传感器的有效亮度范围

每个传感器都有它的固有亮度响应范围（被称为动态范围）。这个范围会随着不同的相机型号而改变，同时也可能随着ISO设置而改变。正如胶片一样，传感器需要一个最低的光线级别来产生阴影值（相当于胶片的曝光临界限）。拍摄主题中所有低于传感器响应临界限的亮度级别都会被表现为黑色（类似于负片中曝光量低于临界限的区域，这些区域的密度不能为照片提供任何信息。对于反转片，它就相当于未曝光的黑色区域）。此外，在最低亮度级别上（相当于稍微高过胶片临界限的曝光），传感器和相关的电路元件会产生随机的电子信号，这些信号会占据所有信息的一大部分，并表现为噪点。而在传感器动态范围的高光端，如果超过最大亮度等级，传感器会“剪切”超出的高光，也就是说，再增加亮度也不会有区别（相当于胶片的“肩部”），所有超过动态范围的亮度都会表现为白色。剪切可以类比为反转片中曝光过度的高光，而在负片上则表现为完全透明的片基。

早期DSLR相机的动态范围相当于大部分户外反转片，大概为5挡。现在的DSLR，如果使用RAW拍摄，选择最低ISO，不经任何图像处理，其动态范围可以达到10挡以上，相当于或者甚至超过Fujichrome 64T反转片，但仍然远低于彩色或黑白负片的可用范围。可用动态范围可能会随着ISO设定而改变，而在RAW转换器中，通过阴影和高光调整，这个范围在阴影和高光两端都可以有一定的扩展。相机感光范围的确定将会在下一节讨论。

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每个像点产生的亮度信息会被相机的电路从模拟信号转变为数字信号，把亮度量化成几何级数。也就是说，像点接收到临界限以上1挡内的曝光后，会输出包含1位二进制数据的信号，它会表现成两种可能的响应之一——黑色或者红、绿或蓝色的第一个亮度级别（取决于像点上的滤镜颜色），它比纯黑色稍亮。同一个像点，如果接收到高于临界限2挡内的曝光，会输出包含2位二进制数据的信号，代表该颜色随后4级更亮的亮度中的一级。同一个像点，如果接收到高于临界限3挡内的曝光，会输出包含3位二进制数据的信号，代表该颜色随后8级更亮的亮度中的一级。随着递进的继续，在接收到动态范围内最后一挡的曝光后，相机会记录下非常明亮到纯白之间的几千个亮度级别中的一级。

电子信号的几何级数递增的摄影学意义在于，临界限以上一挡或两挡的曝光的影调跳跃，会比用更高曝光拍摄同一物体更大。曝光每增加一挡，影调的数量就会加倍，很快，打印机和人眼都无法分辨出影调级别的细微增加。此外，随着亮度的增加，电子噪点也逐渐变得难以察觉。因此，在达到剪切点之前，曝光越高，影调的过渡越平滑，色彩的保真度越高。更高的曝光还可以保留足够的数据，让你在RAW转换器或图像编辑软件中进行较大的影调调整时不会出现色调分离的现象，并让阴影部分更干净。这些好的效果只需要最小的成本，那就是让曝光最大化。

我们把技术解释放在一边，实践的要点是：在没有剪切的前提下，应尽量增加曝光。这样，拍摄可以带来更多的数据和更好的照片质量。最后，不要担心你拍摄的照片在显示器上看起来像被漂洗得褪色一样，你可以轻松地保留阴影的细节，并用RAW转换器消除增加曝光的效果（很快将会讨论到）。

虽然，这不能严谨地类比于传统摄影领域中我对4区阴影曝光的建议（也许应该把建议说成要求），但两者很接近。对于传统摄影（即古典摄影或胶片摄影），我强调把阴影曝光为4区（即使你想把它们扩印为3区），以取得更好的影调分离。现在，你要把曝光提得更高，以取得更平滑、更好看、细节更丰富的信息。更多的信息（尤其是更多的阴影信息，这些信息会随着曝光降低而减少）意味着图像的影调更丰富，从某个阴影影调到下一个影调的过渡更和谐。曝光的极限，是传感器的动态范围。只要你增加的曝光不会导致高光剪切，其效果将是阴影影调更丰富、过渡更平滑和噪点更少。下一节将要讨论的直方图，是你的机载工具，能帮你取得最恰当的曝光。

平滑影调渐变的重要性怎么强调都不过分。多年以前，我将传统暗房扩印的照片和底片扫描而来的数码照片进行了对比。从远处看，他们的效果相当接近。但如果靠近检查，数码照片就会有难看的人工效果。这幅照片表现了深色的灌木丛，它们沿着雾中的蜿蜒道路而生长。在传统照片中，这些灌木有着细微的影调渐变，这些渐变是有意义的。然而，在数码照片中，随机的黑色和灰色混杂在一起，毫无意义。这种差别很难形容，但也许这样的说法能说清楚：如果你曾经用滚筒来刷墙，你会知道滚筒晾干后变成很多色点的样子（就是把滚筒浸回桶中，以蘸上更多油漆前的样子）。现在试着想象一下，先用较干的黑色油漆滚筒竖着涂一下，然后用较干的灰色油漆滚筒直接在上面横着涂一下，那就是数码照片上的灌木的效果。但这个比较是多年以前的，现在，更高的位深和适当的曝光可以让你避免这种噪点。