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数码时代旅游摄影快速指南

以下内容为 杨飞 老师所著,版权归其所有。

几个必要的名词解释

第一节:图片质量与ISO
第二节:快门
第三节:光圈
第四节:测光、曝光与曝光补偿
第五节:焦距和焦距转换系数
第六节:景深与光圈优先
第七节:白平衡与RAW

第一节,图片质量与ISO

      ISO是国际标准组织的缩写,International Standards Organization,它制订的胶卷标准有ISO100,200和400等多种,这就是感光速度不同的胶卷。ISO(感光度)是CCD(或胶卷)对光线的敏感程度。如果用ISO100的胶卷2秒可以正确曝光,用ISO200的胶卷只需1秒即可,用ISO400则只要0.5秒。 数码相机都有ISO选择,100,400或800,最高有到25600,数字越大越敏感(感光度越高)。
      午餐和爱情都流行快餐,什么事都要快点搞,按道理我们应该喜欢高感光度。高ISO虽然速度快但图像颗粒粗,经不起精细放大出图。一定要用最低感光度才可得到精细的画面。ISO200以上不可拍摄风光,除非万不得已。
      人在江湖身不由己,万不得已的时候不少,如昏暗的室内,午夜的街头,还有些地方则干脆不准用闪光灯,如博物馆剧院。没办法只有提高ISO到800甚至1600。 所以高ISO图片质量是数码相机最重要指标之一。
      高感光度图片质量是小数码DC和数码单反(DSLR)最大的区别之一。如果都用ISO100拍,它们图片质量会比较接近。但ISO 400质量差别就明显了,DC的图片质量会下降明显,噪点多,细节丢失。ISO800 下DSLR的图片质量依然可以接受,此时小DC的图片质量已惨不忍睹,如果提高到ISO1600,其图片质量之差,您需要一颗勇敢的心才敢看。

图1-1数码相机CCD/CMOS感光芯片大小(与35mm胶片对比)
数码相机CCD/CMOS感光芯片大小(与35mm胶片对比)

      为什么同是1000万像素,DC与DSLR的高ISO图片质量差别这么大?这主要是因为DC与DSLR的感光芯片大小(面积)不同。CCD感光芯片是一个光电转换器,把光照转变为可记录的电子信号。假如CCD为1000万像素,要正确曝光,每个像素点必须要有一定的光照强度。若曝光一秒钟,面积大的CCD接受阳光多,分配到每个像素点的光照充分,CCD就能正常工作,图片细节丰富,噪点少,颜色准确。
      小数码DC的CCD面积小,如果也只给一秒曝光时间,分配给每个像素点的光照强度就不够了。微弱的光线只能产生微弱的电子信号。这时候数码相机的放大电路就开始工作,把信号放大来得到正确曝光的照片。提高ISO实际上就是提高电子放大倍数,这和扩音机一样。但扩音机的效用是有限,如果音量开到最大,环境杂音及电流声也被一同放大,最后导致啥也听不清楚。数码相机的电子放大效用也有限,提高ISO虽然能正确曝光,但噪点多,细节丢失,颜色失真。
      在同等技术条件下,若像素相等,CCD面积越大,高ISO的成像质量越好。也就是说:在CCD面积一定的情况下,增加更多的像素反而会造成图像质量的下降。1000万像素已经足够旅游摄影之需,简单增加几百万像素意义不大,降低高感光度噪音以及增大曝光宽容度才是当务之急。

第二节:快门

      在摄影术最初发明那些年,曝光时间一般都要好几分钟,照相机是不需要快门的,开始曝光的时候把镜头盖取下,然后看表,五分钟后盖上,照片完成。 

      后来胶片的感光速度越来越快(ISO越来越高),曝光时间变为一分钟,几秒钟,1/10秒甚至几百分之一秒,取镜头盖就不够快也不够准确了。我们需要一个能准确控制曝光时间的东西,这就是快门。 快门有机械快门,电子快门,以及电子机械联合快门很多种类。

      定义:快门就是控制曝光时间的装置。 

      这里顺便介绍一下安全快门速度。用135相机有一个手持拍摄原则:安全速度是焦距的倒数,如果用50mm镜头,快门速度不要低于1/50秒,使用200mm镜头速度不低于1/200秒,以此类推,否则图片可能糊。

第三节:光圈

      所有相机都是基于小孔成像原理:拿一个密封箱子,在任何一面钻个小圆孔,窗外的景象比如一棵树什么的,就会在圆孔对面的箱内壁生成此树的倒影。假如在箱子小孔对面的内壁涂上感光材料,这个有孔的箱子就是一台针孔相机。
      既然一台照相机可以不需要镜头,为什么现在的相机前面不是一个小圆孔而是几块玻璃呢?而且这几块玻璃还卖得那么贵。这是因为小孔要成像的话,孔必须很小,如果孔开得和门一样大,这个孔就成不了像。孔小进光量就小,针孔摄影一张照片曝光几小时到几十个小时都常见。我们要想办法加大进光量。凸镜有聚光功能。把玻璃凸镜装到大孔上,问题不就解决了?
      确实如此。镜头就是这样诞生的。今天的各种镜头都是几块凹凸镜的排列组合,然后用塑料或铁皮一包。有了镜头,小孔成像的这个孔 – 也就是下文中的光圈 – 就不再是针孔了,它变成了洞。
      但有时候问题又来了:并不是任何时候都需要大洞。夏日沙滩上烈日当头,四处白花花一片,为了分清到底是人肉还是白沙,我们需要眯着眼睛仔细观察。镜头是照相机的眼睛,这时候相机也需要眯起眼睛。为了应付不同的光线强度,我们还需要给镜头装上能够调节这个洞大小的装置,以便在强光时缩小为针孔,弱光时开成大洞。这个装置就是光圈(Aperture)。一组凹凸镜再加上光圈就诞生了完整的镜头。

标准镜头在最大光圈F1.8的状态(后视图)
 
标准镜头在最小光圈F22的状态
标准镜头在最小光圈F22的状态标准镜头在最大光圈F1.8的状态(后视图) 标准镜头在最小光圈F22的状态

      定义:光圈就是镜头里调节进光孔大小的装置。
      常见的光圈值如下: F1, F1.4, F2, F2.8, F4, F5.6, F8, F11, F16, F22, F32, F44, F64。每两挡相邻光圈值之间进光量相差一倍。例如光圈从F4调到F2.8,进光量便多一倍;从F2.8到F2又多一倍。光圈值和光圈实际大小是相反的,进光量最大时光圈为F1,最小时为F64。

图1-2:光圈值与光圈大小示意图
图1-2:光圈值与光圈大小示意图

      既然光圈可大可小,那多大的时候镜头的成像最好?根据上图,最小光圈F22时光圈跟针孔差不多,数码相机成了针孔相机,成像都较模糊;光圈最大的时候小孔又变成了大门,成像也差。所以,根据中华民族传统的中庸之道,请牢记:
      重要结论:镜头在中等光圈的时候成像最好(最清晰)。
      如果是135数码单反,中等光圈为F8或F11。小数码DC要看具体机型,如果可选光圈值在F2.5到F8之间,中间的F4.6为最佳光圈。
      假如光阴似水,镜头的光圈就是水龙头,它控制着水流(进光量)的大小。我们当然是希望光圈越大越好,但大光圈镜头价钱很贵,重量惊人。是否值得为大一级光圈多付出一倍的钱和负重的汗水就见仁见智了。

 

第四节:测光,曝光与曝光补偿

      假设一个黑乎乎的密闭房间,一面墙壁上开了个小圆窗户,在窗对面的内壁上安上感光材料就是一台大型房式照相机。在没有打开小窗之前,房间里是黑乎乎的。 上帝说:要有光。我们打开小窗,光线从小孔而入,射到对面墙壁的胶卷上,产生光化反应(或CCD光电反应),图像就诞生了。此过程就叫曝光。要正确曝光必须精确决定曝光量,也就是让多少光进入房间。光圈和快门都可以控制曝光量。曝光就是光圈和快门的组合。光圈大小其实就是小圆窗户开多大,快门(速度)就是窗户开多久。若窗户开1/4,时间4秒能正确曝光,很显然窗户打开1/2,时间2秒钟也能正确曝光,1/4*4=1/2*2=1。如果窗户全开,曝光时间就只要1秒了。
      假若一个镜头光圈全开为F4,用摄影行话来说,光圈F4快门速度1秒为正确曝光值,那F5.6和2秒以及F8和4秒也同样能得到准确曝光的图片。
      重要结论:一张正确曝光的图片可以有N种不同的光圈和快门组合。
      简单总结,有三个因素能影响一张图片是否正确曝光:光圈,快门速度,ISO。其中光圈和速度联合决定进光量,ISO决定CCD感光速度。进光量不够则可开大光圈或者增加曝光时间,还不够就提高ISO。大光圈的解像度不好,快门速度低则图片可能会糊,高ISO图片质量也差。没有完美的方案,如何取舍要灵活决定。

测光与测光模式
      曝光和测光是一对双胞胎,不测定光照强度正确曝光就无从谈起。所有的数码相机都内置测光表,它能测量光线的强度,自动给出正确曝光的光圈和快门。数码相机里都有一个光敏电阻(光照不同时电阻不同),相机内根据电阻的变化就能确定光线强度,进而确定曝光值。
      测光模式主要有点测光,中央重点测光,区域(平均)测光三种。点测光只测取景框内中央小点的光线强度。区域(平均)测光则把取景框分为很多小块,分别对每块测光再加权平均得到光照强度。中央重点测光只把取景框分为中央圆圈和四周两块分别测光。大多数情况下用区域平均测光即可,在明暗反差很大时多采用点测光。

曝光补偿(exposure compansation)
      曝光是否准确是根据经验判断的。总原则:照片要真实反映拍摄时的环境亮度。如果正午阳光户外被拍得昏暗如夜,这就是曝光不足;夜景拍得跟白天一样则是曝光过度。 相机自动确定的曝光值90%以上是正确的,但也有不准的,如雪景应该纯白拍出来却是灰色,或纯黑的煤球拍出来却是灰煤。

图1-3:18度中间灰(柯达灰卡)      假设两个极端,纯黑物体反射率为零,纯白物体反射率是100%。在这两个极端取中间值就是不黑也不白的灰色,称柯达灰,也称18度中间灰。
以客厅为例,墙壁又白又亮,电视机屏幕又黑又暗,家具等亮度居中。要以谁的亮度来确定曝光?相机自动测光就是取平均数,最后给出一个让图片达到中间灰的曝光值。
相机的自动测光是个死脑筋,它认为全世界所有场景的平均亮度都是18度中间灰。好在大部分生活场景平均起来差不多也是灰色。但在雪景或者煤球等纯色场景,相机依然给出中间灰的曝光值,拍出来就会白雪成灰雪,煤球成灰球。此时我们就要对自动曝光予以修正,对雪景增加曝光,煤球减少曝光,这样才能拍出亮度正确的照片。增减曝光值就叫曝光补偿。
曝光补偿的操作(Canon 450D为例)
图1-4/5:曝光补偿的操作(Canon 450D为例):按下Av+/-按钮,然后转动快门旁边的主转盘即可。下图是450D的显示屏,第二排Av代表曝光补偿,450D可以正负各补偿两档(共四档,从+2到-2),以三分之一档为调整单位。

      曝光补偿原则:白加黑减。如果有大片白色物体或有强灯等特别明亮的物体就要增加曝光量;有大片黑色物体则要减少曝光量。之所以需要曝光补偿,是因为相机的小电脑还没有聪明到能判断物体到底是什么,如果有一天电脑能辨别白雪或者煤球,也就不用补偿了。不过就算相机能认识物体,在艺术创作时还是需要曝光补偿,例如今天心情不好,想故意把明亮的世界拍得灰暗些;又比如我想增加曝光量,把一个深色皮肤的妹妹拍得白白的。这些相机的电脑永远学不会,因为它不懂我的心,所以我永远需要补偿。
      在胶片时代精确测光和曝光极其重要,负片曝光不足色彩就非常难看,反转片过曝一档,色彩和层次就消失大半。数码相机可以立即回放,曝光不准可以马上改,如果拍RAW,只要没曝成完全没层次的一片纯白,过曝/欠曝1EV之内都能后期调正。但差太多还是不行,相差2EV以上调正也会很难看。掌握曝光补偿白加黑减的原则依然重要。
 

第五节:焦距与焦距转换系数(focal length multiplier)

      镜头的焦距就是从镜片(或镜片组)的中心到底片(CCD)的距离,单位毫米(mm)。对全幅135数码单反来说,50mm镜头为标准镜头,简称标头。标头严格的定义:焦距等于底片(或CCD)对角线长度的镜头。单张135底片对角线长度为43mm,我们把焦距40-60mm的都称为标头。请注意:一个镜头是不是标头不是看焦距而是看视角,视角45度左右就是标准镜头。对120相机来说80-110mm焦距的镜头才是标头。对Nikon D5000等非全幅数码单反, 35mm才是标头。

用20mm广角镜头拍摄的上海南站月台
用20mm广角镜头拍摄的上海南站月台

      广角镜头(焦距小于35mm)能够让照相机“看得更宽广”,因为它视角大;长焦镜头(焦距大于70mm)能让照相机“看得更远”,但视角窄。长焦镜头也称远摄镜头或望远镜头。广角镜头都身材矮小,长焦镜头都高大威猛。
      焦距固定的镜头即定焦镜头。1960年以前,变焦基本靠走。现代变焦镜头优势明显,不用再走路,只需转动变焦环或拨动变焦开关。但变焦需要一套复杂的光学与机械系统,随之而来的问题是: 1,体积和重量大; 2,镜片多,成像比定焦稍差。

光学变焦与数码变焦
      数码相机上都写着XX倍光学变焦(Optical Zoom)。变焦倍数=最大焦距/最小焦距。一个28-280mm镜头的光学变焦倍数是280mm/28mm=10倍。倍数越大镜片越多,体积相应较大,画质相对较低,光圈相对较小。如Nikon P90光学变焦为26-624mm(24倍),但实测镜头边缘解像度差,看来24倍已经接近光学变焦目前的技术极限了。
关于digital zoom数码变焦我只有三个字:骗人的。数码变焦只是电子放大,软件稍作改动就可以从一倍到一万倍变焦任君自取。光学变焦才是真正的变焦。

 

表2-1:焦距与全幅135相机镜头的分类

焦距

镜头类型

视角

备注

小于20mm

超广角

大于95度

适合拍摄建筑与风光

20-35mm

广角

95-63度

适合拍摄建筑与风光以及街头抓拍

50mm

标准镜头

45度左右

具有F2以上的大光圈,便宜量又足

70-300mm

长焦

34-8度左右

适合拍摄远距离物体。其中85-135mm焦距段适合拍摄人像

大于300mm

超长焦

小于8度

适合拍摄超远距离物体比如野生动物

 

 

      镜头的焦距转换系数
      只有少数全幅数码单反CCD才与原35mm胶片一样大(36×24毫米),大部分数码相机CCD面积都比35mm胶片小,由此产生了镜头焦距转换系数的概念。Nikon非全幅DSLR的焦距转换系数为1.5,也就是说原来135相机的50mm标头变成了75mm,200mm的变成300mm,以此类推。
      几十年来我们习惯了135相机和35mm胶卷的世界,往往把50mm焦距,标准镜头以及45度视角三者等同起来。进入数码时代以来,这个观点是不对的。若焦距不变,CCD面积变小,镜头的视角也会变小。镜头的视角是由镜头焦距和胶卷(CCD)尺寸联合决定的。参见下图:

图1-3:焦距,CCD尺寸,视角三者的关系
焦距,CCD尺寸,视角三者的关系

      图中focal length就是焦距,angle of view就是视角。假如焦距不变,CCD越小,视角越小。如Nikon D90相机CCD对角线长约为33mm(原35mm胶片的2/3),焦距33mm的镜头其视角为45度(也就是说,33mm镜头的成像因为CCD变小而与原来50mm标头的成像一致)。我们就把50/33=1.5称为镜头的焦距转换系数,计算公式为135胶片与DSLR的CCD对角线长度之比。
     不同数码单反CCD大小不一,焦距转换系数也不同。CCD越小,焦距转换系数越大。SONY,Nikon和Pentax转换系数多为1.5。 Canon多为1.6,奥林巴斯Olympus和松下Panasonic等4/3系统的转换系数为2。
      进入数码时代以来, CCD从24x36mm到1/2.5英寸甚至更小,有多个不同规格,光看镜头焦距不知CCD大小,我们无法得知视角范围。为了让大家回到那难忘的看焦距知视角的35mm胶卷时代,数码相机在实际焦距后面都注明“相当于135相机xx-xxx焦距”。

单反镜头

      认识单反镜头前面那一圈字:

      CANON ZOOM LENS:佳能变焦镜头
      EF是佳能镜头卡口名称。EF-S是小CCD数码单反专用镜头。EFS镜头不能用在佳能全幅数码单反上。
      18-55mm 代表变焦范围18-55毫米(乘以焦距转换系数1.6后相当于全幅单反焦距28-88mm)
      1:3.5 – 5.6:在最小焦距18mm时最大光圈为F3.5,   最长焦距时最大光圈为F5.6。
      Ø58mm镜头滤色镜口径为58毫米

佳能A650IS小数码DC
佳能A650IS小数码DC

      佳能A650IS小数码DC。该机镜头变焦范围为7.4 – 44.4毫米,在最小焦距7.4mm时最大光圈为F2.8,   在最大焦距44.4mm时最大光圈为F4.8
      IS为Image Stabilizer, 表示此镜头内有图像稳定器。6x表示6倍光学变焦,44.4/7.4 = 6
      该镜头相当于35mm照相机35-210mm焦距,由此可得该镜头焦距转换系数为4.73,计算如下210/44.4=4.73=35/7.4
      单张135底片对角线长度为43.3mm,若焦距转换系数为4.73,我们得出该机CCD对角线长度为43.3/4.73=9.15毫米,非常小。

 

第六节:景深与光圈优先

              景深就是照片焦点前后延伸出来的“可接受清晰区域”。它只是一个概念,相机上并没有一个开关叫景深。清晰与否也没有绝对标准。一张合影若人

       脸很清晰,前面的鲜花和后面建筑物都模糊,清晰区域只限于人,我们就称此照片景深较浅(小)。若人鲜花和建筑物都清晰,照片的清晰区域很

       广,就称景深很大。风光摄影一般需要大景深,前后景物都要清楚。人像一般需要小景深,我们只要美女的脸部清楚,四周的树枝和丑男最好都模

       糊。

       有三个因素决定景深:1,光圈大小;2,焦距长短;3,被摄物体的远近。景深的确定原则是:

       1,光圈越大,景深越小;

       2,焦距越长,景深越小;

       3,离被摄物体越近,景深越小。

               若镜头的最小光圈为F22,这时候景深最大,在F2.8的时候景深最小(如果此镜头最大光圈是F2.8)。焦距越长景深越小这个好理解,广角镜头景

       深大,长焦镜头景深小。实际上17mm的超广角镜头如果使用F11以下的中小光圈,随便你朝何处对焦,前后景物都清晰。200mm或更长的镜头景深

       很小,一定要仔细小心对焦,最好在三角架上拍。离被摄物体越近,景深越小。所以在超近距离拍摄时要特别小心对焦,例如用微距镜头拍花花草草

       或小狗脸部特写。

               我们一定要摸清上述三个因素对景深的影响,在不同的焦距段用不同的光圈各拍几张,马上回放,熟悉图片的景深变化。要做到烂熟于心,一看

 

       焦距和光圈就知景深。

上海外滩的蝴蝶,浅景深示意图。光圈F5.6,焦距135mm

上海外滩的蝴蝶,浅景深示意图。光圈F5.6,焦距135mm

 

         到这里我们终于可以回头再谈谈光圈了,它是摄影里最重要的一个词。光圈有三个作用:

         1,控制进光量。这是拍摄成功与否的关键;

          2,控制景深。光圈越小,景深越大。虽然焦距和拍摄远近都影响景深,但焦距和被摄物远近的改变同时也会改变构图。当构图确定,能控制景深的武器就只剩下光圈了;

          3,光圈影响图片的清晰度。任何一个镜头都是中等光圈时成像最好(最清晰),最大光圈和最小光圈时解像度差。

          一张正确曝光的照片可以有好几种不同的光圈和快门组合,如何选择就要看拍摄意图了,如果要最小景深,那就选最大光圈;如果你要最大景深,那就选最小光圈;如果你要解像度最高,那就设置中等光圈。

          由此我们引出摄影最重要的概念之一,光圈优先(Aperture Priority):手动确定光圈的大小,相机会根据这个光圈值确定能正确曝光的快门速度。大写的A或者Av就代表光圈优先模式。

          曝光是光圈和快门的组合,光圈优先对应的概念是快门优先或速度优先:手动确定快门速度,相机会根据这个快门速度确定能正确曝光的光圈大小。简写为T或Tv。在某些时候快门速度很重要,要定格运动员冲刺撞线,快门速度最好在1/500秒甚至更快;如果要把流水拍得如丝般柔滑,快门速度要在0.5秒或者更慢。

 

图1-6:Canon佳能A650主转盘,Av和Tv代表光圈优先和快门优先
图1-7:Canon佳能40D主转盘,Av和Tv代表光圈优先和快门优先

 

第七节:白平衡与RAW

          要了解白平衡white balance就必须先了解另一个概念:色温color temperature。所谓色温就是以开尔文温度表示光线的色彩,单位是K。物体被加热到一定的温度时就会发出光线,此光线不仅含有亮度的成份,也含有颜色的成份。温度越高,蓝色的成份越多,图像就会偏蓝;温度越低,红色的成份就越多,图像就会偏红。

表1-2:光线的色温
光源   色温(K)
蜡烛   2000
钨丝灯   2500-3200
荧光灯   4500-6500
日光(平均)   5400
有云天气下的日光   6500-7000

 

 

 

 

 

           不同色温的光源下物体会呈现不同的色调,在日光灯下整体偏白,在普通白炽灯下整体偏黄。白平衡就是相机在不同光源下对白色的还原。有时候相机对色温判断错误,严重偏蓝或发黄。这时我们就要手动设置白平衡。万一人脑也判断错误怎么办?要彻底解决白平衡和色温准确性只有一个方案:选择RAW存储格式。

色温严重偏黄的照片(原图) 色温调整后的效果对比

 

 

          高档小数码DC和所有DSLR都有图片存储格式选择。图片文件巨大,一千万像素照片如果以TIFF格式存储,一张可超过25MB。我们需要把图片文件压缩以便一张卡能存更多照片。常用的图片压缩存储格式为JPEG或JPG。但JPEG是一种有损压缩,某些细节丢失。大部分相机都有图片质量选择,也就是JPEG压缩比选择,压缩得越厉害,文件越小,一张卡能存储更多照片,但细节丢失更多。

图1-8:Canon佳能450D显示屏上的图片画质调整菜单。
图1-8:Canon佳能450D显示屏上的图片画质调整菜单。

 

 

       数码相机CCD经曝光产生电子信号,相机把电子信号进行处理,再传给存储卡。这些处理包括白平衡配置,颜色饱和度的增减,锐度和对比度增减,降噪等,最后压缩为JPEG格式存储。

       RAW英文是原始的意思,这很好地说明了RAW图片的特点:它是原始的,CCD产生的电子信号直接传给存储卡,没有经过相机的任何处理,没有一点细节丢失。我们回家后在电脑上可以给RAW图片任意配置色温(彻底解决白平衡问题),调整颜色,锐度,对比度,曝光等等。桌面电脑比相机内的小电脑强大得多,后期精心处理RAW转换成的JPEG图片肯定漂亮。

       RAW的问题还是文件太大,而且处理费时间。如果旅行十天拍了上千张RAW,后期处理会让人头变得巨大。还好很多相机可以同时存储JPEG和RAW,如果JPEG图片还不错就不用处理RAW了。重要的拍摄存JPEG+RAW,一般图片存JPEG.

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本章结束语

          这不是一个完美的世界,很多事情无法兼顾,比如高ISO和图片质量,高倍变焦与图片质量,RAW和图片文件大小。如果要求最大景深的同时图片解像度也要最高,这也是一个不可能完成的任务,因为最大景深要求光圈F22,最高解像度要求F8。

         在实际拍摄中这样的矛盾还会有不少,这时只能确定哪个目标最重要。如果景深最重要,那就毫不犹豫的选择F22。我们必须要学会取舍,确定主要目标,忘记其他目标,然后坚决按下快门。

        人生就是选择,选择就是妥协。

 

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