.0,这个对应点离我们所说的(灰罩密度+0.1密度+0.8密度)非常接近了。所以要使用后面的结论,最好使你的曝光结果接近1.0密度,不然胶片的非线性会使得结果偏差太大。
2、数码ISO(SAT)
这个感光度定义,是通过测量当数码输出饱和(即感光值=1.0)时的曝光量H来决定的,感光度=78/H,我们也推导一下:
1.0 = 底片光照度 * 曝光时间 * 感光度 * 曝光系数 = H * 78/H * 曝光系数
显然:
曝光系数 = 0.0128
如果使用这个系数,最好你的曝光结果接近曝光饱和(但最好差一点),以减少非线性的影响。
应该特别指出出,大多数未标明的日本数码相机(尤其2007年前的)感光度使用这个定义,这个定义在配合普通的测光感光度(后面提到),会保留高亮处的半档保留区,防止死白现象,但是画面通常感觉有点暗。
3、数码SOS
这个东西也许将来可以替代我们常用的ISO,他的定义是通过测量当数码输出中灰(即感光值=0.18)时的曝光量H来决定的,感光度=10/H,我们也推导一下:
0.18 = 底片光照度 * 曝光时间 * 感光度 * 曝光系数 = H * 10/H * 曝光系数
显然:
曝光系数 = 0.018
如果使用这个系数,当然最好让你的反射板拍出来接近中灰,比如对这个板进行点测光,这样结果最准确。
4、测光表用的感光度(EI)
测光和曝光的感光度是两回事,想想用ISO400来测光,但是胶卷是ISO100,然后迫冲的情形就知道了。
常用的测光表是根据中灰场景来测光的,定义是通过计算感光输出中灰(即感光值=0.18)时需要的曝光量H来决定的,感光度=10/H:
0.18 = 底片光照度 * 曝光时间 * 感光度 * 曝光系数 = H * 10/H * 曝光系数
这样:
曝光系数 = 0.018
5、推荐的感光度(REI)
这是一个令人头晕的感光度,定义很简单,厂商认为设置的这个感光度让照片显得正好曝光合适,照片漂亮就OK了,这也许根本算不上一个定义,但是令人悲哀的是,许多厂商喜欢这个宽松的定义,甚至连测光也使用它。不过就大概而言,这个感光度对应的曝光系数通常与ISO(SAT)或SOS相差不大。
CANON新的单反(1DIII,1DSIII,40D)出来前,曾一度指出其感光度以SOS标准定义,后来还是使用了REI,不过我们仍然可以猜测,其感光度定义还是使用了SOS定义,毕竟这个定义会让照片比较明亮,比较讨好。
CANON老的单反(400D之前),曾经使用这样的定义,感光度=ISO(SAT)* 0.75。
也许还是该说出来,虽然有了这么多感光度定义,但是实际上对厂商的要求还是很宽松的,计算的结果有20%以上的误差还是不稀奇的。
感光系数的问题解决了,再补充一些细节,对于Nikon相机,它直接给出了亮度光圈,需要注意的是,canon只给出镜头光圈,因此还需要考虑:
亮度光圈^2 = 镜头光圈^2 * (放大率+1)^2 / 耗损系数 = 镜头光圈^2 * (放大率+1)^2 / 0.828
其中耗损系数考虑了镜头的耗损系数0.9,余玄四次方暗角(10度)等制定的,并且也是测量感光度时候厂商使用的经验公式,因此是一个相当合理的数值。
好吧,我们最终的计算公式出炉了(已经相当复杂了):
环境光照度 = (像素值/255)^2.2 * 4.83 * 镜头光圈^2 * (放大率+1)^2 / 曝光时间 / 感光度 / 曝光系数 / 反射率
但是这已经是一个可以使用的公式了,再来一个实例,我在鱼缸里面放了块反射率估计85%的白色板,拍了张照片 ISO200(用老佳能, 说是ISO200,实际ISO(SAT)=200/0.75=267, 使用曝光系数0.0128),用长焦的时候放大率大概0.2,曝光1/100,光圈5.6,PS里面测量出来白板的像素为128。所以:
环境光照度 =(128/255)^2.2*4.83*5.6^2*1.2^2/0.01/267/0.0128/0.85 ~=1700(lux)
如果考虑白色板到相机镜头之间还有个鱼缸壁,实际数值应该接近1900lux了,够用。
如果有一个测光表,也许我们不需要这么麻烦了,大多数测光表提供了LUX测量,要不,也可以这样推导出来:
环境光照度 = 0.18 * 4 * 亮度光圈^2 / 曝光时间 / 感光度 / 0.018 / 0.18 = 222 * 2^ev / 感光度
某测光表厂商就其测光表给的转换公式:
环境光照度 = 250 * 2^ev / 感光度
我想这个和我推算的结果差别很小,不排除厂商根据实际情况而增加了某些非主要因素的考虑,可以验证整个思路的正确性。
开头的问题也有了答案,胶片和数码相机的测光,有时候还真的会有差别的。如果在影棚使用数码相机预先拍照浏览的方法来获得胶片机的设置,需要考虑数码相机的感光度与胶片的区别。
附表:常用材料的反射率
白画纸 90%
不透明黑色塑料 14%
报纸 55%
黑色橡胶 4%
餐巾纸 47%
黑色布料 3%
包装箱硬纸板 68%
洁净松木 70%
干净粗木板 20%
透明塑料杯 40%
木塞 35%
半透明塑料瓶 62%
啤酒泡沫 70%
不透明白色塑料 87%
人的手掌心 75%
特别推荐用柯达胶卷的灰盖子,反射率正好18%,而且不怕水,可以放进鱼缸。
标签: 摄影









































