Camera基础知识系列(6)——曝光(Exposure)
Camera基础知识系列(6)——曝光(Exposure)
曝光是摄影中一个重要的概念，它涉及到光线的捕捉、处理和表现，直接影响到照片的明亮度和细节表现。本文将详细介绍摄影中的曝光基础知识，包括曝光三要素（光圈、快门、ISO）以及曝光值（EV）的概念。
一. 引言
这一节我们聊一聊曝光相关的知识，曝光是摄影中一个重要的概念，它涉及到光线的捕捉、处理和表现，直接影响到照片的明亮度和细节表现。曝光不准确的图片会片过曝或欠曝，影响照片的质量。
摄影中经常会说到曝光三要素，这三要素其实就是：光圈、快门和ISO，光圈已经在前面有讲过，相信大家应该已经有所了解了，那快门和ISO是什么呢，它们会什么会对曝光有影响呢，以及是如何影响曝光的，这一节我们来了解一下。
二. 曝光三要素
摄影中经常会说到曝光三要素，这三要素就是：光圈、快门和ISO。这里分别来解释一下
光圈
光圈在前面已经有介绍过了，这里也再稍微回顾一下光圈。光圈控制着镜头光的通光量，光圈越大，单位时间内通过的光线就越多。
使用光圈f值来描述光圈大小，f值分别是等比级数：
、
、
、
、
，
、
、
的平方根的近似值。对应关系如这个表所示：
等比级数
平方根 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11
f值 f/1 f/1.4 f/2 f/2.8 f/4 f/5.6 f/8 f/11
f值越小，光圈越大，镜头的通光量就越大，并且每一个f值对应的通光量会是前一个f值的一半、下一个f值的一倍。比如：比如：f/5.6的进光量是f/4的一半，却是f/8的一倍。
所以单纯只论光圈的话，光圈f值越小，光圈越大，镜头进光量就越多，感光元件接收到的光线就更多，画面就会越亮，但是景深就会变得更小。
快门(Shutter)
快门速度决定了曝光的时间，即光线照射感光元件的时间长短，通常使用的表示方法为：10s、5s、1s、1/8、1/30、1/60、1/125........1/8000等等，这些快门速度是下面这些等比数值的倒数的近似值:
等比级数
倒数 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128
快门速度 1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125
可以看出，每一个快门速度是它上一个的一半、下一个的一倍。 快门速度除了影响曝光外，还会影响画面中的动态模糊，即如果画面中有运动的物体，曝光时间越长，画面中就会记录到更多的运动轨迹，则动态模糊(或者说"拖影")就会更明显，当然有些场景下，这正是我们需要的效果。
所以高速快门可以抓拍运动瞬间，同时拍摄不容易产生抖动模糊；而慢门就是长曝光，增加曝光时间在弱光拍摄环境下能加大进光量。慢门还可以表现主体动感，记录光点轨迹，如水流车轨光轨星轨等。
ISO
ISO是指感光度，它决定了感光元件对光的敏感程度。ISO越大代表感光元件对光线的敏感度越高，在其他条件不变的情况下，画面就会更亮。ISO值的等级是倍数关系，如ISO100、200、400、800、1600...相邻ISO之间的感光度相差一倍。
低光(暗环境)下可以通过提高ISO来提升画面的亮度，但是随着 ISO 值的变大，传感器变得对光更加敏感的同时，也会放大任何信号噪声，所以随之也会增加图像的噪点，使得画质会比较差。
小结
为了便于理解这三个因素对曝光的影响，网上有一个很形象的比喻：把光比作水，镜头比作水管，水桶比作感光元件，光进入相机的过程，就可以类比为水通过水管进入水桶的过程，这种类比下：
- 光圈=水管直径。光圈越大，能通过的光量就越多，相当于水管越粗，相同时间里，通过的水量就会越多。
- 快门=水流时间。快门时间越长，底片能接收到的光量就更多，相当于水管打开的时间越长，就能放更多的水到水桶；
- ISO=放大镜。当用放大镜观察整个水桶，这样水看起来会更多，但这样同时也将水中的杂质放大了；类比过来就是，ISO越大，画面就越亮，但是噪声也会更明显。
实际中，往往是需要根据环境条件，三个参数一起配合调节，来达到预期得效果。比如： - 光线充足的环境，我们可以用小光圈、短快门和低ISO；反之低光环境用大光圈、慢快门和高ISO。
- 如果我们想拍有运动轨迹的图片，增强氛围感，就需要长快门，即加长快门时间，但是这样通光量变大，画面就会有可能过曝，这时还需要配合减小光圈或者减小ISO来达到正确的曝光效果等等。
还有很多很多的例子，总之根据我们自己的拍摄需求，调节这三个因素，它们之间此消彼长、一加一减来保持亮度平衡，当然调整过程中除了对曝光效果产生影响外，还会对画面其他方面的效果也会影响，比如景深、动态模糊、噪声等。
三. 曝光值——EV(Exposure Value)
可以发现，在曝光三要素中，光圈和快门一起控制着感光元件能够接收的光的总量，而ISO则是通过另外的一套方式控制曝光，所以在曝光三要素中，光圈和快门比较像是外力，ISO是内力。
怎么样来描述和控制这个外力呢？这就是曝光值(EV)，EV值定义如下:
f就是光圈f值，S就是快门速度。所以EV值相当于是基于光圈f值与快门速度提供了一个通光量的抽象表达方式，而与ISO无关。基准的EV0指的：光圈1.0，快门1秒时对应的值。
前面光圈和快门的介绍中，我们知道光圈f值和快门是两个等比级数，EV的这个定义式把这把两组等比级数转化成了一组等差级数，
下表中给出了一张光圈f值、快门速度和EV值之间的关系图，横向的黄色部分是光圈f值，纵向的蓝色部分是快门速度，中间的粉色部分是某个f值和快门速度映射出来的EV值。
若已知一个EV值，根据光圈（快门）就可以找到对应的快门（光圈）。另外可以发现：
- 同一个EV值，可以有多个f值，快门速度的组合出来，这些组合的通光量是一样的，比如f/1和1秒、f/1.4与2s、f/2与4s，这些组合都是EV0，所以ISO不变的情况下，这几个曝光效果是一样的。
- EV值差1，通光量就相差一倍。
当然一个设备的光圈大小和快门速度的范围都是有限的，因此相机的曝光能力也是有限的，所以EV值不一定会覆盖到上面整个表。
四. 总结
光圈、快门速度和ISO之间的关系形成了曝光三个重要因素，它决定了照片的整体曝光，也说明了它们各自出来对曝光的影响外，对画面其他方面的效果影响。调整其中一项设置会影响其他设置，这三个要素之间此消彼长、一加一减来达到亮度平衡，当然调整过程中除了对画面亮度产生影响外，还会对景深、动态模糊、噪声等有影响。
另外介绍EV，它基于光圈f值与快门速度提供了一个通光量的抽象表达方式，而与ISO无关。