理解曝光：亮度、光圈与快门

摄影是捕捉光线的艺术。如果嫌艺术这个词语过于矫情与文艺，那么不妨把摄影理解为捕捉光线的过程。摄影的整个过程无非是将场景中的光线捕捉下来，并且通过某种介质加以呈现。在胶片时代，我们用以捕捉和呈现光线的是银盐胶片；而在数码摄影中，我们用来捕捉光线的则是图像传感器（CMOS或者CCD），各种电子设备成为最终呈现照片的主要工具。

照片反应的是外界的光线强弱，而在其中起决定作用的步骤是曝光。我想在文章一开始强调的是：无论胶片摄影还是数码摄影，曝光的定义与本质是完全一样的，没有任何不同。站在光线的角度，曝光取决于投射到感光元件上的光线数量；站在摄影者的角度，曝光的目的是控制这一强度以获得合理的照片亮度。在一张黑白照片中，光线最弱的区域表现为黑色，光线最强的区域表现为白色，这两者之间则是不同深浅的灰色过度。曝光就是为了以合适的强度来捕捉光线，使得照片呈现的亮度更符合我们眼睛所能感受的实际情况，或者符合我们的创作需要。从另一个角度来说，合理曝光的原则是要让我们想要表现的对象明暗与感光元件的感光能力相契合，捕捉我们所需要的所有明暗细节。

1. 曝光与感光元件的动态范围

在摄影中，合适的曝光经常被评价为“正确曝光”，而“过曝”（overexposure）用于描述曝光过度，“欠曝”（underexposure）则用来描述曝光不足。尽管在不同场合下对于“正确曝光”的定义会有所区别，然而我认为只要你不太钻牛角尖，大多数时候我们对于正确曝光的理解还是相似的，即如实反映我们所看到的世界，并且获得一个合理的直方图分布。

下图是一张曝光基本正确的照片。它所反应的情况与肉眼所见的实际情况非常接近。考察一下照片的直方图，所有像素都在直方图上比较均匀地分布。这代表感光元件的感光性能较好地得到了利用。

当曝光不足，照片会显得非常暗，这是直观的感受。这时候看直方图，你会发现在直方图的右半边几乎没有任何东西，而左侧很拥挤，甚至一直延伸到左侧以外。简单来说，这时候你只利用了一部分感光元件。感光元件的感光能力是有一定限制的，我们可以把感光元件所能感受的最低亮度与最高亮度之间的范围称为动态范围，这是感光元件的物理特性。合理的曝光是让照片亮度尽可能处于感光元件的动态范围之间。当照片欠曝，有许多暗部区域落在了感光元件动态范围的左侧，我们说这些区域处于“阴影剪切”。处于阴影剪切的区域没有细节，在画面上表现为纯黑。也就是说，曝光不足的照片浪费了感光元件对于高光的感光能力，同时却使得许多阴影区域无法被正确区分细节。

反之，如果照片过曝，那么看起来就会非常亮。这时候直方图的表现与欠曝的照片正好相反。直方图左侧部分几乎一片空白，而有一部分像素溢出到直方图的右侧，我们称之为“高光剪切”或者“高光溢出”。处于高光溢出的区域也没有细节，表现为纯白。因此，过曝也浪费了感光元件的感光能力，同时使得高光部分的细节无法被区分。

因此，从人的直观感受来看，正确曝光是为了获得接近于实际体验的照片明暗分布。而从感光元件的感光能力来看，正确曝光是为了充分利用感光元件的动态范围，发挥感光元件的感光能力，避免不必要的阴影剪切和高光溢出。

2. 曝光三要素：亮度、光圈、快门速度

曝光的本质是感光元件所感受到的光线强度。假设下雨天你拿一个脸盆放在室外集雨——当然，这样的事情现在是很少了，权当做个比方。我在打这个比方的时候脑子里首先想到的是《西游记》——有三个因素会对你收集雨水的多少产生决定性影响。第一是雨量。在瓢泼大雨中和在绵绵细雨中收集雨水显然是不同的。第二是脸盆的口径。脸盆口径越大，单位时间收集的雨水就越多。第三个因素是你集雨的时间。把脸盆在室外放1分钟和10分钟所收集的雨水数量显然是不同的。

把透过镜头的光线假想为雨水，那么感光元件就是我们用来集雨的脸盆。在单位时间内投射到感光的光线强度就好似在单位时间内通过脸盆收集的雨水量。相似的，决定曝光强弱的也有三个因素：

• 1. 拍摄场景的实际光线强度（雨势大小）；
• 2. 光圈大小（脸盆的口径）；
• 3. 快门速度（集雨时间的多少）。

环境光线强度：环境光线强度是决定曝光的最基本要素。在光圈与快门速度不变的情况下，环境光线越强，曝光量就越大；环境光线越弱，曝光量就越小。由于光线强度的变化非常大，而曝光本质上光线强度的反应。因此，环境光线强度是曝光的先决条件。

光圈：光圈用于控制镜头的通光量。镜头光圈越大，通过镜头的光线也就越多，曝光越强，画面越亮；镜头光圈越小，通过镜头的光线越少，曝光量越低，画面也就越暗。

快门速度：快门速度用于控制曝光时间的长短。快门速度越快，曝光的时间就越短，感光元件获得的光线越少，曝光量越低，照片就越暗；快门速度越慢，曝光时间越长，感光元件获得的光线越多，曝光量越强，照片就越亮。

当你释放快门按钮，相机的快门帘幕打开，光线投射到感光元件上开始感光。这一过程的持续时间由快门速度决定，而在该时间内投射到感光元件上的光线多少则由环境光线强度与光圈大小决定。因此，上述三个因素共同决定了在一次曝光过程中投射到感光元件上的光线的多少，也就决定了曝光的强弱。

由于环境光线在很多场合下是不可控的，因此当你需要调整曝光的时候，你可以调整光圈与快门速度来实现你的目的。然而，究竟如何调整光圈与快门速度既取决于它们所决定的曝光量，又取决于它们对画面其他性质的影响。我们下面就光圈与快门分别做进一步的探讨。