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相机内测光的原理

相机内测光的原理

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  要正确曝光,首先要准确测光,数码时代,相机本身都有测光系统,而且几乎都是内测光(TTL),可以给使用者提供很大的方便。但机器毕竟是机器,拍摄对象千差万别,使用者还需要了解相机测光系统的工作原理,才能正确使用。

  早期的相机都没有测光系统,需要摄影师根据对拍摄现场光线的估计,来选择光圈系数和快门开启时间。这种方法需要摄影师有一定的实践经验,根据不同的光线。

  合适的曝光参数——不同的光圈和快门的组合。而且还要事先想到,是根据景深范围先选择光圈,还是根据被摄体的运动状态,先选择快门,操作起来是比较麻烦的。单凭人的眼睛来估计曝光参数,误差可能是很大的。再者自然界的光线往往变化得非常快。当您选好曝光参数后,在按快门的瞬间,光线有可能已经发生变化了,所以当时拍摄的成功率不可能很高。好在那个时代,人们主要是拍摄黑白照片。黑白胶卷有较大的宽容度,允许较大的曝光误差。而且在照片后期制作时,还可以进行校正。随着彩色胶卷的普及,对相机测光系统的要求也是越来越高。彩色胶卷的宽容度比较小,彩色反转片的宽容度更小,这就要求曝光更为准确。因为曝光的失误,会严重影响照片的色彩还原。用人眼估计曝光参数的方法,也就显得太落后了,也难以满足彩色胶卷达到曝光准确的要求。

  为了提高拍摄的成功率和彩色摄影的需要,手持测光表便应运而生了。使用测光表,虽然可以较为精确地得到正确曝光所需的光圈和快门的曝光组合。但是手持测光表的检测范围,和相机所使用的镜头的视角不见得一样,尤其是对可更换镜头的单反相机。因此,测光值也会有一定的误差。另外使用测光表测光后,还要用手来调整光圈和快门,整个操作过程比较长,拍摄的效率是很低的。直到1962年,在日本的宾得35mm单反相机上,首次实现内测光的方式。内测光也称TTL测光,这是ThroughTheLens三个英文字的字头,其意为通过镜头的测光方式。也就是将测光表安装在相机的内部,检测的光线是通过相机的镜头,才达到测光系统的测光元件。是单反相机内测光的示意图,A、B两点就是通常测光元件安装的位置。检测的光线是通过镜头达到测光系统的,和达到胶片表面的光线是基本相同的,所以内测光系统可以得到准确的测光值。而且这样一来,不管相机更换什么镜头,测光系统总是检测通过镜头射入的光线,不会存在测光表和镜头的视角不同的问题了。

  专业单反相机上都有一个取景器目镜遮挡片,主要是用在眼睛没有靠近取景器时(例如在自拍时),防止杂散光由目镜进入取景器内。杂散光进入取景器,将会干扰测光元件测光的准确性。现代的非专业级自动调焦单反相机,也都有一个目镜盖,或单独装在背带上,或直接设在背带上,需要使用时,将目镜的眼罩取下,再将其插在目镜上。这是一个大家不太注意的小细节,不注意常常会导致拍摄的失败。

  内测光相机一经诞生,便一发而不可收拾。尤其是对于经常更换镜头的相机来说,内测光确实有独到的优势。因此,35mm单反相机全都走上了内测光的道路。120单反相机加装配件,也可以实现内测光。在旁轴取景相机中,采用镜间快门的相机,由于快门设在镜头中间,所以很难采用内测光装置。即使是到现在,采用镜间快门的旁轴取景相机,如各种轻便相机还是采用外测光的方式。但是采用焦平面快门的旁轴取景相机,如徕卡M6、M7,康泰时G2等,也都采用的是内测光系统。

  相机的内测光方式经过了四十年的发展,测光系统的功能日趋完善。单反相机取景器中观察到的景象,也是通过镜头的。调节镜头的光圈,收小光圈就会减少镜头的进光量。所以早期的单反相机,需要全开光圈取景,然后再将光圈收缩到选定的光圈再进行拍摄。此时相机的内测光系统,也只能在收缩光圈后,再进行测光,才能得到准确的测光值,操作起来也比较繁琐。现在单反相机的内测光系统,全部是全开光圈测光。取景和测光时镜头的光圈都是全开的,此时要设定拍摄时的光圈,相机的测光系统则是按照设定的光圈值进行测光。镜头的光圈也只是在按下快门按钮,在快门开启的瞬间才收缩到位。这样做带来的好处,就是取景时不受设定光圈的影响。取景时总是在镜头的最大光圈位置上,保持取景器的明亮。设定的光圈值,通过电位器等电气设备将设定值送到测光系统,测光系统则按照光圈的设定值测光。现代自动调焦单反相机的镜头,很多镜头都是采用电动光圈。镜头本身没有光圈调节环,光圈是用机身上的操作盘来调节的。

  内测光的测光元件,也是在发展的过程中不断改进的。硫化镉是内测光系统早期常用的测光元件,现在有的轻便相机,还用硫化镉做测光元件。硫化镉作为测光元件,最大的问题是记忆效应。即硫化镉对强光有记忆,如果刚刚对着光线很强的物体测光,马上将相机转向其他的目标时。硫化镉元件仍然会记住刚才对强光的测光值,将影响对其他目标测光的准确性。所以使用硫化镉元件的相机,对着强光测光后,一定要等一会儿再对其他目标测光。现在相机的测光元件,都已经采用性能更好的硅光电二极管,或磷砷化镓光电二极管做为测光元件。这类测光元件没有记忆效应,用起来更为方便准确。

  科学技术的进步,对提高相机的自动化水平,起了很大的促进作用。电子快门和电动光圈的出现,直接导致了自动曝光相机的诞生。相机的内测光系统也逐步地发展到可以和光圈、快门联动,光圈优先、快门优先以及电子程序快门,使得原本操作复杂的曝光参数设定和拍摄过程变得十分简单。光圈优先,只需摄影师根据需要的景深范围,选定所需要的光圈,快门则会根据测光系统的检测结果,自动设定一个合适的快门时间;快门优先也是同样,由摄影师先选定一个快门时间,电动光圈便会根据测光结果,自动设定一个合适的光圈;电子程序快门就更简单了,根据测光结果,相机会自动设定光圈和快门的组合,保证正确曝光。而且,即使是在按下快门前的瞬间,光线如果发生变化,相机的测光系统也会相应作出反应,自动曝光就可以及时地做出调整。

  自动曝光使摄影变得容易了,只需在光圈或快门中选择一个参数,另一个由相机自动设定;或者两个参数都不用管,您只需取景、构图和按下快门按钮。拍摄的成功率,彩色胶卷宽容度低的问题,都随着相机自动化程度的提高,和内测光系统的不断完善迎刃而解了。

  早期的测光系统光系统,都是按照被摄物体反射光的平均亮度进行测光的。但是无论是拍摄什么样的景或物,自然界的物体都是各色各样的,反射光的亮度也一定是不同的,所以平均测光的方式是很难满足更高的要求的。设计人员考虑到,通常在拍摄时,被摄的主体都在画面中间的附近。

  于是设计人员就想出了,以中央区域为主的测光方式。这种测光方式称作:中央重点平均测光。这种测光方式在手动调焦相机的年代,占据了测光方式主导地位。现代自动调焦相机已经是绝对的主流机种,目前即便是在普及型的自动调焦单反相机上,也已经装备了多种测光方式。但是中央重点平均测光的方式,一直都在保留之列。

  在实际拍摄时,由于构图的需要,被摄的主体常常不安排在画面的中央。另外整个画面上的物体反射光线的亮度可能有很大的差别,尤其是在逆光拍摄的条件下,光比将更大。所以在光线复杂的情况下,中央重点平均测光方式也不能完全满足需要。这时,就需要对曝光参数进行调整,也就是曝光补偿。什么情况应该做曝光补偿,应该如何补偿,该加多少或该减多少。对摄影师来说,这是需要有一定的经验积累。尤其对初学的摄影爱好者,这是比较难掌握的。

  多区域测光和点测光便是解决上述问题的好办法。多区域测光就是将整个取景的画面,分割成若干小的区域。每个小区域分别测光,测光系统再根据各个区域的测光结果,经过运算综合出一个正确的曝光组合。光圈优先,测光系统将给出快门时间,快门优先,将给出光圈值。从原则上讲,测光系统的分区数量越多越好。所以,多区域测光系统也由过去的3区、5区,发展到现在的10区、14区和更高的35区。是在逆光情况下使用中央重点平均测光和多区域测光实际拍摄的比较照片,上图为用中央重点平均测光方式拍摄的照片,从照片中可以看出,画面的中央为松树较暗的部位,也是测光系统测光的重点区域,因此曝光后照片上较亮的天安门和下面黄色的郁金香都曝光过度;下图为多区域测光方式拍摄的照片,由于测光区域多,测光系统综合松树的暗部,以及明亮的天安门和黄色的郁金香的测光结果,导致一个较为平衡的曝光结果。这样一来,使得在复杂光线下的拍摄,也变得轻松起来。点测光则是只对取景范围内的某一个小的局部区域测光,例如取景范围的2%或1%等等。点测光是在光线复杂的情况下,选择重点部位要求准确曝光,才使用的的测光方法。就是使用点测光实际拍摄的照片,测光时只用点测光测画面中最亮的花瓣处,因此只有阳光照射的花朵曝光准确,而画面上其他部位全都隐没在暗处。是佳能EOS-3、美能达-7和尼康F100三种相机(从左至右)的测光系统示意图,图中最上面的是多区域测光,中间是中央重点平均测光,下面的是点测光。多区域测光,佳能EOS-3相机称为21区域评价测光;美能达-7相机称为14区蜂巢测光;尼康F100相机则称为10分区矩阵测光。中央重点平均测光,三种相机的测光分布也略有不同。点测光,佳能EOS-3相机点测光的测光面积约占取景面积的2.4%,并可以和自动调焦系统联动(11点);美能达-7相机只能在中心点实现点测光;尼康F100相机点测光约占取景面积的1%,并且也是可以和自动调焦系统联动(5点)。另外,许多现代相机还有TTL自动闪光系统,也是通过相机的内测光系统,检测并控制专用闪光灯的输出功率,从而达到使用闪光灯也能精确曝光的目的。

  在使用相机的内测光系统进行测光时,还有一个问题需要特别注意。这就是相机的测光系统测光的依据,都是按照对18%中性灰来进行测光的。所以在拍摄不同色调的物体时,如果想要正确还原出物体原来的色调,测光时还要加以考虑。有些时候,相机的测光数据也只是做为参考,摄影师还要作出自己的选择。例如,在冬天拍摄下雪的场面时,如果完全按照相机的内测光系统给出的参数曝光,雪的颜色就有可能会发灰,而不是白色的雪,如中的图。这就是相机的测光系统在测光时,将白色的的雪按照18%的中灰对待,所以依据相机的测光系统曝光拍出的雪就不白。此时,如果对曝光量进行补偿,增加一点曝光量,拍出的雪就是白色的了。

  相机的内测光系统给摄影师们提供了很大的方便,多种测光方式更是让摄影者可以尽心地去创作。而自动曝光功能则可以让人们把精力集中在如何拍好照片上,而不用在选择曝光参数上费脑筋。但是想要拍出高质量的照片,还需要摄影师熟悉自己相机的内测光系统的特点,更重要的是能够正确地运用好各种测光方式,在实际拍摄时做到心中有数。

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