光圈快门和感光度

　　这篇文章所涉及的东西比较重要，而且有些难以理解，因此我会尽可能地用最简单易懂的方式把重要的部分讲清楚。当然，代价是这篇文章会有些长
　　在上一节的内容中，我们谈到了单反相机通过升降快门幕帘，来控制光信号的记录，以及光电信号的转换。这个过程称作曝光（Exposure）。最终成像的电信号，由CMOS处理后传出。曝光的过程，我们通常使用三个参数来控制，即：光圈、快门和感光度，统称曝光三要素。
　　接下来，有两件重要的事情希望大家能理解：
　　1：hr在一次拍摄中，CMOSSensor感知到的光信号的多少，由两个因素决定，即：镜头相对通光孔径的大小（光圈）和快门帘升降间隔的长短（快门）。
　　2：hrCMOSSensor由许多个单位像素传感器构成。在光信号转化为电信号的过程中，如果光信号数量不足，不能直接还原真实的场景，就会有许多像素传感器记录的信息是不足且失真的。此时，CMOS就会猜测每一个像素点的真实亮度，进行信号的增益，也就是放大。
　　最终存储在相机中的电信号，就包含了这一部分猜测的信号。猜的越多，放大的越多，记录错误的地方也就被放大的越多。感知光线的过程，称为感光。CMOS猜测的力度，称为感光度（ISO）。
　　ok，接下来我们分别来具体讲讲光圈、快门和感光度这三个东西。
　　1。光圈
　　光圈（Aperture）是镜头内控制通光孔径大小的一个装置。
　　光圈值f是一个无单位数值，它衡量的是镜头相对通光量的大小。其计算公式为：
　　其中，F是镜头焦距（单位mm），D为镜头有效通光孔的直径（单位mm）。从下面这张图中，可以清晰地看出光圈值的大小与镜头孔径大小之间的关系：
　　光圈值越小，镜头相对通光孔径就越大，镜头相对通光量也就越大。在快门速度和感光度相同的情况下，CMOSSensor采集到的光信号也就越多。因此，大光圈镜头能让我们在夜间拍摄时获得更大的通光量，让CMOSSensor少猜一点，这样画面中猜错的像素也就少一些。换而言之，画质更好。
　　景深与虚化
　　相信许多人购买高素质相机的一个很重要的原因，恐怕就是大光圈镜头产生的绝美虚化。现在，我们就来谈谈光圈和虚化的关系。在此之前，我们不妨引入一个稍微专业一些的概念，就是景深（DOF，DepthofField）。
　　NikonD710050mmf1。8（75mmequiv。）
　　景深，是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。而光圈、镜头、及拍摄物的距离是影响景深的重要因素。
　　下面我们通过一些光路图来简单理解一下这个概念：
　　如上图，当一束平行光线穿过凸透镜时，会汇集于一个点。此时，若将成像屏垂直于光轴，放于该点前后，会得到一个圆形光斑。这个圆形光斑，就是弥散圆（下图）。弥散圆相当于是把清晰的点变模糊了，我们通常所说的虚化，就是这么来的。显然，弥散圆直径和通光孔径的大小是正相关的。
　　显然，由于我们的目标拍摄物体通常是三维的，因此不可能正正好好完全清晰地成像在相机的CMOSSensor上。因此，在焦平面附近，多多少少会有些模糊。
　　如果模糊程度在可接受范围内，也就是肉眼看到基本为清晰，那么也算是纳入成像的范围内。这个范围称为景深。再往外，显得不清晰的地方，就称为焦外。
　　ok，模糊的原理明白了，那模糊的程度和什么因素有关呢？光圈越大（f值越小），通光孔径越大，形成的弥散圆也越大，虚化更明显。类似的道理，物距越小，或是焦距越大，弥散圆都会变大，造成更明显的虚化。不信？打开手机的相机app，对着面前最近的东西拍一张照，你就会得到一张虚化明显的照片。如果虚化的部分中有点光源，你会得到一些美丽的光斑
　　2。快门
　　快门速度（ShutterSpeed），衡量的是快门帘幕升起放下间隔的长短。这是一个奇怪的东西：虽然称为速度，但它本质上是时间，因为它的单位并不是我们通常所说的牛顿力学中的速度单位（ms），而是秒（s）。
　　快门释放时，CMOSSensor前没有东西遮挡，开始曝光。快门收起时，CMOS结束曝光。因此这段时间间隔越长，CMOSSensor感知到的信息就越多。
　　但是，如果一个人在镜头面前走过去，而你开启了30秒的长曝光，那么显然，由于人在走过去的过程中，每个瞬间都通过光的形式记录在CMOS上，合在一起后，你是无法捕捉到清晰的人像的。因此一个合适的快门速度非常重要。不光你的拍摄对象会抖，你拿着相机的手也会抖。你的手一旦抖起来，CMOSSensor也会跟着抖，此时一切记录下来的信息都是混乱的。为了避免手抖带来的影响，有一个经验快门速度：
　　其中，s。s是快门速度，F是你的镜头焦距。如果你用的是APSC画幅的相机，则需要将F乘以1。5。一般来说，只要达到这个快门速度或者比它更快，就可以忽略手抖对画面抖动的影响啦。
　　s。s1160s
　　s。s30s
　　3。感光度
　　之前其实已经讲过感光度是怎么来的了，因此我们只需要再了解一个重要的事情：感光度（ISO）值越高，成像画质就越差。这是因为图像中多出了许多噪点（Noise）。噪点指的是不符合真实曝光情况的像素点。这么说太抽象了，我们不妨用一张图来简单理解一下：
　　曝光三要素总结
　　以上分析的三点即为曝光三要素：光圈、快门速度和感光度。
　　一般来说，光圈值越小，光圈孔径越大，通光更多，且虚化更好。因此在拍摄时，一般会优先控制光圈值。
　　快门速度根据场景需要来定。运动、赛车等场景中，需要用高速快门（1250s）凝固。而星轨、丝绢流水等场景则需要用长曝光（1530s）。在没有三脚架的情况下，安全快门值为焦距的倒数。
　　ISO值越高，噪点越多，画质越差。因此一般尽量将ISO保持在低值。