本人也是個初學攝影的菜鳥，卻敢于寫這樣大的題目，實在是有些吹，對于高手來說，這當然是魯班門前掉大斧了，可對于和我一樣初學攝影的朋友，也還是有些幫助的。
因為我有個朋友，最近也買了個單反相機，可是對光圈快門什么的全然不通，當然拍出來的照片，有的黑乎乎的，有的白茫茫的，不但我弄不明白他拍照時的依據(jù)是什么，他自己也沒有一個清晰的概念，好像是憑自己的感覺。有一次我湊過去看他怎么拍，原來他始終用的是快門優(yōu)先模式，就是相機自己確定使用多大的光圈，快門呢則由這位老兄自己憑感覺而定（要命的是他還不知道怎么看曝光補償，ISO也不懂），大概是光線明亮的時候用比較快的快門，光線昏暗的時候用比較慢的快門，當然拍出來的照片黑的黑，白的白了，拍的亮度適中那只能是湊巧。
想起來我也是走了這樣一條彎路，最初也是不懂何為曝光補償。我最初是在3年前買了一個Kodak的DC，7440，應該說那是一個功能比較全的DC（不是指防抖之類的功能，而是說A/T/P/M這幾個檔都有）。要說光圈、快門、ISO這幾個參數(shù)的含義，我想大多數(shù)人都能說上個八九不離十，可這幾個參數(shù)怎么關聯(lián)的，恐怕有很多初學者就說不清了。我也一樣，在使用7440的兩年多的時間里，我也是一頭霧水，直到去年年底的時候，發(fā)狠研究了一下這些參數(shù)的取值，才摸清了它們的聯(lián)系。我現(xiàn)在雖然換上了單反，但還是得感謝那個給了我很大啟發(fā)的7440。閑話少說，現(xiàn)在來逐一說說相機的那幾個參數(shù)，當然，最重要的還是我從中發(fā)現(xiàn)的一個關系式。
光圈 A
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光圈(Aperture，口徑)，從字面上來說，很容易理解，不就是一個可以通過光的圓圈嘛。但往往讓初學者犯迷糊的是，光圈數(shù)值的大小，究竟對應什么呢？因為往往看到有人說，要拍出背景虛化的效果，要用大光圈，而大光圈又對應小的光圈值。在這里暫且不論為什么大光圈會虛化背景，單就大光圈對應小的光圈值這樣一個有悖常理的概念，困惑了我好久，我相信對于很多初學者來說也一樣是個傷腦筋的事情。
后來，我想明白了，這是因為“光圈”這個詞的兩個截然相反的含義造成的。我們通常說“光圈”，顯然指的是鏡頭中間那塊透光的部分，但是相機上用數(shù)字表示的“光圈值A”，卻是另一個含義：光圈值對應的不是鏡頭中間透光的那部分，而是葉片那部分不透光的部分。這樣，如果光圈數(shù)值大，代表葉片大部分都旋出來了，當然透光的部分就小了。
更進一步的學習發(fā)現(xiàn)，原來“光圈值”實際上是鏡頭的焦距直徑比（簡稱焦徑比）。設鏡頭的焦距為F，直徑為D，那么A=F/D。在鏡頭焦距F不變的情況下，鏡頭（透光部分）直徑D越大，光圈值A越小。這也是為什么很多鏡頭用比值的形式來表示光圈值了，例如F/1.8，f/1.8，1:1.8等。所以，在物理意義上來說，光圈值A對應的是鏡頭透光部分直徑D的倒數(shù)，而前面把A與光圈葉片旋出部分聯(lián)系在一起是不科學的，但是對于建立正確的直覺還是有一點幫助的。
應該說，問題到這里還沒有結束，后來我又琢磨了一下光圈值的取值特點，這成了發(fā)現(xiàn)參數(shù)間互相關系的關鍵。就拿DC 7440來說吧，它的光圈值只能取一系列離散的數(shù)：2.8，3.4，4，4.8，5.6，6.7，8，9.5。為什么要取這樣一些奇怪的數(shù)字？我很快就發(fā)現(xiàn)這些都是2^(1/4)的整數(shù)次冪的近似值。2.8≈2^(6/4)，3.4≈2^(7/4)，……。也就是說，光圈值每增加一檔的話，鏡頭（透光部分的）直徑縮小2^(1/4)倍，而面積縮小√2倍。光圈值每增加兩檔，鏡頭面積縮小2倍。這在需要人工計算曝光量的年代，這種設計無疑是便于簡化計算的。
這樣，我可以用一個數(shù)學式子來表示第n檔的光圈值（n∈N自然數(shù)集合）：
A(n) = 2^((n-1)/4) ...[1]
對于上面的7440來說，n僅取從7到14。特別地，為了計算透光部分的面積（后面計算曝光量會用到），再做一個假設：當焦距為F，光圈值為A=1的時候，透光部分面積為s，那么，s=π*((F/A)/2)^2=π/4*F^2。有了這個參照，第n檔光圈值對應的透光面積為：
S(n) = s*2^((1-n)/2) = s/A(n)^2 ...[2]
快門 T
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快門的概念應該是最清晰易懂的，它表示的是光線從鏡頭通過的時間間隔，用T來表示。相機上的快門值，仍有一個倒數(shù)的問題：小于1秒的快門，用倒數(shù)來表示，例如1/60秒只表示為60；大于1秒的快門，就加上"這個符號，例如2秒就表示為2"。這個沒什么難以接受和產(chǎn)生誤解的（只有極強的人，才會努力去辨別2"和2）。
快門的變化也不是連續(xù)的，仔細看一下取值，就不難發(fā)現(xiàn)，基本上也是2的整數(shù)次冪。如1，2，4，8，15（16的近似），30（32的近似），60（64的近似）……，4000（4096的近似）等。假設以1秒為第1檔，每增加1檔時間間隔縮短一半，每減少1檔時間間隔延長一倍，那么第m檔的快門時間間隔為（m∈Z整數(shù)集合）：
T(m) = 2^(1-m) ...[3]
對于通常的相機來說，m取從-4到14，也就是快門從30秒到1/8000秒?？扉T速度越快，表示性能越高級，當然也就越貴了。上面那個7440，最快的快門才只有1/1000，而我現(xiàn)在用的單反，也只到1/4000。
感光度 ISO
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感光度ISO表征感光材料（膠片或CCD等）對光線的需求量。如果ISO低，表示感光度差，可以理解為很硬的材質，不怎么感光，因此就需要很大的光通量。反之，ISO很高，則說明對光線非常敏感，可以理解為很柔軟的材質，只需要些許的光線就足夠了，但這樣一來，很容易受到不期望的干擾，比如CCD自身的噪聲就可以在照片上產(chǎn)生噪點。
這樣就很容易理解，在白天光線充足的時候，應該選用ISO100，晚上光線暗的時候，就要選用較高的ISO了。做個更形象的比喻，ISO好比萬用表上那個電壓量程，有0V~10V的檔，有10V~100V的檔，等等。
普通相機的ISO范圍很窄，且感光度達不到很高，例如7440，是從80～400（80的感光度不常見）。高級相機的ISO可達3200，ISO越高表示性能越高級。ISO一般有如下幾個檔位：100、200、400、800、1600、3200等。這里也有一個明顯的2的冪函數(shù)關系，第k檔ISO為（k∈N自然數(shù)）：
ISO(k) = 100*2^(k-1) ...[4]
進一步的學習發(fā)現(xiàn)，ISO增加1檔，正確曝光所需要的光通量就會減少1/2。這是計算曝光量的一個重要的依據(jù)。
曝光量
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曝光量（Explosure），也就是相機能夠曝光的能力，它有三個要素：光通過的面積S、光通過的時間T、感光材料的感光度ISO。這三個要素在前面都已經(jīng)用“檔位”量化了，那么下來就可以計算曝光量。
首先是光通量：光通量，就是光通過的面積S和時間T的乘積，從概念上來說很容易理解。而曝光量，則定義為感光度和光通量的乘積的倒數(shù)，E=1/ISO/S/T，沒錯，又是倒數(shù)，沒辦法，發(fā)明相機的那幫人，看起來很喜歡用倒數(shù)，光圈用倒數(shù)，快門用倒數(shù)，曝光量也用倒數(shù)。
曝光量是和能量有關的量，這個量的變化范圍常常在幾個數(shù)量級之間，因此習慣上用對數(shù)來表示，就象地震震級也是對數(shù)的關系等等。這里曝光量要取2的對數(shù)，因此有：E = log_2(1/ISO/S/T)。再簡化一遍，去掉其中的常數(shù)，例如ISO中的常系數(shù)100，面積S中那個參照標準s，這個計算僅用到了初中數(shù)學里的對數(shù)知識，于是，最終有：
E = log_2(A(n)^2)-log_2(T(m))+log_2(100/ISO(k)) = m+(n-1)/2-k ...[5]
可見，復雜的曝光量計算，最終簡化成了檔位序號之間的算數(shù)運算（當然，相機不同，檔位的劃分也不同，但原理上是一樣的，在此只是用來說明其原理）。
下面是我在網(wǎng)上找到的幾個例子，作為印證（網(wǎng)上的計算方法是查表、或者查一個什么圖，和我的方法不同，在此不贅述了）：
1. 當光圈為1.4（相當于n=3，第3檔光圈值），快門為1/30秒（相當于m=6，第6檔快門值），ISO100（相當于第1檔感光度）時，曝光量為：6+(3-1)/2-1 = 6
2. 當當光圈為3.4（相當于n=8），快門為1/15（相當于m=5），ISO200（相當于第2檔感光度）時，曝光量為：5+(8-1)/2-2 = 6.5
還有一點需要注意，從前面的計算里，曝光量怎么和環(huán)境沒關系呢？原來，曝光量只是一個表征相機本身固有特性的參數(shù)，作為一個相機，它的狀態(tài)只是由光圈A、快門T、感光度ISO唯一決定的，無論環(huán)境變亮了還是變暗了，相機還是那個相機，還是那個狀態(tài)。為了把環(huán)境明暗的因素引入到曝光的效果里來，還必須考慮測光和曝光補償?shù)膯栴}。
曝光補償
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測光就是相機（或者人、別的什么工具）對環(huán)境光的測量。這個測量一般是有限度的，也就是有量程的，在一定的明暗范圍內，才能正確地測光。假設環(huán)境光測出的值為E'，而此時相機本身具有的曝光量（曝光的能力）是E，兩下里一比較，就知道應該補償多少，這就是曝光補償，通常在相機里用Ev來表示，在照片文件的Exif信息里，也有一項是Ev。
假設有這么一個標準的環(huán)境光，把它的測光值定為0，相機的曝光量也設為0（這里的0都是對數(shù)值，不是說環(huán)境光漆黑一片、相機成瞎子了），這時就能夠正確的曝光。那么在稍暗一點的環(huán)境里，測光值可能是-1了，那么按常理推斷，應該提高感光度或者增加光通量才能正確曝光，而這都會使相機的固有特性——曝光量——降低。不難理解，曝光量從0降低到-1，就能正確曝光了。
從這里可以看出，只要把相機本身的曝光量E調成和測光量E'一致，就OK了。通常，相機顯示屏上顯示的曝光補償值，實際上就是：
Ev = E'-E ...[6]
有的相機更形象一些，用一個帶刻度的標尺來表示。如果相機本身的曝光量高于環(huán)境所需，曝光補償就是一個正的數(shù)值（表示拍出來的照片會偏亮），反之是一個負的數(shù)值（表示拍出來的照片會偏暗）。
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Ev
簡而言之呢，就是通過光圈值A、快門T和ISO組合的調整，使得當前的曝光補償為0。曝光補償一般可比0再低1～2個刻度，每個刻度代表0.5或者0.3，相機一般都可以設這個檔位間隔。這樣拍的照片較暗，不會因為過爆而損失細節(jié)，而亮度在后期處理是可以提高的。
本文作于2008年9月
