■畢根輝 張 寧 王 灝 宋澤毅

數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代的曝光控制
——兼論18%灰板是否還是曝光基準(zhǔn)

■畢根輝 張 寧 王 灝 宋澤毅

數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的感光單元非常敏感，即使有微小的差異，都會(huì)在影像上產(chǎn)生迥然不同的結(jié)果，數(shù)字?jǐn)z影和膠片攝影在曝光控制的嚴(yán)苛性上來說并沒有本質(zhì)的差別。數(shù)字后期可以調(diào)整曝光，并不等于說拍攝時(shí)就可以不重視曝光，控制越精確，生成的影像質(zhì)量就越高，這是無需爭論的事實(shí)。數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了標(biāo)清攝像機(jī)、高清攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)三個(gè)階段，從最初的動(dòng)態(tài)拐點(diǎn)到現(xiàn)在的 Log伽馬，關(guān)于曝光控制的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生了“翻天覆地”的變化。本文從特性曲線、EI等核心技術(shù)切入，探討數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代的曝光控制規(guī)范。

曝光控制；感光度；特性曲線；伽馬；ISO；EI；調(diào)色

景物的亮度范圍有大有小，被攝體的明暗光亮比，受光源的強(qiáng)弱與反射狀態(tài)的影響，變化非常復(fù)雜。由于人眼對(duì)這種變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，即使在明暗光亮比很大的情況下，也能看清景物。如在夏季晴天，中午地面上接受的照度可達(dá)10萬勒克斯，而夜晚滿月時(shí)景物接受的照度只有大約0.3勒克斯，其變化范圍高達(dá) 33.3萬倍。在這么大的范圍內(nèi)人眼都能看清物體，而感光材料和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的感光單元（CCD或CMOS），能夠按比例正確記錄的景物亮度范圍卻有了一定的限度。①

為了“彌補(bǔ)”這種限度，傳統(tǒng)感光材料和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的感光單元都采取了相應(yīng)的策略。膠片通過改進(jìn)感光乳劑的“配方”來提高寬容度，感光單元?jiǎng)t通過處理電路施加伽馬（Gamma）控制提高動(dòng)態(tài)范圍。記錄材料的本質(zhì)區(qū)別決定了兩者在曝光控制方面的思路存在巨大差異。

膠片帝國百余年來積累了豐富的創(chuàng)作經(jīng)驗(yàn)和美學(xué)積淀，而數(shù)字?jǐn)z影機(jī)在 “所見即所得”“前期不足后期補(bǔ)”的松懈創(chuàng)作態(tài)度下，并沒有真正發(fā)揮新材料新技術(shù)的特性優(yōu)勢，甚至有些作品出現(xiàn)色彩失真、影調(diào)斷裂的慘痛教訓(xùn)。實(shí)踐表明，新舊材料和技術(shù)之間一定是繼承和發(fā)揚(yáng)的關(guān)系，效果實(shí)現(xiàn)的方式和路徑雖有差異，但最終的美學(xué)追求是相同的。數(shù)字技術(shù)全面取代膠片雖已是時(shí)代大趨勢，但忽略膠片工業(yè)建立技術(shù)觀念、思維體系也絕非明智之舉，各大廠商的電影伽馬很好地體現(xiàn)了膠片和數(shù)字的這種內(nèi)在聯(lián)系。本文即是要嘗試從特性曲線、EI等核心技術(shù)切入，探討數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代的曝光控制規(guī)范。

一、膠片的曝光控制

膠片雖然日漸式微，但卻是解決目前數(shù)字?jǐn)z影曝光控制難題的一把鑰匙，不可不察。常見的黑白和彩色膠片的寬容度為128∶1，也就是說膠片能按正比例記錄景物亮度范圍的能力是7級(jí)（可以理解為7檔光圈或者7EV）。用有限的寬容度記錄上萬倍的反差，取舍是關(guān)鍵。如圖1。

圖 1 典型的攝影影調(diào)再現(xiàn)示意圖②

在膠片的曝光控制中，18%灰是關(guān)鍵，它是自然景物的平均反光系數(shù)。黃種人皮膚的平均反光系數(shù)是23%，白種人是30%。在這個(gè)曝光基準(zhǔn)點(diǎn)之上保留3檔，之下保留4檔，最符合人眼的自然觀感，最大限度地保留了影像的層次細(xì)節(jié)。換個(gè)說法，這是人眼最希望看到的層次細(xì)節(jié)。這也是經(jīng)典的上三下四經(jīng)典膠片曝光控制理論的由來。

值得注意的是，18%的灰又經(jīng)常被稱作中灰，而不是數(shù)學(xué)計(jì)算中的50%灰。反光率和灰度是兩個(gè)概念，反光率18%的灰呈現(xiàn)在膠片上，恰好位于影調(diào)的中間。計(jì)算機(jī)的圖像處理中，50%的灰度和反光率18%的灰板的確具有相同的影調(diào)值。

二、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的特性

1.第一階段：標(biāo)清時(shí)代的 DCC控制

標(biāo)清電視時(shí)代，DCC（Dynamic Contrast Control）動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制是控制曝光的核心技術(shù)。當(dāng)時(shí)大部分廣播級(jí)攝像機(jī)都采用電荷耦合單元CCD作為感光單元，作為一種光電轉(zhuǎn)換的器件，CCD的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了攝像機(jī)電路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。高端的數(shù)字標(biāo)清攝像機(jī)的電路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍能達(dá)到約6級(jí)光圈，換算成景物亮度比是1∶60。而2/3英寸 CCD的動(dòng)態(tài)范圍是電路系統(tǒng)的6倍③，即600%，為了把CCD的性能最大化，借助于伽馬曲線，廠商研發(fā)出了動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制的算法。見圖2。

圖2 標(biāo)清攝像機(jī)拐點(diǎn)及斜率控制原理④

像圖3索尼DSR-600PL/650WSPL、DVCAM攝像機(jī)通過分析某個(gè)場景的高光區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)地設(shè)置多個(gè)不同的拐點(diǎn)和斜率，以防止光比過大的場景中（如一束強(qiáng)烈的陽光照射進(jìn)昏暗的室內(nèi)）出現(xiàn)高亮部分曝光過度的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)了具有一定智能特點(diǎn)的“自適應(yīng)高光控制”功能⑤。

圖3 智能化防過曝拐點(diǎn)控制曲線

在DCC的幫助下，攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍增加到了8檔光圈。這個(gè)范圍雖然非常接近印片用膠片的寬容度，但并沒有給電視畫面帶來所謂的“膠片感”。對(duì)比拐點(diǎn)控制曲線和膠片的特性曲線不難發(fā)現(xiàn)，拐點(diǎn)只是針對(duì)圖像高光部分的壓縮，并不會(huì)增加暗部和中間調(diào)的層次。而且過度的拐點(diǎn)控制會(huì)導(dǎo)致高光部分發(fā)悶，缺少必要的對(duì)比。標(biāo)清時(shí)代的攝像機(jī)依然具有圖像層次少、局部反差過大的缺陷。

2.第二階段：數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的電影伽馬曲線

技術(shù)發(fā)展到本世紀(jì)初，廣播級(jí)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的字眼逐漸被高清攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)取代。高清時(shí)代，廠商的目標(biāo)直奔“膠片感”而來。在這場“數(shù)字革命”中，索尼HDW-F900R高清攝像機(jī)功不可沒，許多大電影用它拍攝，像喬治·盧卡斯的《星球大戰(zhàn)前傳2》和雅克·貝漢的 《海洋》等，它的貢獻(xiàn)在于其創(chuàng)造了一類更加接近膠片特性曲線的伽馬曲線。

圖4是官方公布的HDW-F900R的伽馬曲線，曲線上任一點(diǎn)的伽馬值，不再是固定不變的，而是隨光照強(qiáng)度的變化而變化。通過調(diào)整伽馬曲線的形狀，攝像機(jī)可以產(chǎn)生高反差或者是低反差畫面，以及模仿膠片感光特性的電影風(fēng)格。

圖4 索尼 HDW-F900R的四條預(yù)置伽馬曲線

2010年，作為阿萊公司進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影領(lǐng)域之后的重要產(chǎn)品，ARRI Alexa的出現(xiàn)徹底改寫了膠片影壇霸主的格局。它是一款35mm膠片風(fēng)格的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，所謂膠片風(fēng)格關(guān)鍵在于Log-C。Log-C里面的字母“C”代表的是“Cineon”。 “Cineon”是20世紀(jì)90年代柯達(dá)公司開發(fā)的膠片數(shù)碼掃描、處理和記錄系統(tǒng)，同時(shí)也是一種文件格式的名稱，包含了掃描負(fù)片的密度數(shù)據(jù)。密度是膠片感光特性的對(duì)數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)，密度與以對(duì)數(shù)單位測量的膠片曝光度的關(guān)系被稱為膠片的特性曲線。每一種膠片都有它自己的特性曲線，但整體看來曲線變化的規(guī)律是一致的。對(duì)于 Alexa而言，阿萊推出的Log編碼方式與掃描負(fù)片的密度數(shù)據(jù)相似，因此它被稱為 “Log-C”。在現(xiàn)在的電視系統(tǒng)中直接監(jiān)看，在未經(jīng)任何處理時(shí)Log-C是灰的，畫面非常平，但是卻為后期提供了極大的靈活性⑥。見圖5。

圖5 ARRI Alexa攝影機(jī)用 Log模式拍攝的素材和 Rec.709監(jiān)視器顯示的畫面

終于，柯達(dá)破產(chǎn)了，數(shù)字電影攝影機(jī)一統(tǒng)天下已成定局。廠商全部跟進(jìn)Log格式，佳能的C系列用CLog，Sony F系列用S-Log，BMD系列用Film，雖有差異，但思路相同。

用電影對(duì)數(shù)伽馬取代電視伽馬的最大好處是影調(diào)細(xì)節(jié)能和膠片相媲美，甚至超越膠片。圖6中的電影伽馬的特點(diǎn)是暗部斜率最大，對(duì)應(yīng)輸出電平范圍也最大，記錄景物的層次細(xì)節(jié)也最豐富。針對(duì)這一部分，電路系統(tǒng)分配的記錄比特?cái)?shù)也最多，達(dá)到了14比特和12比特。結(jié)合人眼視覺的對(duì)數(shù)特性，以及人眼對(duì)暗部細(xì)節(jié)最敏感的特征，這種數(shù)據(jù)分配更合理。

圖6 電視伽馬和電影對(duì)數(shù)伽馬⑦

對(duì)數(shù)伽馬極大擴(kuò)展了數(shù)字設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍，但同時(shí)也使曝光控制變得非常復(fù)雜。膠片時(shí)代只要掌握了特定膠片型號(hào)的特性曲線，通過洗印試片，攝影師就能非常自信的調(diào)整曝光。因?yàn)樘匦郧€的特性都是相似的，層次最豐富的直線部分是成比例變化的，百余年來，從拍攝到?jīng)_印形成了一整套可控的體系，結(jié)果是可預(yù)測的。而數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的感光特性曲線還是一個(gè)新生事物，遠(yuǎn)沒有形成成熟的工業(yè)流程規(guī)范。由于Log自身的特點(diǎn)，再加上沒有配套的監(jiān)看和技術(shù)指標(biāo)測量設(shè)備，曝光控制既不能沿用標(biāo)清時(shí)代的做法，也不能照搬膠片的上三下四理論。

從圖7彩色負(fù)片與對(duì)數(shù)伽馬感光特性的曲線對(duì)比來看，本文開篇介紹的膠片的技術(shù)規(guī)范顯然不適用于Log模式，以18%的灰板作為曝光的基點(diǎn)勢必會(huì)導(dǎo)致中間調(diào)和暗部曝光不足。那么如何才能進(jìn)行精確的曝光控制？要科學(xué)地回答這個(gè)問題，必須清楚膠片和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的區(qū)別。

圖7 Kodak film 250D（5246）和對(duì)數(shù)伽馬的感光特性比較（對(duì)數(shù)坐標(biāo)）

三、膠片和數(shù)字?jǐn)z影機(jī)之辨

1.ISO的“陷阱”

膠片時(shí)代感光度是指感光乳劑在特定的曝光條件和顯影條件下對(duì)光的敏感程度，這個(gè)參數(shù)是使用攝影器材進(jìn)行曝光控制的依據(jù)。計(jì)算黑白負(fù)片的感光度時(shí)，是以規(guī)定的沖洗條件沖洗后的底片達(dá)到規(guī)定密度所需要的曝光量為準(zhǔn)的，彩色負(fù)片則要考慮三層乳劑各自的感光能力。每一種膠片都有其基準(zhǔn) ISO，通過迫沖或降感，膠卷的ISO可以被升高或降低。降感會(huì)降低膠片的反差，同時(shí)提高其寬容度；迫沖則會(huì)增大反差，同時(shí)增加顆粒感。

標(biāo)清時(shí)代的攝像機(jī)是沒有ISO的，只有靈敏度。不同靈敏度的機(jī)型之間的曝光量也從來不用曝光 EV值或光圈檔位來換算，改變靈敏度的方法是使用增益（用dB表示）。以CCD和CMOS作為感光單元的攝像機(jī)和膠片的曝光顯影原理，兩者平行發(fā)展幾十年。在實(shí)際創(chuàng)作中，標(biāo)清攝像機(jī)一直遵循著將 18%的灰板的亮度信號(hào)支配在 50IRE⑧單位。由于黃種人皮膚反光率為23%，在沒有中灰板和示波器的情況下，往往會(huì)把一級(jí)斑馬紋的電平設(shè)定調(diào)整到700毫伏視頻信號(hào)電平幅度的60%～65%，正好是灰板反光率提高5個(gè)百分點(diǎn)的IRE位置。攝像機(jī)和膠片雖殊途、卻同歸。

有一點(diǎn)要特別提出，不同的標(biāo)清攝像機(jī)由于靈敏度不同，在把18%中灰的亮度支配到50IRE時(shí)，曝光參數(shù)也不相同。用測光表測光的方法并不適用于當(dāng)時(shí)的攝像機(jī)，測光表主要的作用在于確定場景中合適的光比、創(chuàng)造特定的影調(diào)效果。

現(xiàn)在幾乎所有的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)都轉(zhuǎn)向了 ISO，因?yàn)橐愿泄舛?、光圈和快門形成的 “曝光三角形”在創(chuàng)作中具有無可比擬的可操作性。但數(shù)字產(chǎn)品的ISO必須通過其他的方法來確定，具體方法記錄在標(biāo)準(zhǔn) 《ISO 12232∶2006攝影—數(shù)字照相機(jī)—曝光指數(shù)、ISO感光度標(biāo)定值、標(biāo)準(zhǔn)輸出靈敏度和推薦曝光指數(shù)的測定》中。制造商遵循這些標(biāo)準(zhǔn)來為傳感器確定ISO值，也就是現(xiàn)在大家常說的基準(zhǔn)ISO或者基礎(chǔ)、原生ISO，保證了具有相同靈敏度的傳感器和膠片一樣對(duì)光線具有相同的敏感程度。這是否意味著所有適用于膠片攝影的測光表與曝光控制技術(shù)，對(duì)數(shù)字?jǐn)z影機(jī)同樣適用？

以Kodak標(biāo)準(zhǔn)灰卡測光作為曝光基準(zhǔn)，分別用 SLog2和 REC.709模式對(duì)灰板進(jìn)行拍攝，然后再把SLog2映射到 REC.709，實(shí)驗(yàn)證明 S-Log2的18%曝光點(diǎn)編碼值偏低。見圖8。

圖8 映射后和 REC.709模式下直接拍攝的波形比較仍然偏低30CV值

Log模式下，中灰板的輸出偏低，而且不同的Log模式比如S-Log和 Log-C也是有差異的。SONY的官方數(shù)據(jù)是 S-Log2模式下，中灰對(duì)應(yīng)的 IRE是30.3 ～34.3，而ARRI Amira Log-C模式下，中灰對(duì)應(yīng)的是38～42。顯然ARRI在實(shí)際曝光控制時(shí)，比 S-log2更適用。針對(duì)這種情況，SONY研發(fā)出了S-Log3系列并作為建議選項(xiàng)。在人們揣測 SONY的動(dòng)機(jī)是否是用3系替代2系時(shí)，SONY委婉地否認(rèn)了。為獲得更好的暗部對(duì)比度，S-Log3模式還在陰影區(qū)域降低了趾部。圖9是SONY的S-Log2、S-Log3和ARRI Log-C、電影投影機(jī)、ACES⑨特性曲線的比較。

圖9 S-Log2、S-Log3和 Log-C等特性曲線的比較

攝影師在用Log進(jìn)行曝光控制時(shí)，要比膠片曝光更加小心。不但要熟悉所使用的 Log特性曲線的特點(diǎn)，還必須在開拍前試片，確定曝光補(bǔ)償?shù)臄?shù)量。

圖10中場景的亮度范圍超過了 9檔，用S-Log2拍攝能很好地照顧到高光和暗部。

圖10 SONY FS700 S-Log2模式拍攝的大光比畫面

拍攝時(shí)在人臉的位置標(biāo)準(zhǔn)灰板測光，然后以此為基礎(chǔ)、以0.3EV為單位上下包圍曝光。測試證實(shí)如果是以灰板標(biāo)準(zhǔn)測光值F11進(jìn)行曝光，加載官方的LUT映射后人臉的亮度偏低，后期調(diào)整的幅度過大，暗部的密度會(huì)被破壞。補(bǔ)償曝光 0.7EV對(duì)于這個(gè)場景的大光比來說是比較折中的選擇，高光細(xì)節(jié)雖然有所減少，但是僅僅是窗戶的最亮部失去了一些層次，而對(duì)于臺(tái)面上F64的位置依然細(xì)節(jié)豐富，最關(guān)鍵的是，人臉的亮度能夠提升到理想的狀態(tài)，而暗部的密度沒有崩潰。見圖11。

圖11 ＋0.7EV映射調(diào)色后

2.降感和迫沖的數(shù)字化應(yīng)用

對(duì)感光度的“稱謂”，Canon、Sony和Panasonic使用ISO，而ARRI使用EI。從學(xué)術(shù)上說，ARRI更準(zhǔn)確。膠片時(shí)代，攝影機(jī)通過更換不同速度的膠片來改變感光度，而數(shù)字?jǐn)z影機(jī)并不能依靠隨時(shí)更換感光單元（CMOS等）來改變感光度，唯一的方法是通過功率放大器放大信號(hào)來獲得不同的感光度。

EI：exposure index，即曝光指數(shù)的一種變換值。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)的許多人望文生義地把EI翻譯成曝光指數(shù)，可謂失之毫厘謬以千里。曝光指數(shù)即EV，系根據(jù)感光片固有感光度所確定的曝光量，用這個(gè)曝光量曝光，再用普通顯影可以生成曝光正確的底片。EI值則系根據(jù)感光片非固有的感光度所確定的曝光量，必須有某種特殊顯影加工才能獲得曝光正確的底片。例如ISO400作為EI800曝光，然后加強(qiáng)顯影，可使底片效果與ISO800膠片相近。⑩

神經(jīng)外科作為外科學(xué)中專業(yè)性較強(qiáng)且復(fù)雜的一個(gè)分支，特別是神經(jīng)解剖學(xué)、神經(jīng)定位診斷等仍是神經(jīng)外科臨床規(guī)范化培訓(xùn)教學(xué)體系的薄弱環(huán)節(jié)，其臨床實(shí)踐也較其他科室難以掌握[1-3]。傳統(tǒng)的LBL教學(xué)硬性灌注知識(shí)，很難保證優(yōu)異的教學(xué)質(zhì)量[4-6]。PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)以互動(dòng)學(xué)習(xí)為主[7-8]，能夠顯著提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)[9-10]。但單一的PBL教學(xué)打破了學(xué)科知識(shí)的完整性，無法滿足神經(jīng)外科的教學(xué)需要[11-13]。

所以對(duì)于數(shù)字?jǐn)z影機(jī)來說，調(diào)整ISO的說法是不準(zhǔn)確的，容易誤導(dǎo)攝影師，導(dǎo)致在創(chuàng)作中對(duì)暗部細(xì)節(jié)或者亮部細(xì)節(jié)的錯(cuò)誤強(qiáng)調(diào)。調(diào)整ISO，更準(zhǔn)確地說是調(diào)整EI，是數(shù)字?jǐn)z影機(jī)對(duì)膠片降感和迫沖的數(shù)字化應(yīng)用，它不但改變了感光單元的靈敏度，更關(guān)鍵的是它改變了18%中灰在整個(gè)影調(diào)中的位置，進(jìn)而影響整個(gè)影調(diào)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。從圖12 SONY官方給出的數(shù)據(jù)中可以說明這一點(diǎn)。

圖12 F55中的EI設(shè)置，18%的中灰在整個(gè)影調(diào)中的位置會(huì)隨著調(diào)整而改變

但現(xiàn)在的攝影師大多把這種調(diào)整作為應(yīng)對(duì)照度不足的應(yīng)急辦法。ISO本質(zhì)上是 A/D電路前的放大電路，所以在數(shù)字?jǐn)z影機(jī)用Log方式記錄時(shí)，ISO的設(shè)置會(huì)影響最終記錄下來的數(shù)據(jù)。應(yīng)急使用的后果是，改變了原有的影調(diào)結(jié)構(gòu)，通過后期再調(diào)整也無能為力。

對(duì)EI的深度解讀同時(shí)也說明了前期“試片”工作的重要性，用不同的 EI分別拍攝片子中重要的、典型的 場景，比如 ISO160、ISO200、ISO400、ISO800、ISO1600、ISO3200等等（11），后期映射調(diào)色后看哪一種EI的反差和色彩質(zhì)量最好或者最合適，實(shí)拍時(shí)就采用此 EI值。

3.曝光和光比控制的復(fù)雜性

有了以上對(duì) ISO和EI的辨析，可以得出結(jié)論：18%中灰不再是曝光的基準(zhǔn)，但它依然是影調(diào)控制的絕對(duì)參考。兩層意思并不矛盾，下面詳細(xì)說明。

18%中灰不再是曝光的基準(zhǔn)。中灰是否是大自然的平均亮度？這個(gè)問題在膠片時(shí)期就存在爭議，現(xiàn)在的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，明暗度平均的場景，實(shí)際平均反光率僅為13%，但為了保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的連貫性，今天的灰卡仍一如以往地做成18%的灰，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，柯達(dá)公司建議攝影師使用18%灰卡來進(jìn)行替代性測光時(shí)，補(bǔ)償 ＋0.5EV的曝光量作為正確曝光的參考（12）。數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代，面對(duì)如此豐富的Log，如果以18%灰板作為測光和曝光的依據(jù)，忽略不同伽馬的特性和不同 EI條件下中灰的位置，一定會(huì)導(dǎo)致曝光的偏差，增加后期DI的工作量和難度，如果偏差較大則會(huì)嚴(yán)重影響影像質(zhì)量。

18%灰依然是影調(diào)控制的最佳參考。從標(biāo)清攝像機(jī)的曝光控制可以得到啟示：不論靈敏度為F8還是靈敏度為F11的攝像機(jī)，在常規(guī)的曝光控制上都要把中灰支配在示波器的中部，也就是50IRE的位置。中灰是自然界萬物的平均反光率，它的正確還原意味著整個(gè)影調(diào)的傳遞和人眼主觀感受的完美匹配。數(shù)字?jǐn)z影機(jī)中的Log模式按照規(guī)范的測光，中灰亮度偏低，但這并不意味著攝影師在創(chuàng)作中機(jī)械地把中灰支配到30.3%～34.3%（S-Log2），而是一定按照敘事的要求進(jìn)行曝光補(bǔ)償。簡單說如果不考慮劇情要求的時(shí)間氣氛，只是完成正確曝光，那么要確保自己拍攝的素材映射到投放設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍、色域后，被拍攝對(duì)象和中灰板亮度一致的影調(diào)能夠支配到示波器的中間位置，見圖13。

圖13 人物臉部曝光對(duì)應(yīng)的波形位置

不只是對(duì)曝光，對(duì)光比的控制也有了新的要求。標(biāo)清時(shí)代最早的2∶1、4∶1，高清時(shí)代的8∶1，到數(shù)字?jǐn)z影機(jī)14檔的動(dòng)態(tài)范圍下使用16∶1都不能稱作大光比。從技術(shù)發(fā)展的角度可以說，數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的新發(fā)展的確在更準(zhǔn)確地還原甚至超越人眼有了革命性的進(jìn)步，但是從創(chuàng)作控制規(guī)范的角度說，仍然有很長的路要走。

四、數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代的曝光控制規(guī)范

按照數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的特性，可以參考綜合運(yùn)用以下三種曝光控制的方法。

如果用廣播級(jí)的高清監(jiān)視器，符合Rec.709規(guī)范的圖像能正確地還原其伽馬空間和色域空間。Rec.709是符合傳統(tǒng)電視制作流程標(biāo)準(zhǔn)的一種輸出格式 （色域空間的模式）。Rec.709是 the International TelecommunicationUnion’sITU-R Recommendation BT.709的簡稱。因?yàn)?Rec.709是用來顯示圖像的視頻監(jiān)視器的國際標(biāo)準(zhǔn)，所以用通用的顯示器監(jiān)看Rec.709模式的圖像是非常匹配的。另外 Rec.709的圖像可以被大部分的高清視頻后期軟件輕易地處理。

用其他色域模式記錄的圖像則需要選用對(duì)數(shù)模式的監(jiān)視器，或者通過中間設(shè)備輸出給在監(jiān)視器上的信號(hào)加載LUT（13），例如ArriAlexa Log-C模式拍攝的圖像，見圖14。

圖14 左為 ArriAlexa Log-C拍攝的圖像在 Rec.709監(jiān)視器上監(jiān)看的效果；右為Log-C的圖像在對(duì)數(shù)監(jiān)視器上看到的效果

前期拍攝中數(shù)字?jǐn)z影機(jī)往往要應(yīng)用特殊的曝光對(duì)數(shù)曲線 （Log），像 CanonC-Log、ArriAlexa的 Log-C、Sony的S-Log、RED R3D媒體的REDFilmLog設(shè)置，都是曝光對(duì)數(shù)曲線的應(yīng)用。早期的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)由于電路系統(tǒng)的寬容度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于膠片，記錄動(dòng)態(tài)范圍細(xì)節(jié)的能力非常有限，而采用這些對(duì)數(shù)曲線能彌補(bǔ)數(shù)字產(chǎn)品的先天不足，能夠最大限度地保護(hù)圖像中高光和陰影部分的細(xì)節(jié)。但是不通過 LUT映射和后期處理，在普通的監(jiān)視器上，圖像的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)被壓縮在很窄的范圍，圖像給人的直接感受是平和灰。所以前期拍攝時(shí)最好選用對(duì)數(shù)監(jiān)視器或者是帶Log模式的監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)看。

這里需要特別提醒的是，雖然對(duì)數(shù)監(jiān)視器能夠還原反差和色彩，但這種還原是在監(jiān)視器內(nèi)部應(yīng)用 LUT映射的結(jié)果。如果場景的反差較大，攝影機(jī)拍攝的Log素材即使記錄了所有的亮度層次，映射到監(jiān)視器上仍然有可能丟失高亮和暗部層次，干擾攝影師的判斷。另外，由于外部環(huán)境亮度變化的影響，監(jiān)視器里的影像并不能非常準(zhǔn)確地反映實(shí)際的曝光結(jié)果。所以不能以監(jiān)視器里看到的影像作為在曝光的參看和光孔的設(shè)置的絕對(duì)依據(jù)，還是要結(jié)合實(shí)際量光、定光來綜合處理決定。借助示波器成為精確曝光控制的必然選擇。

2.借助示波器合理進(jìn)行曝光補(bǔ)償

如何確定影像已經(jīng)正確曝光？正確的人臉、皮膚影調(diào)應(yīng)該如何把握？什么樣的亮度能稱得上恰到好處？如何設(shè)定影像的高光部分？

要回答這些問題離不開純粹派攝影 F64小組核心成員A·亞當(dāng)斯的分區(qū)曝光理論。在亞當(dāng)斯的“視界”中，所有被攝體的亮度都可以分為十一個(gè)區(qū)域。波形示波器的0－1023波形范圍和 0－10共11個(gè)分區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系大致是一個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)100個(gè)10比特量化的編碼值。熟悉曝光分區(qū)和波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，才能準(zhǔn)確判斷曝光在不同的場景中是否合理，是否準(zhǔn)確表現(xiàn)了時(shí)間感，也就是時(shí)間定位。

圖15顯示的是一個(gè)比較明亮的室內(nèi)，以18%中灰板作為測光基準(zhǔn)，按照測光表讀數(shù)進(jìn)行曝光。通過監(jiān)視器目測，只是從灰白色的墻壁就非常容易看出影像曝光不足，右上角窗戶透入的高光應(yīng)該位于9區(qū)和10區(qū)之間，也就是波形示波器900—1023的范圍。人物的面部亮度應(yīng)該位于6區(qū)，考慮到室內(nèi)場景光線照度比室外要弱一些，普遍降半?yún)^(qū)的曝光更加符合觀眾根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)空間環(huán)境的判斷，所以把人物面部的曝光鎖定在5區(qū)和6區(qū)之間，高光鎖定在9區(qū)和10區(qū)之間。轉(zhuǎn)換成波形示波器指標(biāo)則使人物面部亮度波形頂部位于580附近，室外亮度波形頂部在950附近。

圖15 曝光不足的畫面和波形

曝光補(bǔ)償直到達(dá)到上述要求，見圖16。

圖16 曝光補(bǔ)償后的畫面和波形

數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的 Log模式極大提高了數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，使之可以達(dá)到甚至超越膠片的寬容度。寬動(dòng)態(tài)范圍留給攝影師表現(xiàn)個(gè)人風(fēng)格的余地更大，比如曝光過度的高調(diào)和曝光不足的暗調(diào)。但在每個(gè)片子開拍之前，攝影師都必須對(duì)即將用到的攝影機(jī)進(jìn)行測試，掌握攝影機(jī)的特性，以便充分地發(fā)揮其優(yōu)勢。

3.特殊場景曝光偏移以擴(kuò)展特定影調(diào)層次

“向上曝光”擴(kuò)展暗部細(xì)節(jié)層次。根據(jù)場景的特點(diǎn)，如果不存在特別的高亮部分，而且敘事要求擴(kuò)展暗部細(xì)節(jié)層次，可以利用Log曲線的特點(diǎn)向上曝光。然后配合后期的工藝流程，利用調(diào)色軟件的反差控制工具把影調(diào)壓縮到合理的時(shí)間氣氛。

利用EI改變影調(diào)結(jié)構(gòu)。以 ARRI Amira為例，Amira的基準(zhǔn)感光度是ISO800，分配給中灰上部和下部的動(dòng)態(tài)范圍最為優(yōu)化，既能保證暗部低噪點(diǎn)又能使高光干凈平滑。針對(duì)特定的創(chuàng)作需求，EI可以以1/3檔為單位從ISO160至3200進(jìn)行調(diào)整，見表1。

EI雖不會(huì)改變14檔的動(dòng)態(tài)范圍，但是影像的影調(diào)結(jié)構(gòu)卻發(fā)生了重大變化。EI值越低，18%中灰位置上移，系統(tǒng)分配給暗部的動(dòng)態(tài)范圍增加，也就意味著暗部的噪點(diǎn)會(huì)更少，但同時(shí)高光的動(dòng)態(tài)范圍壓縮，層次過度減少；EI值越高，18%中灰位置下移，暗部噪點(diǎn)會(huì)增加，細(xì)節(jié)減少，但同時(shí)高光的動(dòng)態(tài)范圍得到擴(kuò)展。

表1 ARRI Amira EI設(shè)置對(duì)應(yīng)的中灰上下動(dòng)態(tài)范圍

總之，對(duì)一個(gè)攝影師來說，精確的曝光控制是一項(xiàng)非常重要的能力要求。在一條抽象的感光特性曲線上，如何精確地控制被攝景物的亮度范圍和內(nèi)部層次之間的亮度間距，以及確定能夠反映創(chuàng)作意圖的曝光點(diǎn)，往往被看作一個(gè)攝影師技術(shù)和藝術(shù)綜合素質(zhì)的體現(xiàn)（14）。重視對(duì)不同攝影機(jī)感光特性曲線的研究測試，通過在開拍前進(jìn)行大量細(xì)致的技術(shù)和氣氛效果試驗(yàn)，來掌握不同的參數(shù)設(shè)置與實(shí)際影像效果之間的關(guān)系，其重要性不言而喻。

膠片時(shí)代如是，數(shù)字?jǐn)z影時(shí)代亦如是！

注釋：

① 畢根輝：《攝影技術(shù)：影視藝術(shù)創(chuàng)作基礎(chǔ)》，北京師范大學(xué)出版社2007年版，第3頁。

② 柯達(dá)公司編著：《柯達(dá)專業(yè)黑白膠片》，張娟譯，浙江攝影出版社1999年版，第6頁。

③ 當(dāng)前的超35毫米CMOS已經(jīng)達(dá)到了800%。

④ 通常攝像機(jī)都會(huì)保留一定的動(dòng)態(tài)范圍余量，比如標(biāo)成動(dòng)態(tài)范圍上限為100%，那么最大可以達(dá)到110%，超過110%的部分，攝像機(jī)將通過白電平切割的方式使畫面的高亮部分呈現(xiàn)為全白狀態(tài)。

⑤ 韓振雷、侯慶來：《從伽瑪曲線和拐點(diǎn)控制理解攝像機(jī)的感光特性》，《電視字幕 （特技與動(dòng)畫）》，2009年第5期。

⑥ 靈活性的代價(jià)是工業(yè)流程變得比以前復(fù)雜了。用Log模式拍攝的素材，如果用普通的監(jiān)視器監(jiān)看，無法判斷畫面的曝光和反差。

⑦ 王亞明：《新一代數(shù)字?jǐn)z影機(jī)技術(shù)》，《現(xiàn)代電影技術(shù)》，2011年第12期。

⑧ IRE是一個(gè)在視頻測量中的單位，以創(chuàng)造這個(gè)名詞的組織——“無線電工程學(xué)會(huì)（Institute of Radio Engineers）”來命名的。IRE把視頻信號(hào)的有效部分——視頻安全黑色（黑電平）到視頻安全白色（白電平）之間平分成100份，定義為100個(gè) IRE單位，即0～100IRE。100IRE相當(dāng)于700毫伏視頻信號(hào)電平。

⑨ Academy Color Encoding Specification的縮寫，譯為：學(xué)院色彩編碼系統(tǒng)。是美國電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院提出的新一代的電影制作標(biāo)準(zhǔn)。

⑩ 這是《簡明攝影詞典》中的解釋，其中沒有給出EI的中文叫法，筆者認(rèn)為可以叫做相對(duì)感光度。

（11） 最理想的是用1/3EV的間隔來拍攝，比如ISO64、ISO80、ISO100、ISO125、ISO160等等，但是現(xiàn)在的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)設(shè)置的EI間隔是1EV。

（12）［美］彼得·K·布里恩、羅伯特·凱普托：《實(shí)用攝影手冊(cè)》，黃忠憲譯，遼寧教育出版社2003年版，第137頁。

（13） LUT是Look-up table的縮寫，也就是 “像素灰度值映射表”。LUT的出現(xiàn)是為了轉(zhuǎn)換現(xiàn)在的各種標(biāo)準(zhǔn)，精確的再現(xiàn)色彩空間和亮度空間。

（14） 高向明：《高清畫面的影像效果與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的專業(yè)掌控》，載《中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)影視技術(shù)文集》，2007年8月。

（作者畢根輝系中國傳媒大學(xué)中傳教育培訓(xùn)集團(tuán)董事長、教授；張寧系中國傳媒大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)部講師；王灝系中國傳媒大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)部高級(jí)工程師；宋澤毅系中國傳媒大學(xué)藝術(shù)學(xué)部戲劇影視學(xué)院講師）

【責(zé)任編輯：劉 俊】