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照相机构造原理(14)――曝光方程与APEX系统

0 2005-03-24 11:31:00   蜂鸟网   作者: [原创]
照相机象平面上得到的平均曝光量Hf。等于象平面上的平均照度E和快门有效曝光时间T的乘积,即
  Hf=ET
象平面上的平均照度E可以表示为
  E=qL(D/f`)*(D/f`)=qL/A*A
式中:q——照相机成象系统特性系数,按美国标准PH3.49-1971,q=0.65;L——物体亮度,单位为cd/m2;A——照相镜头的F数。胶片的最佳曝光量Hg可用下式表示:
  Hg=P/S
式中:P——胶片合适曝光系数(对于黑白胶片P=8,对于彩色反转片和彩色负片P=10);S——以ISO表示的感光度。
为了使胶片曝光正确,必须使Hf=Hg,即
  qLT/(A*A)=P/S
整理后得
  A*A/T=LS/(P/q)=LS/K
上式即为国际上通用的照相机曝光参数方程式。式中,K=P/q,称为照相机曝光常数。A=F=f`/D,在APEX系统中,设A为光圈数。

但是,在实际应用中,上述曝光参数方程式的使用十分繁琐和不便,而且不够直观。于是在美国标准和中国国家标准中,将它进行了变换,将曝光参数方程式表示为以2为底的指数形式,即此式以加法形式来表达曝光参数方程式,故称为加法系统,即APEX系统。AV,TV,BV,SV各值在数量上变化1,则相当原来曝光参数A,T,S,L变化一倍。式中,EV称为曝光值,它并不是代表被摄物体的亮度,不是亮度单位,它只表示镜头光圈和快门有效曝光时间的某一种组合,它是曝光单位。它也不代表胶片的曝光量,只表示为使胶片得到合适的曝光量、镜头光圈和快门有效曝光时间合适组合时的对应控制量值。

照相机曝光参数方程式中的参数与APEX系统中参数的转换关系,以及曝光值EV与上述各参数的关系,见图1-5-1和图1-5-2。在图1-5-1中,纵坐标表示物体亮度L(cd/m2)、亮度值BV及其换算关系,如L=1024cd/m2时,BV=8;横坐标表示胶片ISO感光度S、ISO速度值SV及其换算关系,如胶片ISO感光度S=100时,SV=5;粗斜线上端标注的数字是EV值,如本例,BV=8,SV=5,则EV=BV+SV=13,因此,BV和SV两个坐标相交于EV=13的粗斜线上。图1-5-2中,纵坐标表示快门有效曝光时间T(s)、时间值TV及其换算关系,如T=1/125(s)时,TV=7;横坐标表示镜头光圈数A(即F数)、光圈值 AV及其换算关系,如A=8时,AV=6;粗斜线上端标注的也是EV值。在本例中,TV=7,AV=6,则EV=TV+AV=13,因此,TV、AV两个坐标也相交于EV=13的粗斜线上。正确曝光时,由BV和SV求出的EV值,应与由TV和AV求出的EV值相等。在上述的例子中,两者的EV值相等,可以保证胶片正确曝光,但不是唯一的组合。若保持上例中的BV、SV不变,改变快门有效曝光时间T(即改变TV值)和镜头光圈数A(即改变AV值),但使EV=TV+AV仍为13,如使T=1/64(s),TV=6和A=11,AV=7,则仍可得到正确曝光。

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