曝光控制中的傳統與革新

張寧

4.3膠片和數字攝影機之辨

4.3.1 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，這個參數是使用攝影器材進行曝光控制的依據。計算黑白負片的感光度時，是以規定的沖洗條件沖洗后的底片達到規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指數EV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風馬牛不相及，兩者相安無事平行發展幾十年。在實際創作中，標清攝像機一直遵循著將18%的灰板的亮度信號支配在50IRE21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定調整到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，創造特定的影調效果。

現在幾乎所有的數字攝影機都轉向了ISO，因為以感光度、光圈和快門形成的“曝光三角形”在創作中具有無可比擬的可操作性。但數字產品的ISO必須通過其他的方法來確定，具體方法記錄在標準《攝影技術.數字靜物照相機.曝光指數、ISO感光度標定值、標準輸出靈敏度和推薦曝光指數的測定；ISO 12232：2006》中。制造商遵循這些標準來為傳感器確定ISO值，也就是現在大家常說的基準ISO或者基礎、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，對數字攝影機同樣適用？

以SONY的F55為例：（表1）

以Kodak標準灰卡測光作為曝光基準，分別用S-Log2和REC.709模式分別對灰板進行拍攝，然后再把S-Log2映射到REC.709，實驗證明S-Log2的18%曝光點和SONY給出的參數說明相吻合，基準點偏低。（圖54、55）

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。再以ARRI Amira為例：（表2）

情況大致相同，只是18%中灰更亮，再向上一檔對應的是白種人膚色，也比S-Log2亮。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還在陰影區域降低了趾部。圖56是SONY的S-Log2、S-Log3和ARRI Log-C、電影投影機、ACES22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，還必須開拍前試片，確定曝光補償的數量。

圖57中的場景的亮度范圍超過了9檔，用S-Log2拍攝能很好的照顧到高光和暗部。

拍攝時在人臉的位置標準灰板測光，然后以此為基礎以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的位置依然細節豐富，最關鍵的是人臉的亮度能夠提升到理想的狀態，而暗部的密度沒有崩潰。（圖58）

4.3.2 降感和迫沖的數字化應用

對感光度的“稱謂”，Canon、Sony和Panasonic使用ISO，而ARRI使用EI。從學術上說，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，而數字攝影機并不能隨時更換感光單元（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，即曝光指數的一種變換值。現在業內的許多人望文生義把EI翻譯成曝光指數，可謂失之毫厘謬以千里。曝光指數即EV，系根據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。23

所以對于數字攝影機來說，調整ISO的說法是不準確的，容易誤導攝影師，導致在創作中對暗部細節或者亮部細節的錯誤強調。調整ISO，更準確的說是調整EI是數字攝影機對膠片降感和迫沖的數字化應用，它不但改變了感光單元的靈敏度，更關鍵的是它改變了18%中灰在整個影調中的位置，進而影響到整個影調結構的構成。從圖59 SONY官方給出的數據中可以說明這一點。

ARRI的官方數據也說明了18%的位置會改變，但寬容度不變（圖60）。ISO或EI的調整和更換不同感光度的膠片存在著巨大相似性，和降感、迫沖獲得特殊的影調關系有異曲同工之妙。但現在的攝影師大多把這種調整作為應對照度不足的應急辦法。ISO本質上是A/D電路前的放大電路，所以在數字攝影機用Log方式記錄時，ISO的設置會影響最終記錄下來的數據。應急使用的后果是改變了原有的影調結構，通過后期再調整是無能為力的。

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、200、400、800、1600、3200等等24，后期映射調色后看哪一種EI的反差和色彩質量最好或者最合適，實拍時就采用此EI值。

4.3.3 曝光和光比控制的復雜性

有了以上對ISO和EI的辨析，可以得出結論：18%中灰不再是曝光的基準，但它依然是影調控制的絕對參考。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，現在的科學研究發現，明暗度平均的場景，實際平均反光率僅為13%，但為了保持技術標準的連貫性，今天的灰卡仍一如以往的做成18%的灰，根據這個結果，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25。數字攝影時代，面對如此豐富的Log，如果以18%灰板作為測光和曝光的依據，忽略不同伽馬的特性和不同的EI條件下中灰的位置，一定會導致曝光的偏差，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量。

18%灰依然是影調控制的最佳參考。從標清攝像機的曝光控制可以得到啟示：不論靈敏度是F8還是靈敏度為F11的攝像機，在常規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的傳遞和人眼主觀感受的完美匹配。數字攝影機中的Log模式按照規范的測光，中灰亮度偏低，但這并不意味著攝影師在創作中機械的把中灰支配到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備的動態范圍、色域后，被拍攝對象和中灰板亮度一致的影調能夠支配到示波器的中間位置。（圖61）

不只是曝光，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，到數字攝影機14檔的動態范圍下使用16：1都不能稱作大光比。從技術發展的角度可以說數字攝影機的新發展的確離更準確的還原甚至超越人眼有了革命性的進步，但是從創作控制規范的角度說，仍然有很長的路要走。

4.4數字攝影時代的曝光控制規范

按照數字攝影機的特性，可以參考綜合運用以下三種曝光控制的方法：

4.4.1選用對數空間的監視器

如果用廣播級的高清監視器，符合Rec.709規范的圖像能正確的還原其伽馬空間和色域空間。Rec.709是符合傳統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 Telecommunication Unions ITU-R Recommendation BT.709的簡稱。因為Rec.709是用來顯示圖像的視頻監視器的國際標準，所以用通用的顯示器監看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的處理。

用其他色域模式記錄的圖像則需要選用對數模式的監視器，或者通過中間設備在輸出給監視器上的信號加載LUT26，例如Arri Alexa Log-C模式拍攝的圖像。（圖62和圖63）

前期拍攝中數字攝影機往往要應用特殊的曝光對數曲線（Log），像Canon C-Log、Arri Alexa的 Log-C、Sony的S-Log、RED R3D媒體的REDFilmLog設置，都是曝光對數曲線的應用。早期的數字攝像機由于電路系統的寬容度遠遠低于膠片，記錄動態范圍細節的能力非常有限，而采用這些對數曲線能彌補數字產品的先天不足，能夠最大限度的保護圖像中高光和陰影部分的細節。但是不通過LUT映射和后期處理，在普通的監視器上圖像的動態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。所以前期拍攝時監看最好選用對數監視器或者是帶Log模式的監視器。

這里需要特別提醒的是，雖然對數監視器能夠還原反差和色彩，但這種還原是在監視器內部應用LUT映射的結果。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，由于外部環境亮度變化的影響，監視器里的影像并不能非常準確的反映實際的曝光結果。所以不能以監視器里看到的影像作為在曝光的參看和光孔的設置的絕對依據，還是要結合實際量光、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。

4.4.2借助示波器合理進行曝光補償

本章第3部分詳細介紹了如何借助示波器定光，換一種方式說，如果想快速“進階”，最有效的方法是從問對的問題開始。

“如何確定影像已經正確曝光？”

“正確的人臉、皮膚影調應該如何把握？”

“什么樣的亮度能稱得上恰到好處？”

“如何設定影像的高光部分？”

熟悉曝光分區和波形之間的對應關系，才能準確判斷曝光在不同的場景中是否合理，是否準確表現了時間感，也就是時間定位。圖64是波形示波器的0-1023波形范圍和0-10共11個分區的對位示意圖，簡單表明了波形和分區之間的轉換。借助于這種對應關系，攝影師來判斷場景的曝光是否準確。

圖65顯示是一個比較明亮的室內，以18%中灰板作為測光基準，按照測光表讀數進行曝光。通過監視器目測，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該位于9區和10區之間，也就是波形示波器900——1023的范圍。人物的面部亮度應該位于6區，考慮到室內場景光線照度比室外要弱一些，普遍降半區的曝光更加符合觀眾根據日常生活經驗對空間環境的判斷，所以把人物面部的曝光鎖定在5區和6區之間，高光鎖定在9區和10區之間。轉換成波形示波器指標則是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。

曝光補償直到達到上述要求。（圖66）

遮罩（MASK）把影像的局部分離，定位查看波形。（圖67）

數字攝影機的Log模式極大提高了數字攝影機的動態范圍，使之可以達到甚至超越膠片的寬容度。寬動態范圍可以讓攝影師表現個人風格的余地更大，比如曝光過度的高調和曝光不足的暗調。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的發揮其優勢。

4.4.3特殊場景曝光偏移以擴展特定影調層次

“向上曝光”擴展暗部細節層次。根據場景的特點，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，利用調色軟件的反差控制工具把影調壓縮到合理的時間氣氛。

利用EI改變影調結構。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范圍最為優化，即能保證暗部低噪點又能使高光干凈平滑。針對特定的創作需求，EI可以以1/3檔為單位從ISO160至3200進行調整。（表3）

EI雖不會改變14檔的動態范圍，但是影像的影調結構卻發生了重大變化。EI值越低，18%中灰位置上移，系統分配給暗部的動態范圍增加，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，細節減少，但同時高光的動態范圍得到擴展。

結語：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部層次之間的亮度間距，以及確定能夠反映創作意圖的曝光點，往往被看成是一個攝影師技術和藝術綜合素質的體現。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和氣氛效果試驗，來掌握不同的參數設置與實際影像效果之間的關系，其重要性不言而喻。

膠片時代如是，數字攝影時代亦如是！

21. IRE是一個在視頻測量中的單位，以創造這個名詞的組織——“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。

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

23. 這是《簡明攝影詞典》中解釋，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。

24. 最理想的是用1/3EV的間隔來拍攝，比如ISO64，ISO80，ISO100，ISO125，ISO160等等，但是現在的數字攝影機的設置的EI間隔是1EV。

25. 美國國家地理學會攝影叢書《實用攝影手冊》，彼得·K·布里恩、羅伯特·凱普托著，黃忠憲譯。遼寧教育出版社，2003年7月第一版。P137。

26. LUT是Look-up table的縮寫，也就是“像素灰度值映射表”。LUT的出現是為了轉換現在的各種標準，精確的再現色彩空間和亮度空間。