如何理解 ISO、快門、光圈、曝光這幾個概念?

種田要知節氣，開車要懂離合，任何一樣手藝都有行話。雖然我覺得儘量從實際問題說起，儘量不要說的很專業，但有幾個詞卻是談到攝影無法避開的詞，它們是：光圈，快門， 曝光，焦距， ISO，景深。

ISO（感光度）與圖片質量

ISO -- 感光度，是一個曝光率極高的詞，我們在超市買餅乾的時候就可能會看見包裝袋上寫：本公司已通過ISO9001質量體系認證。這個ISO是國際標準組織的縮寫，International Organization for Standardization (ISO)。國際標準組織制定餅乾管理標準，也制訂膠捲的生產標準，所以貨架上的膠捲有ISO100，200和400的幾種，這就是感光速度不同的膠捲。ISO感光度是CCD/CMOS（或膠捲）對光線的敏感程度。如果用ISO100的膠捲，相機2秒可以正確曝光的話，同樣光線條件下用ISO200的膠捲只需要1秒即可，用ISO400則只要0.5秒。 在數碼時代，數位相機的主菜單裡都有ISO選擇，100，200，400或者800，這和膠捲上的一樣。看機型不同，低的到ISO50，最高有到25600的，數字越大越敏感（感光度越高）。午餐和愛情都流行快餐，什麼事都要快點搞，按道理我們應該喜歡高感光度。但世界上沒有免費午餐，高ISO雖然速度快但圖像顆粒粗，經不起精細放大出圖。所以風光攝影要用相機的最低感光度才可得到精細的畫面。高ISO一般在萬不得已的時候才用。人在江湖身不由己，萬不得已的時候很多，所以高ISO圖片質量是數位相機最重要的指標之一。在弱光場合比如昏暗的室內，午夜的街頭，ISO100時即使光圈開到最大，快門速度也需1/4秒甚至更慢才能正確曝光，這時不用三腳架是無法把相機端穩的，手一晃照片就糊；就算用三腳架，被攝者一轉頭照片同樣會糊。閃光燈可以救急，但閃燈會破壞現場氣氛，人會臉色不自然，而且相機內的小閃光燈有效距離不會超過四米，稍遠的人物和景物就無法照亮了。更何況有些地方是不準使用閃光燈的，如博物館劇院。我們沒有辦法只有提高數位相機感光度到ISO800甚至1600。 同樣是1000萬像素的小數碼DC和數碼單反DSLR，如果都設置在最低感光度來拍攝（例如ISO100或80），假設鏡頭的素質相同，它們所拍的圖片解析度和圖片質量差距不是太大。但如果ISO提高到400來拍攝，圖片質量的差別就明顯了，DSLR拍出來的圖像依然乾淨，和ISO100時所拍差別不大，而DC的圖片質量則下降明顯，噪點很大，顏色失真，細節丟失。如果繼續提高到ISO800，小數碼DC的圖片質量就只能用慘不忍睹四個字來形容了，而數碼單反的圖片質量雖有下降但依然可以接受。如果進一步提高到ISO1600，大部分數碼單反的圖片質量也下降得厲害，但依然能滿足10寸照片的放大需求，而此時小數碼DC的圖片質量之差，您需要一顆勇敢的心才敢看。 在像素相等的情況下，CCD/CMOS面積越大，高ISO的成像質量越好。也就是說：在CCD/CMOS面積一定的情況下，裡面增加更多的像素反而會造成圖像質量的下降。所以現在的數位相機不應該在1000萬像素以上再簡單增加幾百萬像素，而應該在提高CCD/CMOS質量上下功夫。降低高感光度（高ISO）噪音水平以及增大曝光寬容度才是當務之急。800萬像素已經足夠旅遊攝影之需，我們在選擇數位相機時就不該只看像素高低，而應該注意相機CCD/CMOS的大小。目前而言，解析度已經足夠，該是重點關心圖像質量的時候了。

快門

在攝影術最初發明的那些年，拍張照片曝光時間一般都需要好幾分鐘，大部分照相機是不需要快門的，開始曝光的時候把鏡頭蓋取下，然後看表，五分鐘後蓋上，照片完成。 後來，膠片的感光速度越來越快（ISO越來越高），曝光時間變為一分鐘，幾秒鐘，1/10秒甚至幾百分之一秒，這時候用手取鏡頭蓋就不夠快了。我們需要一個能準確控制曝光時間的東西，這個東西就是快門。 快門有機械快門，電子快門，以及電子機械聯合快門等很多種類。定義：快門就是相機裡控制曝光時間的裝置。 這裡順便介紹一下安全快門速度。在使用135相機拍攝的時候有一個 手持相機拍攝的安全速度原則：安全速度是焦距的倒數，如果使用35mm鏡頭，快門速度不得低於1/35秒，使用200mm鏡頭時速度不得低於1/200秒，否則圖片就可能糊了。

光圈

所有相機都基於小孔成像原理：拿一個密封箱子，在任何一面鑽個小圓孔，然後把有孔的這面對著窗外，窗外的景象比如一棵樹什麼的，就會在圓孔對面的箱內壁生成此樹的倒影。假如我們在內壁塗上感光材料（裝上膠捲或CCD/CMOS），這個有孔的箱子就是一臺完整的照相機了。這就是針孔相機。 既然一臺照相機可以不需要鏡頭，為什麼現在的相機前面不是一個小圓孔而是幾塊玻璃呢？而且這幾塊玻璃（鏡頭）還賣得那麼貴！這是因為小孔要成像的話，孔必須很小，這也是針孔相機名稱的來歷。如果孔開得和門一樣大，這個孔就成不了像。所以我們沒有小門成像一說。孔小進光量就小，所以玩針孔攝影非常鍛鍊人的耐心，一張照片曝光幾分鐘到幾個小時都常見。而且，由於光的衍射幹擾，針孔相機拍的圖片都不夠清晰，如霧裡看花一般。 沒有人願意花幾個小時去拍一張模模糊糊的照片，我們要想辦法加大進光量。有什麼辦法能夠把這個小孔開大而又能生成清晰的圖像呢？人們馬上就想到了凸鏡的聚光功能。把玻璃凸鏡裝到大孔上，問題不就解決了？ 確實如此。相機鏡頭就是這樣誕生的。今天數位相機的各種鏡頭都是幾塊凹凸鏡的排列組合，然後外面用塑料或鐵皮一包。有了鏡頭，小孔成像的這個孔 – 也就是下文中的光圈 – 就不再是針孔了，它變成了洞。 進光量問題解決。但有時候問題又來了：我們並不是任何時候都需要大洞。比如夏日沙灘上烈日當頭，四處白花花一片，為了分清到底是人肉還是白沙，我們需要眯著眼睛仔細觀察。鏡頭是照相機的眼睛，這時候相機也需要眯起眼睛。很顯然，為了應付不同的光線強度，我們還需要給鏡頭裝上能夠調節這個洞的大小的裝置，以便在強光時縮小為針孔，弱光時開成大洞。這個裝置就是光圈。光圈英文名稱為Aperture。一組凹凸鏡再加上光圈就誕生了完整的鏡頭。定義：光圈就是鏡頭裡調節進光孔大小的裝置。常見的光圈值如下： F1， F1.4， F2， F2.8， F4， F5.6， F8， F11， F16， F22， F32， F44， F64。每兩擋相鄰光圈值之間進光量相差一倍。例如光圈從F4調整到F2.8，進光量便多一倍；從F2.8到F2又多一倍。也許您已經看出來了，光圈值和光圈實際大小是相反的，進光量最大時光圈為F1，最小時為F64。 對135相機來說大多數鏡頭的最小光圈為F22。

既然光圈可大可小，那多大的時候鏡頭的成像質量最好？根據上圖，最小光圈F22時光圈跟針孔差不多，數位相機成了針孔相機，前面說過針孔成像好不了；光圈最大的時候小孔又變成了大門，成像也差。所以，根據中華民族傳統的中庸之道，請牢記： 鏡頭在中等光圈的時候成像最好（圖片最清晰）。 我們稱成像最好的那檔光圈為最佳光圈。如果是135數碼單反，中等光圈為F8或F11。小數碼DC要看具體機型，如果可選光圈值在F2.5到F8之間，中間的F4.6為最佳光圈。假如光陰似水，鏡頭的光圈就是水龍頭，它控制著水流（進光量）的大小。 對於鏡頭我們當然是希望它的光圈越大越好，這就如同家裡的水龍頭，雖然平時我們刷牙洗臉從不把它開最大，但萬一有一天家中失火，我們會立即把龍頭擰到最大，並且痛恨當初為什麼沒有裝一個大點的水龍頭。一個鏡頭最大光圈時成像並不好，平時我們一般少用最大光圈；但在特殊弱光又不準使用三腳架的情況下，比如深夜的街頭紀實抓拍，我們一定會毫不猶豫地使用最大光圈，並且後悔當初為什麼沒買一支大光圈鏡頭。但大光圈鏡頭的價錢很貴，重量驚人。比如Canon70-200mm有兩個版本，光圈為F4的售價人民幣四千元，重700克；光圈為F2.8的那一款售價八千多元，重達1500克。這是因為光圈大一級，鏡片就大很多，加工難度大。是否值得為大一級光圈多付出一倍的錢和負重的汗水，這是一個見仁見智的問題。

曝光

為了講清曝光這個詞，我們還是回到小孔成像。假設一個黑乎乎的密閉房間，一面牆壁上開了個小圓窗戶，窗對面的內壁上安上感光材料（白瀝青，大型膠捲或CCD/CMOS）。這就是一臺大型房式照相機。在沒有打開小窗之前，房間裡是黑乎乎的。 我們打開小窗，光線從小孔而入，射到對面牆壁的膠捲上，產生光化反應（或光電反應，如果是CCD/CMOS），照片就誕生了。此過程就叫做曝光。要得正確曝光的圖片，必須精確決定曝光量。所謂曝光量就是讓多少光進入這個密閉房間裡。如果進光量太大，照片就會白花花一片，晚上變成了白天。如果進光量太小，照片就會黑乎乎的，白人變成黑人。幸好我們有了光圈和快門兩樣工具可以一起來控制曝光量。曝光就是光圈和快門的組合。可以這樣認為：光圈（值）大小其實就是那個小圓窗戶開多大，快門（速度）就是窗戶打開多久。假設窗戶只打開1/4，時間為4秒鐘可以正確曝光的話，很顯然，窗戶打開一半，時間2秒鐘也能讓底片正確曝光，因為1/4*4=1/2*2=1，進光量都是一樣多。同樣的，如果窗戶全開，曝光時間就只需要1秒了。 假若一個鏡頭光圈全開為F4，用攝影行話來說，光圈F4快門速度1秒為正確曝光值，那F5.6和2秒以及F8和4秒也同樣能得到準確曝光的圖片。重要結論：一張正確曝光的圖片可以有N種不同的光圈和快門速度組合。總結以上幾個名詞解釋，有三個因素能影響一張圖片是否正確曝光：光圈，快門速度，ISO。其中光圈和速度聯合決定進光量，ISO決定CCD/CMOS的感光速度。如果進光量不夠，我們可以開大光圈或者降低快門速度，還是不夠的話就提高ISO。大光圈的缺點是解析度不如中等光圈，快門速度降低則圖片可能會糊，提高ISO後圖片質量也會下降 。沒有完美的方案，如何取捨要靈活決定。

測光與測光模式曝光和測光是一對雙胞胎，如果不能準確測定光照強度，正確曝光就無從談起。1965年以前絕大多數相機都沒有機內測光裝置，拍照時要另外攜帶笨重的測光表，或者靠經驗來估計光照強度。現在所有的數位相機都內置測光表，它能測量光線的強度，自動給出能正確曝光的光圈和快門速度，大大降低了攝影的技術門檻。相機是如何實現自動測光的？原來每個數位相機裡都有一個光敏電阻（不同強度的光線照射時電阻值發生變化），相機內的電腦根據電阻值的變化確定光線強度，進而確定曝光值（光圈，快門）。測光模式主要有點測光，中央重點測光，區域（平均）測光三種。點測光只測取景框內一個小點的光線強度（此小點大約為取景框面積的10%到1%，看不同機型）。區域（平均）測光則把取景框分為5到63塊（看機型不同），分別對每塊測光然後再加權平均得到光照強度。中央重點測光是簡化的區域（平均）測光，只把取景框分為中央圓圈和四周兩塊，分別測光，然後加權平均（中央圓圈的權重為70%左右）。根據什麼情況來採用不同的測光方式？大多數情況下用區域測光即可。在光線明暗反差很大時應該採用點測光。用區域（平均）測光或中央重點也可以，你可根據自己的藝術創意進行曝光補償。

曝光補償（exposure compensation）

到底怎樣才算是正確曝光？這個問題沒有絕對準確的答案。總原則：照片要能真實反映拍攝時的環境亮度。如果一張正午戶外的照片被拍得昏暗如夜，這張照片就曝光不足，反之則是曝光過度。曝光是否準確是根據日常生活經驗判斷的。

相機自動確定的曝光值90%以上是正確的，但也有不準的時候，典型的例子是雪景，本來應該雪白刺眼的場景拍出來卻是一片灰色；再比如對著一堆煤球拍，本來是純黑，拍出來卻是灰煤。這種失誤根源在於相機的反射式測光原理。

我們之所以能看見東西，不外乎兩種情況：一是物體本身可以發光，比如太陽或燈泡；大多數情況是物體能反射外來光線。反射的光線越多，物體就越亮，反之則越暗。假設兩個極端，純黑色物體不會反射光線，反射率為零，而純白的物體反射率是100%。在這兩個極端之間取中間值就是不黑也不白的灰色，稱為柯達灰，也稱為18%中間灰。

以一張客廳照片為例，客廳牆壁又白又亮，而電視機的大屏幕又黑又暗，窗簾和家具等亮度居中。要以誰的亮度來確定曝光？相機自動測光就是取平均數，最後給出一個讓圖片達到中間灰的曝光值。

相機內部的自動測光電腦是個死腦筋，它認為全世界所有場景的平均亮度都是18%中間灰。好在大部分生活場景都是明暗交織的，平均起來差不多是灰色，所以大多數情況下自動曝光自動測光都相對準確。但在雪景這樣的純白場景（或者煤球等純黑場景）時，相機依然會給出中間灰效果的曝光值，拍出來就會白雪成灰雪，煤球成灰球。此時我們就要對自動曝光值予以修正，對雪景增加曝光，煤球減少曝光，這樣才能拍出亮度和色調正確的照片。修正（增減）曝光值就叫做曝光補償。

曝光補償的原則：白加黑減。如果構圖中有大片白色物體或者有燈等特別明亮的物體，就要相應增加曝光量（增大光圈or/and減低快門速度）；如果取景框中有大片黑色的物體，則要減少曝光量。 一般來說，在光照比較平均的情況下相機的自動測光和曝光比較準確，但在明暗反差很大時自動曝光往往不準，需要手動暴光補償。

之所以需要曝光補償，是因為相機的小電腦雖然聰明，但還沒有聰明到能判斷物體到底是什麼，如果有一天電腦能辨別出白雪，茶杯，或者煤球，那也就不用人腦來補償了。不過就算 相機能認識物體，在進行藝術創作時還是需要曝光補償，例如我今天心情不好，想故意把明亮的世界拍得灰暗些；又比如我想故意增加曝光量，把一個深色皮膚的妹妹拍得白白的。這些事情相機的電腦永遠學不會，因為它不懂我的心，所以我們永遠需要補償。

在膠片時代，精確測光和曝光是極其重要的， 負片底片一旦曝光不足，色彩就非常難看；而反轉片一旦過曝一檔（1EV），其色彩和層次就消失大半，更何況只有在底片衝印後才知道曝光是否準確。在數碼時代曝光的問題變得簡單了，拍完之後可以立即回放，曝光不準可以馬上改，而且如果圖片以RAW格式存儲的話，其抗過曝/欠曝能力是很強的，只要沒有曝成完全沒層次的一片純白，過曝/欠曝一個EV之內的照片都能在後期電腦處理時調整，而且基本不漏痕跡。但過曝/欠曝太多還是不行，如果相差2EV以上，調整後的圖片也會很難看。所以掌握曝光補償白加黑減的原則依然重要。