
读《纽约摄影学院教材》,里边让学生记住镜头的光圈值,完整的系列是:F/1,1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32,45,64。相邻光圈值差一档曝光,比如F/2.8比F/4大一档。在感光度和曝光时间不变的前提下,F/2.8对应的曝光量是F/4对应的曝光量的二倍。教材中既没有解释这些光圈值的来源,也没有解释以上系列中为什么相邻光圈值对应的曝光量一档。对于初学者,要记住这些神秘的光圈值不是一件简单的事情。
经过一段时间的研究,终于搞明白了这些曝光值数字的含义和它们之间的关系。事实上,以上光圈值之间由一个神秘的数字联系:√2=1.4。比如,考虑到四舍五入之后,2.8=2*1.4,4=2.8*1.4,等等。以上光圈值实际上是个等比数列,相邻值由1.4倍联系。
下面根据自己的理解,讲一下这组光圈值的来源和曝光的基本知识。
曝光
曝光增加一档,光通量增加一倍;曝光增加N档,光通量增加到原来的2^N(2的N次方)倍。曝光量单位是EV。曝光量增加(减少)1个EV,光通量是原来的2倍(2^-1,2的-1次方即1/2倍)。
光通量=光通量强度*镜头面积*曝光时间(*代表相乘)。感光元件接收的光通量=光通量*感光元件敏感系数,敏感系数和胶卷或数码相机的ISO值成正比。
光圈值的定义:镜头的光圈值(F值)=镜头焦距/镜头有效直径。所以,给定镜头焦距,镜头光圈值变化k倍,镜头的面积则变化k^(-2)=1/k^2倍。
光圈值的标准写法是F/光圈值,比如F/2.8。其含义很直观:焦距(F)除以光圈值,即镜头有效直径(即光圈大小)。比如F/2.8,其含义就是该镜头的有效直径=该镜头的焦距除以2.8。这个写法也明了了小的光圈值对应大的光圈(大的镜头有效直径)。
当然也常见到F 2.8这样的写法,但这样的写法不够直观,应该理解成光圈值是2.8。
曝光量由ISO值,光圈F值,和曝光时间(快门时间)T共同决定。
如果(F,T)固定,ISO加倍,那么曝光量加倍(即,曝光增加一档)。
如果(ISO,T)固定,F值减小√2=1.4倍,那么曝光量加倍(即,曝光增加一档)。
如果(ISO,F)固定,T加倍,那么曝光量加倍(即,曝光增加一档)。

ISO值
以下ISO值对应曝光量依次加倍,即相邻ISO值曝光增加一档:50,100,200,400,800,1600,3200,6400,12800,25600……
曝光时间
以下曝光时间对应曝光量依次加倍(近似),即相邻T值曝光增加一档:1/8000,1/4000,1/2000,1/1000,1/500,1/250,1/125,1/60,1/30,1/15,1/8,1/4,1/2,1,2,4s……这里边考虑了四舍五入和过去相机快门时间设置的习惯,所以(1/125)*2=1/60,(1/15)*2=1/8。
光圈值
完整的光圈值如下,相邻光圈值差√2=1.4倍,对应曝光量减一档(因为镜头面积变了1/2倍):1,1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32,45,64……
光圈F/1.8对比F/2:(2÷1.8)^2=2^0.3,所以F/1.8比F/2快0.3档,比F/1.4慢0.7档。(光圈“大”也叫“快”,因为同样曝光下所需快门时间短;光圈“小”也叫“慢”,因为同样曝光下所需快门时间长。)
光圈F/1.2对比F/1:(1.2÷1)^2=2^0.5,所以F/1.2比F/1慢0.5档,比F/1.4快0.5档。

改变曝光参数组合
根据以上分析,如果曝光量不变,调整(ISO,F,T)组合,应该维持Y=ISO*T/F^2之值不变。
比如,(ISO100,F/11,30s)=(ISO1600,F/1.4,?)答案是1/30s。计算如下:Y=100*30/ =25,所以?=Y* /1600=1/30s。
换句话说,ISO从100变到1600曝光增加了4EV(1600=100*2^4),F值从11变到1.4曝光增加了6EV [因为(11÷1.4)^2=2^6 ]。为了维持曝光不变,曝光时间的改变必须导致曝光减少10EV,所以答案是30s/2^10 =1/30s。
曝光参数选择的基本原则
曝光参数包含三个:ISO,光圈F,快门T。一般尽量选择较低的ISO值,以保证好的画质。如果光线太暗,可以通过提高ISO值来减少曝光时间或实现使用较小的光圈(对应较大的光圈值)。如果光线太强,也可以通过降低ISO值来增加曝光时间或实现使用较大的光圈(对应较小的光圈值)。
数码相机的物理ISO值有一定范围,此范围之外有扩展ISO值。以尼康D700为例,物理ISO最小200,最大6400(单位步长为1/3EV)。比200低有扩展ISO:Lo0.3(相当于ISO160),Lo0.7(相当于ISO120),Lo1(相当于ISO100)。比6400高也有扩展ISO:Hi0.3(相当于ISO8000),Hi0.7(相当于ISO10000),Hi1(相当于ISO12800),Hi2(相当于ISO25600)。一般来说ISO200对应的画质最好,随着ISO值增加画质下降。低端ISO扩展ISO值,比如ISO100,不会有比物理最低的ISO200还好的画质。
光圈的选择一般取决于希望得到的景深。想得到小景深,就应该选择大光圈。想得到大景深,就应该选择小光圈(大光圈值)。注意,每一款镜头都有最佳光圈值范围,在这个范围之内镜头的成像质量最为理想。如果关注景深,一般用光圈优先的拍摄模式,因为在这种模式下自己对光圈值有优先控制权。
快门的选择一般取决于希望得到的动态效果(决定运动的模糊程度)。比如,需要凝结瞬间动作,应该选择较高的快门(较短的快门时间)。如果需要表达运动,比如运动的人和流动的水,则应该选择较慢的快门(较长的快门时间)。再有,每个镜头都有与其焦距对应的“安全快门”(数值等于焦距的倒数;比如100mm的镜头安全快门是1/100s)。手持相机的时候,为了降低手抖对照相的影响,快门速度不应该低于安全快门值。如果关注快门速度,一般用快门优先的拍摄模式,因为在这种模式下自己对快门速度有优先控制权。