图片质量与ISO 光圈 快门 测光 曝光与曝光补偿 焦距和焦距转换系数 景深与光圈优先 白平衡与RAW
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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。
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。
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。
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。 |
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。 |
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。
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。
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”。
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。
?58mm镜头滤色镜口径为58毫米
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 |
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。
| 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。
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。