■畢根輝 張 寧 王 灝 宋澤毅

數(shù)字攝影時代的曝光控制
——兼論18%灰板是否還是曝光基準

■畢根輝 張 寧 王 灝 宋澤毅

數(shù)字攝影機的感光單元非常敏感，即使有微小的差異，都會在影像上產(chǎn)生迥然不同的結(jié)果，數(shù)字攝影和膠片攝影在曝光控制的嚴苛性上來說并沒有本質(zhì)的差別。數(shù)字后期可以調(diào)整曝光，并不等于說拍攝時就可以不重視曝光，控制越精確，生成的影像質(zhì)量就越高，這是無需爭論的事實。數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了標清攝像機、高清攝像機和數(shù)字攝影機三個階段，從最初的動態(tài)拐點到現(xiàn)在的 Log伽馬，關(guān)于曝光控制的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生了“翻天覆地”的變化。本文從特性曲線、EI等核心技術(shù)切入，探討數(shù)字攝影時代的曝光控制規(guī)范。

曝光控制；感光度；特性曲線；伽馬；ISO；EI；調(diào)色

景物的亮度范圍有大有小，被攝體的明暗光亮比，受光源的強弱與反射狀態(tài)的影響，變化非常復(fù)雜。由于人眼對這種變化有較強的適應(yīng)能力，即使在明暗光亮比很大的情況下，也能看清景物。如在夏季晴天，中午地面上接受的照度可達10萬勒克斯，而夜晚滿月時景物接受的照度只有大約0.3勒克斯，其變化范圍高達 33.3萬倍。在這么大的范圍內(nèi)人眼都能看清物體，而感光材料和數(shù)字攝影機的感光單元（CCD或CMOS），能夠按比例正確記錄的景物亮度范圍卻有了一定的限度。①

為了“彌補”這種限度，傳統(tǒng)感光材料和數(shù)字攝影機的感光單元都采取了相應(yīng)的策略。膠片通過改進感光乳劑的“配方”來提高寬容度，感光單元則通過處理電路施加伽馬（Gamma）控制提高動態(tài)范圍。記錄材料的本質(zhì)區(qū)別決定了兩者在曝光控制方面的思路存在巨大差異。

膠片帝國百余年來積累了豐富的創(chuàng)作經(jīng)驗和美學積淀，而數(shù)字攝影機在 “所見即所得”“前期不足后期補”的松懈創(chuàng)作態(tài)度下，并沒有真正發(fā)揮新材料新技術(shù)的特性優(yōu)勢，甚至有些作品出現(xiàn)色彩失真、影調(diào)斷裂的慘痛教訓。實踐表明，新舊材料和技術(shù)之間一定是繼承和發(fā)揚的關(guān)系，效果實現(xiàn)的方式和路徑雖有差異，但最終的美學追求是相同的。數(shù)字技術(shù)全面取代膠片雖已是時代大趨勢，但忽略膠片工業(yè)建立技術(shù)觀念、思維體系也絕非明智之舉，各大廠商的電影伽馬很好地體現(xiàn)了膠片和數(shù)字的這種內(nèi)在聯(lián)系。本文即是要嘗試從特性曲線、EI等核心技術(shù)切入，探討數(shù)字攝影時代的曝光控制規(guī)范。

一、膠片的曝光控制

膠片雖然日漸式微，但卻是解決目前數(shù)字攝影曝光控制難題的一把鑰匙，不可不察。常見的黑白和彩色膠片的寬容度為128∶1，也就是說膠片能按正比例記錄景物亮度范圍的能力是7級（可以理解為7檔光圈或者7EV）。用有限的寬容度記錄上萬倍的反差，取舍是關(guān)鍵。如圖1。

圖 1 典型的攝影影調(diào)再現(xiàn)示意圖②

在膠片的曝光控制中，18%灰是關(guān)鍵，它是自然景物的平均反光系數(shù)。黃種人皮膚的平均反光系數(shù)是23%，白種人是30%。在這個曝光基準點之上保留3檔，之下保留4檔，最符合人眼的自然觀感，最大限度地保留了影像的層次細節(jié)。換個說法，這是人眼最希望看到的層次細節(jié)。這也是經(jīng)典的上三下四經(jīng)典膠片曝光控制理論的由來。

值得注意的是，18%的灰又經(jīng)常被稱作中灰，而不是數(shù)學計算中的50%灰。反光率和灰度是兩個概念，反光率18%的灰呈現(xiàn)在膠片上，恰好位于影調(diào)的中間。計算機的圖像處理中，50%的灰度和反光率18%的灰板的確具有相同的影調(diào)值。

二、數(shù)字攝影機的特性

1.第一階段：標清時代的 DCC控制

標清電視時代，DCC（Dynamic Contrast Control）動態(tài)對比度控制是控制曝光的核心技術(shù)。當時大部分廣播級攝像機都采用電荷耦合單元CCD作為感光單元，作為一種光電轉(zhuǎn)換的器件，CCD的動態(tài)范圍遠遠超過了攝像機電路系統(tǒng)的動態(tài)范圍。高端的數(shù)字標清攝像機的電路系統(tǒng)的動態(tài)范圍能達到約6級光圈，換算成景物亮度比是1∶60。而2/3英寸 CCD的動態(tài)范圍是電路系統(tǒng)的6倍③，即600%，為了把CCD的性能最大化，借助于伽馬曲線，廠商研發(fā)出了動態(tài)對比度控制的算法。見圖2。

圖2 標清攝像機拐點及斜率控制原理④

像圖3索尼DSR-600PL/650WSPL、DVCAM攝像機通過分析某個場景的高光區(qū)域，系統(tǒng)自動地設(shè)置多個不同的拐點和斜率，以防止光比過大的場景中（如一束強烈的陽光照射進昏暗的室內(nèi)）出現(xiàn)高亮部分曝光過度的現(xiàn)象，從而實現(xiàn)了具有一定智能特點的“自適應(yīng)高光控制”功能⑤。

圖3 智能化防過曝拐點控制曲線

在DCC的幫助下，攝像機的動態(tài)范圍增加到了8檔光圈。這個范圍雖然非常接近印片用膠片的寬容度，但并沒有給電視畫面帶來所謂的“膠片感”。對比拐點控制曲線和膠片的特性曲線不難發(fā)現(xiàn)，拐點只是針對圖像高光部分的壓縮，并不會增加暗部和中間調(diào)的層次。而且過度的拐點控制會導(dǎo)致高光部分發(fā)悶，缺少必要的對比。標清時代的攝像機依然具有圖像層次少、局部反差過大的缺陷。

2.第二階段：數(shù)字攝影機的電影伽馬曲線

技術(shù)發(fā)展到本世紀初，廣播級數(shù)字攝像機的字眼逐漸被高清攝像機、數(shù)字攝影機取代。高清時代，廠商的目標直奔“膠片感”而來。在這場“數(shù)字革命”中，索尼HDW-F900R高清攝像機功不可沒，許多大電影用它拍攝，像喬治·盧卡斯的《星球大戰(zhàn)前傳2》和雅克·貝漢的 《海洋》等，它的貢獻在于其創(chuàng)造了一類更加接近膠片特性曲線的伽馬曲線。

圖4是官方公布的HDW-F900R的伽馬曲線，曲線上任一點的伽馬值，不再是固定不變的，而是隨光照強度的變化而變化。通過調(diào)整伽馬曲線的形狀，攝像機可以產(chǎn)生高反差或者是低反差畫面，以及模仿膠片感光特性的電影風格。

圖4 索尼 HDW-F900R的四條預(yù)置伽馬曲線

2010年，作為阿萊公司進入數(shù)字攝影領(lǐng)域之后的重要產(chǎn)品，ARRI Alexa的出現(xiàn)徹底改寫了膠片影壇霸主的格局。它是一款35mm膠片風格的數(shù)字攝影機，所謂膠片風格關(guān)鍵在于Log-C。Log-C里面的字母“C”代表的是“Cineon”。 “Cineon”是20世紀90年代柯達公司開發(fā)的膠片數(shù)碼掃描、處理和記錄系統(tǒng)，同時也是一種文件格式的名稱，包含了掃描負片的密度數(shù)據(jù)。密度是膠片感光特性的對數(shù)測量標準，密度與以對數(shù)單位測量的膠片曝光度的關(guān)系被稱為膠片的特性曲線。每一種膠片都有它自己的特性曲線，但整體看來曲線變化的規(guī)律是一致的。對于 Alexa而言，阿萊推出的Log編碼方式與掃描負片的密度數(shù)據(jù)相似，因此它被稱為 “Log-C”。在現(xiàn)在的電視系統(tǒng)中直接監(jiān)看，在未經(jīng)任何處理時Log-C是灰的，畫面非常平，但是卻為后期提供了極大的靈活性⑥。見圖5。

圖5 ARRI Alexa攝影機用 Log模式拍攝的素材和 Rec.709監(jiān)視器顯示的畫面

終于，柯達破產(chǎn)了，數(shù)字電影攝影機一統(tǒng)天下已成定局。廠商全部跟進Log格式，佳能的C系列用CLog，Sony F系列用S-Log，BMD系列用Film，雖有差異，但思路相同。

用電影對數(shù)伽馬取代電視伽馬的最大好處是影調(diào)細節(jié)能和膠片相媲美，甚至超越膠片。圖6中的電影伽馬的特點是暗部斜率最大，對應(yīng)輸出電平范圍也最大，記錄景物的層次細節(jié)也最豐富。針對這一部分，電路系統(tǒng)分配的記錄比特數(shù)也最多，達到了14比特和12比特。結(jié)合人眼視覺的對數(shù)特性，以及人眼對暗部細節(jié)最敏感的特征，這種數(shù)據(jù)分配更合理。

圖6 電視伽馬和電影對數(shù)伽馬⑦

對數(shù)伽馬極大擴展了數(shù)字設(shè)備的動態(tài)范圍，但同時也使曝光控制變得非常復(fù)雜。膠片時代只要掌握了特定膠片型號的特性曲線，通過洗印試片，攝影師就能非常自信的調(diào)整曝光。因為特性曲線的特性都是相似的，層次最豐富的直線部分是成比例變化的，百余年來，從拍攝到?jīng)_印形成了一整套可控的體系，結(jié)果是可預(yù)測的。而數(shù)字攝影機的感光特性曲線還是一個新生事物，遠沒有形成成熟的工業(yè)流程規(guī)范。由于Log自身的特點，再加上沒有配套的監(jiān)看和技術(shù)指標測量設(shè)備，曝光控制既不能沿用標清時代的做法，也不能照搬膠片的上三下四理論。

從圖7彩色負片與對數(shù)伽馬感光特性的曲線對比來看，本文開篇介紹的膠片的技術(shù)規(guī)范顯然不適用于Log模式，以18%的灰板作為曝光的基點勢必會導(dǎo)致中間調(diào)和暗部曝光不足。那么如何才能進行精確的曝光控制？要科學地回答這個問題，必須清楚膠片和數(shù)字攝影機的區(qū)別。

圖7 Kodak film 250D（5246）和對數(shù)伽馬的感光特性比較（對數(shù)坐標）

三、膠片和數(shù)字攝影機之辨

1.ISO的“陷阱”

膠片時代感光度是指感光乳劑在特定的曝光條件和顯影條件下對光的敏感程度，這個參數(shù)是使用攝影器材進行曝光控制的依據(jù)。計算黑白負片的感光度時，是以規(guī)定的沖洗條件沖洗后的底片達到規(guī)定密度所需要的曝光量為準的，彩色負片則要考慮三層乳劑各自的感光能力。每一種膠片都有其基準 ISO，通過迫沖或降感，膠卷的ISO可以被升高或降低。降感會降低膠片的反差，同時提高其寬容度；迫沖則會增大反差，同時增加顆粒感。

標清時代的攝像機是沒有ISO的，只有靈敏度。不同靈敏度的機型之間的曝光量也從來不用曝光 EV值或光圈檔位來換算，改變靈敏度的方法是使用增益（用dB表示）。以CCD和CMOS作為感光單元的攝像機和膠片的曝光顯影原理，兩者平行發(fā)展幾十年。在實際創(chuàng)作中，標清攝像機一直遵循著將 18%的灰板的亮度信號支配在 50IRE⑧單位。由于黃種人皮膚反光率為23%，在沒有中灰板和示波器的情況下，往往會把一級斑馬紋的電平設(shè)定調(diào)整到700毫伏視頻信號電平幅度的60%～65%，正好是灰板反光率提高5個百分點的IRE位置。攝像機和膠片雖殊途、卻同歸。

有一點要特別提出，不同的標清攝像機由于靈敏度不同，在把18%中灰的亮度支配到50IRE時，曝光參數(shù)也不相同。用測光表測光的方法并不適用于當時的攝像機，測光表主要的作用在于確定場景中合適的光比、創(chuàng)造特定的影調(diào)效果。

現(xiàn)在幾乎所有的數(shù)字攝影機都轉(zhuǎn)向了 ISO，因為以感光度、光圈和快門形成的 “曝光三角形”在創(chuàng)作中具有無可比擬的可操作性。但數(shù)字產(chǎn)品的ISO必須通過其他的方法來確定，具體方法記錄在標準 《ISO 12232∶2006攝影—數(shù)字照相機—曝光指數(shù)、ISO感光度標定值、標準輸出靈敏度和推薦曝光指數(shù)的測定》中。制造商遵循這些標準來為傳感器確定ISO值，也就是現(xiàn)在大家常說的基準ISO或者基礎(chǔ)、原生ISO，保證了具有相同靈敏度的傳感器和膠片一樣對光線具有相同的敏感程度。這是否意味著所有適用于膠片攝影的測光表與曝光控制技術(shù)，對數(shù)字攝影機同樣適用？

以Kodak標準灰卡測光作為曝光基準，分別用 SLog2和 REC.709模式對灰板進行拍攝，然后再把SLog2映射到 REC.709，實驗證明 S-Log2的18%曝光點編碼值偏低。見圖8。

圖8 映射后和 REC.709模式下直接拍攝的波形比較仍然偏低30CV值

Log模式下，中灰板的輸出偏低，而且不同的Log模式比如S-Log和 Log-C也是有差異的。SONY的官方數(shù)據(jù)是 S-Log2模式下，中灰對應(yīng)的 IRE是30.3 ～34.3，而ARRI Amira Log-C模式下，中灰對應(yīng)的是38～42。顯然ARRI在實際曝光控制時，比 S-log2更適用。針對這種情況，SONY研發(fā)出了S-Log3系列并作為建議選項。在人們揣測 SONY的動機是否是用3系替代2系時，SONY委婉地否認了。為獲得更好的暗部對比度，S-Log3模式還在陰影區(qū)域降低了趾部。圖9是SONY的S-Log2、S-Log3和ARRI Log-C、電影投影機、ACES⑨特性曲線的比較。

圖9 S-Log2、S-Log3和 Log-C等特性曲線的比較

攝影師在用Log進行曝光控制時，要比膠片曝光更加小心。不但要熟悉所使用的 Log特性曲線的特點，還必須在開拍前試片，確定曝光補償?shù)臄?shù)量。

圖10中場景的亮度范圍超過了 9檔，用S-Log2拍攝能很好地照顧到高光和暗部。

圖10 SONY FS700 S-Log2模式拍攝的大光比畫面

拍攝時在人臉的位置標準灰板測光，然后以此為基礎(chǔ)、以0.3EV為單位上下包圍曝光。測試證實如果是以灰板標準測光值F11進行曝光，加載官方的LUT映射后人臉的亮度偏低，后期調(diào)整的幅度過大，暗部的密度會被破壞。補償曝光 0.7EV對于這個場景的大光比來說是比較折中的選擇，高光細節(jié)雖然有所減少，但是僅僅是窗戶的最亮部失去了一些層次，而對于臺面上F64的位置依然細節(jié)豐富，最關(guān)鍵的是，人臉的亮度能夠提升到理想的狀態(tài)，而暗部的密度沒有崩潰。見圖11。

圖11 ＋0.7EV映射調(diào)色后

2.降感和迫沖的數(shù)字化應(yīng)用

對感光度的“稱謂”，Canon、Sony和Panasonic使用ISO，而ARRI使用EI。從學術(shù)上說，ARRI更準確。膠片時代，攝影機通過更換不同速度的膠片來改變感光度，而數(shù)字攝影機并不能依靠隨時更換感光單元（CMOS等）來改變感光度，唯一的方法是通過功率放大器放大信號來獲得不同的感光度。

EI：exposure index，即曝光指數(shù)的一種變換值?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)的許多人望文生義地把EI翻譯成曝光指數(shù)，可謂失之毫厘謬以千里。曝光指數(shù)即EV，系根據(jù)感光片固有感光度所確定的曝光量，用這個曝光量曝光，再用普通顯影可以生成曝光正確的底片。EI值則系根據(jù)感光片非固有的感光度所確定的曝光量，必須有某種特殊顯影加工才能獲得曝光正確的底片。例如ISO400作為EI800曝光，然后加強顯影，可使底片效果與ISO800膠片相近。⑩

神經(jīng)外科作為外科學中專業(yè)性較強且復(fù)雜的一個分支，特別是神經(jīng)解剖學、神經(jīng)定位診斷等仍是神經(jīng)外科臨床規(guī)范化培訓教學體系的薄弱環(huán)節(jié)，其臨床實踐也較其他科室難以掌握[1-3]。傳統(tǒng)的LBL教學硬性灌注知識，很難保證優(yōu)異的教學質(zhì)量[4-6]。PBL教學強調(diào)以互動學習為主[7-8]，能夠顯著提高教學質(zhì)量和學生綜合素質(zhì)[9-10]。但單一的PBL教學打破了學科知識的完整性，無法滿足神經(jīng)外科的教學需要[11-13]。

所以對于數(shù)字攝影機來說，調(diào)整ISO的說法是不準確的，容易誤導(dǎo)攝影師，導(dǎo)致在創(chuàng)作中對暗部細節(jié)或者亮部細節(jié)的錯誤強調(diào)。調(diào)整ISO，更準確地說是調(diào)整EI，是數(shù)字攝影機對膠片降感和迫沖的數(shù)字化應(yīng)用，它不但改變了感光單元的靈敏度，更關(guān)鍵的是它改變了18%中灰在整個影調(diào)中的位置，進而影響整個影調(diào)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。從圖12 SONY官方給出的數(shù)據(jù)中可以說明這一點。

圖12 F55中的EI設(shè)置，18%的中灰在整個影調(diào)中的位置會隨著調(diào)整而改變

但現(xiàn)在的攝影師大多把這種調(diào)整作為應(yīng)對照度不足的應(yīng)急辦法。ISO本質(zhì)上是 A/D電路前的放大電路，所以在數(shù)字攝影機用Log方式記錄時，ISO的設(shè)置會影響最終記錄下來的數(shù)據(jù)。應(yīng)急使用的后果是，改變了原有的影調(diào)結(jié)構(gòu)，通過后期再調(diào)整也無能為力。

對EI的深度解讀同時也說明了前期“試片”工作的重要性，用不同的 EI分別拍攝片子中重要的、典型的 場景，比如 ISO160、ISO200、ISO400、ISO800、ISO1600、ISO3200等等（11），后期映射調(diào)色后看哪一種EI的反差和色彩質(zhì)量最好或者最合適，實拍時就采用此 EI值。

3.曝光和光比控制的復(fù)雜性

有了以上對 ISO和EI的辨析，可以得出結(jié)論：18%中灰不再是曝光的基準，但它依然是影調(diào)控制的絕對參考。兩層意思并不矛盾，下面詳細說明。

18%中灰不再是曝光的基準。中灰是否是大自然的平均亮度？這個問題在膠片時期就存在爭議，現(xiàn)在的科學研究發(fā)現(xiàn)，明暗度平均的場景，實際平均反光率僅為13%，但為了保持技術(shù)標準的連貫性，今天的灰卡仍一如以往地做成18%的灰，根據(jù)這個結(jié)果，柯達公司建議攝影師使用18%灰卡來進行替代性測光時，補償 ＋0.5EV的曝光量作為正確曝光的參考（12）。數(shù)字攝影時代，面對如此豐富的Log，如果以18%灰板作為測光和曝光的依據(jù)，忽略不同伽馬的特性和不同 EI條件下中灰的位置，一定會導(dǎo)致曝光的偏差，增加后期DI的工作量和難度，如果偏差較大則會嚴重影響影像質(zhì)量。

18%灰依然是影調(diào)控制的最佳參考。從標清攝像機的曝光控制可以得到啟示：不論靈敏度為F8還是靈敏度為F11的攝像機，在常規(guī)的曝光控制上都要把中灰支配在示波器的中部，也就是50IRE的位置。中灰是自然界萬物的平均反光率，它的正確還原意味著整個影調(diào)的傳遞和人眼主觀感受的完美匹配。數(shù)字攝影機中的Log模式按照規(guī)范的測光，中灰亮度偏低，但這并不意味著攝影師在創(chuàng)作中機械地把中灰支配到30.3%～34.3%（S-Log2），而是一定按照敘事的要求進行曝光補償。簡單說如果不考慮劇情要求的時間氣氛，只是完成正確曝光，那么要確保自己拍攝的素材映射到投放設(shè)備的動態(tài)范圍、色域后，被拍攝對象和中灰板亮度一致的影調(diào)能夠支配到示波器的中間位置，見圖13。

圖13 人物臉部曝光對應(yīng)的波形位置

不只是對曝光，對光比的控制也有了新的要求。標清時代最早的2∶1、4∶1，高清時代的8∶1，到數(shù)字攝影機14檔的動態(tài)范圍下使用16∶1都不能稱作大光比。從技術(shù)發(fā)展的角度可以說，數(shù)字攝影機的新發(fā)展的確在更準確地還原甚至超越人眼有了革命性的進步，但是從創(chuàng)作控制規(guī)范的角度說，仍然有很長的路要走。

四、數(shù)字攝影時代的曝光控制規(guī)范

按照數(shù)字攝影機的特性，可以參考綜合運用以下三種曝光控制的方法。

如果用廣播級的高清監(jiān)視器，符合Rec.709規(guī)范的圖像能正確地還原其伽馬空間和色域空間。Rec.709是符合傳統(tǒng)電視制作流程標準的一種輸出格式 （色域空間的模式）。Rec.709是 the International TelecommunicationUnion’sITU-R Recommendation BT.709的簡稱。因為 Rec.709是用來顯示圖像的視頻監(jiān)視器的國際標準，所以用通用的顯示器監(jiān)看Rec.709模式的圖像是非常匹配的。另外 Rec.709的圖像可以被大部分的高清視頻后期軟件輕易地處理。

用其他色域模式記錄的圖像則需要選用對數(shù)模式的監(jiān)視器，或者通過中間設(shè)備輸出給在監(jiān)視器上的信號加載LUT（13），例如ArriAlexa Log-C模式拍攝的圖像，見圖14。

圖14 左為 ArriAlexa Log-C拍攝的圖像在 Rec.709監(jiān)視器上監(jiān)看的效果；右為Log-C的圖像在對數(shù)監(jiān)視器上看到的效果

前期拍攝中數(shù)字攝影機往往要應(yīng)用特殊的曝光對數(shù)曲線 （Log），像 CanonC-Log、ArriAlexa的 Log-C、Sony的S-Log、RED R3D媒體的REDFilmLog設(shè)置，都是曝光對數(shù)曲線的應(yīng)用。早期的數(shù)字攝像機由于電路系統(tǒng)的寬容度遠遠低于膠片，記錄動態(tài)范圍細節(jié)的能力非常有限，而采用這些對數(shù)曲線能彌補數(shù)字產(chǎn)品的先天不足，能夠最大限度地保護圖像中高光和陰影部分的細節(jié)。但是不通過 LUT映射和后期處理，在普通的監(jiān)視器上，圖像的動態(tài)范圍會被壓縮在很窄的范圍，圖像給人的直接感受是平和灰。所以前期拍攝時最好選用對數(shù)監(jiān)視器或者是帶Log模式的監(jiān)視器進行監(jiān)看。

這里需要特別提醒的是，雖然對數(shù)監(jiān)視器能夠還原反差和色彩，但這種還原是在監(jiān)視器內(nèi)部應(yīng)用 LUT映射的結(jié)果。如果場景的反差較大，攝影機拍攝的Log素材即使記錄了所有的亮度層次，映射到監(jiān)視器上仍然有可能丟失高亮和暗部層次，干擾攝影師的判斷。另外，由于外部環(huán)境亮度變化的影響，監(jiān)視器里的影像并不能非常準確地反映實際的曝光結(jié)果。所以不能以監(jiān)視器里看到的影像作為在曝光的參看和光孔的設(shè)置的絕對依據(jù)，還是要結(jié)合實際量光、定光來綜合處理決定。借助示波器成為精確曝光控制的必然選擇。

2.借助示波器合理進行曝光補償

如何確定影像已經(jīng)正確曝光？正確的人臉、皮膚影調(diào)應(yīng)該如何把握？什么樣的亮度能稱得上恰到好處？如何設(shè)定影像的高光部分？

要回答這些問題離不開純粹派攝影 F64小組核心成員A·亞當斯的分區(qū)曝光理論。在亞當斯的“視界”中，所有被攝體的亮度都可以分為十一個區(qū)域。波形示波器的0－1023波形范圍和 0－10共11個分區(qū)的對應(yīng)關(guān)系大致是一個分區(qū)對應(yīng)100個10比特量化的編碼值。熟悉曝光分區(qū)和波形之間的對應(yīng)關(guān)系，才能準確判斷曝光在不同的場景中是否合理，是否準確表現(xiàn)了時間感，也就是時間定位。

圖15顯示的是一個比較明亮的室內(nèi)，以18%中灰板作為測光基準，按照測光表讀數(shù)進行曝光。通過監(jiān)視器目測，只是從灰白色的墻壁就非常容易看出影像曝光不足，右上角窗戶透入的高光應(yīng)該位于9區(qū)和10區(qū)之間，也就是波形示波器900—1023的范圍。人物的面部亮度應(yīng)該位于6區(qū)，考慮到室內(nèi)場景光線照度比室外要弱一些，普遍降半?yún)^(qū)的曝光更加符合觀眾根據(jù)日常生活經(jīng)驗對空間環(huán)境的判斷，所以把人物面部的曝光鎖定在5區(qū)和6區(qū)之間，高光鎖定在9區(qū)和10區(qū)之間。轉(zhuǎn)換成波形示波器指標則使人物面部亮度波形頂部位于580附近，室外亮度波形頂部在950附近。

圖15 曝光不足的畫面和波形

曝光補償直到達到上述要求，見圖16。

圖16 曝光補償后的畫面和波形

數(shù)字攝影機的 Log模式極大提高了數(shù)字攝影機的動態(tài)范圍，使之可以達到甚至超越膠片的寬容度。寬動態(tài)范圍留給攝影師表現(xiàn)個人風格的余地更大，比如曝光過度的高調(diào)和曝光不足的暗調(diào)。但在每個片子開拍之前，攝影師都必須對即將用到的攝影機進行測試，掌握攝影機的特性，以便充分地發(fā)揮其優(yōu)勢。

3.特殊場景曝光偏移以擴展特定影調(diào)層次

“向上曝光”擴展暗部細節(jié)層次。根據(jù)場景的特點，如果不存在特別的高亮部分，而且敘事要求擴展暗部細節(jié)層次，可以利用Log曲線的特點向上曝光。然后配合后期的工藝流程，利用調(diào)色軟件的反差控制工具把影調(diào)壓縮到合理的時間氣氛。

利用EI改變影調(diào)結(jié)構(gòu)。以 ARRI Amira為例，Amira的基準感光度是ISO800，分配給中灰上部和下部的動態(tài)范圍最為優(yōu)化，既能保證暗部低噪點又能使高光干凈平滑。針對特定的創(chuàng)作需求，EI可以以1/3檔為單位從ISO160至3200進行調(diào)整，見表1。

EI雖不會改變14檔的動態(tài)范圍，但是影像的影調(diào)結(jié)構(gòu)卻發(fā)生了重大變化。EI值越低，18%中灰位置上移，系統(tǒng)分配給暗部的動態(tài)范圍增加，也就意味著暗部的噪點會更少，但同時高光的動態(tài)范圍壓縮，層次過度減少；EI值越高，18%中灰位置下移，暗部噪點會增加，細節(jié)減少，但同時高光的動態(tài)范圍得到擴展。

表1 ARRI Amira EI設(shè)置對應(yīng)的中灰上下動態(tài)范圍

總之，對一個攝影師來說，精確的曝光控制是一項非常重要的能力要求。在一條抽象的感光特性曲線上，如何精確地控制被攝景物的亮度范圍和內(nèi)部層次之間的亮度間距，以及確定能夠反映創(chuàng)作意圖的曝光點，往往被看作一個攝影師技術(shù)和藝術(shù)綜合素質(zhì)的體現(xiàn)（14）。重視對不同攝影機感光特性曲線的研究測試，通過在開拍前進行大量細致的技術(shù)和氣氛效果試驗，來掌握不同的參數(shù)設(shè)置與實際影像效果之間的關(guān)系，其重要性不言而喻。

膠片時代如是，數(shù)字攝影時代亦如是！

注釋：

① 畢根輝：《攝影技術(shù)：影視藝術(shù)創(chuàng)作基礎(chǔ)》，北京師范大學出版社2007年版，第3頁。

② 柯達公司編著：《柯達專業(yè)黑白膠片》，張娟譯，浙江攝影出版社1999年版，第6頁。

③ 當前的超35毫米CMOS已經(jīng)達到了800%。

④ 通常攝像機都會保留一定的動態(tài)范圍余量，比如標成動態(tài)范圍上限為100%，那么最大可以達到110%，超過110%的部分，攝像機將通過白電平切割的方式使畫面的高亮部分呈現(xiàn)為全白狀態(tài)。

⑤ 韓振雷、侯慶來：《從伽瑪曲線和拐點控制理解攝像機的感光特性》，《電視字幕 （特技與動畫）》，2009年第5期。

⑥ 靈活性的代價是工業(yè)流程變得比以前復(fù)雜了。用Log模式拍攝的素材，如果用普通的監(jiān)視器監(jiān)看，無法判斷畫面的曝光和反差。

⑦ 王亞明：《新一代數(shù)字攝影機技術(shù)》，《現(xiàn)代電影技術(shù)》，2011年第12期。

⑧ IRE是一個在視頻測量中的單位，以創(chuàng)造這個名詞的組織——“無線電工程學會（Institute of Radio Engineers）”來命名的。IRE把視頻信號的有效部分——視頻安全黑色（黑電平）到視頻安全白色（白電平）之間平分成100份，定義為100個 IRE單位，即0～100IRE。100IRE相當于700毫伏視頻信號電平。

⑨ Academy Color Encoding Specification的縮寫，譯為：學院色彩編碼系統(tǒng)。是美國電影藝術(shù)與科學學院提出的新一代的電影制作標準。

⑩ 這是《簡明攝影詞典》中的解釋，其中沒有給出EI的中文叫法，筆者認為可以叫做相對感光度。

（11） 最理想的是用1/3EV的間隔來拍攝，比如ISO64、ISO80、ISO100、ISO125、ISO160等等，但是現(xiàn)在的數(shù)字攝影機設(shè)置的EI間隔是1EV。

（12）［美］彼得·K·布里恩、羅伯特·凱普托：《實用攝影手冊》，黃忠憲譯，遼寧教育出版社2003年版，第137頁。

（13） LUT是Look-up table的縮寫，也就是 “像素灰度值映射表”。LUT的出現(xiàn)是為了轉(zhuǎn)換現(xiàn)在的各種標準，精確的再現(xiàn)色彩空間和亮度空間。

（14） 高向明：《高清畫面的影像效果與數(shù)字攝像機的專業(yè)掌控》，載《中國電影電視技術(shù)學會影視技術(shù)文集》，2007年8月。

（作者畢根輝系中國傳媒大學中傳教育培訓集團董事長、教授；張寧系中國傳媒大學繼續(xù)教育學部講師；王灝系中國傳媒大學繼續(xù)教育學部高級工程師；宋澤毅系中國傳媒大學藝術(shù)學部戲劇影視學院講師）

【責任編輯：劉 俊】