3.2 测光原理与测光表

3.2.1 18%中灰原理

自动相机拍摄照片时为获得准确的曝光，需要获得光线照度或亮度，这项测量工作已由测光表或相机内置的测光系统来完成。测光表和相机内置的测光系统的形体虽然不同，但是工作原理和作用却是一样的。

测光表和相机内置测光系统的测量依据是“以反射率为18%的亮度为基准”。

反射率指的是光线照射到物体上面之后一部分光线被反射回来，被反射回来的光线亮度与入射光线亮度的之比称为反射率。物体反射率高则指物体对光线吸收少、亮度高，如白雪的反射率约为98%，反射率低则指物体对光线的吸收少、亮度低，如碳的反射率约为2%。

从黑到白的几何等级中，18%反射率的色值是中灰色，因此这一理论经常被称为“中级灰原理”或“18%灰原理”。18%灰是平日所能见到的物体反射率的平均所得到的数值，是一个景物反射率的平均统计值，同时也是一个行业标准，有专门生产的18%灰度的灰卡（图3.2）作为拍摄时的测光依据。在拍摄中，依据灰卡测光，只要精准还原灰卡的色度，其他色彩还原也就随之精准。这种方法广泛使用于不同环境的测光。

测光表也是基于18%灰原理设计制造的。五彩缤纷的自然界物体的反光率不尽相同，会以任何一个百分点的表示出来，我们肉眼所看到的亮、暗也不同（色彩不同的物体，如果反光率相同，呈现在黑白图像的颜色就相同），因此物体的反光率以呈现出的“灰度”来表示（图3.3）。相机的测光系统“看”到的景物是黑白的，只测量的是物体反光之后呈现出来的灰度，通过对生活中常见的不同环境、不同光照条件下反光率的计算，得出反射率为18%的灰色的灰度介于纯黑色和纯白色的正中间，在常见光线环境下，把光线分为11级的灰色级谱，包括纯白。普通场景下光线的平均值介于灰色级谱中纯黑色和纯白色的正中间，也就是50%的灰色，科学家计算出这50%的灰色实际上只反射了18%的光线，并以此为测光和曝光参照标准。相机提供的参考标准会使我们得到曝光相对正常的图像（图3.4）。

依据18%灰原理生产的测光表，因其用途不同也有几种，根据结构有独立测光表和相机内置测光表之分。独立测光表依据其不同的测光方式分为入射式测光表（照度测光表），反射式测光表（亮度测光表）和入射、反射两用测光表，另外反射式测光表中还有为了更加准确测光的点测光表。相机内置测光表属于反射式测光表。

3.2.2 独立测光表

日常生活中，我们看到的光线分为入射光和反射光（图3.5）。入射光是光源发出的光线直接进入人的视觉，反射光则是物体通过光源光的照射后又反射到人的视觉，人眼所见的非光源类的物体颜色通常都是反射光。

1.入射式测光表

入射式测光表也称为照度测光表，测量的是照射在景物上光照的强弱（入射光），以光照的强弱来决定曝光值和光圈快门组合的测光表（图3.6）。

用入射式测光表测光时一定要将测光表靠近被摄物体，将测光表的受光部位（白色球体）对准相机镜头的方向（测量拍摄者一面的光线）。这样做是因为景物所处的环境不同，接受光照的强弱不同，同一物体在接受光线照射后还有亮面、暗面之分，在接受光源照射的同时还要受到来自周围环境的光线的影响。

另外，入射式测光表不受物体反光率的影响，因此无论是深色或浅色的物体按照测光表测出的数据曝光不需调整就可以得到正确的曝光结果。它的缺点是必须靠近被摄体才能测到准确的曝光值，通常在户外拍摄远方的景物时，靠近被摄体测光是很不现实的，这时入射式测光表就无法使用了。

2.入射、点测两用测光表

入射、点测两用测光表也属于入射、反射式测光表（图3.7）。这类测光表功能更加强大，可以在测量入射光和点测光之间切换。反射光测量的受光角度和独立的点测光表相同，取景镜头多数可在1°~5°之间调节，使测光的范围真正落在一个点上，不受其他环境光线的影响。

使用反射式点测光表要注意的是，测光点的选择至关重要，取景框中的物体拥有不同反光率，所选择的测光点决定着整个画面的曝光。和普通的入射、反射测光表相比，反射式点测光表在测量的精度和测量范围等方面要强大很多，同时这类测光表还可进行连线、无线闪光光源测量，通常是影棚内摄影的必备器材。

3.反射式测光表

反射式测光表测量的是物体反射的光线的强弱，物体的反光程度不同，呈现出的亮度也不同，将测光表对准被摄物体，就可测出在测光表受光范围内的景物的平均亮度，并据此给出合适的曝光值和光圈快门的组合。

反射式测光表是对准物体测量，如果测光表受光范围内的景物亮度差异过大，测光表受光角度轻微的偏移就会致使测光表给出的数据产生差异，这就需要依据18%中灰原理对被测量物体进行选择，一般选择测量范围内亮度接近18%灰的物体测量。同时，反射式测光表不能对准光源测光，因为光源不具有反射特性。

在实际拍摄中，经常会遇见非常态下的景物，也就是高于或低于18%的中灰色调场景。如图3.8所示是按照侧光表拍摄的图片，画面淡薄，也失去了现场幽暗的氛围；图3.9曝光不足2档却有效地还原了“青城天下幽”的美誉。另外，当面对单一物体时，物体的反射率大于或小于18%（浅色和深色的物体），测光表都将被摄物默认为18%中灰，这时得到的光圈快门等参数都不会使感光元件正确曝光，物体的颜色不会得到准确的再现，需要取得测量数值后进行调整补偿（见曝光补偿）。

在实际使用中入射式测光表、反射式测光表的操作方式是完全不同的，要区别对待。两者的操作方式可以简单地理解为：反射式测光表使用时在拍摄者的位置朝向被摄物测量，入射式测光表使用时在被摄物的位置朝向拍摄者测量（图3.10）。

3.2.3 相机内置测光表

现在的数码单反相机都有复杂的测光系统，这一系统称为TTL（Through The Lens）测光（通过镜头测光），也就是内置测光系统，相机的内置测光表属于反射式测光表。这一系统与相机的其他系统集成在相机内，有效提高了相机的使用性能，在取景、对焦的同时就可以完成测光工作。和其他反射式测光表一样，它的使用也具有相同的缺点，即不能测量光源光线和无论物体亮度多少，都会默认为18%的灰色。但是相机内置测光表相比独立测光表更加便捷，功能更加丰富也更智能化。

当下最新型号的数码单反相机的测光系统已经发展为测光RGB感应器，甚至和相机其他系统之间紧密结合，“兼任”很多其他功能，白平衡、对焦辅助、场景识别等，同时完成测光、对焦、曝光等一系列工作。自动测光感应器和自动对焦感应器可在捕捉被摄体的同时，完成连拍的高速测光和对焦。

为了能够在各种复杂场景拍摄中获得准确的曝光，相机厂商开发了各种测光模式，使摄影者能够根据不同的光线环境选择不同的测光模式从而获得正确曝光的照片。相机厂家设定的测光模式大致可分为分区测光模式、局部测光模式和点测光模式几种类型（图3.11和图3.12）。但因为各厂家技术专利不同，所以测光模式的命名也有所差别。

1.分区测光

分区式测光方式有多种形式，分区的数量也不同。不同的相机厂商的分区测光模式略有差别，称呼也不同，尼康称为矩阵测光，佳能称为评价测光等。从理论上讲，分区式测光方式都具有自动逆光补偿能力。

（1）3D彩色矩阵测光。矩阵测光（Matrix Metering）的概念由尼康首先提出来，时至今日已发展成为3D彩色矩阵测光、彩色矩阵测光。3D彩色矩阵测光模式是在原分区测光平面区域分区的基础上，加入了包括被摄物的反差、摄影者选择的对焦区域、被摄主体至胶片平面的距离和被摄物的色彩共五方面的信息（图3.13）。这五方面的信息被测光系统综合并经高效率的微电脑计算，同时依靠数据库的参考信息，达到更精确的曝光控制。

（2）佳能分区评价测光。佳能的分区测光是将取景画面分割为若干个测光区域，最新系列的相机分区已达到63个（图3.14）。每个区域独立测光后再整体整合加权计算出一个整体的曝光值。相机会随着拍摄者选择的对焦点识别被摄体，选择对焦点就等于选择了测光重点，然后区分主要测光区、次要测光区，评价测定最适宜的曝光。评价分析的基础是记忆在机内的大量数据，而这些数据则是研究了数以千计的典型照片而得出的。

无论是3D彩色矩阵测光模式还是佳能分区评价测光，抑或是最先进的RGB测光感应器，都代表了目前最先进的测光模式，它们都可以在大多数情况下针对被摄体获得准确的曝光，如生活照、团体照、风光照、日常肖像等。但相机测光模式的智能化程度还是有一定的限制，在被摄场景反差过大的情况下，智能分区测光稍有偏重，整体曝光就会产生偏差，或者画面整体亮度过高或过低，受限于18%中灰原理，也是得不到正确曝光的。

2.中央重点测光

中央重点测光又称偏重中央平均测光、中央重点加权平均测光。测光读数以画面中央部分的亮度为主，即对中央部分的亮度最为敏感。中央区域比较宽，但一定要将边缘部分排除在外，这就是“中央重点”的含义。

这种测光模式是以画面中央一定直径的范围为测光重点，越靠近边缘，测光敏感度越低。相机最终对中央和边缘测光结果进行平均得到合适的曝光值（图3.15）。多数中央重点测光系统的中央重点稍向下偏移一些。在户外拍摄时，明亮天空的亮度对测光结果的影响较大，中央重点偏下，就可避免这一问题。

中央重点测光模式下，中央部分的测光值对最终测光值的影响较大，在主体位于画面中央时曝光组最准确，主体不在中央时，此方法就要慎用。

3.点测光与局部测光

点测光模式只测量画面很小范围的光线，以获得更精确的读数，通常范围在相机的设置中可以调整。现在相机对于点测光在取景范围内的区域大小通常为总画面的1%~5%（图3.16），该区域与整个画面相比，可近似地看成是一个点，因而得名。另外，现在大多数相机点测光模式下的测光点都与对焦点联动，选择的对焦点也就是测光点，因而在拍摄时，要注意对焦点是否是曝光需要的测光点。如拍摄剪影照片时，对焦点在主体上，而测光则往往以背景为准。

点测光的使用是否得当，完全取决于拍摄者的意图。由于点测光以画面有限的一点来决定整个画面的曝光值，测光点的选择也就决定着画面曝光的正确与否。通常在画面主体面积较小、画面反差过大、画面有局部光线、主体逆光等情况下使用点测光，但不同画面还需具体对待，在图3.17 中，透过树叶缝隙的阳光照在树干上，点测光模式对光线亮度做出准确的判断，获得准确的曝光参数。

局部测光相当于一个较大范围的点测光，它的测光范围通常在6%~15%，它的使用方式和点测光基本相同。

3.2.4 如何正确选择合适的测光模式

面对不同的环境、不同的被摄体、不同的光线条件选择相对应的测光模式。根据被摄主体的光照分布特点选择相应的内置测光模式能够获得准确的曝光。

图3.17中，树林间中心明亮的色彩和四周较暗的阴影形成很大的反差，如果此时使用分区测光模式，照片四周的暗部会影响到测光系统对曝光值的计算，此时选用点测光能使整个画面得到合理的曝光。

相机内置的测光表都是反射式测光表，反射式测光表以景物的反射亮度作为测光依据，根据18%中灰原理，如果测量景物的反射亮度接近18%，那么就会获得准确的测光数值，也就会得到准确的曝光。实际拍摄中，测光区域的选择和拍摄者的拍摄意图紧密联系，特别是在光线变化和反差较大的画面中，选择不同的测光区域测光得到的数值会使最终的画面效果千差万别。在亮、暗层次不能兼顾的情况下，有所侧重地选择亮部或暗部曝光比亮部和暗部都损失层次要好。

图3.18中分区测光模式对画面测光，相机对画面中的物体和天空进行综合运算，景物本身较大的反差得到兼顾，因而船和天空都有层次，且小船略微的欠曝光使得画面气氛更宁静。顺光环境下景物的光线均匀，没有太大反差，从近到远的景物都把自身的色彩完美呈现出来了。

图3.19中阴天散射光条件，流水石头都呈现出固有的颜色，反差较大，点测光模式选择流水的灰色作为测光依据，整体曝光正常。如果以溪石测光，最终的作品可能会呈现出较亮的色调，流水亮部的层次可能就会损失掉。