剛學攝影的朋友,一定常常聽到這個名詞 ── 曝光鐵三角 (Exposure Triangle),亦即決定一張照片的曝光值之三個基本要素 ── 光圈 (Aperture)、快門速度 (Shutter Speed)、以及感光元件對光線的敏感度 (ISO)。為了瞭解這三個基本要素,就得先瞭解相機的基本構造,在 Nikon 的英文官方網站上,可以找到對於相機基本構造的解釋 (有簡易的動畫說明,讀者不妨上去瞧瞧),筆者將其網址以及內容做了部分截圖,並據此說明如下:
相機的基本構造 (資來源來為 Nikon 英文官方網站)
由其構造繪圖可知,光線會先經過相機的鏡片(Lens)、光圈(Aperture),在尚未按下快門鈕(Shutter-Release Button)的情況下,光線會經由反光鏡(Mirror)的反射,轉往上方的五稜鏡(Pentaprism)或五面鏡(Pentamirror),再經由五稜鏡或五面鏡的反射,將光線導向觀景窗(Viewfinder),此時攝影者就可從觀景窗看到其所取景的範圍景象;若是在按下快門鈕的當下,則反光鏡會往上收住,好讓光線通過,此時快門簾(有如窗簾或門簾,收捲起來時可讓光線進入屋內,展開時可以遮住光線,按下快門鈕就有如收捲窗簾或門簾)也會收起來讓光線通過,最後光線打在影像感光元件(Image Sensor)上,好讓感光元件收集光子(Photon)以產生影像。
在尚未按下快門鈕(包含半按快門鈕)的情況下:
在按下快門鈕的當下 ── 快門簾收到一半的時候:
在按下快門鈕的當下 ── 快門簾已經完全收掉的時候:
光圈的基本功用,是用來控制進光量(進入相機內的光子數量)的大小,控制的方法就是藉由縮小或放大由數枚金屬葉片所組成的孔徑,打個比方來說,光圈控制進光量的大小,就有如水龍頭控制水量的大小。除了控制進光量的大小之外,光圈的另一個作用,就是可以控制景深的深或淺,而其中的淺景深則可用來凸顯主題。
快門的基本作用,是用來控制影像感光元件能夠接收光子的時間長度,以水龍頭的例子來說,就是打開水龍頭多久以後才關掉,那一段打開水龍頭讓水流出來的時間長度,就相機來說就是快門的速度。
ISO 值的大小是影像感光元件對於光線敏感度的分級,ISO 的值越大表示影像感光源元件對於光線越敏感,ISO 的值越小表示影像感光元件對於光線較不敏感,但必須留意的是,ISO 的值越大,受雜訊影響的程度也較大,成像的雜訊顆粒也較大較明顯。
相機光圈的大小,是以 f 值來表示,英文稱為 f-number 或 f-stop,其定義為焦距(Focal Length)除以入光孔的直徑 (the Diameter of the entrance pupil),亦即:
f-number = F / D
因此,在焦距不變的情況下,光圈越大,f-number 越小;光圈越小,f-number 越大;亦即,f-number 與光圈大小成反比。在鏡頭焦距、快門速度、以及 ISO 之值都不改變的情況下,f-number 每增大根號 2 倍,相機的進光量恰減少一半,例如拿 f/2.8 與 f/2 相比,其進光量比 f/2 少了一半。
f-number 的級數:
f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22, f/32;
現今的數位單眼相機在這些級數之間大都還有中間級數值(通常有兩個),這是因為科技的進步,讓進光量的控制可以做到更為精密的程度,同樣的情況也發生在快門速度以及 ISO 之值的級數上。
快門速度的級數:
B 快門(手動控制), 30s, 15s, 8s, 4s, 2s, 1s, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000, 1/8000;
ISO 之值的級數:
100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800;
相同進光量(影像感光元件所收集到的光子數量相同)但曝光組合不同的範例:
- 光圈大小 f/4, 快門速度 1/250, ISO 值 400;
- 光圈大小 f/4, 快門速度 1/500, ISO 值 800;
- 光圈大小 f/2.8, 快門速度 1/1000, ISO 值 800;
- 光圈大小 f/5.6, 快門速度 1/125, ISO 值 400;
- 光圈大小 f/8, 快門速度 1/60, ISO 值 400;
- 光圈大小 f/8, 快門速度 1/30, ISO 值 200;
由以上範例可知,曝光鐵三角可以控制進光量的大小,而透過三者之值的相互補償,可以得到數種不同的曝光組合(曝光鐵三角的組合:Aperture、Shutter Speed、以及 ISO),但這些曝光組合的進光量卻是相同的,因此這個曝光鐵三角的相互補償關係,就可以用來做長時間曝光的測光與時間估算,例如我們想要拍夜景而必須做長時間的曝光,但又不知道該曝光多久,此時就可以將曝光模式先切到光圈優先,把光圈開到最大,假設是 f/2.8,ISO 之值也調到最大,假設是 3200,然後先拍一張,假設相機最後拍出來的時間是 5 秒,而 5 秒比較接近 4 秒,因此曝光組合 (2.8, 4, 3200) 就是這個場景的合適曝光組合之一,根據「相同進光量的曝光鐵三角之相互補償原則」,我們就可以計算出「將光圈縮到 f/8,ISO 降到 200」時,曝光時間應該是多少,之後再將曝光模式切到手動,曝光時間切到 B 快門,裝上快門線,設定好曝光時間,再拍一次該夜景。至於為何要「先把光圈與 ISO 開到最大後先拍一張,再依據進光量相同原則縮光圈降ISO來計算出曝光時間後再拍一張」,其理由則是:
- 一個一個地去猜試該夜景的合適曝光組合,可能得試很多次,先讓相機幫我們計算出曝光時間,可以省時省力;
- 將光圈與ISO開到最大,所需的曝光時間最短,據此我們可以在最短的時間內得知該場景的合適曝光組合之一;
- 一般而言,光圈過大,影像的成像品質就會開始變差,而且夜晚的光源也難以拍出星芒,所以夜拍最好要縮光圈 ── 成像品質較佳、光源較易形成星芒;
- ISO 之值過高,影像的成像品質會有較多與較大的雜訊顆粒,所以夜拍最好要降 ISO;
Okay,行筆至此,讀者對於曝光鐵三角應該已有一定程度的理解,即使當下還沒有完全理解也沒關係,多拍多想,拍久了看多了就懂了!
備註:五稜鏡(pantaprism)與五面鏡(pentamirror)的功用雖然相同 ── 讓攝影者可在觀景窗看到取景的影像,但五稜鏡是一塊清澈的實心玻璃體,其中有幾面會被完全塗黑,僅有面向反光鏡以及觀景窗的面向不會被完全塗黑,而且通常不會跟觀景窗與面板做成一個整體;五面鏡則是由五片鏡子所組成,大多數的時候都是跟觀景窗與面板做成一個整體。