光圈
光圈是镜头的一个重要参数。在镜头内部,安装有多边形或者圆形、并且面积可变的孔状光阑来达到控制镜头通光量的目的,这个装置就叫做光圈。光圈的值 = 镜头的焦距÷通光口径,是一个比值,所以没有单位(无量纲)。
通常用f/后面跟数字的方式来表示光圈大小。根据光圈的定义,当镜头焦距一定时,通光口径越大,光圈数字越小。常见的光圈值系列如下:
f/1.4,f/2,f/2.8,f/4,f/5.6,f/8,f/11,f/16,f/22
数字越小,表示光圈越大,进光量也越大。那么,上一档光圈的进光量是下一档的多少倍呢。我们以光圈从f8调整到f5.6为例,光圈的线度的倍数是8÷5.6=1.43,但通光量的大小是和面积成正比的,因此要在线度的倍数上平方,即1.43^2=2,所以进光量多了一倍,我们也说光圈开大了一档。
天文摄影,尤其是对于拍摄暗弱的星空来说,我们当然希望光圈越大越好,这样可以在其他参数一定的情况下更快的拍下星空,或者在曝光时间有限的情况下用更低感光度拍下星空。但是,一般来说,同样焦距的镜头,最大光圈越大,价格也会越贵,所以有时也要考虑一下性价比。比如,某焦距的镜头f/1.8和f/1.4,光圈差不了多少,但价格可能会差好几倍(当然镜头像质也会有些区别),这时你就要仔细考虑。
快门
快门是镜头前阻挡光线进入机身内部的装置。快门打开,机身内的传感器就感光(或者叫曝光)。快门开闭的速度可快可慢,在相机上以数字标出,不过有的老一些的相机直接显示出来的数字可能是快门速度的倒数。目前,数码单反或微单的快门速度最快时一般为1/8000秒,最慢时一般为30秒。还想再慢,就只能用B门了。
在B门状态下,相机的曝光时间完全靠手动掌握,此时按下快门,相机开始曝光;松开快门,相机结束曝光。天文摄影往往需要很长时间的曝光,因此B门是很常用的一个功能。不过,用B门长时间曝光时,如果一直用手按住快门,会导致相机抖动,因此B门曝光通常要配合快门线或者遥控器来完成。
感光度(ISO)
所谓感光度,就是传感器对光线的敏感程度。
数码相机的传感器是电子元件,因此其真实的感光能力是一定的,但却可以通过调节电子增益的方式改变其表现出来的感光能力,并用和胶片时代一脉相承的“感光度”来进行直观的定义。
感光度以“ISO”+数字的方式表示。常见的感光度有ISO 100、200、400、800、1600、3200、6400等,每两档之间的感光性能差一倍。数字越小,感光度越低,但成像的画面越细腻,噪点越少;数字越大,感光度越高,但成像的画面越粗糙,噪点越多。
同样的感光度,不同品牌,不同级别的相机之间的成像质量会有差异,比如在高感光度下,全画幅单反就要比APS-C画幅单反更好。目前,有些好一些的数码单反,最低感光度可以到ISO50,最高可以到ISO51200甚至更高。
天文摄影往往需要较高感光度长时间曝光,因此在高感光度下的画质表现是评价一台相机是否适合天文摄影的一个非常重要的因素。
光圈、快门和感光度互相配合,解决曝光量的需要。光圈调节进光量的大小,快门调节进光的时间,感光度调节传感器对光线的敏感程度。
同样的曝光量,可以通过不同的光圈、快门、感光度组合来完成。比如,ISO3200、f/1.4、5秒的曝光量,和ISO6400、f/2.8、10秒的曝光量是一样的,换句话说得到的照片其明暗程度是一样的。
那么,什么时候我们应该用较高的感光度、较大的光圈、较快的快门速度,而什么时候我们又要用较低的感光度、较小的光圈、较慢的快门速度呢?这就取决于其他一些具体因素了,比如曝光时间过长星空是否会拖线?光圈太大像质是否会有明显劣化?感光度太高噪点是否会过于严重等。
(本回答主要参考了《从0到1拍星空:天文摄影与后期处理全指南》,詹想 著)