摄影入门——向右曝光

一些老法师给我说宁可欠曝不要过曝,在我查阅了一些资料后发现过曝还是需要的,并且这个曝光方式有个专有的叫法——向右曝光——即向着色彩直方图的右侧曝光(高亮曝光) 。

在提到向右曝光的正文前,我们先对CMOS、颜色通道和色彩直方图等基础内容稍微提及一些,为下文展开向右曝光的内容时做好铺垫,这些内容都是我在查阅过维基、百度和逼乎认证回答后总结的,总体上应该不会有什么错误,但是由于本人也是才入摄影不久,一些表述和细节上可能存在一些错误,还请指正。

在本文开始之前,先感谢一下YouTube的“巫师后期”的相关视频,博主我也是靠着该作者的视频学起来的,非常喜欢他的授之以渔的授课方式。本文的原视频在Youtube(链接:https://youtu.be/uKDXQJR0WPY),考虑到可能有人打不开,因此博主我去b站找了找竟然还找到了...视频链接:https://www.bilibili.com/video/av67517204

图像传感器

在讲到相机原理的开始,不得不提的是CMOS和CCD,近些年来CCD已经很少用了基本都是以CMOS为主,本文也通过CMOS阐述相机成像感光的原理。

CMOS的大小即决定了相机的画幅,博主我的A7M2的CMOS大小是35mm(35.8mm*23.9mm),也是全画幅的大小,对于不同画幅大小差别可以看下图(图1)。

35mm全画幅再向上还有中画幅和大画幅,不过这一般是人民币玩家或者非常专业的人士才玩得起的,本文就不再介绍这些了。向下还有8.8mm、7.76mm、6.16mm和4.13mm等众多规格的图像传感器大小,这种较小体积的CMOS一般都是在手机等移动终端使用。相同像素的情况下,画幅越大,像素的密度越低,这也就是为什么手机、半幅机的高感情况下画质始终不如全幅的原因,当然大画幅也是同理强于中画幅,中画幅也是强于全画幅,当然等我们有钱了再去细细讨论这些。

那么通过上述内容,我们知道了CMOS的感光基础单元叫做“像素”,像素的数量越大,成本也随之增加,成像质量也随之提高。现在你可能会问了,每个“像素”是如何分辨颜色的呢?在阐述这个问题前,我们先来了解 一下三原色,其实这个三原色分为两种,一种是在光学中所讲的三原色,也即我们初中时候还是小学时候讲过的“红R绿G蓝B”;另外一种是色彩三原色,分别有“品红M黄Y青C黑色K”,其中,K(black,黑色)是为了确保黑色的输出浓度因而加入做调和用。相机CMOS感受色彩使用的是光学三原色,将这三个颜色分别分成三个通道进行感光,三个通道组成一个像素点(pixel)。

图2. 色彩通道
图片来源: By en:User:Cburnett - Own workThis W3C-unspecified vector image was created with Inkscape., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1496872

看到这里,我补充一个基础常识。众所周知,可见光的每种光的频率都是不同的,人类能看到的色彩只占一小部分(如下图3)。那么我们再提及滤色镜,红色滤镜就是一种只能透过同色光的滤色镜,只有波长在红色光区域的可以透过,其他的都会被滤掉,因此即可得到红色的色彩深度。

图3. 光的波长
图片来源:CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2521356

相机的感光元件中使用了一种滤色镜——拜尔滤色镜(Bayer filter),这是一种将RGB滤色镜排列在传感器方格上的马赛克彩色滤色阵列,一些改良的滤色镜也是类似原理。在拜尔滤色镜中,4个通道(RGBG/GRGB/RGGB)分别构成一个像素(pixel),最后得到了RGB三个通道的色彩深度,图片的色彩也就这样捕捉到了。当所有像素的色彩通道在传感器上平铺开时,大概就是下边图片(图4)这样。

图4. 所有像素的色彩通道
图片来源:由en:User:Cburnett - 自己的作品,CC BY-SA 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1496858

色彩直方图

提及完色彩通道,我们再来讲讲色彩直方图。

色彩(颜色)直方图在摄影和后期中起到相当大的作用,一边可以用于观察亮度分布,一边亦可以在前期发现照片中的欠曝和过曝区域,对于判断照片风格也有帮助,同时也可以辅助向右曝光,在后期中也会起到重大帮助。

一张色彩直方图的表示内容如下(图5):

图5. 色彩(颜色)直方图
图片来源: https://www.zhihu.com/question/20511799

向右曝光

前提条件:开启了raw拍摄

在拍摄时,如果启用了色彩直方图,可能会看到高光警报,但实际上不用理睬,因为相机在预览时是临时生成了jpeg然后使用jpeg去计算的色彩直方图,因此jpeg会过曝但是实际raw并没有过曝,完全可以忽视高光警报,但是过曝的力度需要根据相机去把控,不同的ISO能支持的最大过曝程度都会存在一些差异。jpeg对比raw,宽容度稍低,具体可以查看如下两张图(图6和图7)。通过向右曝光这一方式,可以更好得还原暗处细节并减少图像噪声

图6. 宁欠勿曝
图片来源: https://www.youtube.com/watch?v=uKDXQJR0WPY
图7. 向右曝光
图片来源: https://www.youtube.com/watch?v=uKDXQJR0WPY

如果你想看到差别,那么下边的两幅图(图8和图9)可以告诉你向左(欠曝)向右(过曝)在后期后图像质量差别有多大

图8. 向右曝光后减亮
图片来源:https://www.youtube.com/watch?v=uKDXQJR0WPY
图9. 欠曝后增亮
图片来源:https://www.youtube.com/watch?v=uKDXQJR0WPY

如图所示,图9是欠曝后增亮得到的,明显的图像的噪点比图8多得多。因此不得不说这个向右曝光还是非常有意义的,对整个景进行过曝,后期可以添加渐变滤镜调整光(在Camera Raw中),使得图像暗处细节更加真实亮出细节也能够显示出来。

由于不同的相机的raw对曝光容忍度不同,因此博主我专程背上我的A7M2外拍了一番,在向右曝光后得到的jpeg是这样的(如下图10),该图是相机jpeg+raw出图中的jpeg图,整个图几乎全部都是高亮警告。

图10. 向右曝光后得到的jpeg
图11. 图10的色彩直方图

从图11的直方图中我们可以看出,整个图10几乎全部都是高光,而且曝光已经超出了容忍范围,以至于整个画面几乎都是白色并且使用Camera Raw滤镜最大只能矫正0.95左右的过曝,而且画质并不如意。

此时,我使用Camera Raw直接处理raw图调整曝光,得到了如下图12。我们可以看到,即便上边的jpeg高光警告已经到如此严重的地步,但是其raw还是能够容忍的,在降了。。。(我忘了调的多少了)EV后还是能够还原出来了细节。

图12. 后期处理过的图
图13. 图12的色彩直方图

如上图13的直方图我们可以看到,在对raw进行减EV后,高光部分得到了大幅度的缓解,而且细节已经能还原得很完整,对比图11的色彩直方图明显能够看出来差异。图12相对相机生成的jpeg图(图10)进行了减亮同时进行了拉直,因此会存在细微的不同,可以忽略~以及由于WordPress对于图像默认会进行处理,因此这些图片并不是原图的质量,因此图片只能用于对比参考,但是不要下载下来去细节比对因为不是原图。

博主我所使用的是索法A7M2,在ISO开到1000的情况下,EV的容忍度大概为2.6EV左右,意味着超曝不超过2.6EV的通过raw滤镜以及渐变滤镜在后期都是能够矫正回来的,甚至可以通过这样一个方式在后期获得高动态范围(HDR)的图像,而无需在后期去做HDR合成的工作,静态景色还无所谓了,但是动态景色的HDR合成是真的难搞。