Back to basics：曝光模式

                                                             Back to basics：曝光模式
根据APEX曝光公式(参见中国摄影出版社的《摄影手册》）：

EV = AV + TV

其中EV表示曝光值，它决定了胶片所受光线照射量的多少；AV与光圈有关，TV则与快门优先速度有关。

基本曝光方式的分类则以上述APEX公式出发。

手动曝光：AV和TV均由用户调节；
光圈优先AE：用户调节AV，TV由照相机调节；
快门优先AE：用户调节TV，AV由照相机调节；
程序曝光AE：AV和TV均均由照相机调节

这些曝光模式的出现顺序也基本按上面的排列。俺原来曾做过按照上面的顺序来解释曝光模式的工作原理，但发现开始叙述得很艰难，等到明白最后的程序曝光模式时，发现前面的都是白说了，因为在明白程序曝光后，前面的曝光模式都是不言自明的。

现代照相机上面有许多曝光模式，形形色色，数量超过上述的4种，但是，如果明白了这些基本曝光模式的本质，就会发现厂家是如何用数量来蒙蔽初学的入门者。

那么我们现在来尝试一下看看，如何来分析和演绎这些曝光模式。先从程序曝光模式，也就是在照相机说明书上的P模式。

既然P模式的光圈和快门速度都是由照相机来调节，那么就要遵循一定之规。下面的图是Minolta 7000的P模式曲线，先看中间一条绿色线，其他的先不管：



横向坐标是快门速度，左边是慢速，从30s开始，最高是右边的1/2000s。
纵向坐标是光圈系数，下面是最大光圈（最小数值），上面是最小光圈（最大数值）。

一般这些P模式曲线都是以50/1.4镜头为准（因为有f/1.4的大光圈），感光度是ISO 100（这是最常用的）。

一般的P模式，当机身设计完毕后，中间的倾斜的线条是不变的，也就是斜率不变。当接上不同的镜头时，也就是下面或者上面的横线的位置不同而已，显然，对于一个50/2.8Macro而言，它的曝光下限不可能到达f/1.4。

那么用什么来表示曝光量EV呢？看图中的左高右低的黑斜线，它的特点是相交于纵横网格的交点，显然这样可以画出N条这样的斜线。低的斜线表示低的EV值，高的斜线表示高的EV值。那么图中只画出了EV13的斜线。

那么P模式所确定出来的曝光组合是：对于特定的EV值，绿色斜线与黑色斜线的交点就是曝光组合。从图中可以看出：在EV13时，光圈是f/5.6，快门速度是1/250s。

只要知道了EV值，就可以容易地从这个P模式曲线中查出曝光组合。比如在EV11时，可以查出光圈在f/4~f/2.8之间，快门速度在1/125~1/250s之间。

这条绿色程序线的斜率是由厂家设计的，不同的厂家和不同的机型，其斜率都有可能不同。下面是Canon T90的P模式曲线：



从图中看出：在EV13时，T90给出的曝光组合也是：f/5.6和1/250s。

但是在EV11时：T90给出的曝光组合是：f/4和1/125s。

与前面的Minolta 7000相比，显然T90的P模式趋向于选择小光圈。这就表明了厂家设计的主导思想。

但是在EV13时，两者给出的曝光组合都是一样的，估计这个EV13是设计的一个基准点。

先抛出这些砖，大伙讨论讨论，是不是这样？

曝光模式

看来对这个主题感兴趣的泡菜不多，不要紧，咱们来个文火慢慢煨，既滋补又不上火。

楼下讲的是单条P曲线，对于不换镜头的机器没什么问题。但是对于SLR就有点麻烦了。

看看T90的曲线，当EV=13时，用50mm的镜头是1/250 + f/5.6的组合；如果用400/2.8，还是这个组合！

但根据一般的规律，此时的快门速度最好在1/400以上，能减少抖动的危害性，所以这个时候如果是人工选择的话，最有可能的曝光组合是：1/1000s + f/2.8。

显然这种出厂就固定死的单条P曲线不能达到许多场合的要求，于是多条曲线的设计就应运而生了。

Nikon F301采用了两条P曲线，分别为标准P和高速PH：



图中红色线是正常P，而蓝色线则是高速线。（Nikon就是要显得与众不同，卡口的旋转方向与人家的不同就算了，连这个P曲线也与人家的不同，最小光圈在下，最大光圈在上。）

在EV13时：
正常P的曝光组合是：1/125~1/250s之间 + f/5.6~f/8之间，显然趋向于低速小光圈；
高速P的曝光组合是：1/250~1/500s之间 + f/4~f/5.6之间，显然趋向于高速大光圈；

有了这两条P曲线，用户就可以根据自己用的镜头来选择不同的P模式：中焦以下用P，中焦以上用PH。但是这样的手动选择很麻烦，Nikon的设计师也没那么笨，他们设计了一个P-dual模式，这个可以自动根据镜头焦距来选择不同的曲线（不过对镜头有点要求，不是所有的Nikkor镜头都能自动选择）：



下面这张图是Minolta 7000的P曲线图：



红色、绿色、蓝色分别表示广角P、标准P、长焦P。

在EV13时：
广角P的曝光组合是：1/125s + f/8;
标准P的曝光组合是：1/250s + f/5.6;
广角P的曝光组合是：1/500s + f/4;

显然这样的组合更接近实用了，但Minolta 7000的程序线是不能选择，在P模式下是自动选择的：



那么如何才能使机身知道现在的镜头焦距如何呢？这就要在镜头内部装入焦距检测的电路，其实并不是很复杂，一般是将一块柔性电路板粘在内部镜筒上：



可以看见导电的部分是分段的，这表明焦距的检测不是连续而是分段的，然后通过一个短路片将上下排列的导电块短接，检测机构就能够判断出现在镜头处于什么焦段了，看到这些图，就可以知道这就是所谓的Code and Decode是什么意义了。

下面这个是Nikon AF 80-200/2.8D ED New的焦距检测电路：



暂扯到这，脚踩西瓜皮。。。。

继续吹。既然提到了Program Shift（程序偏移），就接着说。

不管是双程序或者多程序，都是在出厂时都固定了的程序，显然也是不能满足一些场合的要求。从单程序到多程序是一种进化，那么从多程序到程序偏移就有点类似革命了。因为只有这样，才能让所谓的专业人士接纳P模式。在此之前，专业人士是耻于说自己用P模式的，因为以前的P模式都是为业余人士而准备的。

看图说话：（还是楼下的图）



在EV13时，初始的程序曝光组合是1/250s+f/5.6，如果觉得这个组合不符合要求，拨动某个转盘或者按动某个双向按钮，可以将程序线按某个方向平移。

往上移动，此时的曝光组合是:1/60s + f/11；显然光圈收小了，但是曝光量不变；
往下移动，此时的曝光组合是:1/1000s + f/2.8；显然光圈开大了，曝光量也不变。

由于是平移，所以叫Shift。具备这种功能的机器，一定要有转盘或者双向按钮之类的，否则很难实现。

程序偏移的增量类似于曝光补偿增量一样，也是比较重要的。许多机器的曝光补偿增量是0.5/0.3EV，但是程序偏移的量是1EV，就有点难受了。例如F90就是这个德行！

这个Program Shift没太多的说头，但又是Nikon东搞西搞，弄出个Flexible Program，混淆了视听，搞的有些Nikon用户以为是一种新的模式，不能理解其精髓。

看看Nikon自己如何说的：

You can use the Flexible Program function to temporarily shift an automatically selected shutter speed/aperture combination in favour of your own settings.

这段的最后再唠叨一句：这个Program Shift是Minolta最早在Minolta 7000上实现的。

继续灌。上回说了Program Shift，现在再回头说P模式。

双好、多也好，都是固定几条曲线的，比如Minolta 7000的三条：

广角P：适合35mm以下；
标准P：适合35~135；
长焦P：适合135mm以上。

这种分类比较人为的，其实注意看看那些曲线，所谓的线条都是直线，不同的是直线的斜率。那么在制定斜率时，将镜头焦距做为一个变量来看待，事情就好解决了。

于是乎，就出来了很多条P曲线的P模式，下面的是Minolta 7000i的程序线：



从三条到这N多条不是质变，而是量变，说头不多。只是达到了所谓的某种“人性化”的境地而已。

注意：设曝光组合是（S、A），亮度是EV，镜头焦距是F，那么

1、在单程序的模式下，照相机给出曝光组合时是根据画面亮度的测量值而定的，也就是说，自变量只有1个；即（S、A）= 函数（EV）；
2、在多程序的模式下，照相机给出曝光组合时是根据画面亮度的测量值和镜头焦距而定的，也就是说，自变量有2个了；既（S、A）= 函数（EV，F）；

继续来。前面话说到了已经引入了两个自变量，有二就有三。

先设想这样的情形：用某个焦距的镜头，按P程序已经选择了合适的曝光组合，但如果被拍摄主体是运动的，希望得到主体清晰的影象，咱们希望的是什么？当然希望快门速度尽可能地高！

怎么才能检测到主体是否在运动？显然要在实现了多点AF后才能实现。在单点AF之前，要检测主体是否在运动，无异与异想天开！

下图是Minolta 7xi的所谓“Expert Program Selection”：



这个图所对应的镜头是28-105/3.5-4.5。

这个时候的P曲线已经不是单条的，而是一个区域，对应着一个焦距，就有一个区域。仔细看看绿色线条框住的区域，它就是对应50mm的焦距。如果主体是静止的，照相机就会按照该区域的上部来选择曝光组合，如果主体是运动的，就按区域的下部来选择曝光组合。

那么Minolta 7xi是如何知道主体的运动状态和主体大小的呢？这是题外话。大致意思是这样：由于7xi有4个AF点，可以根据各个检测点的状态和焦点预测检测的数据来判断出运动的大致速度；另外由于采用了14分区的蜂巢式测光系统，根据各区的亮度、反差，再配合对焦点的信息，可以通过模糊数学的方式来推断出主体的大小。

至此为止，在曝光组合的选择上，就引入了第三个自变量：主体的运动状态。

这是一种比较Smart的P模式。

正如肥仔在楼下说的：在P模式上，是可以下好多的功夫出来。

在AF时代之前，P模式的发展是缓慢的；但是到了AF时代，为什么会有如此之大的变化呢？这就要靠AF系统的发展来相辅相成了。

在当今Automatic Everything的时代，作为照相机重要要素之一的曝光模式自然也不能落后。光圈优先、快门优先、M等都是半自动和手动模式，显然与Automatic Everything的发展思路不相吻合，所以再打理他们就没啥意思。

P模式和测光模式的改进，都与AF系统的发展是相关的。

回到家中继续灌！肥仔好象已经吃出点味道来了。

前面讲的程序线是考虑了3个因素，这是否完全呢？这就要看问题如何提出了。前面提出的程序线都是基于画面清晰而考虑的。是否还有其他的问题呢？

Pentax就提出了：当需要最佳光圈来拍摄时如何给出曝光组合？

当然喽，现在咱们都有经验公式：最佳光圈一般是最大光圈往小收2档。但是P模式根据许多人说是针对菜鸟而设计的，所以这些所谓的菜鸟是不知道咱们这些非菜鸟的经验公式的。这就需要厂家给咱们这样的玩意了。

Pentax于是在它长寿的Z-1/Z-1P上装了MTF优先程序，就是以最佳光圈优先：



四条曲线分别为：
蓝色：偏向于小光圈的景深程序；
绿色：正常的程序；
粉色：偏向于高速的动作程序；
黄色：就是MTF优先程序。

这四种程序可以在用户自选功能PF(Pentax Function)中设置。

然后继续说说程序偏移。

前面说到，（P模式+程序偏移+曝光补偿）就可以代替其他的曝光模式。事实是否如此？好象是这么回事。但答案是：Wrong!

大伙有兴趣的话，拿起自己的照相机，装上镜头，曝光模式设置成P，然后对某个地方测光，然后做程序偏移，此时假定考虑景深，由于P模式给出的曝光组合是1/125+f/4，这个f/4不符合自己的要求，就偏移到1/30+f/8，这个f/8是咱们需要的光圈。

此时，假设画面的亮度突然变化，比如亮了起来，那么再半按一下快门释放按钮再测光，此时的曝光组合肯定变化，如何变化呢？许多机器又是重新按照原来的程序线来走，偏移后的光圈和快门速度都变化了。也就是说，咱们原来选择的f/8也会变化，显然这样的P+程序偏移不能满足光圈优先的要求，也就是说：这样的组合不能够完全代替其他的优先曝光模式！

还是Pentax聪明！在Z-1上完美地解决了这个问题！

先看看Z-1相关的控制转轮和按钮，下图是转轮的位置：前面用食指控制的转轮是管TV的，就是管快门速度的；后面用拇指控制的转轮是管AV，也就是光圈的：



在机背后面由拇指控制的按钮是IF(Interactive Function)，这可是Pentax的很好的发明，也可以说是Z-1/Z-1P的灵魂之一！



现在知道了这些转轮和按钮的位置，就看下面的图：



先看Fig.1：

当亮度为EV13时：曝光组合为1/250s+f.5,6；
为了保证景深：转动后面的转轮，偏移到1/60s+f/11的组合；
当亮度变化到EV15时：Z-1/Z-1P会保持f/11不变，快门速度会上升到1/250s，以保证合适的曝光；显然：这是光圈优先的特征；
如果觉得这样不好玩，还是让照相机自己决定：好，按一下IF按钮，它就会乖乖地回到了原来的程序线上！

Fig.1是代替光圈优先的，那么对应与快门优先的就是靠转动前面的转轮了，其原理图对应于Fig.2，感兴趣的可以自行分析了。

只有到了此时，咱们才能说：（P模式+程序偏移+曝光补偿）能够代替其他的曝光模式！

这样的偏移方式在Minolta后来的PA/PS上都得到了体现，其实PA/PS在Minolta 7xi上就出现了，而7xi恰恰比Z-1早了几个月。现在拿Z-1来说话，主要是它给出了上面详细的图！

但是Minolta缺乏的是那个IF按钮，也许有人说可以用复位P按钮来代替（这个在Minolta的SLR中是常见的），但是用过M AF SLR的人都知道，那个P按钮肯定不如PENTAX的IF按钮方便！

P模式也就是这样了，现在到了脱离开P的时候了。许多人都有这样的感觉或者印象：只有用M模式来曝光才能更好地表现拍摄者的意愿。这个感觉是否正确，见仁见智了，咱们懒得管它！

大伙拿自己的机器试试看，从P模式转移到M模式时，它的曝光组合是怎样的？比如原来在P模式下的曝光组合是：1/500 +f/6.7，那么转到M模式会有如下的情形之一：

1、某个固定的组合，比如1/250, f/5.6，这个见于MINOLTA 7000；
2、上次使用M模式的组合；
。。。。

这个就设计M模式的初始设定值的问题。显然，在许多场合下，从P直接转到M时的曝光组合不一定是合适的曝光组合。也许有人会对这种模式的分析不以为然，其实这是设计一个拍摄速度的问题。比如刚转到M模式，但马上有要拍摄的画面，这是就有可能失败了。

最好的办法是在切换到M模式时，先按测光值和沿着程序线给出一个合适的曝光组合，然后再由用户来修改调整。这样的控制模式最早出现在Pentax Z-1上，也就是著名的“Hyper Manual”曝光模式。

看看这个图例：



当从P转到M时的初始设定是A的位置(1/125 + f/16)，但是亮度为EV14，显然不合适，欠曝光了，那么：

1、按下IF按钮，曝光组合就会跑到程序线上C的位置了（1.250 + f/8），这个是合适的曝光组合；
2、图中的1、2、3都是在EV14上的偏移值。只要按住ML（曝光锁定）按钮，转动前/后转轮，曝光组合都会按照EV14的线来偏移，显然这条线上的任何组合都是合适的曝光组合。

这里面有两个玄机：

1、IF按钮的作用，这在楼下说了，这个按钮是Z-1/Z-1P的灵魂，不管你设置的M组合是什么样的，如果不放心，一按它，曝光组合肯定跑到P曲线上，这就不会造成曝光失败，也许景深不够，也许速度不够不能凝固动作，但是有毛不算秃！

2、ML曝光锁定按钮，许多机器在M模式下这个按钮是不起作用的，也就是说，光圈和快门还是得靠两个转轮来控制。比如选定的曝光组合是1/250+f/5.6，那么具有同样曝光量的组合是1/125+f/8或者1/500+f/4，如果靠前后转轮分开来调整，显然很麻烦。但是在Z-1/Z-1P上，按住ML，转动任何一个转轮，都可以得到这些组合。

大伙可以试试自己的机器，曝光按钮是否有这样的效果，起码俺的Minolta Dynax 9是有的。

最后的水！

前面已经说完了P和M模式，剩下的AV(A)和TV(S)模式就很容易理解了。

AV模式就是光圈优先曝光模式，它的曝光曲线是这样的：



都已经变成了一条直线，这条直线就是由操作者来设定，然后照相机会根据EV来设定快门速度。左右的两条竖线，与照相机的快门速度范围有关，这个图中表明：这台机器的快门速度范围在30s~1/4000s之间。

TV模式就是快门速度优先曝光模式，它的曝光曲线是这样的：



也是一条直线，这条直线就是由操作者来设定，然后照相机会根据EV来设定光圈的大小。上下的横线与所使用镜头的光圈范围有关，这个图中表明：这支镜头的光圈范围在f/1.4~f/22。

现在都知道这些基本曝光模式的道理了，那么所谓的“Programmed Image Control”(程序化影象控制)曝光模式又是怎么一回事呢？

这玩意最早是从Minolta 7000i的所谓“Creative Expansion Card System”开始，现在很多人都在说这玩意是垃圾，但是这个垃圾却是为后来的许多厂家赚足了N多的钱和同情的泪！

Minolta最早开始是这么思考的：将照相机作为一台计算机来看待，本身是一个硬件，捆绑配置了基本的操作系统，这个操作系统已经能保证使用者一般的需要了。如果想玩些希奇古怪的，那么就另购软件。它的软件就是那些Creative Card！

比如有：Sports、Depth、Portrait、Closeup等等大约十几个之多，其中分为特殊应用卡(比如前面列出的)；另外还有功能扩展卡(比如多重曝光、包围曝光、多点测光、高光/阴影控制、数据记忆等等)。

这个Idea是很好的，但是由于这些Card的售价都在0.xK左右，所以没太大的市场竞争能力。

但是这个Idea给其他厂家用了就很爽了。EOS 630是第一台将上面说的所谓特殊应用功能都内置在机身里的照相机，并称为"Programed Image Control”，还是比较贴切的。

其实这些都是程序曝光，但是可以结合不同的曝光模式、AF模式和过片模式，其中的具体区别就不罗列了。到了今天，内置最多的模式是：

Portrait（大头人像）：主要的大光圈程序；
Sports（动体）：主要是高快门速度；
Closeup（近摄）：偏向于小光圈；
Landscapes（风光）：还是偏向于小光圈；

当然还有许多花哨的，但是知道其所以然之后，刚才所说的程序化影象控制曝光模式，对于上了道的发烧友而言，真的是垃圾！ 对于未入门的，可就是一些蒙住双眼的海市蜃楼了！