曝光三要素 (曝光三角):光圈、快門、ISO | 給初學者的 5 分鐘指南

曝光三要素 (曝光三角):光圈、快門、ISO | 給初學者的 5 分鐘指南

文 章 最 後 更 新 日 期 : 2022 年 09 月 20 日

Tim 和 Ting 個人認為,攝影初學者必學的一堂課便是認識攝影的曝光三要素 (又稱曝光三角),相信大家對曝光三角的這三個名詞「光圈、快門、ISO」一定都不陌生,甚至多多少少還知道一些進階的應用 (好比說慢快門攝影、大光圈淺景深等等),但是卻對三者基礎知識不太熟悉、也對彼此交互關係不太了解。

因此本篇 Tim 和 Ting 將從最基礎的觀念說起,並以我們自創的繪圖比喻法來解釋三者間的交互關係。至於進階的光圈、快門、ISO 應用和技巧,我們會再額外撰寫 3 篇來深度展開各自的細節,敬請期待。

何謂曝光?

所謂「曝光」以最簡單的角度來說,就是指光線在感光物體上 (如感光元件或底片) 感光的一個過程;更白話的說,就是每次按下快門時,景色被紀錄於底片或感光元件上的這個過程,就稱作「曝光」。

然而曝光雖然只是按下快門這麼簡單的動作,但裡頭深藏的細節卻非常的多。而對攝影有興趣的大家,更應該要知道所謂曝光,其實是「光線透過鏡頭光圈後,於快門開啟的這段時間內,將光影感光在特定感光度的元件上」的一個過程。聽起來可能有點複雜,沒關係我們接下來就以更生活化的繪圖比喻法來進一步解釋。

*由於早期相機尚未問世之前,人們普遍都是透過「繪畫」方式來記錄圖像,因此 Tim 和 Ting 認為以「繪畫」的比喻方式來解釋曝光三要素,相較其他比喻不僅更為貼切、也更容易理解。

如上圖所示,相機曝光過程其實就跟繪畫過程一樣,光線就好似畫筆上的顏料感光元件則類似於畫紙。當今天光線越強,就好像畫筆的顏料越多,輕輕一抹就有顏色;而光線越弱就好比顏料越少,如果只是簡單一抹只會讓顏色黯淡無光。相機也是如此,光線充足情況下只要簡單按下快門,相片就會明亮飽和;但如果光線不足時,則往往容易拍出曝光不足的黯淡照片。

所以說了這麼多,「曝光」究竟是怎麼一回事?又該怎麼理解?

我們把上述的曝光過程簡單翻譯如下,並搭配下圖來進行解釋。

曝光的過程就是:「光線透過鏡頭光圈後,於快門開啟的這段時間內,將光影感光在特定感光度的元件上」

曝光的定義

wiki、教課書

作畫的過程就是:「透過不同粗細的畫筆,和不同程度的塗抹上色時間,將光影繪製在不同材質的畫紙上」

繪圖比喻法

Tim & Ting

將兩邊相互比較整理後,可得到曝光和繪圖法的交互關係如下所示。

光圈 → 畫筆粗細

光圈越大 → 進光量越大 → 畫面越亮

畫筆越粗 → 顏料量越多 → 上色越亮

快門 → 上色時間

快門越長 → 感光越久 → 畫面越亮

上色越久 → 顏料越多 → 上色越亮

感光度 (ISO) → 畫紙材質

感光度越高 → 感光越強 → 畫面越亮

畫紙越易上色 → 上色越亮

不知道這樣的解釋大家看懂了嗎?沒錯,曝光三要素正是光圈、快門、感光度 (ISO),而這三者對曝光的影響,就猶如畫筆粗細、上色時間、畫紙材質對繪畫的重要性一樣。因此接下來的篇章,Tim 和 Ting 將會分別介紹這三大關鍵要素的詳細內容。


#1 光圈

何謂光圈?

「光圈」是鏡頭內一個控制孔徑大小的組件,由數個光圈葉片所組成,主要用來控制進光量 (光線進入相機的量) 。由於光圈的設計和人的瞳孔十分相似,為了應付不同的光線和不同的視覺環境,人的瞳孔在黑暗時會放大以獲取更大的進光量,同理光圈也是一樣的功能,所以才會有「更大光圈、更好的夜拍能力」這種說詞。

  • 光圈越 → 開孔越大 → 進光量越大 → 照片越
  • 光圈越 → 開孔越小 → 進光量越小 → 照片越

光圈 & 曝光的交互關係

一般而言我們會以 f/值 來表示光圈的大小,比如說 f/1 , f/1.4 , f/2 , f/2.8 , f/4 , f/5.6 , f/8 , f/11 , f/16 , f/22

這個數值代表什麼意義大家不需要太清楚,但大家要知道的是「數字越小代表光圈越大」,所以 f/2.8 的光圈是比 f/8 還要更大的。而上面這一連串數字是常見的光圈數值,我們會建議大家可以將這些數字簡單記一下。怎麼說呢?

因為這裡的數字只要每往右一格,代表光圈下降一級、進光量減半。當所有參數和環境都一樣的狀況下,使用 f/4 的光圈會比使用 f/2.8 的光圈還要暗一倍 (進光量少了一半),如果要獲得和 f/2.8 一樣的曝光度,需要將快門時間增加一倍、或是將感光度提高一倍;同理,今天如果要利用光圈將 f/4 的相片亮度再次減半,自然也就會知道要將光圈調至 f/5.6 而非 f/8.0

[記憶小撇步]:大家其實不需要死背,只要先記得 f/1 , f/1.4 就好,因為後續兩個數字是 1 和 1.4 的兩倍 f/2 , f/2.8;接下來則是 2 和 2.8 的兩倍 f/4 , f/5.6,依此類推 f/8 , f/11 和 f/16 , f/22。雖然記得這些數字對於拍出更好的照片沒有幫助,但能讓大家對曝光有更好的理解。

  • f/值越 → 光圈越 → 照片越
  • f/值越 → 光圈越 → 照片越

光圈的應用 - 景深

那麼介紹光圈的應用之前,大家可能會問什麼是景深 (Depth of Field, DOF)?

一般我們在拍照時,除了拍攝的主體外,通常不免俗的還會有背景和前景,以下圖為例,主角為女孩①,背景和前景則分別為樹木②和小狗③ 。今天當相機對焦完成之後,對焦點的前後範圍中,影像清晰的深度有多少,我們就稱之為景深,一樣以下圖為例,今天狀況 (1) 的清晰範圍較廣,我們便會說該圖片的景深比較;而狀況 (2) 的清晰範圍較窄,我們便會說該圖片的景深比較

既然已經知道景深的定義了,那麼光圈大小又會對景深產生什麼影響呢?大家可以從下圖直接看出結論。

下圖是 Tim 和 Ting 的教學示範圖,其中綠色框框為對焦位置 (無尾熊),而我們分別測試在大光圈 f/2.8 以及小光圈 f/8.0 下的實際拍攝結果,大家可以從前景 (深色燭台) 和背景 (遠方廚具) 的虛化程度發現,大光圈下的清晰範圍較小,有較的景深,而小光圈下的清晰範圍較大,有較的景深。

  • 光圈越 (f/值越) → 畫面清晰範圍越 → 景深越 
  • 光圈越 (f/值越) → 畫面清晰範圍越 → 景深越深 

#2 快門

何謂快門?

「快門」是控制光線照射在感光元件上的時間 (或控制光線感光在感光元件上的時間),也就是控制曝光時間的重要元件。具體是如何控制呢?一般來說都是利用快門簾的開啟和關閉來達成;每當快門簾開啟時,光線可以直接照射於感光元件上,使感光元件受光並顯影,而當快門簾關閉的時候,光線自然就無法進到感光元件上,一次曝光就這樣結束。所以快門時間越長,代表感光元件受光時間越長,照片自然就會越亮;反之亦然。

以下是利用超高幀數拍攝不同快門時間的實際情形,大家可以從中比較一下比較極端的快門速度 (比如說 1/8000 秒 vs 1/125 秒),就能大概明白快門的作動原理了。

*影片解說:該影片是以單反相機做舉例,所以會看到影片一開始都是先將「反光鏡升起」,而後才接著「快門簾打開」。

快門 & 曝光的交互關係

一般來說我們會以 秒 來表示快門速度,但是在攝影的世界裡,除非是拍攝特殊慢快門的主題,不然比較少會使用 1 秒、2秒、5秒這種單位,比較常見的反而是 1/30 , 1/60 , 1/125 , 1/400 , 1/4000 這種快門速度,而大於 1 秒的話則會以 1" , 2" , 5" , 30" 的方式表達。

快門速度相對好理解,秒數多一倍代表曝光時間多一倍。舉例來說,1/30 秒的快門速度比 1/60 秒還要慢一倍,因此當所有參數和環境都一樣的狀況下,1/30 秒的照片會比 1/60 秒的亮一倍,如果要將它調整成和 1/60 秒一樣的曝光度,就需要將光圈縮小一級、或是將感光度減少一半;同理,今天如果要利用快門速度將 1/400 秒的相片亮度減半,則可以將快門速度加快一倍至 1/800 秒,使得感光元件受光時間更短。

  • 快門時間越 → 感光時間越久 → 照片越
  • 快門時間越 → 感光時間越短 → 照片越

快門的應用 - 慢快門

同上個段落所述,大家已經知道快門越 慢 就能拍出越 亮 的相片。那麼在夜晚或是光源不足情況下,是不是只要將快門速度盡可能放慢就沒問題了呢?其實是不對的。放慢快門雖然可以彌補光線不足的狀況,但過慢的快門速度則很容易因為手震手抖,而導致拍出的照片模糊不清 (如下圖),因此放慢快門的同時,也要注意是否有達到「安全快門]的速度,才不會拍出一堆失敗的作品。(一般手持拍攝,即使使用廣角端,快門速度只要慢於 1/30 秒都很容易手震而晃動。當然在不同焦距、有無防手震功能、這些都會影響安全快門速度)

既然快門速度過慢拍攝容易失敗,那麼我們一般就不使用慢快門了嗎?也不是,今天如果為了拍攝某些特殊題材,需要將快門速度放慢而得到連續性、動作性的照片,一般我們會利用慢快門搭配三腳架的方式來創作,如此一來不僅可以克服手震或手抖的狀況,還能利用長時間曝光的方式來得到特殊的拍攝效果。

下圖是 Tim 和 Ting 的教學示範圖,為了讓大家更容易區別慢快門 vs 快快門的差異,我們以高速旋轉的電風扇作為主角,並分別測試在 1/125 , 1/1000 , 1/8000 秒下的實際拍攝結果,大家可以從風扇葉片的樣子,來比較不同快門速度下的影像表現。

  • 快門時間越 → 感光時間越久 → 動作越連續
  • 快門時間越 → 感光時間越短 → 動作越瞬間

#3 ISO (感光度)

何謂 ISO (感光度)?

所謂感光度一詞是源自最早期的底片相機,由於不同種類的底片對光有不同的反應性,因此國際標準組織以 ISO Speed 來分類底片對光的靈敏度 (包括最早期的黑白底片標準 ISO-6、彩色底片標準的 ISO-5800)。一般 ISO Speed (簡稱 ISO) 越高的底片代表感光能力越好、ISO 越低的底片則是對光相較不敏感,而這概念也就一直沿用至今天的數位相機上。因此高 ISO 代表感光能力越高,相片越亮;反之亦然。

ISO (感光度) & 曝光的交互關係

一般而言我們會以 ISO 50 , ISO 100 , ISO 200 , ISO 400 , ISO 800 , ISO 1600 , ISO 3200 , ISO 6400  來表示相機的感光度。

ISO 的概念也非常好理解,數字高一倍代表感光度提高一倍。舉例來說,ISO 100 的感光能力較 ISO 200 的還要低一倍,因此當所有參數和環境都一樣的狀況下,ISO 100 的照片會比 ISO 200 的照片暗一倍,如果要將它調整成和 ISO 200 一樣的曝光度,就需要將光圈增大一級、或是將快門速度延長一倍;同理,今天如果要透過調整感光度將 ISO 400 秒的相片亮度加倍,則可以將 ISO 上調一倍至 ISO 800,使得感光元件的受光能力提高一倍。

  • ISO 越 → 感光能力越高 → 照片越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 照片越

ISO 的影響 - 相片品質 & 噪點

講到 ISO (感光度) 就不免俗的會提到「噪點」這個詞,什麼是「噪點」?對攝影來說又有什麼影響?

噪點的英文為 Noise,也就是噪音的意思,新手一開始對噪點可能比較陌生,但對噪音可就相對熟悉,因此 Tim 和 Ting 舉個簡單的例子給大家參考。今天假設大家窩在家裡收聽廣播節目、或是外出時正好遇上活動主持人透過喇叭在大聲吆喝,是不是這些過程當中,有時候都會聽到類似「嘶嘶嘶」、或「唧唧唧」的噪音?今天當廣播聲音或喇叭被開得更大聲時,這些噪音也隨之被放大,甚至在聲音高過某個程度後,噪音的聲響甚至還會蓋過廣播或主持人的聲音,影響到收聽的品質。

相片的噪點也是如此。不知道大家在光線不足的情況下拍照時有沒有注意到,相片本身的顆粒感會非常的重、畫面也會有許多彩色汙點 (如下圖),這些破壞畫面品質的斑點我們一般就稱為「噪點」。(可能有人好奇噪點是怎麼產生的?簡單來說就是感光元件感光時,在光的信號轉為電子影像訊號的過程中,因為一連串的運算、處理、轉換而產生的電子雜訊)

[圖片來源]:維基百科

那麼 ISO 的高低對噪點和相片品質的影響有多大呢?大家可以參考以下 Tim & Ting 的教學示範圖 (為了讓差異明顯化,我們以非常極端的例子來做說明):從無尾熊身上的毛髮清晰度,大家可以明顯比較出高低 ISO 的成像品質差異;而從圖片下方的桌子或後方的背景,則可以清楚感受到 ISO 高低如何影響噪點的多寡。

因此大家才會說 ISO 越高照片品質越糟、ISO 盡可能越低越好。但是也千萬記得,有些時候為了維持快門速度、避免手震而拍出模糊不清楚的畫面,適時的提高 ISO、犧牲一點相片品質是必須的,否則畫質再佳,只要是晃動不清的照片都不能算是合格的照片。

  • ISO 越 → 感光能力越高 → 噪點越、照片品質越
  • ISO 越 → 感光能力越低 → 噪點越、照片品質越

總結

總結上述的光圈、快門、ISO 可以得知,所謂的曝光三要素,其最根本的原理就是影響相片的亮度相片的曝光度,且三者之間可透過彼此參數的調整來獲得一致的曝光量。為了讓大家能更快速理解本文,Tim 和 Ting 特此整理了曝光三角的說明圖,主要將上述所有內容濃縮於這張圖中,希望對大家有所幫助。

Quiz

最後,為了讓各位讀者更清楚自己究竟吸收了多少,Tim 和 Ting 特地準備了下列幾個考題,讓有興趣的大家檢視看看自己讀完後有多少收穫喔!

1.  關於曝光三要素的敘述,下列哪個是錯誤的? (複選)

  • a) 光圈以 f/ 值表示,數字越大表示光圈越小,比如 f/16 的光圈比 f/8 的光圈更小 
  • b) 光圈數字每小一倍代表近光量增大一倍,比如 f/8 的進光量比 f/16 更大了一倍
  • c) 快門以秒為單位,時間越長代表曝光越久,所以 1/800 的曝光時間較 1/4000 短
  • d) 感光度簡稱 ISO,其他參數不變下,感光度越高照片越亮,比如 ISO 800 較 100 亮

2.  關於曝光三要素的應用,下列哪個是錯誤的? (複選)

  • a) 光圈、快門、ISO 最根本影響到的就是相片的曝光量、相片的亮度 
  • b) 光圈越大、進光量越大、景深也越大越深
  • c) 夜晚時,快門時間越長越能獲得曝光充足的相片,但也容易因手震而拍出模糊畫面
  • d) 感光度會影響相片的品質,所以任何情況下應該都將 ISO 設為最低值


3.  我以參數 f/5.6 , 1/800 , ISO 1600 拍攝一張照片後覺得過亮,想要降低兩級曝光:

  • a) 如果透過調整光圈大小獲得,請問光圈該設            
  • b) 如果透過調整快門速度獲得,請問快門該設             ?
  • c) 如果透過調整感光度獲得,請問 ISO 該設           

點我看詳解

正在學攝影嗎?

我們精心整理了一本專門給攝影新手的攝影攻略「攝影小白救星」,內容會教大家輕鬆攻略 7 大風景攝影主題,而目前正在限時免費送給有需要的你。

如果你有興趣的話,歡迎留下名字和 Email ,我們會將它寄到你的信箱喔~

P.S. 若沒有收到 Email,可能是信件被分類到「促銷內容」了,記得去找找看喔!(又或者你 Email 地址可能填錯囉)

    NOT professional photographer, But passionate photo-lover. 我們並非專業攝影師,但我們是熱衷於觀景窗世界的攝影愛好者。 期待能以創新的圖解攝影教學,來讓更多人認識這快門聲此起彼落的攝影世界。

    4 thoughts on “曝光三要素 (曝光三角):光圈、快門、ISO | 給初學者的 5 分鐘指南

      1. Hello littlefoot

        感謝你的支持和鼓勵~ 我們就是希望能夠用最簡單的方式讓初學者都能一目瞭然 😀

        如果有對什麼主題感興趣的話,歡迎留言或來信告訴我們喔~ 我們可以再找時間撰寫喔 🙂

        by Tim

    1. 說明詳細流暢,尤其「曝光和繪圖法」兩者相互參照的比喻具體而淺顯!
      好文推推!

      1. Hello peach,

        感謝你的留言和稱讚,當初開此部落格就是希望能寫出對新手最好理解的內容,所以很開心文章有幫助到你 😊

        如果喜歡我們的文章,還麻煩多多幫我們分享給有需要的人喔 🙂

        by Tim

    發佈留言

    發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

    Back To Top