Sự khác biệt giữa độ chói và độ chiếu sáng là gì?

Càng đọc về điều này, tôi càng bối rối. Độ sáng , theo tôi hiểu, được đo bằng lux , là độ sáng cảm nhận được của ánh sáng trên một bề mặt. Đó là những gì bạn đo được với một cảm biến ánh sáng tới. Độ chói , sau đó, là bao nhiêu ánh sáng phản xạ mà bạn cảm nhận được khi nhìn vào bề mặt đó. Đây là những gì các đồng hồ ánh sáng trong một máy ảnh đo. Tôi có đúng cho đến nay?

Trong cả hai trường hợp, từ "nhận thức" rất quan trọng, vì các thang đo được cân bằng cách sử dụng chức năng độ chói để ánh xạ bước sóng tới độ nhạy cảm đặc biệt của mắt người . Tuy nhiên, trong trường hợp chiếu sáng, chỉ có nhận thức thực tế nếu mắt bạn tình cờ là bề mặt trong câu hỏi.

Về cơ bản tôi có thể nắm bắt được điều này, nhưng sau đó tôi bắt gặp các biểu đồ nói những thứ như "phòng khách gia đình: 50 lux". Chờ đã, chờ đã! Điều đó thực sự có nghĩa là ánh sáng điển hình trong một ngôi nhà rất sáng, hay chỉ là nhầm lẫn và sai, hay tôi bối rối và sai?

Nếu bạn không chụp ảnh trực tiếp các nguồn sáng, tại sao việc đọc đồng hồ ánh sáng tới lại hữu ích trong chụp ảnh? Ánh sáng phản chiếu được ghi lại trên phim hoặc bằng cảm biến thường là thứ tạo nên một bức ảnh. Vì vậy, nếu tôi có một máy đo ánh sáng tới, việc đọc đó có liên quan như thế nào đến các cài đặt máy ảnh của tôi?

Vì đồng hồ đo ánh sáng được bán và sử dụng, điều này ngụ ý rằng phải có một số chuyển đổi hữu ích. Nhưng đây là nơi não tôi nổ tung. Google cho tôi biết rằng 1 lum bằng 1 candela, do đó, 1 lum / m2 (tức là 1 lux) phải bằng 1 candela / m2 (tức là 1 nit). Nhưng rõ ràng thiếu một cái gì đó từ điều này. Có một thứ gọi là "vô sinh". Nón có liên quan. Tôi chưa bao giờ nghe về điều này trước đây; làm thế nào để nó phù hợp? Tôi có thể thấy nó có thể được xác định như thế nào khi tính toán mức độ hữu ích của ánh sáng nhà LED, nhưng đối với một bức ảnh, tôi cảm thấy hụt hẫng.

Một phần của bộ não (đã phát nổ, từ đoạn cuối) của tôi đang cố gắng liên hệ điều này với sự khác biệt giữa đo sáng flash với TTL và với máy đo sự cố. Nhưng làm thế nào máy đo sự cố có thể hoạt động mà không biết các thuộc tính phản xạ của các đối tượng trong cảnh? Đây có phải là những gì "C" trong đồng hồ đo ánh sáng lux → tiêu chuẩn EV là tất cả về? Có phải nó chỉ là một giá trị trung bình-có thể-sẽ-làm việc này, hoặc có nhiều hơn thế không? Và nếu nó chỉ là một mức trung bình, kiến ​​thức nào là cần thiết để bù đắp cho những cảnh ngoài trung bình? (Như với hằng số K và 18% màu xám với đo sáng phản chiếu , trong đó người chụp chỉ cần phán đoán nếu cảnh nên được hiển thị sáng hơn hoặc tối hơn mức trung bình được cung cấp bởi máy đo.)

Vì vậy, yeah, rất nhiều nhầm lẫn. Nói ngắn gọn:

• Có gì khác biệt?
• Một người có thể chuyển đổi có ý nghĩa giữa hai?
• Khi nào và làm thế nào các phép đo ánh sáng / sự cố hữu ích cho nhiếp ảnh?

Cập nhật: Tôi đánh giá cao câu trả lời của Stan, bao gồm điểm thứ ba về thời điểm và mức độ khá tốt. Và tôi nghĩ rằng về cơ bản tôi đã hiểu được điểm đầu tiên, như được mô tả ở trên. Nhưng tôi cũng đánh giá cao một số câu trả lời về vấn đề chuyển đổi, cả về trừu tượng toán học và thực tiễn cho nhiếp ảnh. Và tôi cũng không bận tâm tại sao và làm thế nào.

Câu trả lời của Stan là tuyệt vời trong việc giải thích đo sáng từ quan điểm thực tế. Bạn cũng dường như được hỏi những gì các chi tiết cụ thể là, đặc biệt là xung quanh steradian và chuyển đổi từ Lux để EV. Sử dụng các bài viết Wikipedia mà bạn đã liên kết và một vài liên kết con từ đó, tôi tin rằng tôi có thể giải thích một vài điều, và để phần còn lại lên ngoại suy.

Off đầu tiên, steradian . Thuật ngữ kỳ lạ, và khái niệm kỳ lạ, tuy nhiên một khi bạn hiểu nó thực sự là gì, mọi thứ bắt đầu có ý nghĩa hơn. Để lùi lại một bước, hãy nói về radian trước. Radian là một số đo góc, chỉ đơn giản là có nghĩa như sau:

Một radian là một vòng cung có chiều dài bằng bán kính của một vòng tròn.

Một radian được đo trong mặt phẳng hai chiều. Steradian tương tự như radian, chỉ được đo theo ba chiều. Định nghĩa của một Steradian như sau:

Một Steradian là một miếng vá hình tròn trên bề mặt của một quả cầu có diện tích bằng với bình phương bán kính của quả cầu.

Steradian là một "hình chiếu" kỳ lạ của góc phụ 2D vào không gian ba chiều, hay còn gọi là góc rắn . Giao điểm của góc 2D với bề mặt của hình cầu giao với một miếng vá hình tròn (chính nó bị chia đôi bởi cung tròn radian.) Một thuật ngữ khác cho nó là radian bình phương . Góc rắn đại diện cho một Steradian được tính là:

θ = A/r^2

Mà, hấp dẫn, chỉ đơn giản là r ² / r ² , hoặc có đơn vị m ² * m ^-2 , tạo ra một vô sinh, như radian, một đặc điểm kỹ thuật đơn vị mô tả một khu vực cố định trên bề mặt của một hình cầu so với bán kính của hình cầu .

Để hoàn thành định nghĩa của một Steradian liên quan đến một hình cầu:

Góc rắn của toàn bộ một quả cầu tương đương với 4π sr.

Người ta có thể nhìn theo một cách khác:

Diện tích bề mặt của một hình cầu có đơn vị 4π sr.

Bây giờ định nghĩa của một Steradian đã được đưa ra, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về mối quan hệ của một lum với một candela . Theo bài viết trên wikipedia được liên kết:

1 lm = 1 cd sr

Hoặc, một lum bằng với một candela steradian . Một candela Steradian là năng lượng phát sáng của ánh sáng phát ra từ một Steradian, mà như chúng ta biết từ cuộc thảo luận ở trên, là diện tích của một miếng vá hình tròn trên một quả cầu bằng với bình phương bán kính của quả cầu đó.

Nếu chúng ta mang một nguồn ánh sáng vào cuộc thảo luận, để làm cho mọi thứ thực tế hơn, điều đó sẽ chuyển thành như sau. Giả sử chúng ta có một bóng đèn có bán kính 1,5 ", mét đó ở 1 lum, có thể được mô tả là phát ra 1 cd từ bất kỳ khu vực nào trên bề mặt của bóng đèn có kích thước 1,5" ² (tổng diện tích 2,25 ").

Bóng đèn đầy đủ thực sự phát ra tổng cộng 1 cd 4π sr, hoặc tổng cộng 12,57 lm từ mọi góc độ. Đồng hồ đo ánh sáng sẽ không đo được 12,57 lm, bởi vì nó chỉ đo từ một góc tới bóng đèn, không phải tất cả các góc với bóng đèn. Nếu chúng ta giả sử máy đo ánh sáng của chúng ta nhạy cảm với khoảng một steradian, thì nó sẽ đo được 1 lum.

Câu hỏi tiếp theo?

Hỏi: Người ta có thể hỏi, tại sao lại đánh đồng 1 lum với 1 candela steradian, thay vì chỉ 1 candela?

A: Câu trả lời là hình học . Mô tả một candela rất hữu ích trong việc cho chúng ta biết một lượng ánh sáng, nhưng không nhất thiết là nồng độ của nó hoặc hình dạng và kích thước của sự phát xạ. Mục đích của việc đưa người vô trùng vào hỗn hợp là nó liên quan đến một hình dạng và diện tích hình học cụ thể đến nguồn sáng phát ra một luồng ánh sáng.

Nó trở nên quan trọng hơn khi bạn có một nguồn ánh sáng mật độ cao. Ví dụ, một con trỏ laser công suất thấp (milliwatts) có thể tương đương với 250.000 w / sr. Bây giờ khi bạn xem xét khả năng mật độ của một con mắt ở mức 120.000 w / sr, nó trở nên tầm thường hơn - bạn thấy sao? Đợi đã, bạn sẽ không thấy!

Theo wikipedia, một lux là số đo lumens trên một mét vuông. Về mặt đơn vị, vì một lm bằng một cd sr , nên:

1 lux = 1 cd sr/m^2

Nếu tôi hiểu chính xác, có thể được đọc là 1 lux tương đương với lượng ánh sáng nhận được trên một bề mặt được chiếu sáng bởi một nguồn sáng có bán kính một mét phát ra 1 cd sr năng lượng phát sáng về phía bề mặt được đo.

Việc chuyển đổi lux thành EV là một công việc khá đơn giản liên quan đến hằng số C. Tôi không thể nói cụ thể cách xuất phát của C, tuy nhiên nếu chúng ta giả sử rằng giá trị "chung" là 250 là chính xác, một công thức đơn giản để chuyển đổi từ lux đến EV sẽ là:

EV = log ₂ (E * S) / C

Trong đó S là cảm biến ISO và E là độ rọi theo lux. Nếu chúng ta giả sử một cảnh được chiếu sáng bằng 1 lux và ISO của chúng ta là 100, thì (dài tay, được dịch sang cơ sở mười logarit để tính toán trên một máy tính thông thường):

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

Tuy nhiên, giá trị phơi nhiễm khá thấp sẽ được dự kiến ​​cho việc chiếu sáng bệnh sởi được cung cấp bởi 1 lux. Để đi theo một cách khác, và tìm ra mức độ chiếu sáng bạn cần để hỗ trợ một EV cụ thể, chúng tôi có thể sắp xếp lại chuyển đổi giữa EV và E (tay dài):

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

Điều đó đưa chúng ta đến một công thức đơn giản tuyệt vời để tính lux từ EV (khi ISO là 100):

E = 2 ^EV * 2,5

Nếu EV mục tiêu của chúng tôi là 1, thì chúng tôi sẽ tính lux như vậy:

E = 2 ¹ * 2,5
E = 2 * 2,5
E = 5

Để phơi sáng một EV, chúng ta cần chính xác 5 lux ánh sáng, hoặc 5 cd sr / m ^ 2, hoặc 5 lm / m ^ 2.

Câu hỏi tiếp theo?

Q: Người ta có thể hỏi, tại sao lại đo lux, là lm / m ^ 2, thay vì chỉ đơn giản là đo lumens?

Trả lời: Câu trả lời sẽ là các đơn vị , hay cụ thể hơn là các đơn vị diện tích mà con người có thể dễ dàng nhận ra. Một candela steradian rất hữu ích trong việc cho chúng ta biết số lượng và hình học, tuy nhiên một Steradian là đơn vị tự nó. Nó hoàn toàn định nghĩa hình học, nhưng không chỉ định bất kỳ khu vực cụ thể. Steradian là một steradian, bất kể bán kính thực tế của hình cầu. Tuy nhiên, một candela steradian trên một mét vuông mang lại độ đặc hiệu đơn vị đủ để chúng ta có thể hiểu rõ hơn chính xác bao nhiêu ánh sáng thực sự là bao nhiêu (điều này, khá thẳng thắn, không nhiều lắm.)

Bạn đã có không gian vấn đề khá nhiều chốt. Đo sáng ánh sáng sự cố đo những gì rơi vào đối tượng không phụ thuộc vào độ phản xạ đặc trưng của nó, v.v., trong khi đo ánh sáng phản xạ đo những gì được phản xạ từ đối tượng, không phụ thuộc vào đặc điểm của ánh sáng tới. Phương tiện ghi trong máy ảnh, như bạn đã chỉ ra, ghi lại những gì được phản chiếu từ (hoặc, nếu một nguồn sáng được đưa vào hình ảnh, những gì nó truyền qua) đối tượng. Bất kể loại đo sáng nào được sử dụng, đối tượng của trò chơi là ghi lại ánh sáng đến từ đối tượng một cách thích hợp cho hình ảnh.

Thật dễ dàng để hình dung những gì đang diễn ra với một đồng hồ đo ánh sáng phản chiếu, cho dù đó là đồng hồ trong máy ảnh hay một điểm cầm tay riêng biệt hoặc đồng hồ trung bình. Đo sáng sự cố chỉ là một chút khó khăn hơn để hình ảnh.

Hầu hết các phép đo ánh sáng tới được thực hiện với một invercone kiểu vòm . Về cơ bản, bạn có một bộ khuếch tán bán cầu trên phần tử nhạy sáng chấp nhận ánh sáng từ 180 độ (90 độ khỏi trục theo mọi hướng) và truyền 18 phần trăm ánh sáng đó đến phần tử nhạy sáng. (Phần tử thường có thể được sử dụng làm đồng hồ đo ánh sáng phản xạ, đôi khi cần có phụ kiện cho đồng hồ.) Bạn có thể đo riêng các nguồn sáng, bằng cách che vòm từ các nguồn riêng lẻ hoặc bằng cách bật và tắt nguồn một cách có chọn lọc (như với ánh sáng studio) để xác định tỷ lệ ánh sáng (sự khác biệt về độ chiếu sáng giữa các khu vực sẽ là điểm sáng và bóng trên đối tượng).

Mặc dù phương pháp làm việc là khác nhau, nhưng những gì bạn đang thực hiện gần như giống hệt với việc đặt một thẻ màu xám ở vị trí chủ thể, góc cạnh để tiếp xúc với chủ đề và nói một chỉ số đo điểm của thẻ màu xám đó. Nó không cho bạn biết gì về chủ đề này - nhưng đó có thể là một điều tốt. Nếu đo sáng của bạn phụ thuộc vào đối tượng, thì bạn cần biết độ phản xạ của chủ thể là gì (hoặc, theo thuật ngữ của Hệ thống Vùng, nơi đặt đối tượng lên thang đo phơi sáng). Nếu không có chút kiến ​​thức đó, bạn sẽ không thể nói sự thật về chủ đề chỉ bằng cách đọc đồng hồ - bạn có thể nắm bắt được toàn bộ phạm vi âm, nhưng điều đó có thể có nghĩa là, hoặc bị nghiêm trọng phơi bày quá mức một điều bạn đang thực sự cố gắng nắm bắt.

Đó là lý do tại sao có sự phân chia như vậy giữa sự cố và đo sáng phản xạ. Bạn sẽ thấy đo sáng sự cố được sử dụng thường xuyên nhất trong studio, nhưng thường là trong chân dung vị trí hoặc công việc thời trang / sản phẩm. Thường có một cái gì đó trong hình ảnh cần phải hoàn toàn đập vào, và điều đó đạt được tốt nhất bằng cách loại bỏ nó khỏi phương trình hoàn toàn khi đo sáng, sau đó để cho độ phản xạ thực tế và đặc điểm màu sắc của chúng rơi vào cảm biến. Phần còn lại của cảnh là khí quyển - bạn có thể chơi với chúng theo nội dung trái tim của bạn, và miễn là đối tượng được thắp sáng và phơi sáng chính xác, bức ảnh sẽ là thứ bạn muốn.

Làm việc trong môi trường ít kiểm soát, đặc biệt là khi chụp những thứ như phong cảnh, bạn thường muốn đưa tất cả vào (có thể nói) mà không phải lo lắng quá nhiều về "sự thật". Trong những trường hợp này, "sự thật" mang tính chủ quan hơn và bạn đang tìm cách thu thập dữ liệu hỗ trợ phiên bản sự thật của mình. Điều đó có thể có nghĩa là làm cho ánh sáng đau đớn đó làm nổi bật một công dân của Vùng VII hoặc buộc màu đen đen tối trở thành một âm trung thấp hơn hầu như tối để giữ chi tiết quan trọng đối với bạn. Nhưng bạn phải biết mọi thứ diễn ra ở đâu trong phiên bản thế giới của bạn. Hoặc bạn có thể để các thuật toán nhận dạng cảnh của máy ảnh quyết định điều đó cho bạn.

Trong cả hai trường hợp, mặc dù, đồng hồ chỉ là điểm khởi đầu. Nó đưa bạn vào sân bóng, sau đó kinh nghiệm và tầm nhìn của bạn sẽ cho phép bạn điều chỉnh thực tế khách quan để đáp ứng yêu cầu chủ quan của bạn.