В чем разница между яркостью и освещенностью? - Фотопедия
18 голосов
/

Чем больше я читаю об этом, тем больше смущаюсь. Освещенность , насколько я понимаю, измеренная в люкс , - это воспринимаемая яркость света на поверхности. Это то, что вы бы измерили с датчиком падающего света. Яркость , значит, сколько отраженного света вы бы увидели, глядя на эту поверхность. Это то, что измеряет светомер в камере. Я правильно до сих пор?

В обоих случаях слово «воспринимается» важно, потому что весы взвешиваются с использованием функции светимости для отображения длин волн на особую чувствительность человеческого глаза . Тем не менее, в случае освещения, только фактическое восприятие, если ваш глаз оказывается рассматриваемой поверхностью.

В принципе, я могу это понять, но потом я сталкиваюсь с диаграммами, в которых говорится что-то вроде "семейная гостиная: 50 люкс". Сейчас подожди! Означает ли это, что типичные огни в доме такие яркие, или они просто сбиты с толку и ошибочны, или я I сбит с толку и неправильно?

Если вы не фотографируете источники света напрямую, почему показания измерителя падающего света могут быть полезны в фотографии? Отраженный свет, записанный на пленке или датчиком, обычно делает фотографию. Итак, если у меня есть измеритель падающего света, как имеет ли это значение значимое отношение к настройкам моей камеры?

Поскольку измерители падающего света продаются и используются , это означает, что должно быть некоторое полезное преобразование. Но здесь мой мозг взрывается. Google говорит мне, что 1 люмен равен 1 канделе, поэтому 1 люмен / м² (т.е. 1 люкс) должен равняться 1 канделе / ​​м2 (т.е. 1 нит). Но явно чего-то не хватает в этом. Там что-то называется "стерадиан". Конусы участвуют. Я никогда не слышал об этом раньше; как это вписывается? Я могу видеть, как это можно определить при расчете полезности светодиодного домашнего освещения, но для фотографии я в растерянности.

Какая-то часть моего (взорванного, из последнего абзаца) мозга пытается связать это с разницей между измерением вспышки с TTL и измерителем инцидента. Но как может работать измеритель инцидентов, не зная свойств отражения объектов в сцене? Это то, что означает «С» в измерителе падающего света люкс → стандарт EV ? Это просто среднее значение, которое, вероятно, будет работать, или это нечто большее? И если это просто среднее значение, какие знания необходимы для компенсации сцен со средними показателями? (Как и в случае постоянной K и 18% серого с отражающим замером , где фотограф просто оценивает, должна ли сцена быть сделана ярче или темнее, чем среднее значение, заданное измерителем).

Так что да, так много путаницы. Короче:

  • Какая разница?
  • Можно ли однозначно преобразовать между двумя?
  • Когда и как измерения освещенности / падающего света полезны для фотографии?

Обновление: я ценю ответ Стэна, который охватывает третий момент, когда и насколько хорошо. И я думаю, что я в основном понял первую точку, как описано выше. Но я был бы признателен за некоторые ответы, касающиеся проблемы конверсии, как в математической аннотации, так и в практической для фотографии. И я тоже не возражаю, почему и как.

Ответы [ 2 ]

11 голосов
/

У вас проблемное пространство в значительной степени привязано. Измерение падающего света измеряет то, что падает на объекте, независимо от его характеристической отражательной способности и т. Д., В то время как измерение отраженного света измеряет то, что отражается от объекта, независимо от характеристик падающего света. Носитель записи в камере, как вы указали, записывает то, что отражается от (или, если источник света включен в изображение, от которого он передается) субъекта. Независимо от того, какой тип измерения используется, цель игры состоит в том, чтобы записать свет, исходящий от объекта, соответствующим образом для изображения.

Легко представить, что происходит, с помощью измерителя отраженного света, будь то встроенный в камеру измеритель или отдельное ручное пятно или средний измеритель. Измерить падающий свет немного сложнее.

Большинство измерений падающего света выполняется с купольной инверсионной . По сути, у вас есть полусферический рассеиватель над светочувствительным элементом, который принимает свет от 180 градусов (90 градусов от оси во всех направлениях) и передает 18 процентов этого света на светочувствительный элемент. (Элемент обычно может также использоваться в качестве измерителя отраженного света, иногда требуя принадлежностей для измерителя.) Вы можете измерять источники света отдельно, либо путем затенения купола от отдельных источников, либо путем выборочного включения и выключения источников (как со студийным освещением) для определения коэффициентов освещения (разницы в освещенности между областями, которые будут выделены и затенены на объекте).

В то время как метод работы отличается, то, что вы делаете, почти идентично тому, как поместить серую карту в положение объекта, расположенную под углом, чтобы касаться объекта, и говорить точечный измеритель показаний этой серой карты. Это ничего не говорит о предмете - но это может быть хорошо. Если ваши измерения зависят от объекта, вам необходимо знать, какова отражающая способность объекта (или, в терминологии системы зон, где разместить объект на шкале экспозиции). Без этих знаний вы не сможете рассказать правду о предмете, используя только показания счетчика, - вы сможете точно уловить весь диапазон тональностей, но это может означать, скажем, серьезное недооценение или передержка одной вещи, которую вы действительно пытались запечатлеть.

Вот почему существует такой разрыв между измерением падающего и отраженного света. Вы увидите, что замеры освещенности падают чаще всего в студии, но часто и в портретной съемке, или в моде / работе с продуктом. На изображении обычно есть что-то, что нужно полностью поменять, и этого лучше всего достичь, если вообще полностью исключить его из уравнения при измерении, а затем позволить его фактическим отражающим и цветовым характеристикам упасть на сенсор. Остальная часть сцены - атмосферная атмосфера - вы можете играть с ними так, как вам хочется, и до тех пор, пока объект правильно освещен и выставлен, изображение будет таким, каким вы хотите его видеть.

Работая в менее контролируемой среде, особенно при съемке таких вещей, как пейзажи, вы, как правило, хотите получить все это (так сказать), не слишком заботясь о «правде». В этих случаях «истина» более субъективна, и вы стремитесь собрать данные, подтверждающие вашу версию истины. Это может означать создание этого болезненно яркого выделения гражданина зоны VII или превращение чернильной черноты в едва темный нижний полутон, чтобы сохранить детали, которые важны для вас. Но вы должны знать, что происходит в вашей версии мира. Или вы можете позволить алгоритмам распознавания сцены камеры сделать это за вас.

В любом случае, однако, счетчик является только отправной точкой. Это приведет вас к цели, и тогда ваш опыт и видение позволят вам скорректировать объективную реальность в соответствии с вашими субъективными требованиями.

5 голосов
/

Ответ Стэна превосходен в объяснении измерений с практической точки зрения. Вы также, кажется, спрашиваете, в чем специфика, особенно вокруг стерадиан и конверсии из Lux в EV. Используя статьи Википедии, которые вы связали, и несколько дочерних ссылок оттуда, я думаю, что смогу объяснить несколько вещей, а остальное оставлю до экстраполяции.

Прежде всего, стерадианы . Странный термин и странная концепция, однако, как только вы поймете, что это на самом деле, вещи станут более понятными. Чтобы сделать шаг назад, давайте сначала поговорим о радианах . Радиан - это угловая мера, что означает следующее:

Один радиан - это дуга, равная в длину до радиуса круга.

Радиан измеряется в двумерной плоскости. Steradian похож на радиан, измеряется только в трех измерениях. Определение стерадиана следующее:

Один стерадиан - это круглое пятно на поверхность сферы, чья площадь равна на квадрат радиуса сфера.

Стерадиан - это нечетная «проекция» двухмерного угла в трехмерное пространство, или то, что называется телесный угол . Пересечение двумерного угла с поверхностью сферы пересекает круговое пятно (которое само делится пополам радиальной дугой). Другой термин для него - квадрат радиан . Телесный угол, представляющий один стерадиан, вычисляется как:

θ = A/r^2

Что интригующе, это просто r 2 / r 2 или имеет единицы измерения m 2 * m -2 , что делает стерадиан, как и радиан, безразмерной спецификацией, описывающей фиксированную область на поверхности сферы относительно радиуса сферы.

Чтобы завершить определение стерадиана относительно сферы:

Телесный угол всей сферы эквивалентно 4π ср.

Можно посмотреть на это по-другому:

Площадь поверхности сферы имеет единица 4π ср.


Теперь, когда определение стерадиана отсутствует, мы можем прийти к более ясному пониманию взаимосвязи люмена с канделой . Согласно связанной статье в википедии:

1 лм = 1 кд ср

Или один люмен равен один кандела стерадиан . Кандела-стерадиан - это световая сила света, излучаемого стерадианом, который, как мы теперь знаем из приведенного выше обсуждения, представляет собой площадь круглого пятна на сфере, равную квадрату радиуса этой сферы.

Если мы привнесем источник света в обсуждение, чтобы сделать вещи более реальными, это привело бы к следующему. Предполагая, что у нас есть лампочка с радиусом 1,5 дюйма, что метры на 1 люмен, можно описать как испускающий 1 кд от любой области на поверхности этой лампы, измеряющей 1,5 " 2 (2,25" общая площадь) .

Полная лампочка на самом деле излучает в общей сложности 1 кд 4π ср или 12,57 лм со всех углов. Однако экспонометр не будет измерять 12,57 лм, потому что он измеряет только от одного угла до колбы, а не от всех углов до колбы. Если мы предположим, что наш экспонометр эффективно чувствителен к примерно одному стерадиану, то он будет измерять 1 люмен.

Дополнительные вопросы?

В: Можно спросить, почему приравнивают 1 люмен к 1 канделе стерадиану, а не только к 1 канделе?

A: Ответ геометрия . Описание канделы полезно для того, чтобы сообщить нам количество света, но не обязательно его концентрацию или форму и размер излучения. Цель введения стерадианов в смесь состоит в том, что она включает в себя определенную геометрическую форму и площадь для источника света, излучающего свет.

Это становится более важным, когда у вас есть источник света высокой плотности. Например, лазерная указка малой мощности (милливатт) может составлять 250 000 Вт / ср. Теперь, когда вы рассматриваете возможности плотности, скажем, глаз в 120000 Вт / ср, это становится более чем тривиальным - понимаете? Ой, подождите, вы не увидите!

Согласно википедии, один люкс - это измерение люменов на квадратный метр. В единицах измерения, поскольку один лм равен один компакт-диск , то:

1 lux = 1 cd sr/m^2

Если я правильно понимаю, это можно прочитать, так как 1 люкс эквивалентен количеству света, полученного на поверхности, освещаемой источником света с радиусом один метр, который излучает 1 кд стер световой мощности в направлении измеряемой поверхности.

Преобразование lux в EV является довольно простым, в котором используется постоянная C. Я не могу конкретно сказать, как получается C, однако, если предположить, что «общее» значение 250 является точным, простая формула для преобразование из люкс в EV будет:

EV = log 2 (E * S) / C

Где S - датчик ISO, а E - освещенность в люксах. Если мы предположим, что сцена освещена 1 люкс, а наш ISO равен 100, то (длинная стрелка, переведенная в основание десять логарифм для вычисления на обычном калькуляторе):

EV = log 2 (1 * 100) / 250
EV = log 2 100/250
EV = log 2 0,4
EV = log 10 0,4 / log 10 2
EV = -0,398 / 0,301
EV = -1,322

Довольно низкое значение экспозиции, однако, что можно ожидать при слабом освещении в 1 люкс. Чтобы пойти другим путем и выяснить, сколько освещения вам нужно для поддержки определенного EV, мы можем изменить преобразование между EV и E (длинная стрелка):

EV = log 2 (E S) / C
2 EV = 2 log 2 (E
S) / C
2 EV = E * S / C
2 EV * C / S = E * S / C * C / S
2 EV * C / S = E
E = 2 EV * 250/100

Это приводит нас к простой простой формуле для вычисления люкс из EV (при ISO 100):

E = 2 EV * 2,5

Если наш целевой EV равен 1, то мы вычисляем люкс следующим образом:

E = 2 1 * 2,5
E = 2 * 2,5
E = 5

Для экспозиции одного EV нам нужно ровно 5 люкс освещения, или 5 кд ср / м ^ 2, или 5 лм / м ^ 2.

Дополнительные вопросы?

В: Кто-то может спросить, зачем измерять люксы, которые являются лм / м ^ 2, а не просто измерять люмены?

A: Ответ будет единицами или, более конкретно, единицами площади, которые человек может легко распознать. Кандела-стерадиан полезна для описания количества и геометрии, однако сам стерадиан сам по себе не имеет единиц измерения. Он чисто определяет геометрию, но не определяет какую-либо конкретную область. Стерадиан - это стерадиан, независимо от фактического радиуса сферы. Однако кандела-стерадиан на квадратный метр привносит достаточную единичную специфику, чтобы мы могли более четко понять, сколько на самом деле света 1 люкс (что, прямо скажем, совсем немного).

...