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內容

第三週

攝影原理

光圈、快門、感光值、景深、白平衡
色溫原理、白平衡設定、自訂白平衡

　

攝影模擬器-CameraSim http://camerasim.com/camera-simulator/

GooglePlay App 計算夜晚曝光時間

攝影曝光三要素(快門、光圈、ISO值)、不同的曝光組合效果差異(P、A、S、M模式)。

    

　

DSLR數位單眼必學18招

曝光值  https://zh.wikipedia.org/wiki/曝光值

在攝影中，曝光值（Exposure Value，EV）代表能夠給出同樣曝光的所有相機光圈快門組合。這一概念是在一九五零年代在德國發展起來的，被試圖用以簡化在等價的拍攝參數之間進行選擇的過程。曝光值同樣也可以表示曝光刻度上的一個級差，1EV對應於兩倍的曝光比例並通常被稱為「一擋」。

　

曝光基本元素(快門光圈感光度)

快門 Shutter：感光元件曝光時間 ，可聽聲音辨別速度(1/20秒以上)，維基百科快門

聽聲音辨識快門

　

快門  1/8000~30"、B快門(自行控制) 

增加曝光時間形成光的軌跡

6" f16 ISO100

曝光時間過長造成影像晃動

1/2" f32 ISO100

光線微弱造成曝光時間較長

220" f5.6 ISO100

光線微弱必須提高ISO提高快門速度

1/15" f4 ISO3200

　

光圈Aperture ：鏡頭孔徑大小，與進光量及景深有關 光圈

光圈數= 鏡頭焦距/光圈孔徑；常用的鏡頭的光圈數序列為

1， 1.4， 2， 2.8， 4， 5.6， 8， 11， 16， 22， 32， 45， 64，90，128

通過鏡頭到達感光底片或晶片的光的照度和光圈孔徑的平方成正比，和光圈數的平方成反比。光圈數序列中相鄰兩個光圈數的平方比為 1：2，因此，光圈環轉動一格，近光量相差一倍。

數位單眼專用鏡頭不一定會有光圈環，光圈大小由數位機身控制，且將一格光圈數再細分為1/3格，如 f 2.8與 f 4間就還有 f 3.2、f 3.5

有光圈環 無光圈環

光圈  F 1.8~F32

1/2 F2.8 iso100 3' F8 iso100 13'F16 iso100 30'F29 iso100

繞射現象  縮小光圈至105mm、F16以上，繞射現象隨光圈值愈大F22、F29愈顯著

3" F8 iso100(100%放大，清晰度最佳) 13"F16 iso100(100%放大，少許模糊) 30"F29 iso100(100%放大，嚴重模糊)

　

感光度ISO值：感光元件感光的能力，ISO值愈高愈容易曝光 ，但雜訊也相對增加

感光度，又稱為ISO值，是衡量底片對於光的靈敏程度，由敏感度測量學及測量數個數值來決定，最近已經被國際標準化組織標準化。對於較不敏感的底片，需要曝光更長的時間以達到跟較敏感底片相同的成像，因此通常被稱為慢速底片。高度敏感的底片因而稱為快速底片。以外和感光度密切相關的一個ISO系統是用來測量數位影像系統的敏感度。無論是數位或是底片攝影，為了減少曝光時間相對使用較高敏感度通常會導致影像品質降低（由於較粗的底片顆粒或是較高的影像雜訊或其他因素）。基本上，使用較高的感光度，照片的品質較差 ，數位相機的ISO值表現亦同。

感光度

Nikon原廠解說 http://nikonasia-tc.custhelp.com/cgi-bin/nikonasia_tc.cfg/php/enduser/std_adp.php?p_faqid=6650

感光度ISO值 

早期入門單眼 ISO 100~ISO 1600 增感 3200

目前入門單眼 ISO 100~ISO 6400 增感 12800、25600

目前高階單眼 ISO 100~ISO 12800 增感50、 25600、51200、102400~

D80

iso100 iso100 400 iso 800 iso3200
iso100(原始檔) iso100 400(原始檔) iso 800(原始檔) iso3200(原始檔)

　

景深控制

景深：呈現整張照片主體與背景細節的程度，主體與背景(客體)皆清晰表示有較深的景深，主體清晰而背景(客體)模糊則有較淺的景深。

圖片

景深( Depth of Field )的迷思(數位視野DCView)

控制景深要件

  1. 光圈值：光圈愈大(數值愈小，如F1.8  F2.8)景深愈淺，；光圈愈小(數值愈大，如F24、F32)，景深愈深。

  2. 焦距：焦距愈長景深愈淺。

  3. 相機至主體的距離：距離愈近，景深愈淺。

  4. 感光元件片幅：影響等效焦距，片幅愈小，等效焦距愈長。

景深計算

  1. http://web.tnnua.edu.tw/~g910706/depth.htm(中文)

  2. http://www.dofmaster.com/dofjs.html(英文)

  3. 軟體下載

DSC景深的計算原理

 

Lens diameter光圈直徑 = D
focal length 焦距 = f 
CCD Pixel pitch成像模糊圈 = a
FNO光圈值 = FN = f(焦距) / D(光圈直徑)
a/D = (Lin-Li)/Lin = (Lin-Lif)/Lif = Li/Lif = (D+a)/D
so   Lif =  (D/(D+a))Li-----(1)
Li/Lin = (D-a)/D
Lin = D/(D-a)*Li-----(2)
1/f = (1/Lin)+(1/Lon) = (1/Li)+(1/Lof)-----(3)
Li = Lof/(Lo-f)
由(3)代入(1)&(2)
Lif = (D/(D+a))*((Lo*f)/(Lo-f))
Lin = (D/(D-a))*((Lo*f)/(Lo-f))
Lon = (Lin*f)/(Lin-f) = ((D/(D-a))*((Lo*f/(Lo-f))*f))/((D/(D-a))*((Lo*f/(Lo-f))+f))
so   Lon = (D*Lo*f)/(Df-af+aLo)≒(D*Lo*f)/Df+aLo 因為a值非常小所以可以當成0
Lof = (Lif*f)/(Lif-f) =  ((D/(D-a))*((Lo*f/(Lo-f))*f))/((D/(D-a))*((Lo*f/(Lo-f))-f))
so   Lof = (D*Lo*f)/(Df-af-aLo)≒(D*Lo*f)/Df-aLo 因為a值非常小所以可以當成0
所以景深 = Lof - Lon = (2*a*D*f*Lo2)/((D*f)2-(a*Lo)2)

Fixed focus system : 景深=∞  ,and the nearest shot range  Lon ≧ Lo_near
f4/FN2-a2*Lo2 = 0
Lo = f2/a*FN
 Lon = (D*f*Lo)/((D*f)+(a*Lo))
Lon = ((f2/FN)*(f2/aFN))/((f2/FN)+(f2/FN))=(f4/aFN2)/(2f2/FN)=f2/(2aFN)
所以f2/(2aFN)≧Lo_near

[http://old.photosharp.com.tw/bottom-camera.htm]

　

超焦距

攝影術語。當鏡頭對焦在無窮遠時，從超焦距到無窮遠這段距離內的物體，在相片上都清晰，而近於超焦距的物體都模糊不清。換句話說當鏡頭對焦在無窮遠時，景深是從超焦距到無窮遠。

從1933年開始，萊卡將超焦距尺刻印在鏡頭上，此後大部分各廠家出產的鏡頭或照相機，都有超焦距刻度。見圖一，將無窮遠對準箭頭(將鏡頭對焦在無窮遠),這時f8對準10米，這裡10米就是這個鏡頭在f8時的超焦距；用這枚鏡頭拍照，如將鏡頭對焦在無窮遠，用f8光圈，那麼從10米以外直到無窮遠的物體，在相片上保證清晰。如嫌景深不夠，可以收小光圈，例如用f16，則超焦距=5米，景深從5米到無窮遠。

數學公式

超焦距是鏡頭焦距、光圈和模糊圈的函數。超焦距通常用H表示。

準確公式：

H = \frac{F^2}{N \cdot C} + F[1]

近似公式：

H = \frac{F^2}{N \cdot C}

其中

H 代表超焦距
F 代表鏡頭焦距.
N 是光圈 f
C 代表模糊圈
　
DOFMaster Hyperfocal Chart
 http://www.dofmaster.com/charts.html
　

實例講解

　

不同光圈快門ISO值設定拍攝出的照片

相同畫面、固定ISO、調整光圈、快門的變化(使用光圈先決模式)

ISO值 光圈 快門 　
100 F/2 1/100" 　
100 F/2.2 1/80" 1/3格
100 F/2.5 1/60" 1/3格
100 F/2.8 1/50" 1/3格
100 F/3.2 1/40" 1/3格
100 F/3.5 1/30" 1/3格
100 F/4 1/25" 1/3格
100 F/5.6 1/13" 1格
100 F/8 1/6" 1格
100 F/11 1/3" 1格
100 F/16 1/1.6" 1格
100 F/22 1.3" 1格
100 F/32 2.5" 1格

相同畫面、固定光圈、調整ISO、快門的變化(使用光圈先決模式)

光圈 ISO值 快門 　
F/8 100 1/40" 　
F/8 125 1/50" 1/3格
F/8 160 1/60" 1/3格
F/8 200 1/80" 1/3格
F/8 400 1/160" 1格
F/8 800 1/320" 1格
F/8 1600 1/640" 1格
F/8 3200 1/1250" 1格

　

白平衡

因各種不同光源的色溫不同，燭光、白熾燈泡、螢光燈、閃光燈、直射日光、陰天、日光陰影下，物體會呈現偏藍或偏紅的效果，白平衡就是為了要還原物體真實顏色所做的調整，低色溫偏紅補藍色，高色溫偏藍補紅色

不同光照的分類--維基百科

因為這是種跟別的光源比較時相逆的標準，黑體輻射體的色溫等於它表面的開爾文溫度, 使用了以19世紀英國物理學家威廉·湯姆遜，第一代開爾文男爵為名的溫標。[1]

白熾燈就非常接近於一個黑體輻射體。

然後，不少其他光源，諸如熒光燈，並不按照黑體的放射曲線輻射能量，所以其經常和相關色溫（CCT）聯系在一起，這是找到光源的感知色溫跟黑體最相近的方式。因為白熾燈並不需要這種處理，白熾燈的CCT其實相當簡單，就是它那未經調整的開氏溫標值，像加熱的黑體輻射體那樣。

根據太陽在天空移動的位置，太陽的顏色會轉變成紅色、橘色、黃色、白色。在一天中，太陽光顏色的改變主要是大氣層的反射作用造成的，更通俗的話：是光線被改變了，跟黑體輻射無關。

就算當太陽僅僅比水平線高一點，還是可以通過估計它的視色溫（視色溫會根據大氣情況改變）而計算出它的有效溫度。因此，就算太陽看起來是紅的，並且此時視色溫為2500K，通過簡單的計算，就可以證實它實際上的有效溫度大約是5770K。

天空的藍色不是因為黑體輻射，而是由於大氣瑞利散射會將陽光「打散」，藍光比紅光更容易被大氣干擾，這個現象跟黑體的特性無關。

　

色溫表

常見色溫  燭光1800K、白熾燈泡3000K、螢光燈4000K、閃光燈5200-5600K、直射日光5600K、陰天6000K、日光陰影7000K

色溫http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%89%B2%E6%B8%A9

http://www.techmind.org/colour/coltemp.html

機身設定白平衡

可自動白平衡設定光源、色溫K數、自訂白平衡

自動白平衡：機身自動修正色溫差

設定光源：找出並設定為對應的光源，可再微調加藍或加紅

色溫K數：中階以上機種，通常可設定範圍2500K-10000K，適合中高階使用者

自訂白平衡：利用白平衡濾鏡或18%灰卡，若無責白紙也行，按照機身操作步驟，拍攝到的影像是RGB色階等值(即灰色)，，簡單的說就是把原來是灰色拍成灰色。

自訂白平衡注意事項:

1:每拍攝不同的場景或光源改變造成不同色温需重新測量。

2:每種廠牌的相機白平衡自訂方法不同,請詳閱該相機說明書

3: 自訂出的白平衡可能有些不準,須做RGB色階檢視

4: 混合光源下(如室內燈光加上閃光燈時)，相機設定應以市內燈光為主，閃光燈加濾色片，若無綠色片則以閃光燈色溫為主。

　

白平衡設定：

不同光源(色溫)拍攝出照片的色調

白熾燈3000K  螢光燈4200K  陽光5200K  陰天6000K  陰影8000K

自訂白平衡

　

　

拍攝好照片的基本條件：

  1. 光線良好

  2. 主題明確

  3. 對焦清晰

  4. 曝光適中(近乎眼見、個人喜好、氛圍)

  5. 畫面協調(構圖、背景處理)

照片拍不清楚的原因探討

光線不足 陰天、室內燈光不足，快門速度慢，手持相機易振動，通常慢於1/30"就容易手振導致模糊

對焦不準確

鏡頭髒、造成有霧的現象

拍攝主體在運動，曝光期間移動的路徑會在照片中顯示

光圈縮小至F20以下會產生繞射效應，會讓銳利度減少，但不嚴重

　

實際操作

1. 固定ISO值，改變光圈與快門的組合得到正確曝光

2. 大光圈有淺景深效應，可提高快門速度，對焦位置須準確清晰，較小光圈合焦範圍較大，但過小的光圈F22以上繞射現象顯著

3. 提高ISO值相片雜訊會跟著提高，找到可容忍雜訊的ISO值

4. 拍攝人像：將人置於構圖線上，黃金構圖點及對焦位置落在眼睛上，拍出眼神銳利的人像

5. 手持相機的快門極限，焦距倒數為快門速度的最大值，例如用200mm焦距拍攝的快門速度需求為小於1/200秒(未加防手震、焦距為換算成135相機)

6. 拍攝小物品5cm~15cm

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