曝光三要素 (曝光三角)：光圈、快門、ISO

文 章 最 後 更 新 日 期 ： 2023 年 07 月 11 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。

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」

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」

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。

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「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。

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。

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深；而狀況 (2) 的清晰範圍較窄，我們便會說該圖片的景深比較淺。

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，有較淺的景深，而小光圈下的清晰範圍較大，有較深的景深。

[延伸閱讀]：深度了解「光圈」- 5 分鐘搞懂光圈必修 3 大重點

「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」。

[延伸閱讀]：單眼、微單眼、類單眼差別 | 1 張表看懂彼此差異

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。

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或手抖，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)

[延伸閱讀#1]：何謂安全快門？教你不再拍出手震、晃動的作品

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。

[延伸閱讀#2]：攝影腳架推薦 & 選購指南 - Tim & Ting 幫大家篩選出 CP 值最高的腳架囉！[延伸閱讀#3]：深度探討「快門」- 5 分鐘學會快門速度 3 大重點 

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。

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。

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。

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)

2.  關於曝光三要素的應用，下列哪個是錯誤的？ (複選)

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：

1.  b & c

2.  b & d

3.  注意：降低兩級、非降低一級

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