ความแตกต่างระหว่างความส่องสว่างและความสว่างคืออะไร?

ยิ่งฉันอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้มากเท่าไหร่ฉันก็ยิ่งสับสนมากขึ้นเท่านั้น ความสว่างที่ผมเข้าใจมันวัดลักซ์เป็นที่รับรู้ความสว่างของแสงบนพื้นผิว มันคือสิ่งที่คุณต้องการวัดด้วยเซนเซอร์แสงตกกระทบ สว่างแล้วเป็นเท่าใดแสงสะท้อนที่คุณต้องการรับรู้มองที่พื้นผิวที่ นี่คือสิ่งที่เครื่องวัดแสงในกล้องวัด ฉันถูกต้องแล้วหรือยัง

ในทั้งสองกรณีคำว่า "การรับรู้" เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากเครื่องชั่งมีน้ำหนักโดยใช้ฟังก์ชั่นการส่องสว่างเพื่อแมความยาวคลื่นจะเปราะบางโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายตาของมนุษย์ อย่างไรก็ตามในกรณีของการส่องสว่างมีเพียงการรับรู้ที่แท้จริงถ้าดวงตาของคุณเป็นพื้นผิวที่เป็นปัญหา

โดยทั่วไปฉันสามารถเข้าใจสิ่งนี้ได้ แต่จากนั้นฉันก็เจอแผนภูมิพูดว่า "ห้องนั่งเล่นของครอบครัว: 50 ลักซ์" เดี๋ยวก่อน! นั่นหมายความว่าไฟทั่วไปในบ้านนั้นสว่างหรือเป็นแค่สับสนและผิดหรือฉันสับสนและผิดหรือเปล่า?

หากคุณไม่ได้ถ่ายภาพแหล่งกำเนิดแสงโดยตรงเหตุใดการอ่านมาตรวัดแสงที่ตกกระทบจึงมีประโยชน์ในการถ่ายภาพ แสงสะท้อนที่บันทึกบนฟิล์มหรือเซ็นเซอร์มักเป็นสิ่งที่ทำให้ภาพถ่าย ดังนั้นถ้าฉันมีตัววัดแสงตกกระทบการอ่านนั้นเกี่ยวข้องกับการตั้งค่ากล้องของฉันอย่างไร

ตั้งแต่เมตรแสงที่ตกกระทบจะขายและใช้นี้หมายความว่าต้องมีบางแปลงที่มีประโยชน์ แต่นี่คือที่ที่สมองของฉันระเบิด Google บอกฉันว่า 1 ลูเมนเท่ากับ 1 แคนเดลาดังนั้น 1 ลูเมน / ตร.ม. (เช่น 1 ลักซ์) ต้องเท่ากับ 1 แคนเดลา / m2 (เช่น 1 นิด) แต่เห็นได้ชัดว่ามีบางอย่างขาดหายไป มีบางสิ่งที่เรียกว่า "steradian" กรวยมีส่วนเกี่ยวข้อง ฉันไม่เคยได้ยินเรื่องนี้มาก่อน มันเข้ากันได้อย่างไร ฉันสามารถดูว่ามันจะถูกกำหนดอย่างไรเมื่อคำนวณประโยชน์ของไฟส่องสว่างภายในบ้าน LED แต่สำหรับภาพถ่ายฉันเสีย

สมองบางส่วนของฉัน (ระเบิดจากย่อหน้าสุดท้าย) กำลังพยายามเชื่อมโยงสิ่งนี้กับความแตกต่างระหว่างการวัดแสงแฟลชด้วย TTL และกับเครื่องวัดเหตุการณ์ แต่เครื่องวัดเหตุการณ์จะทำงานโดยไม่ทราบคุณสมบัติการสะท้อนแสงของวัตถุในฉากได้อย่างไร นี่คือสิ่งที่ "C" ในเครื่องวัดแสงตกกระทบ lux → EV มาตรฐานเป็นเรื่องเกี่ยวกับ? มันเป็นเพียงค่าเฉลี่ย - นี่อาจจะเป็นงานหรือมีมากกว่านั้นหรือไม่ และถ้าเป็นเพียงค่าเฉลี่ยความรู้ใดที่จำเป็นสำหรับการชดเชยฉากนอกกรอบ (เช่นเดียวกับค่าคงที่ K และสีเทา 18% พร้อมการวัดแสงสะท้อนซึ่งช่างภาพจะตัดสินว่าฉากควรให้ความสว่างมากกว่าหรือมืดกว่าค่าเฉลี่ยที่มิเตอร์กำหนดไว้)

ดังนั้นใช่ความสับสนมาก ในระยะสั้น:

• ความแตกต่างคืออะไร?
• หนึ่งแปลงอย่างมีความหมายระหว่างสอง?
• การวัดความสว่าง / แสงของเหตุการณ์มีประโยชน์เมื่อใดและอย่างไรสำหรับการถ่ายภาพ?

อัปเดต: ฉันขอขอบคุณคำตอบของสแตนซึ่งครอบคลุมจุดที่สามของเวลาและวิธีการที่ค่อนข้างดี และฉันคิดว่าฉันได้รับจุดแรกโดยทั่วไปตามที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ฉันขอขอบคุณคำตอบบางอย่างเกี่ยวกับประเด็นของการเปลี่ยนใจเลื่อมใสทั้งในเชิงคณิตศาสตร์และในทางปฏิบัติสำหรับการถ่ายภาพ และฉันก็ไม่รังเกียจว่าทำไมและอย่างไรเช่นกัน

คำตอบของสแตนนั้นยอดเยี่ยมในการอธิบายการวัดแสงจากมุมมองเชิงปฏิบัติ คุณดูเหมือนจะถามว่าข้อมูลเฉพาะคืออะไรโดยเฉพาะรอบ ๆสเตอรอยด์และการเปลี่ยนจาก Lux เป็น EV จากการใช้บทความ Wikipedia ที่คุณเชื่อมโยงไว้และมีลิงก์ย่อย ๆ จากฉันเชื่อว่าฉันสามารถอธิบายบางสิ่งได้

ปิดแรกสเตอเรเดียน ศัพท์แปลก ๆ และแนวคิดแปลก ๆ แต่เมื่อคุณเข้าใจว่ามันคืออะไรจริง ๆ แล้วสิ่งต่าง ๆ เริ่มมีความหมายมากขึ้น หากต้องการย้อนกลับมาพูดคุยเกี่ยวกับเรเดียนก่อน เรเดียนเป็นตัวชี้วัดเชิงมุมซึ่งใส่หมายถึงต่อไปนี้:

หนึ่งเรเดียนคือส่วนโค้งที่มีความยาวเท่ากับรัศมีของวงกลม

เรเดียนวัดในระนาบสองมิติ สเตียรอยด์มีความคล้ายคลึงกับเรเดียนวัดในสามมิติเท่านั้น คำจำกัดความของ steradian มีดังนี้:

หนึ่งsteradianเป็นแผ่นวงกลมบนพื้นผิวของทรงกลมที่มีพื้นที่เท่ากับสี่เหลี่ยมของรัศมีของทรงกลม

สเตอเรเดียนเป็นคี่ "ฉาย" ของ 2D subtended มุมเข้าไปในพื้นที่สามมิติหรือสิ่งที่เรียกว่ามุมที่เป็นของแข็ง จุดตัดของมุม 2D ที่มีพื้นผิวทรงกลมของปริภูมิแพทช์วงกลม (ซึ่งเป็นตัวก่อโดยอาร์เรเดียน.) ระยะอีกเพราะมันเป็นเรเดียนยกกำลังสอง มุมแข็งที่แสดงถึงหนึ่ง steradian คำนวณเป็น:

θ = A/r^2

ซึ่งน่าสนใจก็คือ r ² / r ²หรือมีหน่วยm ² * m ^-2ซึ่งทำให้ steradian เช่นเรเดียนเป็นหน่วยจำเพาะที่อธิบายพื้นที่คงที่บนพื้นผิวของทรงกลมที่สัมพันธ์กับรัศมีของทรงกลม .

เพื่อให้คำจำกัดความของ steradian เสร็จสมบูรณ์เกี่ยวกับทรงกลม:

มุมที่เป็นของแข็งของทรงกลมทั้งหมดเทียบเท่ากับ4π sr

บางคนอาจมองไปที่อีกวิธีหนึ่ง:

พื้นที่ผิวทรงกลมมีหน่วย4π sr

ตอนนี้คำจำกัดความของสเตเดียนไม่ได้อยู่ข้างนอกเราสามารถเข้าใจความสัมพันธ์ของลูเมนกับแคนเดลาได้ชัดเจนขึ้น อ้างอิงจากบทความวิกิพีเดียที่เชื่อมโยง:

1 lm = 1 cd sr

หรือหนึ่งลูเมนเท่ากับแคนเดลาสเตเดียนหนึ่งอัน แคนเดลาสเตเดียนคือพลังส่องสว่างของแสงที่เปล่งออกมาจากสเตเดียนซึ่งตอนนี้เรารู้จากการอภิปรายข้างต้นคือพื้นที่ของแพทช์แบบวงกลมบนทรงกลมเท่ากับทรงกลมของรัศมีนั้น

หากเรานำแหล่งกำเนิดแสงเข้ามาในการสนทนาเพื่อทำให้สิ่งต่าง ๆ เป็นจริงยิ่งขึ้นนั่นจะแปลเป็นดังต่อไปนี้ สมมติว่าเรามีหลอดไฟที่มีรัศมี 1.5 "ซึ่งเมตรที่ 1 ลูเมนสามารถอธิบายได้ว่าเปล่ง 1 cd จากพื้นที่ใด ๆ บนพื้นผิวของหลอดนั้นซึ่งมีพื้นที่ 1.5" ² (2.25 ")

หลอดไฟเต็มกำลังเปล่งแสงรวม 1 cd 4π sr หรือรวม 12.57 lm จากทุกมุม เครื่องวัดแสงจะไม่วัดขนาด 12.57 lm เนื่องจากเป็นเพียงการวัดจากมุมหนึ่งไปยังหลอดไฟไม่ใช่มุมทั้งหมดไปยังหลอดไฟ หากเราสมมติว่าเครื่องวัดแสงของเรานั้นไวต่อสารสเตียรอยด์ประมาณหนึ่งแล้วมันก็จะวัดได้ 1 ลูเมน

คำถามเพิ่มเติม?

ถาม: ใครคนหนึ่งอาจถามว่าทำไมถึงเท่ากับ 1 ลูเมนกับ 1 แคนเดลา steradian มากกว่าแค่ 1 แคนเดลา?

A: คำตอบคือรูปทรงเรขาคณิต การอธิบายแคนเดลานั้นมีประโยชน์ในการบอกปริมาณแสง แต่ไม่จำเป็นต้องมีความเข้มข้นหรือรูปร่างและขนาดของการปล่อยแสง จุดประสงค์ของการนำสเตียรอยด์มาผสมคือมันเกี่ยวข้องกับรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะและพื้นที่ไปยังแหล่งกำเนิดแสงที่เปล่งแสงลูเมน

มันมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อคุณมีแหล่งกำเนิดแสงความหนาแน่นสูง ตัวอย่างเช่นตัวชี้เลเซอร์พลังงานต่ำ (มิลลิวัตต์) สามารถแบ่งออกเป็น 250,000 w / sr ตอนนี้เมื่อคุณพิจารณาความสามารถในการหนาแน่นของการพูดที่ 120,000 w / sr มันกลายเป็นเรื่องไม่สำคัญ - คุณเห็นไหม โอ้รอคุณจะไม่เห็น!

ตามวิกิพีเดียหนึ่งลักซ์คือการวัดลูเมนต่อตารางเมตร ในเงื่อนไขหน่วยเนื่องจากหนึ่ง lmเท่ากับหนึ่ง cd srดังนั้น:

1 lux = 1 cd sr/m^2

หากฉันเข้าใจอย่างถูกต้องสามารถอ่านได้ว่า 1 ลักซ์เท่ากับปริมาณแสงที่ได้รับบนพื้นผิวที่ส่องสว่างโดยแหล่งกำเนิดแสงที่มีรัศมีหนึ่งเมตรซึ่งปล่อยพลังงาน 1 cd sr ของกำลังส่องสว่างไปยังพื้นผิวที่วัด

การแปลง lux เป็น EV นั้นค่อนข้างง่ายซึ่งเกี่ยวข้องกับค่าคงที่ C ฉันไม่สามารถบอกได้อย่างชัดเจนว่า C มาอย่างไร แต่ถ้าเราสมมติว่าค่า "ทั่วไป" ที่ 250 นั้นถูกต้องสูตรง่ายๆสำหรับการแปลงจากluxถึงEVจะเป็น:

EV = บันทึก₂ (E * S) / C

โดยที่ S คือเซ็นเซอร์ ISO และ E คือความสว่างในลักซ์ หากเราสมมติว่าฉากหนึ่งสว่างด้วย 1 ลักซ์และ ISO ของเราคือ 100 ดังนั้น (มือยาวแปลเป็นลอการิทึมฐานสิบสำหรับการคำนวณบนเครื่องคิดเลขทั่วไป):

EV = บันทึก₂ (1 * 100) / 250
EV = บันทึก₂ 100/250
EV = บันทึก₂ 0.4
EV = บันทึก₁₀ 0.4 / บันทึก₁₀ 2
EV = -0.398 / 0.301
EV = -1.322

ค่าการเปิดรับแสงค่อนข้างต่ำอย่างไรก็ตามคาดว่าจะได้รับความสว่างที่วัดได้โดย 1 ลักซ์ หากต้องการไปอีกทางหนึ่งและดูว่าคุณต้องการการสนับสนุน EV ที่เจาะจงเพียงใดเราสามารถจัดเรียงการแปลงระหว่าง EV และ E (มือยาว):

EV = บันทึก₂ (E S) / C
2 ^EV = 2 ^{บันทึก₂ (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

นั่นนำเราไปสู่สูตรง่าย ๆ ที่ดีในการคำนวณลักซ์จากEV (เมื่อ ISO เท่ากับ 100):

E = 2 ^EV * 2.5

หากเป้าหมาย EV ของเราคือ 1 เราจะคำนวณ lux ดังนี้:

E = 2 ¹ * 2.5
E = 2 * 2.5
E = 5

สำหรับการเปิดรับหนึ่ง EV เราต้องการแสงสว่าง 5 ลักซ์หรือ 5 cd sr / m ^ 2 หรือ 5 lm / m ^ 2

คำถามเพิ่มเติม?

ถาม: ใครอาจถามว่าทำไมวัดลักซ์ซึ่งเป็น lm / m ^ 2 แทนที่จะวัดลูเมนแค่ไหน?

ตอบ: คำตอบจะเป็นหน่วยหรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยของพื้นที่ที่มนุษย์สามารถจดจำได้อย่างง่ายดาย แคนเดลาสเตเดียนมีประโยชน์ในการบอกจำนวนและรูปทรงเรขาคณิตอย่างไรก็ตามสเตเดียนนั้นไม่มีประโยชน์ มันกำหนดรูปทรงเรขาคณิตล้วนๆ แต่ไม่ได้ระบุพื้นที่เฉพาะ Steradian เป็น steradian โดยไม่คำนึงถึงรัศมีที่แท้จริงของทรงกลม อย่างไรก็ตามแคนเดลาสเตเดียมต่อเมตรกำลังสองนำมาซึ่งความจำเพาะต่อหน่วยที่เพียงพอซึ่งเราสามารถเข้าใจได้อย่างชัดเจนมากขึ้นว่าแสง 1 ลักซ์เป็นเท่าใด (ซึ่งค่อนข้างตรงไปตรงมาไม่มากเลย)

คุณมีพื้นที่ปัญหาค่อนข้างดีมาก การวัดแสงแบบตกกระทบเป็นการวัดสิ่งที่ตกอยู่ในตัวแบบโดยไม่ขึ้นอยู่กับการสะท้อนแสงลักษณะอื่น ๆ ในขณะที่การวัดแสงแบบสะท้อนจะเป็นการวัดสิ่งที่ถูกสะท้อนออกมาจากตัวแบบโดยไม่ขึ้นกับลักษณะของแสงตกกระทบ สื่อบันทึกในกล้องตามที่คุณชี้ให้เห็นจะบันทึกสิ่งที่สะท้อนออกมา (หรือถ้าแหล่งกำเนิดแสงรวมอยู่ในภาพสิ่งที่ถ่ายโดย) วัตถุ ไม่ว่าจะใช้การวัดแสงประเภทใดเป้าหมายของเกมคือการบันทึกแสงที่มาจากวัตถุอย่างเหมาะสมสำหรับภาพ

เป็นเรื่องง่ายที่จะถ่ายภาพสิ่งที่เกิดขึ้นด้วยเครื่องวัดแสงสะท้อนไม่ว่าจะเป็นเครื่องวัดในกล้องหรือเครื่องวัดมือถือหรือเครื่องวัดเฉลี่ย การวัดแสงที่เกิดขึ้นเป็นเพียงภาพที่ยากขึ้นเล็กน้อย

ส่วนใหญ่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นวัดแสงจะทำกับโดมประเภทinvercone โดยพื้นฐานแล้วคุณมีตัวกระจายแสงครึ่งวงกลมเหนือองค์ประกอบที่ไวต่อแสงซึ่งรับแสงจาก 180 องศา (แกน 90 องศาปิดในทุกทิศทาง) และส่ง 18 เปอร์เซ็นต์ของแสงนั้นไปยังองค์ประกอบที่ไวต่อแสง (โดยปกติองค์ประกอบสามารถใช้เป็นเครื่องวัดแสงสะท้อนได้เช่นกันบางครั้งต้องใช้อุปกรณ์เสริมสำหรับเครื่องวัด) คุณสามารถวัดแหล่งกำเนิดแสงแยกจากกันได้โดยการแรเงาโดมจากแหล่งกำเนิดแต่ละแหล่งหรือโดยการเลือกเปิดและปิดแหล่งกำเนิดแสง ด้วยแสงไฟสตูดิโอ) เพื่อกำหนดอัตราส่วนแสง (ความแตกต่างของการส่องสว่างระหว่างพื้นที่ที่จะเป็นไฮไลท์และเงาในตัวแบบ)

ในขณะที่วิธีการทำงานแตกต่างกันสิ่งที่คุณประสบความสำเร็จนั้นเกือบจะเหมือนกับการวางบัตรสีเทาที่ตำแหน่งตัวแบบแล้วทำมุมให้สัมผัสกับวัตถุและพูดถึงการอ่านค่าสปอตของการ์ดสีเทานั้น มันไม่ได้บอกอะไรคุณเกี่ยวกับเรื่องนี้ - แต่นั่นอาจเป็นเรื่องดี หากการวัดแสงของคุณขึ้นอยู่กับตัวแบบคุณต้องทราบว่าการสะท้อนแสงของตัวแบบคืออะไร (หรือในคำศัพท์ของระบบโซนที่จะวางตัวแบบในสเกลแสง) หากไม่มีความรู้เล็กน้อยคุณจะไม่สามารถบอกความจริงเกี่ยวกับเรื่องโดยใช้การอ่านมิเตอร์เพียงอย่างเดียว - คุณอาจสามารถจับโทนเสียงทั้งหมดได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่อาจหมายถึงพูดอย่างรุนแรงน้อยเกินไป เปิดเผยสิ่งหนึ่งที่คุณพยายามจับภาพจริงๆ

นั่นเป็นเหตุผลที่มีการแบ่งแยกระหว่างเหตุการณ์และสะท้อนการวัดแสง คุณจะเห็นการวัดแสงแบบตกกระทบที่ใช้บ่อยที่สุดในสตูดิโอ แต่บ่อยครั้งในการถ่ายภาพบุคคลที่ตั้งหรืองานแฟชั่น / ผลิตภัณฑ์เช่นกัน โดยทั่วไปมักจะมีบางสิ่งในภาพที่จะต้องถูกกระทบอย่างสมบูรณ์และทำได้ดีที่สุดโดยการปล่อยให้มันออกมาจากสมการทั้งหมดเมื่อทำการวัดแสงจากนั้นปล่อยให้การสะท้อนแสงและสีที่แท้จริงของมันตกอยู่ในเซ็นเซอร์ ส่วนที่เหลือของฉากคือบรรยากาศ - คุณสามารถเล่นกับพวกเขาไปยังเนื้อหาของหัวใจของคุณและตราบใดที่วัตถุสว่างและเปิดเผยอย่างถูกต้องรูปภาพจะเป็นสิ่งที่คุณต้องการให้เป็น

การทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถ่ายภาพสิ่งต่าง ๆ เช่นทิวทัศน์โดยทั่วไปคุณต้องการที่จะรับมันทั้งหมด (เพื่อพูด) โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับ "ความจริง" มากเกินไป ในกรณีเหล่านี้ "ความจริง" เป็นเรื่องส่วนตัวมากขึ้นและคุณต้องการรวบรวมข้อมูลที่สนับสนุนเวอร์ชั่นของความจริง นั่นอาจหมายถึงการทำให้ความสว่างอย่างเจ็บปวดนั้นเน้นไปที่พลเมืองของโซน VII หรือบังคับให้ความมืดดำมืดมิดลงสู่ระดับกึ่งกลางด้านล่างที่มืดสนิทเพื่อรักษารายละเอียดที่สำคัญสำหรับคุณ แต่คุณต้องรู้ว่าสิ่งใดที่เกิดขึ้นในโลกของคุณ หรือคุณสามารถให้อัลกอริธึมการจดจำฉากของกล้องทำการตัดสินใจนั้นได้

ไม่ว่าในกรณีใดก็ตามมิเตอร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้น มันนำคุณเข้าสู่ ballpark จากนั้นประสบการณ์และวิสัยทัศน์ของคุณจะช่วยให้คุณปรับความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์เพื่อตอบสนองความต้องการส่วนตัวของคุณ