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测光模式深入探讨

  测光方式多种多样,仅有测光元件的准确性、敏感性以及安放位置,还不足以保证测光的准确性。在一幅画面中,各部分光线是千变万化的,而且极不均匀。通常,自然界中光线的明暗分布,若以阴暗部分为基准,明亮部分的光线强度约为它的200倍,所以采用不同的测光方式和测量的区域不同,对测光结果的影响是很大的。 

  TTL测光方式有三种基本类型:分区式测光、点测光和加权平均测光。由于照相机市场竞争激烈,每个照相机生产厂家都会宣传自己的测光系统如何地好,但各种名目繁多的测光方式均可归纳成上述三种基本类型。 

  测光时,镜头的光圈位置也有所区别,可分成两类: 

  1、收缩光圈测光:即将光圈收缩至实际使用值处进行测光。这种方式在早期相机中较常见。但由于收缩光圈后使取景视场变暗、影响聚焦精度等缺点,现在已经很少使用了,在现代自动对焦的单反机中已经没有这种类型的测光系统; 

  2、全开光圈测光:无论选用何种光圈值,测光时均使镜头光圈处于最大孔径处,使取景视场始终处于明亮的状态。但要求镜头上具有传递光圈信息到机身的机构。现代自动对焦的单反机全部是全开光圈测光的。 

  一、平均测光 

  这种方式现已很少采用,但在某些单反机上仍有使用。这种测光方式的测光元件(多为 Cds)通常位于取景器的五棱镜上方,感光部分朝下面对聚焦屏。其视场被动地读取聚焦屏上影像的不同亮度,并加以平均。听起来是很理想的,当聚焦屏上影像的亮度和色调分布均匀时,的确是不错的。 

  如果被摄画面阴暗处占大部分,而被摄主体在较明亮处。若按平均测光方式的测光值进行曝光,得到的将是一张被摄主体曝光过度的照片;相反,若被摄画面以高光为主,则有可能得到一张主体曝光不足的照片。所以平均测光方式很快被其他测光方式所代替。 

  二、点测光和多点测光 

  点测光方式不是对整个画面,而是对画面中央一个很小的区域进行测光,区域的大小一般为总画面的2%左右,该区域与整个画面相比,可近似地看成是一个点,因而得名。点测光方式的感光元件一般是装在反光镜箱底部,主反光镜的中央部分是半透明的 (透明部分的大小决定了点测光区域的大小,在聚焦屏上会印有该区域大小的图案)。在主反光镜背后另外多加了一个小型的反光镜(副反光镜)。 

点测光灵敏度分布图 

  透过镜头的光线,经过主反光镜的半透明部分透射到背后的副反光镜上,副反光镜再将光线反射到测光元件上进行测光。这种方式的特点是测光准确,但较难使用,测光的正确与否与摄影者的经验很有关系。如果测量的区域不是画面的主体,整张照片的曝光就不一定准确,对整个画面的曝光影响很大。一般的使用方法是,若要使某一部分曝光准确,就应对该部分进行测光。点测光方式较受专业人士的喜欢,尤其适合于艺术人像、静物等摄影。 

  点测光又称重点测光、中央测光等。 

  多点测光方式由点测光方式发展而来,即点测光方式加上记忆装置。拍摄时使被摄体中不同的部位,先后位于取景视场中心进行点测光,照相机内的电子线路将每次的结果记忆下来,并按各点的平均值进行曝光。例如奥林巴斯OM-4Ti,每次对画面的2%测光,可连续记忆八个测光点的读数,并计算出平均值,这样可以兼顾画面中各部分的曝光。 

  实际使用中,很少有人将所允许的八点测光测足,最多测三、四次就够用了。多点测光适合于拍摄风景、人像等静止不动的物体,不适合于拍摄动体。因此多点测光虽然精度高,但其实用性远不如分区式测光方式。 

  三、中央重点加权平均测光

  尼康公司在测光系统上实现了突破,首创了这种测光方式。这一方式是平均测光与点测光方式的折衷形式。测光元件装在五棱镜后方(取景目镜上方),聚焦屏上的影像通过一只小透镜将画面的中央部分投影到感光元件上,测光读数以画面中央部分的亮度为主,即对中央部分的亮度最为敏感。中央区域可以比较宽,但一定要将边缘部分排除在外,这就是“中央重点”的含义,这种做法是符合一般摄影规律的,通常照片的“兴趣点”是位于画面的中央部分。 

  那什么是”加权平均”呢?这是一个数学概念: 

  例如有两个数值A和B,则数值(A+B)/2 则是这两个值的平均值; 

  如果另外有两个正的系数α和β,满足条件α+β=1;则数值(α*A+β*B)称为数A和B的加权平均值,α和β分别称为A和B的加权系数。  

  如果把A看作中央部分的测光值、B为边缘部分的测光值,而且α大于β,那么(α*A+β*B)就是中央重点加权平均值了。 

  实际上,边缘部分的加权系数并不是一成不变的,而是像一个山坡一样,逐渐向外减少。越是靠近边缘,加权系数越小;加权系统越大,灵敏度也就越高。 

  中央重点加权平均测光方式的中央加权系数比较大,所以中央部分的测光值对最终测光值的影响较大。这种测光方式能同时兼顾被摄主体和四周景物的亮度,因此对被摄主体的测光精度较高,尤其适合于拍摄带风景的人物照片。但对于亮度不均匀或反差太大的场合,该方式具有与平均测光方式一样的缺点。 

  中央重点加权平均测光方式已经成为了单反机的常规测光方式。中央区域的大小和加权系数因厂家和型号而异。例如传统相机中尼康F-801和F4的中央区域为直径是12mm的圆形(相对于取景范围而言),但F-801的中央区域加权系数为0.75,而F4的则为0.6。 

  多数中央重点加权平均测光系统的中央重点稍向下偏移一些。在户外拍摄时,明亮天空的亮度对测光结果的影响要小一些。 

  中央重点加权平均测光又称中央重点测光、偏重中央平均测光、侧重中央式测光、偏重中心平均测光等。 

  四、分区式测光 

  从前面的分析可知,对于加权式测光,当画面边缘亮度较高时,由于加权系数比较小,故无法在最终测光值中反应出画面反差大这一事实,在逆光、反差大等场合有严重的局限性,因此分区式测光方式就应运而生。 

  分区式测光又称多幅面测光、多模式测光或区域分割式测光,主要原理是将画面分成几个区,先测取每个区的亮度,然后经过综合计算,选择相应的测光模式,给出一个能兼顾各区的曝光值。从理论上讲,分区式测光方式都具有自动逆光补偿能力。分区式测光方式中一个区的测光灵敏度分布与中央重点加权平均测光方式的分布很相似,因此中央重点加权平均测光也可称为”单区测光”方式。 

  分区式测光方式有多种形式,分区的数量也不同,有双区、三区、五区、六区、八区、十四区和十六区等。

佳能 21分区测光

  1、矩阵式测光(Matrix Metering): 

  这是最早出现的分区式测光方式,由尼康公司首创,最早用于1983年出品的尼康FA单反机上,叫做AMP(Automatic Multi Pattern,自动多分区)测光系统,专利注册商标为”矩阵式测光方式”。经过多年考验, 事实证明了这种测光方式实用、准确和使用方便,现代尼康各款单反数码相机的矩阵测光,都是在这一基础上的改进。

  矩阵式测光方式的测光元件是装在五棱镜后面,共采用了两只三段测光元件,组合成5个段,将聚焦屏上的画面分成5个区域。  

  矩阵式测光方式的工作原理是经过对大量的照片进行分析(F4和F-801用的数据超过24000个),可以将所测量到的光的特性分成5个亮度值和5个反差值,并按横向和纵向排列,这样就形成了数学上的5X5矩阵(这就是这种测光方式名称的由来)。当5段SPD对各区域同时测光后,将各自的测光结果输入到机身内的计算电路,对画面中的高亮度和低暗度值进行截断处理 (高亮度物体,如太阳、天空等,在一般摄影中是不会作为被摄主体的;而低亮度的测光信号,由于电平过低,难以与杂光干扰信号相区别,从而失去了有用亮度信息的可靠性)。经过截断处理后,运算出4个测光值:中央测光值BV、高亮度中央测光值BH、平均测光值BM和低亮度中央测光值BL。然后根据这个55矩阵中确定从这4个测光值中选择一个作为最终测光值。 

  例如画面的景物的亮度是中间值、反差较小,从上述55矩阵中可判断为是拍摄室外一般的风景与人物照,此时应选择BV作为曝光依据;若亮度值稍高、反差值较大,应选择BL作为曝光值,其目的是保留暗部细节。 

  矩阵式测光方式对景物亮度很高的场合,把曝光值控制在低于EV16.33(ISO 100),从而使拍摄雪景时,可得到白色而不是灰色的效果;还有对低亮度的信号控制在高于EV1,以利于夜景等拍摄。 

  另外,一些尼康相机上还设有可以检测纵向拍摄的传感器,所以当相机处于纵向位置时,矩阵分区作相应的修改。 

  2、奥林巴斯ESP方式: 

  这种方式最早见于OM-40上,全称为(Electro Selective Pat-tern,电子选择分区)测光方式。ESP实际上是一种两分区测光方式,将画面全体分成中央和周围两个部分,中央部分约占总画面的25%,以每秒10次的频率对这两个区域进行测光,从平均值、中央重点加权平均测光、点测光和低亮度点测光种方式中,选择一种作为相机的测光方式。可以解决逆光或暗背景等复杂环境的正确测光问题。当画面中央的亮度与其他部分的测光值相差太大时,测光系统会作出相应的调整,给出以中央区域为主的曝光组合。奥林巴斯将 ESP测光方式用于以后的很多相机中,只要配有点测光和中央重点加权平均测光方式的相机,大多数是按ESP来测光工作的。实际上是两种测光方式都在同时工作,只要两个测光值相差太大,表明被摄主体处于逆光位置,因此相机不是调整曝光值,就是启动相机的内置闪光灯进行填充式闪光补光。

  ESP 分区方式将分区测光简化,有利于降低生产成本,所以成为以后一些普及型AF单反机较多采用的测光方式,如美能达的Dynax 3000i和Dynax 5000i、潘太克斯SF7等。

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