一文讀懂攝影曝光三要素

    近日看到有些分享所謂“攝影參數”的帖子，有感而作。鄙人拙見，僅供參考。

    在我看來，攝影是一門技術與藝術相結合的學問，在攝影的不同領域二者佔比也不同。日常拍攝可以完全不在乎技術部分，開着自動掃街完全不成問題；而在深空攝影中，技術部分遠高於藝術，信噪比爲王。

    但各種不同領域終究都是攝影，都有曝光三要素的存在。

    沒有自己的相機也不要緊，可以打開有攝影模式的遊戲（比如地平線4/5）試試

    相機中有三個參數供我們調節，光圈，快門速度，iso。而前兩者除了曝光還會以其他方式影響畫面。

1 光圈（Aperture）

光圈是鏡頭通光孔徑大小的直觀標定方式，也被稱爲焦比，

可以直觀看到，F值越小，通光孔徑越大

其計算公式爲   F（光圈值）=f（物理焦距）/d（通光孔直徑）

顯然通光孔徑越大，進光量越多，畫面越亮

除了畫面亮度之外，光圈大小還會影響景深（虛化），鏡頭成像

*微距鏡頭由於光路與普通鏡頭不同，光圈計算與普通鏡頭有差異，本文不涉及

1.1 光圈與曝光

通光孔徑越大，很顯然通光量會越大，但通光量並不能與光圈大小劃等號

由於光學設計，鍍膜質量等因素，相同的通光孔徑最終得到的通光量是不同的。

圖片來源：www.dxomark.com/Lenses

因爲某支鏡頭同F值光圈下拍出來比別的鏡頭更暗就說它“光圈虛標"是不成立的，直接標定通光量的是T值，但消費級鏡頭一般不標註T值。只能在第三方測評中看到

電影鏡頭的官網標註

1.2 景深

光圈越大，焦距越長，拍攝距離越近，景深越淺，虛化越強

推導過程省略，景深的一個簡化版計算公式是長這個樣子的

因此，光圈全開，被攝物拉近，我們就能獲得這樣的畫面

Nikon Z5 40mm f/2

Nikon Z5 200mm f/6.3

只要距離夠近 ，f/8也能擁有這樣的虛化

Nikon Z5 40mm F/2

1.3 畫質

增大光圈不僅僅是增大通光孔徑這麼簡單，增大光圈還需要增加更多的鏡片修正更大通光孔徑帶來的像差，帶來更貴的價格/更差的畫質。

本人不是光學設計相關專業的就不在此班門弄斧了。貼張賽博色圖好了。

Nikkor Z 58mm f/0.95 S Noct

老法師經常說拍風光要收光圈，部分原因是通光孔徑減小可以增加鏡頭銳度，但更小的通光孔徑又會因爲光的衍射造成銳度下降。因此鏡頭的銳度曲線通常是先上後下的曲線。

老法師也經常說f8、f11畫質最好，這在現在看來就屬於無稽之談了。僅考慮銳度，不需要小光圈的星芒效果時，現在標準焦段鏡頭通常在f4或能f5.6就達到峯值銳度。

Nikkor AF-S 24-70 mm f/2.8G ED  2007年發佈

尼康 Nikkor Z 70-200 mm f/2.8 VR S 2020年發佈

佳能 EF 50 mm f/1.8 STM 2015年發佈

MTF50圖中，縱軸值越高，代表拍攝的圖像中的能分辨出越精細的細節。而在現代超長焦中，也存在因最大光圈就很小，在f8才達到峯值銳度的情況。

尼康 Nikkor Z 600 mm f/6.3 VR S

但爲了更大的景深範圍帶來的畫面效果，繼續收縮光圈犧牲些銳度也是可以接受的。

很少人會放大給一張照片數像素點，但每個人都可以一眼看出一張照片的畫面效果。

1.4 星芒

上一節中提到，收縮光圈會使衍射更加明顯。

衍射除了會使畫面銳度下降，還會讓點光源處發散出星芒。如圖

Nikon Z6III 40mm f/4

想要獲得星芒也很簡單，收縮光圈即可，光圈越小，星芒越銳利。不同鏡頭出現星芒的光圈值也不同，各位可以自行探索。

星芒數恆爲偶數，光圈偶數葉片時等於光圈葉片數，奇數葉片時等於二倍葉片數，其光學原理參見星芒成因（from中科院近代物理所公衆號）

2 快門速度（shutter speed）

儘管慣例上這個值稱作“快門速度”，但它實際上控制的是一張照片的曝光時間。

稱爲"快門“的物理結構，其運動速度是個恆定值。

一位友人寫了有關這部分的科普

www.bilibili.com/video/BV1Qu411p7Jj

快門速度改變時，被改變的是前簾打開與後簾關閉之間的的時間間隔。當所需曝光時間短於快門簾開閉速度時，兩個快門簾就會同時運動，在傳感器上進行掃描。

www.bilibili.com/video/BV1Qu411p7Jj

2.1 快門速度與曝光

顯然，曝光時間越長，畫面越亮。

2.2 快門速度與模糊

曝光持續過程中，畫面中所有的變化都會被疊加到同一張照片裏。

常規拍攝中，有所謂“安全快門”的說法。內容爲：手持拍攝時，爲了防止手抖導致畫面模糊，快門速度應爲所用鏡頭（等效全畫幅）焦距的倒數。

但安全快門也有其侷限性，安全快門只能保證不會因手抖而糊片；而拍攝中常會出現手抖以外因素導致相機與被攝物相對運動，這時安全快門不適用。

不想要模糊時，調高快門速度可以儘量減少照片中變化，使一切靜止，定格時空。

Nikon Z5 16mm f/2.8 1/2500s

Nikon Z5 200mm f/6.3 1/400s

模糊也不是什麼令人避之若浼的事。

有時也可以善加利用，降低快門速度，不同時刻影像的疊化能爲你創造出全然不同的效果。

Nikon Z5 200mm f/16 1/4s

Nikon Z6III 40mm f/8 4s

Nikon Z6III 40mm f/2 1/40s

3 感光度（ISO）

ISO放到最後，因爲這玩意最不需要在意，也最難講清楚。

因爲在數碼時代，感光度並不決定噪點多少

Image comparison: Digital Photography Review

如圖，即使是ISO100，在曝光不足時，後期提亮後依然存在很多噪點。

3.0 感光度——膠片

本段介紹膠片中的感光度，只想瞭解現代技術的讀者可以跳過這部分。

所有膠片都有兩個基本組成部分組成：

               感光乳劑層

               片基層

片基材料有硝酸纖維素、醋酸纖維素、滌綸等，用於承載感光材料。

感光乳劑由明膠與不同配比的鹵化銀調配而成。

不同感光乳劑配比對光線的敏感程度不同。一般來說，其中鹵化銀顆粒越大，感光速度就越快，呈現出照片顆粒感也就越重。而爲了標定不同膠片的感光度差異，美國標準協會（ASA）制標註被沿用至今，成爲國際標準化組織（ISO）採用的標註，德國工業標準（DIN）制現已不再使用。

因爲感光速度快的膠片顆粒都更大，無論曝光多少，拍出來一定顆粒更多，自此，高ISO=顆粒感的概念深入人心。

3.1 感光度——數碼

https://www.bilibili.com/video/BV1Ue4y1E7uy/

現代相機中感光元件大致原理如圖。

光在光電二極管上轉化爲電子，電子進入到電容轉化爲電壓信號。這個電荷到電壓的轉換比率決定了傳感器的基準ISO。從電容讀出的電壓信號經過PGA（可編程增益放大器）不同倍率的放大，就能獲得不同的感光度。

這個過程對噪聲的影響可以看鏈接中視頻，此處直接說結論。

而ISO的標定完全取決於相機廠商，完全相同的傳感器在不同廠家手裏也能給出不同的ISO標定。

減少噪點最有效的方法是通過增大光圈或減慢快門速度，在這二者都無法改變時，提高ISO至曝光合適能獲得比拍攝壓低ISO再後期提亮更低的噪聲水平。對比如圖

Nikon Z6III 40mm f/4 1/100s ISO400 +5ev

Nikon Z6III 40mm f/4 1/100s ISO1600 +3ev

Nikon Z6III 40mm f/4 1/100s ISO6400 +1ev

Nikon Z6III 40mm f/4 1/100s ISO25600 -1ev

本書封面自帶細小圓形紋理可用於觀察細節保留水平，後期調整至相同亮度。

顯然，進光量無法改變時，提高ISO比壓低ISO再後期提亮噪點水平更低。

4 實際運用

詳細介紹過三個參數後，本章以幾個拍攝場景舉例，闡述實地拍攝中如何設置。

三種拍攝模式的選擇可以遵循一個原則，哪個值在當前拍攝中最重要就手動控制哪個值。

絕大多數情況下都推薦使用ISO自動。

4.1 光圈優先 —A（索尼 尼康）/Av（佳能）

在這個模式下可以手動操作光圈值，快門速度由相機自動測光得出。

當你的拍攝內容重點在景深或畫質，對動態模糊不甚關心的時候選擇本模式。

比如風光。相機自動計算快門速度會確保安全快門，在拍攝靜物時保證不會糊片。

Nikon Z5 160mm f/6/3 1/400s

4.2 快門優先—S（索尼 尼康）/Tv（佳能）

該模式下能手動操控快門速度，在拍攝動態時常用。可以高速快門凝固時間，也可以低速快門濃縮時間。

Nikon Z5 40mm f/2 1/50s

Nikon Z5 120mm f/6.3 1/800s

拍鳥1/800s還是太低了

Nikon Z5 125mm f/6.3 1/10s

4.3 手動—M

顧名思義，Manual，全手動模式。一般只建議在光照完全可控或條件允許慢慢調參數的情況下使用。筆者只在很少的情況下使用M檔。

Nikon Z5 16mm f/1.8 10*13s

Nikon Z5 16mm f/1.8 40*10s

5 尾聲

感謝所有看到這部分的盒友， 文中展示的照片全部由本人拍攝，水平拙劣，望多多包涵。數據圖和示意圖出處已在小字標識。如果有人想看的話，可以就其中一些存在技巧的拍攝類目，如搖拍、星空等詳寫拍攝技巧。

期末月將至，下篇文章預計一月中更新。

就此，開擺！