曝光控制與運動模糊

寫在前面：

說到曝光，相信有人會覺得那有什麼不會的，「快門、光圈、ISO，曝光控制的三劍客，會耍這三把大劍，曝光控制絕對不在話下」。等等，下面說的這些或許有你不知道「原生ISO，雙原生ISO，像素大小，信噪比，寬容度，RAW格式視頻，Log編碼視頻，快門角度，運動模糊……」

本文針對於視頻拍攝，而不針對於照片的拍攝，雖說理論還是有部分是通的。

1.什麼是進光量？

進光量指的是在拍攝時，相機COMS或CCD能接受到的光量，而相機的進光量直接影響了最後畫面的亮度。在環境不變的情況下，能影響相機進光量大小的因素有快門速度，光圈大小，還有鏡頭前是否有濾鏡、是什麼濾鏡，而相機ISO的設定並不影響相機的進光量。

2.關於光圈（Aperture）

光圈大，光圈值越小，進光量越大這是大家都知道的。光圈越大，光圈值越小，虛化效果越強，這也是老生常談的話了。

常見的光圈值有1、1.4、2、2.8、4、5.6、8……這些值之間的變化則代表一檔光圈的變化（因為我們在說曝光時使用的「單位」往往是一「檔」），而每一檔光圈值是根據（根號2）的指數以0、1、2、3、4……的方式變化的。

衡量光圈大小的方式一般有F值和T值，這兩種不同的方式，而區別就在於T值的衡量方式比F值更加嚴格，T值測量的是鏡頭的實際進光量，而F值則表示的是理論鏡頭的進光量，因為鏡頭設計的原因（因為鏡片的透光率不盡相同），F值一樣的兩個鏡頭在其他條件都一樣的情況下拍攝出來的畫面亮度很有可能是不一樣的，而T值一樣的兩個鏡頭在其他條件也都一樣的情況下，拍攝出來的畫面亮度肯定也是一樣的。而對於一般的攝影攝像，我們使用F值就已經足夠。而鏡頭的焦外虛化能力理論上來說可以用F值的大小進行判斷。

鏡頭成像的素質與所使用的光圈大小有關，幾乎所有的鏡頭，在光圈開到最大或最小時，成像的素質都不是最好的，若要追求很高的畫質，那麼就需要在使用時將鏡頭的最大光圈縮小2-5檔，根據不同的鏡頭需要收縮光圈的檔數也不盡相同，這就需要根據不同的鏡頭來收縮光圈大小。

3.關於信噪比、ISO、原生ISO、雙原生ISO

關於信噪比的理論、成因以及影響因素十分多，這裡不再做展開。我們需要知道的是信噪比的意思是信號和雜訊的比例，可以這麼理解，這裡的信號是指我們想要的數據，即想要處理的電子信號（在視頻圖像中指我們想要記錄的純凈畫面），而雜訊是指經過該設備後產生的原信號中並不存在的無規則的額外信號或信息（在視頻圖像中指畫面的噪點）。明白了這兩個概念之後，那麼自然就知道信噪比當然是越高越好。

再說ISO，ISO是國際標準化組織（International Standardization Organization）的縮寫（好吧 這就是廢話）。在相機中它被稱為感光度，大家都知道，無論是在拍照還是拍攝時，要是更改快門速度或光圈無法使畫面更亮的話，這時候我們就只能提高ISO了。而ISO在相機內部系統路可以被理解為模擬信號處理系統，而提高ISO的實質就是對電路進行放大處理（ 可以粗淺的這麼理解 但實際上要複雜的多 這裡涉及到光電轉換、模擬增益、數模轉換、數字增益等理論不再展開），而直觀的感受就是畫面的噪點明顯增加（專業一點的說法就是增加了雜訊降低了信噪比），而且有部分相機在拍攝時，使用高ISO增加的往往不是白色噪點而是紅綠噪點，這對於畫面的觀感是致命的打擊（膠片時代高感光帶來的往往是白色噪點對於人眼來說，人們更能接受白色噪點，而不是紅綠噪點）。

受限於物理和技術的限制，信噪比的大小並不是無限大的，那麼這就有一個問題，既然無論如何雜訊我們都無法完全消除，怎樣才能得到一個比較純凈的畫面呢？大家都知道的是越高的ISO，動態範圍和色彩的敏感度都會下降，也就所說的畫面質量變差，所以往往都會在保證正確曝光的情況下降低ISO的值，以獲得更好的畫面，但是大家或許不知道的是ISO並不是越低越好。

至於原因，這裡引出一個概念，原生ISO。原生ISO指的是在不放大相機所獲的的模擬信號時相機對光的敏感度。往往，同一個型號的相機只有一個原生ISO的值，這就意味著在相機內部只有一種模擬信號的處理系統，而使用低於或高於原聲ISO的值進行拍攝就相當於對信號進行了放大處理，那麼自然畫面的質量也會有所下降，並且下降的程度取決於你對信號的增益。並且電影攝影機不同於攝像機，必須要在原生ISO下進行拍攝才能獲得最大的動態範圍。

前面說了，不同型號的相機原生ISO並不都相同，想要知道自己相機的原生ISO是多少，可以去Google一下自己的「相機型號」+「原聲ISO」，一般都能找到。

既然之前說相機往往只有一個原生ISO，但最早在松下的電影機VariCam 35上卻出現了這樣一個「黑科技」，雙原生ISO。顧名思義，雙原生ISO的意思就是有兩個原生ISO的值，它的原理是相機的內部有兩個獨立的模擬信號處理系統，這樣的好處就是能使相機在低ISO值和高ISO值時都能獲得十分純凈的畫面。（目前這種技術已經下放至 BMPCC 4K 和 GH5S 這兩台消費級相機，這使得這兩台相機在低照明的環境下仍有很不錯的表現）

4.快門角度（快門開角）、快門速度（shutter speed）與動態模糊之間的關係

大家都知道的是快門速度，但或許不知道的是快門角度，而快門角度其實是從膠片時代沿用下來的一個概念，而關於這個概念的解釋和說明我給個傳送門（http://cn.red.com/learn/red-101/shutter-angle-tutorial），這個是RED公司為快門角度作出的解釋，可以說是十分權威的解釋了。這裡有個快門角度和快門速度之間的換算公式 快門速度=快門角度?360?幀率

實際在拍攝時，我們仍會延續在膠片時代的習慣，將快門角度設定為180度（即若使用30fps的幀率則快門速度為六十分之一，25fps則為五十分之一）以獲得電影感的動態模糊，如果使用過大的快門角度則會出現動態模糊過強，而過小的快門角度則會使得畫面觀感變得「一卡一卡」的卡頓感。所以在拍攝電影中，為了得到這樣的動態模糊，大部分情況下，哪怕是縮小光圈，都不會去改變快門角度。（因為縮小了光圈）

但值得注意的是，動態模糊其實是一個基於人眼觀察的較為主觀的感受。例如，在畫面內，被攝主體的運動較慢、運動幅度較小（例如拍攝採訪 空境時），這時使用較快或較慢的快門速度（較小或較大的快門角度）其實和使用180度的快門角度，觀感上並無很大的區別，甚至可以說人眼無法區分這樣細微的區別。所以在實際拍攝時不一定非要咬死180度快門角度不放，在一定的情況下，改變快門角度也是被允許的（比如沒錢買不起ND濾鏡時）。

5.ND濾鏡（Neutral densityfilter）

中性灰度濾鏡、中灰鏡、減光鏡或ND鏡，這些都是它的名字，而它的主要作用就是減光。理論上的ND濾鏡對所有光的波長都能減弱，而不發生偏色，但實際上產品總是不完美的，使用ND濾鏡拍攝時往往畫面會產生偏色。

在攝影中ND濾鏡的主要作用則是通過減光以此獲得長曝光的效果，實現特殊的畫面效果。而在視頻拍攝中，要想有一個好的畫面質量需要將ISO控制到相機原生ISO的值，而為了實現一定的動態模糊需要將快門角度設置為180度，這時影響畫面的曝光就只剩下光圈大小這一個參數了。但往往調整這一個參數並不能達到一定的曝光需求（或者說為了追求淺景深，這時又必須要使用大光圈，這樣一來曝光的三個主要參數都已經被定死），所以這時候畫面要麼過曝要麼欠曝，為了解決這一問題，欠曝的畫面在滿足以上條件時只能靠打光，而過曝的畫面這時就只能通過使用ND濾鏡來達到合適的曝光需求，而這也就是ND濾鏡在視頻拍攝中最重要的意義。

6.寬容度（Dynamic range）和動態範圍（Exposure latitude）

這兩個概念其實並不一樣，但卻常常被搞混，包括我寫的上一篇文章內也出現了錯誤。

簡單來說，寬容度是指相機能容許幾檔的「曝光失誤」，即相機在沒有正確曝光時，通過後期的方式能將圖像的曝光恢復至正常水平，且處理後的畫面仍能達到可接受的水平。但也說了，是「達到可接受的水平」，這個說法其實帶有一定的主觀因素。

動態範圍是指，在保留高光和暗部細節的情況下，其暗部到亮部中間跨度了幾檔曝光，這「幾檔」的曝光說得就是動態範圍。

而要想獲得高動態範圍的視頻，第一我們可以選擇拍攝RAW視頻，但在獲得高動態範圍和更大的調色空間的同時也會有這樣一些問題，首先是RAW文件體積巨大，後期處理流程更為複雜，而且能拍攝RAW格式的消費級相機不多（當然了 幾萬甚至幾十萬的專業級電影攝影機自然是能拍RAW文件的），僅有bmpcc、bmpcc4K、佳能部分單反（安裝魔燈固件之後）能拍攝RAW。第二個就是比較折中的方案，使用log模式拍攝，這是上期說過的，這裡不再說明。第三，目前還是有很多相機內既沒有RAW，也沒有log 的功能，這時候就只能通過調整相機內的設置來獲得更大一點的動態範圍，做法就是把對比度降低，也就是所說的「拍的平」，這樣的做法能獲得的額外動態範圍很有限，但總比沒有要來的強。

但無論何種方式，要想獲得更大的動態範圍，都會增加後期的任務，所以要如果對視頻的速度和效率有更大的要求，則在Rec.709下進行拍攝即可。

最後還有幾個曝光的小tips

1.向右曝光：不同於膠片時代的向左曝光，為了使畫面更加純凈，我們可以利用圖像的寬容度故意造成「輕微過爆」，此時暗部被提亮，亮部有「輕微過曝」，通過後期的調整是可以還原畫面的，這時信噪比得以提高，畫面的噪點也就更少了。一般來說建議過爆1-2檔，再在後期的時候調整回去。（當然前提是必須要參考直方圖，不能讓亮部信息丟失）

2.拍攝高解析度（4K）的素材：如果你的環境不允許打光，且相機的參數設定已經不能提供給你更多的曝光，這時拍攝高解析度的素材成了一個不是辦法的辦法，高ISO的情況下必然會出很多的噪點，這時我們只能通過後期降噪的方式「去除」這些噪點，而高分辨的素材比普通的1080P、720P的視頻有著天生的優勢，更多的像素總量能給畫面帶來更多的細節，這給後期帶來了更多的可能。降噪，實際上算得上是一種模糊，在降噪的同時，畫面細節也會丟失。所以這個情況下往往是顧此失彼，而4K的素材在這個問題上相較於1080P就可以算的上是熊和魚掌兼得了，因為4K的素材本身就具有更多的畫面細節，在目前主流視頻規格都還是1080P的情況下，在傳播時我們用的都還是1080P，將4K進行降噪再輸出成1080P的視頻要比直出降噪的1080P不僅要具有更多的細節（也就是更加清晰），而且降噪的效果往往也能更好。這樣我們即兼顧了視頻亮度和清晰度，也不會讓視頻中的噪點「爆炸」。

3.能拍Log的相機盡量拍攝Log：在有能力調整log視頻的情況下，且對視頻的速度和效率沒有極高的要求，多一點動態範圍總是好的。當然追求畫質和可調性的情況下還可以選擇拍攝RAW。

4.觀察直方圖：拍攝視頻時必須要參考的一個東西就是直方圖，人眼對光強的感知會隨著環境的變化而變化，而顯示屏的亮度往往是固定的，並且亮度有著一定的上限，這時如果還只根據人眼的觀察進行曝光控制，極有可能會產生曝光失誤的問題。判斷方法則是，只要直方圖裡的波形沒有碰到最左邊或者最右邊，暗部或者亮部的信息就沒有丟失，沒有丟失就可以通過後期的方式讓曝光正常，這也算是對相機寬容度的利用。

5.根據需求控制曝光：明白自己要拍攝什麼樣的畫面在選擇參數，參數是死的，但人永遠是活的。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！