高人高论 深入解析DC曝光与分区曝光法

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文/墨玄

　　亚当斯将曝光区分为11个等级，从0区曝光到X区曝光。他将反射率为18%的中灰影调板定为“影调值V”，把直接获得“影调值V”的曝光称为“V区曝光”，拍摄到底片的密度名为“密度值V”，从“密度值V”使用正常反差相纸获得的影调就是“影调值V”。以“V区曝光”加一档就获得“VI区曝光”，减一档就获得“IV区曝光”，其余各区依此类推。亚当斯通过分区曝光对底片上的潜影进行控制，再通过胶片显影的过程控制影调的压缩与扩张，从而得到高质量、层次丰富的影像。这就是著名的“分区曝光法(Zone System)”。

　　本文试图找出分区曝光与柱状图(Histogram)所示亮度范围的对应关系，说明民用数码相机的曝光特性，探讨将分区曝光法运用到电子暗房中，通过数字技术提高影像质量。

　　首先，我们需要了解柱状图中各个参数的含义。在Photoshop的Histogram中，除了Cache Level外，有7项参数，描述如下:

Mean:描述平均亮度值。

Standard deviation (Std Dev):标准偏差。描述亮度值的偏移量。

Median:显示亮度范围的中间值。

Pixels:描述被选定用于柱状图(Histogram)的像素总数量。

Level:显示“十字星”所选区域的亮度级别。亮度级别分为256级，从0至255。

Count:显示“十字星”所选区域的像素总数。

Percentile:显示“十字星”所选区域的像素数占像素总数的百分比。

　　柱状图(Histogram)从0—255分为256(8bit)的亮度等级，也就是我们平常说的“256级灰阶”。我们将亮度等级分为11个区，平均23级为一个曝光区，中间值为127和128。所以我们将116至139的亮度范围定义为“V区”，其余每变化一区曝光，灰度级相应增减23级，依此类推，得到如下对应关系:

Level:	139～116	115～93	92～70	69～47	46～24	23～0
Zone:	V	IV	III	II	I	0

Level:	116～139	140～162	163～185	186～208	209～231	232～255
Zone:	V	VII	VII	VIII	IX	X

　　但事实上，这种对应关系是不正确的。原因很简单，柱状图中的亮度级并非呈几何增长;而每增加一档曝光，所获得的曝光量就会在原来的基础上乘2，它是呈几何增长的。那么运用到上述对应关系上就会出错。通过实验同样证明了这一点。

　　实验很简单，我们推荐各位使用数码相机的影友都抽时间做一次。一来可以了解自己数码相机中传感器(CCD或COMS)的特性，二来可以将分区曝光法有效地运用到曝光和电子暗房中，提高影像质量。实验方步骤如下:

1、选择物体色调均匀区域作为被摄对象，这样做的目的是在成像区域获得相对集中的灰度值。被摄对象可以是阴影中的白墙、油漆均匀的门等等。笔者选用了一块色调较为均匀的桔红色鞋盒表面进行实验。

2、以测光值直接拍摄一张，然后增减5档曝光，每增减一档各拍一张。这样，我们就得到11张照片。分别对应11个曝光区。其中第一张是直接测光所获得的反射率为18%的中灰影调，即“V区曝光”所得到的影调。

3、将照片导入Photoshop，用柱状图(Histogram)进行观察，并记录下亮度平均值(Mean)或亮度中间值(Median)。之所以选用几乎没有反差的样板作为拍摄对象，是因为获得的亮度范围会很窄，同时影像亮度平均值(Mean)和亮度中间值(Median)相差无几，从而降低实验的误差。笔者选择了Median作为参考值。

4、将所获得的数据绘制成曲线。笔者使用Canon PowerShot G2进行测试，获得曝光曲线如下:

　　纵坐标是256级亮度，横坐标是11个区的曝光。曲线的肩部急转落于VIII区，趾部平缓落于III区。这很好地解释了为什么“数码相机曝光过度1级，惨不忍睹，高亮处细节损失严重，无法弥补;曝光不足3级，虽然损失不少，但阴暗部仍有细节”的现象。同时，对应分区曝光法，横坐标上的曝光区应向左侧偏移半格。