數位相機如何正確曝光？

導論

『正確曝光』與『正確曝光方法』是全然不同的兩回事。

我們此處想要談論的問題，不是影像曝光美或不美，而是曝光方法正確或不正確。正確的曝光方法，可以讓我們取得最好、最豐富的影像資料，因此也有潛力轉換為畫質最佳的影像。

前言

對於圖 01 的 6 個 jpeg 檔案，何者是最好的曝光？

圖 01

關於這個問題，每個人都有自己的答案，沒有對或不對的問題。對於我來說，可能會選擇 RX ＿ 005 ，因為我個人看它最順眼。

接下來，讓我們觀察圖 02 ，其中顯示 6 個 raw 檔（曝光量與前面 6 個 jpeg 檔分別對應）。現在，我們再重複前面的問題：請問何者代表「正確」的曝光？按照「向右端曝光」（ expose to the right ）的準則，這個問題是有標準答案的。

圖 02

定義：向右端曝光

所謂「向右端曝光」，就是 raw 檔的曝光量，應該儘可能讓相機 LCD 呈現的直方圖往右邊端點靠（可以考慮稍微穿越），但又不至於讓亮部爆掉。此處提到的直方圖，是指 R-G-B 個別頻道的直方圖；換言之，個別頻道的直方圖儘可能往右靠，但不要讓任何頻道爆掉。以上是「向右端曝光」的原則，但實際執行起來，還要特別注意四點。

1.    對於相機的 raw 檔曝光，只要考慮向右端曝光，不需考慮影像本身太亮或太暗的問題。就這方面而言， LCD 提供的直方圖很重要，至於 LCD 呈現的影像本身，幾乎毫無意義。

2.    目前的 raw 檔轉換軟體，對於爆掉的亮部，細節恢復功能愈來愈強，通常只要 3 個頻道沒有同時爆掉，就有復原的機會。所以，如果只有某個或 2 個頻道穿越右端 1/3 格左右，其亮部細節通常都可以復原。有時候甚至可以讓某個頻道直方圖故意稍微穿越右端。至於實際操作技巧，則取決於個別相機與 raw 檔轉換軟體。

3.    如果相機沒有個別頻道的直方圖可供參考，那只好退而求其次，觀察綜合頻道的直方圖。可是，綜合頻道通常是由 25 ％ R+50 ％ G+25 ％ B 構成，所以其判讀要特別注意。

4.    由於相機 LCD 的直方圖是顯示 raw 檔轉換為 jpeg 檔之後的狀況，所以相機上儘量不要做一些與 raw 檔無關的設定，因為這些設定只會影響 jpeg 檔，自然也會影響相機 LCD 呈現的直方圖，顯然會妨礙直方圖的判斷。

現在，讓我們回到圖 02 ，觀察這 6 個 raw 檔。請問，何者具備正確的曝光。關於這個問題，當然要觀察直方圖。請參考圖 03 ，我們發現 RX ＿ 002 ＿ NEF 具有正確的曝光，因為它符合「向右端曝光」的原則，其 G 頻道的直方圖已經頂到右端。

圖 03

請注意， RX ＿ 002_NEF 客觀 正確的曝光，但未必符合我們的 主觀 審美標準。換言之， RX ＿ 002_NEF 雖然提供給我們最好的 檔案 ，但未必是最好的 影像 。所以， RX ＿ 002_NEF 還需要在 raw 檔轉換軟體或後續編輯軟體做必要的調整。假定我們根據圖 04 的設定（曝光減少 1 格）來調 RX ＿ 002 ＿ NEF 。

圖 04

請注意，這個檔案的曝光減少 1 格，其曝光量剛好就等於 RX ＿ 005 ＿ NEF 。所以， RX ＿ 002 與 RX ＿ 005 分別轉換為 tiff （或 jpeg ）檔之後，外表看起來是很接近的，但檔案品質不同，因為 RX_002 是來自於曝光正確檔案（換言之，向右端曝光），但 RX ＿ 005 則否。我們可以比較這兩個影像的 R 頻道雜訊程度，請觀察圖 05 。圖 05 上圖是來自正確曝光檔案，下圖則是直接轉換自 RX ＿ 005 ＿ NEF ，後者的雜訊明顯較嚴重。

圖 05

讓我們利用 Neat Image 軟體的 Profile Viewer 衡量這兩個檔案的雜訊程度，結果如圖 06 。 RX ＿ 002 的雜訊指數為 1.66 ， RX ＿ 005 則為 2.23 。

圖 06

各位也可以運用自己的影像做測試，看看相右端曝光的檔案，其品質是否明顯較好。

理由：向右端曝光

接著，我們準備說明，「向右端曝光」的根據何在？ raw 之所以向右端曝光，最主要的理由，是希望充分運用階調。我們知道，數位相機感應器是透過線性方式擷取亮度資料。所以，相較於「向右端曝光」，如果曝光少了 1 格，等於是浪費了可供運用的半數階調。就目前 14 位元的 raw 檔來說，其每個畫素可供呈現的階調有 2¹⁴ ＝ 16,384 個階調。如果曝光少 1 格，等於是浪費了半數（相當於 8,192 個）階調。請參考圖 07 ，左圖代表某影像向右端曝光的直方圖（但此處的 gamma = 1.0 ，並非一般的 gamma = 2.2 ）。右圖則代表相同影像曝光少 1 格的情況，這會使得整個右邊一半的階調都被空著，相當於浪費了。

圖 07

對於圖 07 右半邊的影像，我們當然可以透過編輯工具來擴充其動態區間（譬如： Level ）。可是，如圖 08 顯示的，階調少了一半，就是少一半，即使我們擴充動態區間，階調之間會產生缺口（如同直方圖顯示的），嚴重的話，甚至會造成色調分離（ posterization ）。如果是曝光少 2 格，缺口的情況更明顯，請參考圖 09 。

圖 08

圖 09

另外，向右端曝光，可以讓檔案的 S/N 比率（訊號∕雜訊）達到最大（圖 05 與圖 06 可以清楚顯示這點）， S/N 比率達到最大，也代表動態區間最大。

還有一點值得注意，傳統底片的亮部細節會經過壓縮而慢慢消失，但數位相機拍攝的亮部，一旦飽和之後，就會被截掉而突然消失（請參考圖 10 ）。所以，傳統底片根據主體曝光，即使亮部爆掉，細節也會慢慢隱藏而消失。對於數位影像來說，如果根據主體曝光（例如：拍攝 jpeg 檔），萬一應該保留細節的亮部爆掉，會顯得非常醜陋。這也是數位影像應該採用 raw 檔拍照的原因之一（如此才能引用「向右端曝光」的原則）。

圖 10

由於天空影像的 R 頻道雜訊最明顯，所以讓我們在看一個天空的例子，用以比較「向右曝光」與「少曝光 1 格」的雜訊情況。圖 11 是兩個 raw 檔，一個是向右端曝光（然後在 raw 檔轉換軟體向下調整 1 格曝光），一個則較右端曝光少 1 格。圖 12 則是比較兩個 raw 檔轉換為 tiff 檔之後的 R 頻道情況。

圖 11

圖 12

最後，我想再強調一次，向右端曝光的方法只是用於raw檔。