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高速摄像机中曝光三要素光圈、快门、ISO的关系
来源:http://www.hfgsxj.com发布时间:2020-12-01 22:29:31
高速摄像机中曝光三要素光圈、快门、ISO的关系
 
  首先,光圈、快门、ISO这三项值互相关联,都会影响着照片的曝光值(EV,即exposure value),而曝光可以简单理解为照片的亮度。我们先分别了解一下这三个要素,再来看三者的关系。
 
一、光圈
 
光圈主要影响进光量、景深两个方面。
 
1、进光量:光圈越小,单位时间进光量越少,光圈值越大;光圈越大,单位时间进光量越多,光圈值越小。
 
  光圈值通常用大写F或者小写f标识,光圈的档位设计是按照每变化一档,进光量变化一倍,所以光圈值的档位设计是相邻的两档的数值相差1.4倍(即2的平方根1.414的近似值)。光圈的大小与光圈值是反比关系,即每提高一档,实际光圈变小一档,进光量减少一倍。比如从f/4.0调到f/2.8,就是光圈值变小一档,实际光圈变大一档,进光量增加一倍,实际效果就是画面变亮一倍
光圈值(F) 1.0 1.4 2.0 2.8 4.0 5.6 8.0 11 16
平方值 1 2 4 8 16 32 64 128 256

常见光圈值:f/1.0、f/1.4、f/2.0、f/2.8、f/4.0、f/5.6、f/8.0、f/11、f/16、f/22、f/32、f/44、f/64。
 
数码相机常用的是f/2.8-f/11,此外许多数码相机在调整光圈时,可以做 1/3 级的调整。
 
<strong>高速摄像机</strong>光圈
2、景深:光圈越小,景深越好(背景清晰);光圈越大,景深越差(背景虚化)。
 
  这个涉及到光学成像原理,可以简单的理解为光圈越大,焦距就变的越小了,所以背景更容易虚化。所以通常拍人物可以用大光圈,虚化背景突出重点,拍风景可以用小光圈,会使画面不同层次都更清晰。
<strong>高速摄像机</strong>景深
 
二、快门
 
快门主要影响进光量、画面动态效果两个方面。
 
1、进光量:快门速度越低,即曝光时间越久,进光量越多;快门速度越高,即曝光时间越短,进光量越少。
 
  快门速度通常用秒来标识,代表拍照时的曝光时间,快门的档位设计是按照每变化一档,时间变化一倍(即进光量变化一倍)。比如从1/60秒调到1/30秒,就是快门速度降低一档,进光量增加一倍,实际效果就是画面变亮一倍。
 
常见快门速度有:1、1/2、1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125、1/250、1/500、1/1000、1/2000等。
 
2、动态效果:快门速度越低,拍摄运动中的物体越模糊;快门速度越高,拍摄运动中的物体越清晰。
 
  这个好理解,时间越短,越容易捕捉到瞬时的画面,时间长了就能拍到一段过程轨迹。所以最常见就是通过调节快门来拍摄夜晚高速的车流。可以用高速的快门拍摄清晰的车辆,用低速的快门,拍摄车辆运动的轨迹。
<strong>高速摄像机</strong>快门
 
 
三、ISO(感光度)
 
ISO主要影响对光线敏感度、噪点两个方面。
 
1、对光线敏感度:ISO值越低,对光线越不敏感;ISO值越高,对光线越敏感。
 
  ISO用来表示对光线的敏感度,直接用数值表示。传统胶卷的感光度是通过改变胶卷的化学成分,来改变它对光线的敏感度,而数码相机的感光元件是不变的,通过提高每个像素,乃至合并像素来提高感光速度。ISO的档位设计是按照每变化一档,对光线敏感度变化一倍。比如从200调到400,就是ISO提升一档,对光线敏感度提高一倍,实际效果就是画面变亮一倍。
 
常见ISO值:100、200、400、800、1600、3200、6400、12800、25600等。
 
 
 
2、噪点:ISO值越低,噪点越少;ISO值越高,噪点越多。
 
  简单的说随着ISO值的提高,噪点是会变多的,这跟ISO的原理有关,因为是通过电子信号放大增益技术,在放大的同时,噪点也被放大。所以通常是在光线不足时,为了捕捉稍纵即逝的画面或提高曝光速度,愿意牺牲图片来捕捉宝贵的画面。
 
<strong>高速摄像机</strong>噪点
 
四、三者的关系
光圈快门ISO的关系
  
上图很好的展示了光圈、快门、ISO的作用。了解了三者的作用,就很好理解三者的关系了。可以得出,快门、光圈通过增加进光量提升曝光量,ISO通过信号放大来提升曝光量。那么转换为公式,可以简单理解为:曝光量=光圈*快门*ISO。
 
总结一下:
 
1、想要提高曝光:加大光圈(减少光圈值)、减少快门速度、提高ISO值均可。
 
2、相同曝光量的照片,可以有多种不同的光圈、快门、ISO组合来实现。举个例子,假设需要拍摄的曝光量固定不变,我们可以加大光圈,调小快门或者ISO,也可以减小光圈,调大快门或者ISO,不过调小的比例与光圈加大的比例记得需要保持相同,实际使用中就是调整一档。
 
3、多种不同的光圈、快门、ISO组合,具体使用哪一种更合适,需要看你实际拍摄需求,就是你对景深、动态效果、噪点的要求了。
 
PS:可以看出三个因素都决定曝光值,但在实际光线允许的情况下,我们首选快门、光圈来决定曝光值,将ISO尽量设在最低档,这样噪点最少(即画质最高)。在光圈和快门的组合达不到合适曝光量时(比如光线太暗),再来提高ISO,因为这样可以提升快门的速度,但画面容易出现噪点,对画面细节会有所损失。
 
 
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