Чим відрізняється яскравість і освітленість?

Чим більше я читаю про це, тим більше я плутаюся. Освітленість , наскільки я розумію, вимірюється в люксах - це сприймається яскравість світла на поверхні. Це те, що можна виміряти за допомогою датчика світла, що падає. Отже , освітленість - це скільки відбитого світла ви б сприймали, дивлячись на цю поверхню. Це те, що вимірює світломір у камері. Чи правильно я поки що?

В обох випадках слово "сприймається" є важливим, оскільки ваги зважуються за допомогою функції світності для відображення довжин хвиль на особливі чутливості ока людини . Однак, у випадку освітленості, фактичне сприйняття є лише в тому випадку, якщо вашим оком є поверхня, про яку йдеться.

Я в основному можу це зрозуміти, але тоді мені трапляються діаграми, які говорять про такі речі, як "сімейна вітальня: 50 люкс". Зачекайте, тримайте! Це насправді означає, що типові світильники в будинку такі яскраві, або це просто заплутано і неправильно, або я плутаний і неправильний?

Якщо ви не фотографуєте джерела світла безпосередньо, чому б зчитування лічильника світла колись було корисним у фотографії? Зазвичай фотографує відбите світло, записане на плівці або датчиком. Отже, якщо у мене є лічильник падаючого світла, як це значення має значуще співвідношення з налаштуваннями камери?

Оскільки падаюче світло метри будуть продаватися і використовуватися, то це означає , що має бути яким - то корисне перетворення. Але саме тут мій мозок вибухає. Google каже мені, що 1 просвіт дорівнює 1 канделі, тому 1 люмен / м² (тобто 1 люкс) повинен дорівнювати 1 канделя / м2 (тобто 1 ніт). Але явно чогось від цього не вистачає. Там щось називається "стерадіан". Шишки беруть участь. Я ніколи раніше про це не чув; як воно вписується? Я бачу, як це може бути визначено під час обчислення корисності світлодіодного домашнього освітлення, але для фотографії я в збитку.

Якась частина мого мозку (вибух, з останнього абзацу) мозку намагається пов'язати це з різницею між вимірюванням спалаху з TTL та з вимірювальним приладом. Але як може діяти інцидент-лічильник, не знаючи властивостей відбиття предметів на сцені? Це те, про що йдеться у «С» у стандартному лічильнику світла люкс → EV ? Це просто середня величина - це, ймовірно, спрацює, чи є більше, ніж це? І якщо це лише середній показник, то які знання необхідні для компенсації нецензурних сцен? (Як і у K постійної та 18% сірої зі світловідбиваючим вимірюванням , де фотограф просто оцінює, чи слід робити зображення яскравішим або темнішим за середнє значення, задане лічильником.)

Так так, стільки плутанини. Коротко:

• Яка різниця?
• Чи може один змістовно конвертувати між ними?
• Коли і як корисні для освітлення корисні вимірювання освітлення / падаючого світла?

Оновлення: Я ціную відповідь Стана, який охоплює третій момент, коли і як досить добре. І я думаю, що в основному я зрозумів, що описано вище. Але я буду вдячний за кілька відповідей, що стосуються питання перетворення, як у математичному рефераті, так і в якості практичного для фотографії. І я б не проти більше, чому і як.

Відповідь Стен є відмінною поясненням вимірювання з практичної точки зору. Ви також, здається, запитуєте, у чому полягає специфіка, особливо навколо стерадіанів та перетворення з Люкса в ЕВ. Використовуючи статті, пов’язані з Вікіпедією, і кілька посилань на них, я вважаю, що можу пояснити кілька речей, а решту залишити до екстраполяції.

По-перше, стерадіани . Дивний термін і дивна концепція, однак, як тільки ви зрозумієте, що це насправді, все починає мати більше сенсу. Щоб зробити крок назад, давайте спочатку поговоримо про радіани . Радіан - це кутова міра, яка, просто кажучи, означає наступне:

Один радіан - це дуга, яка дорівнює довжині радіусу кола.

Радіан вимірюється в двовимірній площині. Стерадіан схожий на радіан, вимірюється лише в трьох вимірах. Визначення стерадіана таке:

Один стерадіан - круговий пластир на поверхні сфери, площа якого дорівнює квадрату радіуса сфери.

Стерадіан - це непарна "проекція" двовимірного кута, що підкріплюється, в тривимірний простір, або те, що називається суцільним кутом . Перетин кута 2D з поверхнею сфери перетинає круговий пластир (який сам розчленований радіановою дугою.) Ще одним терміном для нього є квадратний радіан . Суцільний кут, який представляє один стерадіан, обчислюється як:

θ = A/r^2

Що, що інтригує, просто r ² / r ² , або має одиниці m ² * m ^-2 , що робить стерадіан, як і радіан, безроздільною специфікацією, що описує нерухому область на поверхні сфери відносно радіуса сфери .

Для завершення визначення стерадіана щодо сфери:

Суцільний кут цілої сфери еквівалентний 4π sr.

Можна поглянути і на інший спосіб:

Площа поверхні кулі має одиницю 4π sr.

Тепер, коли визначення стерадіана не вдається, ми можемо прийти до більш чіткого розуміння відношення просвіту до канделя . Відповідно до пов’язаної статті у Вікіпедії:

1 лм = 1 кд ср

Або один просвіт дорівнює одному кандела стерадіану . Канделяльний стерадіан - це світиться сила світла, випромінюваного стерадіаном, яка, як ми тепер знаємо з обговорення вище, - це область кругового пластиру на сфері, рівній квадрату радіуса цієї сфери.

Якщо ми введемо джерело світла в дискусію, щоб зробити речі більш реальними, це перетвориться на наступне. Якщо припустити, що у нас є лампочка з радіусом 1,5 ", що метрів на 1 просвіт може бути описана як випромінювання 1 кд з будь-якої ділянки на поверхні лампочки розміром 1,5" ² (загальна площа 2,25 ").

Повна лампочка фактично випромінює загалом 1 cd 4π sr, або загалом 12,57 lm з усіх кутів. Однак вимірювач світла не вимірюватиме 12,57 лм, оскільки він вимірюється лише від одного кута до лампочки, а не всіх кутів до лампочки. Якщо припустити, що наш вимірювач світла ефективно чутливий приблизно до одного стерадіану, то він вимірює 1 просвіт.

Подальші запитання?

Питання: Можна запитати, чому прирівнювати 1 просвіт до 1 кандела стерадіану, а не лише 1 кандела?

A: Відповідь - геометрія . Опис канделя корисний для того, щоб сказати нам кількість світла, але не обов'язково його концентрацію або форму та розмір випромінювання. Мета залучення стерадіанів до суміші полягає в тому, що він включає конкретну геометричну форму і площу до джерела світла, що випромінює просвіт світла.

Це стає більш важливим, коли у вас є джерело світла високої щільності. Наприклад, лазерний покажчик малої потужності (міліват) може дорівнювати 250 000 вт / с. Тепер, коли ви розглядаєте можливості густини, наприклад, око при 120 000 w / sr, це стає більш ніж банальним - ви бачите? О чекай, ти не побачиш!

Згідно з wikipedia, один люкс - це вимірювання люмен на квадратний метр. У одиничному вираженні, оскільки один lm дорівнює одному cd sr , то:

1 lux = 1 cd sr/m^2

Якщо я правильно розумію, це можна прочитати як 1 люкс, що еквівалентно кількості світла, отриманого на поверхні, освітленій джерелом світла, радіусом в один метр, який випромінює 1 мкм світлової потужності у напрямку вимірюваної поверхні.

Перетворення люкс у EV є досить простим, що передбачає постійну C. Я не можу конкретно сказати, як походить C, однак якщо припустити, що "загальне" значення 250 є точним, проста формула для перетворення з люкс до EV було б:

EV = log ₂ (E * S) / C

Де S - датчик ISO, а E - освітленість в люкс. Якщо припустити, що сцена освітлена 1 люкс, а наш ISO 100, то (довга рука, перекладена на десять логарифмів для обчислення на загальному калькуляторі):

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

Однак досить низьке значення опромінення, яке можна було б очікувати при погіршеній освітленості, що надається 1 люкс. Щоб піти в інший бік і зрозуміти, скільки освітлення потрібно для підтримки конкретного EV, ми можемо переставити перетворення між EV та E (довга рука):

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

Це підводить нас до приємної простої формули для обчислення люкс від EV (коли ISO 100):

E = 2 ^EV * 2,5

Якщо наш цільовий EV дорівнює 1, то ми обчислюємо люкс так:

E = 2 ¹ * 2,5
E = 2 * 2,5
E = 5

Для опромінення одного EV нам потрібно рівно 5 люкс освітленості, або 5 cd sr / m ^ 2, або 5 lm / m ^ 2.

Подальші запитання?

Питання: Можна запитати, чому вимірювати люкс, який є lm / m ^ 2, а не просто вимірювати люмени?

Відповідь: Відповідь - це одиниці , а точніше - одиниці площі, які людина може легко розпізнати. Кандела стерадіан корисний для того, щоб сказати нам кількість та геометрію, однак стерадіан сам по собі нероздільний. Він суто визначає геометрію, але не визначає жодної конкретної області. Стерадіан - стерадіан, незалежно від реального радіусу сфери. Кандела стерадіан на квадратний метр , проте, приносить досить одиничної конкретності , що ми можемо більш чітко розуміти, скільки світла 1 люкс на насправді (що, чесно кажучи, не так багато на всіх.)

У вас проблемний простір досить прив’язаний. Вимірювання світла, що падає, вимірює те, що падає на предмет, незалежно від його характерної відбивної здатності тощо, тоді як вимірювання відбитого світла вимірює те, що відбивається від об'єкта, незалежно від характеристик падаючого світла. Носій запису в камері, як ви вказали, записує, що відбивається від (або, якщо джерело світла включено в зображення, те, що воно передає) від об'єкта. Незалежно від того, який тип вимірювання використовується, мета гри полягає в тому, щоб записати світло, що надходить від предмета, відповідним чином для зображення.

Легко уявити, що відбувається з лічильником відбитого світла, чи це вбудований вимірювальний пристрій у камері чи окремий ручний спот або середній метр. Вимірювання інциденту на світлі - трохи складніше уявити.

Більшість вимірювань падаючого світла проводиться за допомогою купольного інверкону . По суті, у вас півсферичний дифузор над чутливим до світла елементом, який приймає світло від 180 градусів (90 градусів від осі у всіх напрямках) і передає 18 відсотків цього світла до світлочутливого елемента. (Елемент зазвичай може бути використаний і як вимірювач відбитого світла, іноді потрібні аксесуари для лічильника.) Ви можете вимірювати джерела світла окремо, або затінюючи купол від окремих джерел, або вибірково включаючи та вимикаючи джерела (як зі студійним освітленням) для визначення коефіцієнтів освітлення (різниця в освітленості між областями, які будуть предметом висвітлення та тінями).

Хоча спосіб роботи інший, те, що ви досягаєте, майже ідентично розміщенню сірої картки у позиції об'єкта, під кутом дотичної до об'єкта, і розмові точкового зчитування цієї сірої картки. Це нічого не говорить про тему - але це може бути хорошою справою. Якщо ваше вимірювання залежить від об'єкта, то вам потрібно знати, що є відбивна здатність об'єкта (або, відповідно до термінології Zone System, де розмістити об'єкт за шкалою експозиції). Без цього трохи знань, ви не зможете сказати правду про тему, використовуючи лише показання лічильника - можливо, ви зможете бездоганно зафіксувати весь діапазон тональності, але це може означати, скажімо, сильно недостатнє або перенапруження однієї речі, яку ви насправді намагалися зафіксувати.

Ось чому існує така різниця між вимірюванням інциденту та відбитого світла. Ви побачите вимірювання інцидентного світла, яке використовується найчастіше в студії, але часто також для портретного портрета чи роботи моди / виробів. На зображенні зазвичай є щось, на чому потрібно абсолютно стурбатись, і найкраще це досягається, якщо взагалі вийти з рівняння при вимірюванні, а потім дозволити його фактичному відбиттю та кольоровим характеристикам впасти там, де вони можуть на датчик. Інша частина сцени - атмосфера - ви можете грати з ними за змістом серця, і поки предмет правильно освітлений і оголений, картина буде такою, якою ви хочете.

Працюючи в менш контрольованих умовах, особливо при зйомці таких речей, як пейзажі, ти, як правило, хочеш все це (так би мовити) не турбуючись надто про "правду". У цих випадках "правда" є більш суб'єктивною, і ви шукаєте збирати дані, які підтримують вашу версію правди. Це може означати, що це болісно яскраве висвітлює громадянина VII зони або змушує чорнильну чорноту в ледь темну нижню півтону, щоб зберегти важливу для вас деталь. Але ви повинні знати, куди йдуть справи у вашій версії світу. Або ви можете дозволити алгоритмам розпізнавання сцени камери зробити таке визначення саме для вас.

У будь-якому випадку, проте, лічильник - це лише відправна точка. Це потрапить у вас, тоді ваш досвід та бачення дозволять вам налаштувати об'єктивну реальність відповідно до ваших суб'єктивних вимог.