AE到底A了什么—从光圈看曝光

作者:研鼎 | 发布日期:2025-05-14 | 标签:#测试课堂#
AE到底A了什么—从光圈看曝光
正确的曝光能够让图片看起来更真实与舒适,而曝光也是影响后续图像处理的第一步也是至关重要的一步。常见控制曝光的的三项参数为曝光时间,感光度(ISO),光圈。而光圈作为控制曝光量的三种常见手段之一,因为在手机上体积受限鲜有人提及,但近些年随着人们认知的提升与技术进步,同时也因为光圈同时影响着景深,有越来越多的旗舰机型做到了主摄可变光圈。这三种手段同时出现在了手机影像系统当中,用于控制曝光与景深。

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光圈--位于镜头内部由小叶片相互重叠构成的光孔。
首先谈谈EV,它是由光圈和快门速度构建的,对同一块CMOS而言,F5.6+1/125秒所获得的EV值,等同于F2+1/1000秒、F2.8+1/500秒、F4+1/250秒、或F8+1/60秒,即便有诸多特性不同,但获得的照片亮度相同,它的计算公式如下:

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光圈越大,镜头进光量越大,光圈越小,进光量越小。所以光圈的大小直接的影响到摄像头的进光量,进而影响摄像头的曝光。


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例如,如果光圈从f/5.6变成f/4,而快门速度不变,那么就会有双倍的光量到达图像传感器上。然而,更多的光会导致图像过曝。为了避免过曝,快门速度或者ISO要减半。


相同的感光度

ISO 200     f/16     1/250s

ISO 200     f/11     1/500s

ISO 200     f/8     1/1000s

ISO 200    f/5.6  1/2000s


如果我们想在不改变快门速度的情况下增大光圈,那么我们可以减少ISO感光度来保证光量不变。光圈的增大是通过一个f-stop改变并且等于感光度减少一半的效果。在一个很好的光照条件下及很快的快门速度,就有可能达到相机的极限。如果ISO和快门速度都不能够充分减少光量,那么就建议使用减光片(ND filter)。


相同的快门速度

1/4000s     f/8      ISO 800

1/4000s     f/5.6   ISO 400

1/4000s    f/4      ISO 200


1/4000s    f/2.8   ISO 100


Sunny to cloudy


“sunny f/16 rule”参考的是晴朗的天气条件。然而,这个规则甚至可以适用于天空变的阴暗或者是夜幕降临的情况。应用设置不同的光圈,主要取决于照明条件和阴影细节。


阳光下有雪或沙,阴影与锐利的边缘 f/22   ISO100   1/125s

阳光明媚,清晰的阴影 f/16   ISO 100 1/125s

轻微的阴天,阴影与柔软的边缘 f/11   ISO 100  1/125s

阴天,几乎看不见的阴影 f/8    ISO 100  1/125s

沉重的阴天,没有阴影 f/5.6  ISO 100  1/125s


日落,没有阴影  f/4  ISO 100  1/125s
根据以上我们可以换算出大致正确的环境光对应所需的曝光参数,但在手机上也有许多其他因素会影响参数的设定,比如我们想尽可能地扩大合焦范围时需要较小的光圈,为了符合算法合成或是减少运动模糊的需求,需要尽可能短的曝光时间,为了获得更好的信噪比,需要较小的ISO。
以上需求就需要一款能够准确控制亮度的测试设备,能够同时针对快门速度进行对比测试来获得最佳的曝光参数。


MLB-LTM灯箱就是一款涵盖运动模糊等诸多测试的双侧可对比的灯箱。

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MLB-LTM(左右HDR+运动)



许多图像质量要素都可以通过测试图卡得到最好的测试,但有些测试(例如曝光,运动模糊相关测试 )可以使用真实场景进行更好地评估。实景测试灯箱包含各种颜色和纹理细节的实景测试对象,以进行准确的主观视觉分析对比,通过内部场景进行比较, 主观评测图像质量。
在静态实景灯箱的基础上,增加了两个透射式灯箱,灯箱可搭配透射式测试图卡,用于创建和测试高对比度场景和HDR高动态范围测试。增加了移动轨道功能,增加了一个左右移动的人像图,和一个360度旋转的转盘,对于测试运动伪影,拍照和视频的模糊度评价都很有用处。通过顶部光源,2个HDR透射式灯箱,以及运动目标组成的灯箱,兼顾了多个方面的测试可能性,丰富了测试方法和提高了测试的效率。


测试项:

• 分辨率    • 近红外灵敏度    • 摩尔纹    • 色彩还原

• 运动模糊    • 纹理损失    • 灯光细节    • 畸变

• 常见的自然已知颜色    • 高动态范围     • 锐化

• 阴影细节    • 肤色还原    • 低对比度细节


特点优势:


MLB-LTM每块区域独立补光,双侧采用相同规格的高亮光源和低亮光源双光源制作,色温在2300K- 10000K之间连续可调,具有不仅可提供多个场景相同光源下的主观比对,也可以做到多个场景多个照明下的主观评测。这样就为不同的曝光参数提供了方便的对比环境。
另外,两块左右独立的区域还增加了移动轨道功能,增加了两个可左右移动、360度旋转的转盘,运动系统可以实现运动速度或旋转速度的调整,对于测试不同设备或同设备不同版本相同环境下的rolling shutter,运动伪影(包含线性运动和旋转运动),拍照和视频的模糊度评价都很有用处。可选配的HDR模块,实现高对比度下的测试,可以更换多种测试图卡。
在可变和光圈的测试中不再需要收集大量数据,可以在实验室环境中快速预览不同参数的结果,也可以对比相同参数不同环境下的效果。
同时支持win下提供了GUI和API可以便捷的实现程控配置,大幅减少拍摄工作量。
本期内容先告一段落,当然关于AE还有很多因素会影响成像的效果,比如有些场景需要白加黑减,有些场景需要欠曝或过曝达成某些效果,欢迎大家在留言中参与讨论。

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