[教攝影48] 什麼是 EV值 測光,一次教會你

[教攝影48] 什麼是 EV值 測光,一次教會你
圖01.

一、前言
這篇教攝影,教的並不是攝影技巧,也不是相機操作方式,而是從最基礎的攝影原點開始簡單的介紹,從 什麼是 EV 值? 到「曝光」究竟是什麼意思,以及進一步談相機如何「測光」,介紹測光的重要性,進一步解釋如何成功補捉到正確光線。

我是建議大家看我網誌全彩版,會比較好閱讀,但礙於 01 版規不準帶連結,大家只好自己 google 嘍

二、先談光線的供給面
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圖02.
一張照片基本上是透過「感光元件」對光線的補捉,才能形成影像,而我們先來談一張照片「光源」的來源,上圖即簡單的解釋,外在世界的光線,自鏡頭進入後,再經過快門簾,最後的光線照射在感光元件上,感光元件將真實世界的光線成一連串的數位訊號,簡單上的流程是這個樣子。


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圖03.
當我們把圖02再細分簡化一些,我們可以把光線的「供給面」「需求面」分別來談,就我們透過相機、鏡頭的操作,可以自由的調整光線的「進光量」,光圈大小決定光線進入的光量多寡 (如 100束光線),而透過快門速度調整,決定讓這100束光線 “進來多久” (如 1/125秒)。


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圖04. 換句話說,當我們操作相機快門速度,以及調整光圈大小,這個動作本身就是調節 “照射在感光元件上” 的光線數量 (底下我們簡稱進光量)。


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圖05.
不同的光圈大小,同一時間進入的光線量也有所不同,如上圖05所示,光圈越大,孔徑越大,同一時間進入的光線也有差別,如 F1.0 這麼大的光圈採用光門 1 秒累積的進光量X,等同於 F1.4 / 快門2秒,也等同於 F2.0 / 快門4秒,雖然不同的光圈與快門速度的搭配,但最後進光量都一樣為 X,這些都是我們透過相機都可以自由調整。


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圖06.
換句話說,一顆鏡頭很可能從 F1.0開始逐步調整至常見的 F22,為了維持相同進光量 X ,就得搭配不同的快門速度,如上圖06黃色底色的皆是相同進量光 X 下,不同的光圈與快門速度搭配, F8.0/60秒 等同於 F16/240秒的進光量X。

當然我們不可能用這麼冗長的字串來描述進光量X,我們則有一名詞來簡單為 “光圈/快門速度之間搭配“ 做一個簡稱,我們稱之為 “EV” 值,換句話說:

EV值 = 一組光圈與快門速度搭配的單位。

我們知道 EV 值為一組光圈與快門速度搭配的單位,既然是單位就要有個衡量的起點,我們則以 「光圈 F1.0 / 快門1秒」設為 0EV,相同進光量,不同的組合如 「光圈F1.4 / 快門2秒」 同樣也叫 0EV,可看到上圖06黃色底圖色塊,只要是 0EV 的光圈快門搭配,進光量X皆相同。


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圖07.
EV 值越高,其實進光量是越小的,EV值每差1級 (即數字相差1),進光量剛好差一倍,我們參考圖 06 找出 1EV 為 F1.0 / 0.5秒,相同光圈大小,快門時間相差一倍,進光量自然也差一倍。


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圖08.
至於 1EV的組合有哪些? 如剛提到的 F1.0 / 0.5秒外,還有 F1.4 / 1秒、F2.0 / 2秒...etc,只要是在同一條斜直線上 (格子內寫的數字相同),所對應的光圈與快門組合,進光量也就會相同 (如 F22 / 4分 與 F8.0 / 30秒是一樣的)。

到這裡我們簡單的了解三件事就好,其一為當我們相機操作光圈大小、快門速度,都是在調整「照射在感光元件上」的進光量,通常我們會記成 “F / S”,F 表示光圈值,S則是快門速度,但這樣子標示一來不好記,二來抄寫較冗長,於是我們用 EV 值來取代,也比較好記。

EV 值是用來衡量照射在感光元件上的進光量,0EV 則是 EV值記錄的起點,則是以 F1.0 / 1秒做為 EV 值的參考點,無論光圈與快門如何搭配,只要 EV 值相同,進光量都是一樣的,差別只是不同的光圈與快門如何搭配。

EV值相同,進量光也相同,但 EV 值越大,其進光量是越少的,如 0EV 光圈快門組合為 F1.0 / 1 秒,比 1EV 的組合 F1.0 / 0.5 秒進光量還要多上一倍,EV 值相差 1 ,進入相機的光線量也整整差一倍。

到這裡,我們只要知道 EV 值是進光量的單位,也知道EV值越高,進光量反而是越少的,簡單知道這觀念就好,既然知道了一張照片進光量的計算與原理,接下來我們來談談一張照片「對光線的需求」該如何考量。


三、再談對光線的需求
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圖09.
既然我們了解一台相機如何操作,以自由調整不同的 光圈/快門 的組合,以得到不同EV值(進光量),那下一個問題是:我們要如何知道,上圖 09 要用多少 EV 值才能拍的好呢? 接下來就來談談於光線的需求。



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圖10.
我們調整光圈與快門以組合不同的 EV 值,將這些進光量直接照射在感光元件上,感光元件記錄這些光線加以轉化成如 0101 等數位訊號,最後再還原成一張照片,這時我們就該猜猜,到底像圖 09 這樣子的風景,要選用多少 EV 值才適合呢?


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圖11. 對於光線的需求面
當然這不能用猜的,而是有些工具來加以判斷、了解到底我們該選用多少 EV 值才能拍出一張漂亮的風景,這時站在感光元件立場來思考,相機究竟是如何幫我們判斷該選用多少 EV 值才適合,如上圖所示,相機會根據二個因素來幫我們計算適合的 EV 值,一個因素就是 ISO ,另一個則是測光公式 (如多區權衡測光、點測光等)。


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圖12.
若是光源提供不足或是太多,照片就會太暗或是過亮,學習攝影重點,在於如何操作相機,調整好適當對 EV 值的需求。


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圖13.
雖然測光公式會依據我們所設定的 ISO 值,配合測光表測量外在光線,再搭配不同測光公式,以計算出適當的 EV 需求值,但又為何會發生圖12的狀況呢?之所以會發生光線需求端與供給端的失衡,大多情況是 “測光公式” 選擇錯誤,或是 “測光失準”,底下我們再來談一些需求面計算上的困難。


四、EV需求端的困難
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圖14.
相機要衡量對於 EV 的需求是透過測光公式計算來得出,這裡需要二個變數,一個是我們使用者設定 ISO,另一個就是透過 “測光表” 得到的數據,結合這兩個變數再扔進測光公式,才能得出正確的 EV 值。

ISO 感光度這裡就不多提了,我們透過相機自己設定是十分彈性,比較麻煩的是使用測光表來衡量光線是十分瑣碎的事情,因為測量光線有二種方法,一種是「入射式」測光表,將測光表直接放在我們想要拍攝的物體旁測量其需求的 EV 值,如上圖 14 是將測光表放在喬巴旁邊,能直接得到一組正確的 EV 需求值。


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圖15.
相反於直射光的測光表,目前最普級的測光方式則是如上圖15所示,是透過光線的反射來測量在喬巴身上的光線,我們稱作為「反射式測光表」,而這測光表都內建在相機身上,肉眼是看不到的,現在幾乎我們用的都是這種反射式測光表,來測量對於 EV 值的需求。

至於反射式測光表發展歷史有一段小故事如下:

反射式測光表最初設計的概念有一假設,在大多數場合,場景的平均亮度 (反射光) 與照明平均強度 (入射光) 是中灰色,即是全黑到全白的正中間灰色,因此中灰色是測光的基準,而中灰色是入射光 18%,簡稱為 18%灰。 <冼鏡光.數位相機觀念、技巧與原理,儒林出版社,F13>


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圖16.
測光表設計的概念,是希望找出一個場景中,既不會太亮,也不會太暗的地方做為「測光基準點」,以這基準點為中心,找出適合的 EV 需求值,在純黑與純白中間的灰色調,剛好就在中間,而這中間又是入(直)射光 18% 左右的能量,我們則稱作「18% 中性灰」。

但又為何是「中性灰」? 而不是中性藍、中性紅? 那是因為影響攝影發展歷史最重要之一的攝影師 Ansel Adams 於1940 年時發展的區域曝光系統 (zone system) 發展而來的技術,因為區域曝光概念則是為了拍攝黑白攝影,希望較精準的控制曝光、沖洗、放相出來的技巧,若當時有彩色攝影的話,或許就不見得是以「中性灰」做測光基準。


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圖17.
至於又為何是在中間? 其實很簡單,因為底片、感光元件都有其「動態範圍」,指的是照片明暗記錄的範圍,如上圖17,下方藍色色帶,比上方來得長些,代表藍色色帶動態範圍較寬廣,若能將測光 EV 需求值選定在中間,是希望照片稍亮、稍暗都能平均記錄到,而不會刻意偏重某一側,超過感光元件動態範圍能記錄的範圍之外,一律記錄成全黑、全白。


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圖18.
我們了解測光表的歷史後,接下來就來談測光表的限制,剛提到測光表是以「中性灰」 做為測光基準點,問題在於真實世界並非是黑白而是彩色,上圖 18 來比較出人眼中的世界與測光表看到的差別,你能判斷出彩色喬巴身上,究竟何處是「中性灰參考點」呢?


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圖19.
透過修圖軟體,我們才能找出該圖中,哪個位置是屬於測光表設計中的 「18%中性灰」,光是透過我們肉眼來觀察,是很難判斷出來的,這裡告訴我們,相機測光表設計上是有其限制與缺陷的,測不準真實世界是在所難免。


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圖20.
另一個測光表設計的假設是測量場景亮暗是十分平均的,若測光基準點面對逆光這種場合,場景亮度反差甚大情況下,測光表所得到的數值就並不理想。


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圖21.
場景亮度反差大,除了剛剛提到逆光的場合外,另一種常見的就是這種全黑的夜景,也會使得測光表得到的數值產生嚴重的偏差,此時我們就難以判斷正確需求 EV 值為何。



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圖22
我們再回到相機 EV 需求端來看,若是測光公式得到一組 “有問題的測光值”,最後得到的 EV 需求值也是會有問題的,就算選擇正確的測光公式,也得不到正確的 EV 需求值。


五、總結
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圖23.
到此,我們簡單的說明拍出一張正確曝光、亮度的照片,我們要分開來談二件事,一個是光源供給面,另一個是光源需求面,我們操作相機分別來調整 EV 值的二端,才能拍出正確的照片。 (即是 “需求” = “提供)

光源供給面部分,我們簡單的了解進光量是由光圈 F 值決定光圈大小,再調整快門速度來調節該光圈進光的時間,最後得到一進光量 X ,為了要簡單記下 光圈值 / 快門速度,我們用「EV」值來簡稱,而以 F1.0 / 1秒 作為 0EV 的標準。

相同 EV 值由數種不同的光圈與快門搭配的組合,只要EV值相同,進光量就會相同 (如 F2.8 / 1秒 與 F4.0 / 2秒),我們可以經過 EV 值表,找出相同進光量 X ,卻是不同的光圈與快門組合。

而EV值越高,進光量是越少的,差1EV,進光量整整差上一倍,如 F1.0 / 1秒與 F1.0 / 2 秒,以及 F2.8 / 0.25秒 VS F4.0 / 0.25 秒,這兩組彼此剛好差 1EV,進光量也就差了整整一倍。

以上我們談完了光線供給面,接著我們介紹光線需求面。

相機對於 EV 需求,是透過測光公式,將二個變數納入計算,一個是「ISO 值」,另一個是「測光表得到的數值」來計算,ISO 我們十分熟悉這裡就不提了,我們花了許多時間來討論「測光表得到的數值」,在了解這數值前,我們得先了解測光表的設計歷史與限制。

測光表有分二種,一種是「入射(直射式)」測光表,另一種是反射式測光表,我們絕大多數是採用反射式測光表,而測光表設計又是以「18% 中性灰」做為測光基準點,理由在於在全黑與全白中間的「灰色」剛好能記錄最多的細節 (一半記錄亮部細節,另一半記錄暗部細節),而這「灰色」剛好是直射光線 18% 的進光量。

但麻煩的是測光表設計有二個明顯的限制,一是測光表所見的世界是黑白而非彩色,不同彩色反射光即不同(則未必是18%),同時我們肉眼也非黑白而是彩色,如何正確在彩色世界中找到 18% 中性灰實在因難。 另一個限制則是測光表假設測量場景是「均勻的」,若反差大的場景 (如逆光、夜景),測光表得到的數據就有嚴重偏差,以此數據配合 ISO 一起進入測光公式,自然會得到不正確的 EV 需求值。

這篇教攝影可說是賀禎寫的攝影教學中最基本、也最難的攝影原理,為寫這一篇,賀禎盡可能的蒐集許多資料交互參考,許多說明解釋的部分,希望在不失真的情況下,做最簡單的詮釋,希望能讓你一次了解攝影中最基礎且最重要的觀念。
2013-07-18 19:10 發佈
我都會帶著反射率表
Hunter PPC =X.x.X= Palm wrote:
圖01.一、前言這篇...(恕刪)

brian41005 wrote:
我都會帶著反射率表


這真是對新手非常好的建議啊,你對新手的要求真是與眾不同XD
重機喜好者
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