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照相机构造原理（14）――曝光方程与APEX系统

学院 原创2005-03-24
照相机象平面上得到的平均曝光量Hf。等于象平面上的平均照度E和快门有效曝光时间T的乘积，即
　　Hf＝ET
象平面上的平均照度E可以表示为
　　E=qL(D/f`)*(D/f`)=qL/A*A
式中：q——照相机成象系统特性系数，按美国标准PH3.49-1971，q=0.65；L——物体亮度，单位为cd/m2；A——照相镜头的F数。胶片的最佳曝光量Hg可用下式表示：
　　Hg=P/S
式中：P——胶片合适曝光系数（对于黑白胶片P=8，对于彩色反转片和彩色负片P=10）；S——以ISO表示的感光度。
为了使胶片曝光正确，必须使Hf=Hg，即
　　qLT/(A*A)=P/S
整理后得
　　A*A/T=LS/(P/q)=LS/K
上式即为国际上通用的照相机曝光参数方程式。式中，K=P/q，称为照相机曝光常数。A=F=f`/D,在APEX系统中，设A为光圈数。

但是，在实际应用中，上述曝光参数方程式的使用十分繁琐和不便，而且不够直观。于是在美国标准和中国国家标准中，将它进行了变换，将曝光参数方程式表示为以2为底的指数形式，即此式以加法形式来表达曝光参数方程式，故称为加法系统，即APEX系统。AV，TV，BV，SV各值在数量上变化1，则相当原来曝光参数A，T，S，L变化一倍。式中，EV称为曝光值，它并不是代表被摄物体的亮度，不是亮度单位，它只表示镜头光圈和快门有效曝光时间的某一种组合，它是曝光单位。它也不代表胶片的曝光量，只表示为使胶片得到合适的曝光量、镜头光圈和快门有效曝光时间合适组合时的对应控制量值。

照相机曝光参数方程式中的参数与APEX系统中参数的转换关系，以及曝光值EV与上述各参数的关系，见图1-5-1和图1-5-2。在图1-5-1中，纵坐标表示物体亮度L（cd/m2)、亮度值BV及其换算关系，如L=1024cd/m2时，BV=8；横坐标表示胶片ISO感光度S、ISO速度值SV及其换算关系，如胶片ISO感光度S=100时，SV=5；粗斜线上端标注的数字是EV值，如本例，BV=8，SV=5，则EV=BV+SV=13，因此，BV和SV两个坐标相交于EV=13的粗斜线上。图1-5-2中，纵坐标表示快门有效曝光时间T（s）、时间值TV及其换算关系，如T=1/125（s）时，TV=7；横坐标表示镜头光圈数A（即F数）、光圈值 AV及其换算关系，如A=8时，AV=6；粗斜线上端标注的也是EV值。在本例中，TV=7，AV=6，则EV=TV+AV=13，因此，TV、AV两个坐标也相交于EV=13的粗斜线上。正确曝光时，由BV和SV求出的EV值，应与由TV和AV求出的EV值相等。在上述的例子中，两者的EV值相等，可以保证胶片正确曝光，但不是唯一的组合。若保持上例中的BV、SV不变，改变快门有效曝光时间T（即改变TV值）和镜头光圈数A（即改变AV值），但使EV=TV+AV仍为13，如使T=1/64（s），TV=6和A=11，AV=7，则仍可得到正确曝光。
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