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EV 值有三重含义 来源,通过应用场合来区分术语含义;手机中 EV 主要表示曝光补偿。

一、曝光设定(曝光值)

曝光(Exposure) 可以理解成 光圈值 f快门速度 tISO 感光度 三者的最优组合。

EV_曝光三角.png

对于大多数采用 CMOS 技术的手机和监控相机,光圈固定在最大值,故 \(F/\#\) 为常数,曝光主要由快门与 ISO 决定。

1.1 光圈系数

\[ N = f/\# = f/D \]

即:光圈系数(f 值)= 镜头焦距 / 光圈孔径。焦距不变时,光圈孔径越大,光圈系数越小(详见 AE 的光圈系数公式推导)。

1.2 曝光方程

美国国家标准机构(ASA)为了方便计算胶片机的曝光参数,提出一个经验公式,也称为曝光方程 来源。在拍摄加权平均亮度为 \(L\) 的场景时,满足如下方程的曝光参数被认为可以得到一张亮度合适的照片:

\[ \frac{N^2}{t} = \frac{L \cdot S}{K} \]

其中:

  • \(N\) 为光圈值(f-number);
  • \(t\) 为快门速度(曝光时间);
  • \(S\) 为 ISO;
  • \(K\) 为测光表校准常数,通常 \(K = 12.5\)
  • \(L\) 为亮度。

1.3 曝光值

由曝光方程可推导出曝光值(Exposure Value, EV)

\[ EV = \log_2\left(\frac{N^2}{t}\right) = \log_2\left(\frac{L \cdot S}{K}\right) \]

其中 \(N\) 为光圈系数,\(t\) 为曝光时间(快门)。

曝光值每增加 1 将改变一档曝光,也就是将曝光量减半,比如将曝光时间或光圈面积减半。因此,更大的曝光值,适用于更亮的环境。

EV_曝光值刻度.png

"曝光值"反映的是拍摄参数的组合,应称为曝光设定组合(combinations of camera settings),而不是曝光量(photometric exposure)。

发明初衷

  1. 两个维度降为一个维度,方便控制。
  2. EV 交由算法控制,使用者可以仅关注景深或运动模糊程度。

1.4 APEX(加法曝光系统)

同样由曝光方程可推导出测光系统 APEX(The Additive System of Photographic Exposure),把曝光拆成几个可加的项:

\[ E_v = A_v + T_v = S_v + B_v \]

其中 \(C\) 为常数,各项均为以 2 为底的对数(每加 1 即一档):

  • \(A_v = \log_2(N^2)\):表示光圈大小;
  • \(T_v = \log_2(1/t)\):表示快门快慢(不是时间长度);
  • \(S_v = \log_2(S \cdot C)\):表示相机感度;
  • \(B_v = \log_2\left(\dfrac{L}{K \cdot C}\right)\):表示环境光的"加权平均"亮度。

APEX 的好处是把"光圈 + 快门"与"感度 + 环境光"统一到同一个对数刻度上相加,便于测光表与算法换算。

二、曝光补偿

许多现代照相机都允许设置曝光补偿,并通常用 EV 这个词来表示。手机相机的专业模式中的 EV 就是曝光补偿

在这种情况下,EV 指的是相机测光数据减去实际曝光值的差。比如 +1EV 的曝光补偿意味着增加一档曝光,不管是通过延长曝光时间还是更小的 f 值。因此,在这里,EV 的含义和先前刻度系统中的 EV(曝光值)恰好是相反的。

何时使用

  1. 「摄影笔记」中提到,在大光比环境下,假设使用平均测光,通过调整曝光补偿值来获取主体细节。
  2. 自动曝光下,EV0 一般对应 18% 灰;而在特殊场景(如雪景)和为体现不同的摄影效果(活泼、压抑)而调整曝光补偿值 来源

在 M(手动档)档下虽然不能直接调节曝光补偿,却可以通过调节光圈、快门、感光度来控制。——相机在 ISO 和 S 固定时,依然可以调整 EV 补偿值,但手机不行?(待考)

曝光补偿的设置可以方便地绘制曝光表。

EV_曝光补偿表.png

三、作为照度与亮度的量度

WIKIPEDIA: Exposure Value 给出了在 ISO 固定下,在不同场景下的推荐 EV 值。

好像没怎么用到,暂时不关注了。