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导纳的摄影博客

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【转载 摄影知识 】了解中性灰及18%标准灰板在摄影中的重要作用(理论知识)  

2014-07-10 06:50:16|  分类: 摄影知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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      用专业的眼光来评价一名摄影师是否够专业,是看他有没有使用“标准灰板”来测光或定义相机的暴光参数。提到了“标准灰板”我们就想起了中性灰,因为它们在彩色或黑白影象记录与还原中充当着极为重要的平衡色彩及灰阶平衡的作用。欲知中性灰标板的作用,我们则先以测光表为例来讲,由于测光表分为照度测光表和亮度测光表两种,所以这个问题得先从光说起。
  我们知道,世上万物的色彩是靠物质对光线的反射来呈现的,人类在对光线的亮度测试研究中发现,无色的白雪反光率为98%左右,碳黑是2%左右,测得它们之间中点的反光率约为12.5%,故被称为“中灰”。而“标准灰板”即是反光率12.5%左右的中间灰;通过实验人们得知,物质18%的反光率与白种或黄种人的外露皮肤的脸与手背十分相近,故摄影师有用手背或面部为测光标准的惯例和实践。
  现在我们把问题回到测光表测得并确定的参数上来看,照度测光表对物体测光得到的曝光参数作为相机正确暴光的依据,我们看到相机上的感光表现不但被摄物中18%的灰得到了真实的还原,而且其它不同亮度的景物同样也获得较真实的还原。这里照度测光表是以被摄物的角度来测量光源照度的,而亮度测光表的读数和曝光则意味着无论被测物是炭黑或是白雪,其最终的结果都将还原成反光率为18%的中性灰。其中亮度测光表是以相机的角度来测量被摄物亮度的形式;而照度测光表则与被摄物的反光率无关,其两者均不会因为拍摄记录的是白雪还是碳黑,而得到的测光参数都是一样。
  不同的是,亮度表在测量照度的同时,还兼顾测量了被摄物的反光率,在同样的照明条件下,测碳黑和雪白的读数悬殊极大,所以我们在原理上了解它们各自的特点后才能更好地运用。
  另,凡是与影象记录和还原有关的测光表或设备测光探头的乳白色测光头都是用来模糊平均化影象颜色的,最终得到的入光率仍是18%的中性灰。
  现在市面上的各种相机内的测光表多为亮度测光形式,它们的测光读数仅为我们提供实际曝光参数的参考依据,而不是实际的准确曝光值。准确的曝光值是靠摄影师根据预先设计的并欲达到的拍摄效果以及被摄物的具体情况,再以测光读数为依据经过分析判断取得的。这里,判断的基点并不考虑被测对象是什么,只要按测光读数曝光最终还原得到的都将是反光率为18%左右的中性灰。这种建立在中性灰概念上的“数学式”可以成全在所有与摄影有关的故事中,例如你想使相机内的亮度表具有相当于照度表的功能时,只需将一块18%反光率的灰板放在和被摄物同样的照明条件下,对灰板测得的数据基本上就是照度表所测得的数据,而且无论所测的物质是彩色或是纯灰度,这个中性灰检测是通吃的。实践中,标准灰板和中性灰的应用不仅是对摄影曝光的准确控制及定义,它在研制、鉴定感光材料的性能以及摄影后期的制作中对最终产品的质量有着重大的决定性意义,例如彩色暗房的减色法CMY或加色法RGB滤镜对像纸的暴光控制就是基于中性灰的测光原理,还有彩色冲印设备的调校、电影摄影和摄象、数码相机的测试以及光学仪器的校验等等。因此无论在任何光线下,只要将灰板置于所拍对象光源所及处,都能使影象设备得到准确的白平衡和暴光参数!
  这里我特别要澄清一下18%标准灰板的概念和定义,在轰轰烈烈寻觅标准灰板的运动波及着广大有专业思维的摄影爱好者们时,所谓18%标准灰板竟然没人知道它的真正定义,有人破费几百大元去买柯达的标准灰板,有的则自己动手制作,但不得原理和要领者们往往犯的是同一个低级错误。所谓18%的灰板大家现在搞清楚了没有,你还是很糊涂啊?其实文章前 述已经有答案了,看你理解没理解清楚而已。
  顾名思义“反光率”就是物体在光线照射下所反射光的效率,18%的灰是确定在光线照射在黑色与白色物体上后用测光仪器所测得它们反光率满刻度读数的中间那个点上的18%,也就是说这个18%是仪器读数的非线性变化值,而不是Adobe Photoshop 或其它什么图形软件的RGB=1:1:1线性变化的18%灰度的参数。事实上Adobe Photoshop和著名的图象浏览软件ACDSee等图形软件的主程序界面的底灰,即R:G:B=128(或R:G:B=127),Web色号为#808080或#7F7F7F的灰色正是大家苦思冥想要得到的反射率为18%这个标准灰!我们知道,在RGB模式的黑白影象定义上,所有图象软件都将RGB=1:1:1的由白到黑的均匀线性过度用数学方式定义为0-255;而灰度模式则用0-100%的百分比来定义。
我们做个实验来验证一下这个18%反光率的灰在PS软件中的RGB模式的属性吧(见上图示),先运行Photoshop不要打开任何图档,然后PrintScreen键抓屏、新建文档后粘贴,用吸管工具点测粘贴图档上的PS的底灰,信息板显示R:G:B=128。好了,咱们将这个RGB模式的新建图档再转换为灰度模式图档(见下图示),再看看信息板参数灰度K为50%。现在你别管我先前说过R:G:B=128(128×2=256)还是R:G:B=127(127×2=254)比PS定制的255多或少了那么0.5,也勿理会C55% M42% Y42% K8%。事实上,此时当我们将PS的色板设定在灰度模式和灰度图档后,系统已将你带入了灰度概念的50%x2=100%了,这就是中性灰的定义(从中性色概念上来理解,凡是RGB=1:1:1都应认为是中性的灰色,而本文的中性灰是指灰度0-100%的那个中间点的灰,即反光率为18%的灰)。如果有人认为18%是指灰度0-100%之间的参数,那么我请他在PS中设定一个R:G:B=208或R:G:B=209的灰度,在信息板上看看18%的灰度K有多么“亮”。
  请注意,下图信息板上显示的C:55% M:42% Y:42% K:8%是图档输出到印刷或打印时设备根据50%的灰度计算出来的CMYK图档模式的参数。也就是说油墨或墨水的CMYK四色最终在还原50%(18%反光率)的灰色时所使用的颜料混合比例。
需要强调的是,CMYK来自原始颜色祖系RGB,在实际印刷中由油墨保证,而油墨生产上也是按这个规律研制染料的颜色反射色度,因此设备使用正统染料油墨才能保障印页色彩的准确。
  从实验数据来看,灰度系数均为50%,区别在于前者K:8%,后者K:9%,这个1%的CMYK印刷模式K的误差我们可以忽略不去计较,事实上大多用于测试显示器的灰阶等级条上也并没有128%和127%这个灰块,它们是将0-100%(0-255)划分为12级或26与27级不等,而测试灰阶条的125和130常被用做校验显示器的中等灰度。但是用来测试最终输出列印到白色纸张上用的灰度条则不同,比如上图中Kodak(柯达)公司的19级灰阶,它避开了白雪的“死白”A(255)与“死黑”19(0);“A”是软件与显示器的255“死白”,在像纸或印刷纸张上“死白”被作为底色白,这里“B”不是黑“0”,“B”描述了反光率为2%左右的所谓黑色丝绒或碳黑,这种灰度等级是根据感光材料色素及视觉对比因素的客观性质所作出的;“M”是50%(R:G:B=128)中性灰;“1”是高光即将溢出形成“死白”的临界值。
  假设我们绘制一个长度分为19段的10条水平直线为横坐标来代表灰度的100%,再将水平线上19个等级段用竖线绘制19条纵坐标来代表灰阶等级和灰度0-100%的图表,用一根斜线对角线将图表连贯起来表示,当我们将1-19中的“M”(7)对应到横竖坐标的中点时,它们之间一定是呈对数式非线性曲线的变化关系(类似于抛物线),此时虽然“M”被拉在了横竖坐标线的中点上(相当于9.5处之上的水平坐标线中点),但是“M”(7)却并非处在它本身曲线的中点上!即这个“M”(中性灰)描述了测光仪的18%反光率的读数,这也是18%标准灰板叫法的由来。Kodak的这个测试卡是用来校验相机灰阶表现的专业工具。

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下面是Kodak(柯达)公司为专业扫描仪设计的校验测试图卡,此卡分透射胶片和反射照片两张为一套装。图中的灰度等级分为22级,其中无标号的白为R:G:B=255表示影象中高光溢出的“死白”;“1”是它临界点,与横坐标“A”对应的13-19是CMYK与RGB色阶接近到“死白”的临界点(不是白)。在这个22级灰度中“11”正好是50%(R:G:B=128)的中性灰。可能是考虑到扫描仪测试需要在显示器上得到视觉效果。很明显,这个灰度条设计呈指数式线性曲线变化关系,这对于校验胶片的扫描数字化影象的层次表现与还原有很大帮助。另,这个标准测试卡也可用于相机的中性灰及色彩还原的测试。此校验卡的肤色部分另有叙述,这里不做介绍。
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到这里大家已经清楚地知道了被人们吆喝成天价的18%标准灰板的灰色正是灰度图象中50%的黑色K。国家标准化管理委员会GB 3556-83 摄影用标准灰板色板的技术规范也是按这个技术原则制定的。
在数码相机的摄影中,利用标准灰板(Target Gray)测光的意义不仅仅是确定了正确的暴光参数,更重要的是它还确定了现场环境下相机的白平衡参数。用单点测光对标准灰板的反射现场光源的光谱分量可以确定设备准确RGB适时平衡。
  作为一个摄影爱好者,拥有一块标准灰板是大家所企求不得的。这里,你只要按照文尾所述的方法自己制作一块18%反光率的标准灰板是件不难的事。不过笔者还是要特别提醒一下,制作灰板一定要先将RGB模式转换为灰度图象模式存档。 不要耍小聪明喔,你不要拿去冲印店冲个灰色照片或是黑白暗房里自己洗张灰度照片,我告诉你那是不可靠的,除非你自己是操作员或不厌其烦地在设备或暗房中实验得到标准的灰板。因为没有厂家标准灰板做实际对比,一般无法对像纸进行精确暴光控制而得到精确的标准灰!最好的做法是用打印机打印一张灰板出来,而且必须是性能优秀的黑白打印机,例如灰度激光打印机。因为打印机受控于图档的数字信息,得到的灰板也相对标准。如果你试图用彩色打印机的话,那张灰度图档最终将被系统设备转换成CMYK模式打印出来,你将会因设备固有的CMY颜料墨水的参与而混合出来的“灰”不是非常纯正的标准灰板,而我们需要的是一块50%纯灰度的中性灰标板,也即:具有18%反光率的纯灰色标板。
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