引言圖片-新手入門的必修學分:用光作畫為何大師們的照片裡的 光線 總是來得如此巧妙?反觀我的作品,畫面一片平坦,就算已經重新 構圖 七七四十九遍,那光線還是無法進入我的照片,即使是想捕捉快樂氛圍,照片中看起來仍是一片死寂...光線的確是攝影不可多得的好夥伴,除了 太陽光 以外,生活中也存在許多 人造光源 ,假若各位初學者對光線有一定的認知程度,在拍攝時,就能確切掌握拍攝主體與周圍背景的表現方式哦!

認識光線 

攝影既然是一門「用光作畫」的藝術,如何巧妙地運用光線的物理特性與照相機的成像原理,在影像中營造出想要的視覺效果,以符合自己想要表達的意念,就是拍出好照片的基礎。不論你拍攝主題是什麼、在哪裡、什麼時間拍攝,攝影的對象其實始終只有一個 — 光線。沒有光,就沒有創造影像的可能。

19世紀中葉攝影術剛剛發明之初,我們能夠運用來拍照的有效光源只有一個,那就是太陽。在那個曝光時間動輒長達好幾秒甚至數分鐘的年代,拍照可是一件非得在大太陽底下僵著不動好一陣子才能完成的辛苦差事;然而隨著科技的進步,人類在相機科技、顯影技術及照明科技上突飛猛晉,拍照時可運用的光源也越來越多。除了想當然爾的太陽光與有時也幫得上忙的月光,還有各式各樣的人造光源,例如常見的螢光燈、鎢絲燈,以及種類繁多的閃燈與棚燈,甚至於人眼不可見的紅外線、紫外線與X光線,也可以應用在攝影中,只是不可見光在一般攝影中的應用很少見。

 

光線的物理性質淺說

不論我們使用自然光源或人造光源拍攝,光線依然還是光線,遵循同樣的基本定律。在繼續深入探討各種光
線的運用之前,我們需要先認識光線的幾個物理特性:

1. 直進性
光線以直線前進,不需要任何介質的幫助;但如果受到其它物體的重力場影響,光線的傳播路徑便會發生偏折。最明顯的例子就是黑洞。這也說明,要改變光線行進的方向,該重力場必須很強大才行。

2. 反射性
光線遇到無法穿透的介質時,會從該介質表面再反射出去(更準確地說,是光線被物質所吸收後再輻射出來)。依據入射角的不同,光線反射後的方向也會有所不同。

3. 折射性
光線穿過介質時,會因其密度而產生偏折現象,不同的介質密度會產生不同的折射角,由該介質的折射率來決定。此外,光速在不同介質中亦會轉變。以肉眼觀察一支插入水中的筷子,會發現水面下的筷子看起來像是折斷了一樣,與暴露在空氣中的部分並不相連,就是因為水的密度使光線產生折射現象所造成的錯覺。

4. 繞射
光線在不受干擾的情況下雖然是直線行進的,但如果遇到孔隙或障礙物邊緣,則會以扇型衍射出去,此種情況稱之為「繞射」。最明顯的例子,便是太陽光透過樹梢縫隙時所形成的環形日暈。

 

光線是甚麼

光是電磁波的一種,由稱為光子的基本粒子所組成。歷史上,科學家對於光線究竟是粒子還是波爭執不休,就連愛因斯坦也曾加入此一戰局,並且憑其「光量子論」奪得了諾貝爾獎(而不是一般人以為的「相對論」)。目前,科學界大多認為光線同時具有粒子性與波動性,稱為波粒二象性。

電磁波家族包含廣泛, 從頻率低往高數來, 共有無線電波(1888年發現)、微波、紅外線(1800年發現)、可見光、紫外線(1801年發現)、X射線(1895年發現)與γ射線(1900年發現)等等,最後於 1930年產生微波。除了部分科學、醫學領域會使用不可見光來攝影,大部分攝影所使用到的都只有可見光這個部分。

光線的質與量

 

光線的質(quality)與量(quantity)對攝影作品具有關鍵性的影響。光質好,拍什麼都漂亮;光量對,拍什麼都精彩。但是,光線的質與量到底是什麼意思,又是怎樣估算出來的?一般說來,光線的「質」決定了影像的品質,而光線的「量」則決定了曝光時間的長短,也就大致決定了你手上的攝影器材能拍出什麼樣的影像。究竟光線的量要如何判別?我們可以從下列測量光線時所使用的國際度量單位來說明:

1. 光通量(luminous flus)
是光源於每一單位時間內向各方向射出的光功率(也就是光能量),以φ表示,單位為流明(lumen,簡稱lm)。

2. 光強度(luminous intensity)
是光源在單位立體角內輻射的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內輻射出1流明的光通量。

什麼是燭光 / 坎德拉(candela)

傳統定義上,標準光源是指以鯨魚油脂所製作的標準尺寸蠟燭所放射出來的光量單位。現在鯨魚已經成為保育動物,因此科學家創造了一個實際上並不存在的黑體(black-body radiator),能夠吸收所有照射到物體的電磁輻射,且沒有任何的輻射能夠穿透該物體或自物體表面反射出來。如果我們將這個物體加熱,則隨著溫度改變,黑體產生的電磁輻射的波長與能量強度也會隨之改變。顏色與亮度亦會改變。若我們將一塊一立方公分的黑體加熱到接近溶為液體時的溫度,此時所發出光量的1/60便是所謂的標準光源。

3. 反射係數(reflectance factor)
某物體表面的流明數與入射到此表面的流明數之比,以R表示。我們觀看物體時必須要藉助於反射光,攝影亦然,所以經常用到反射係數的概念。

4. 照度(illuminance)
是從光源照射到單位面積上的光通量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡稱lx)。換句話說,照度指的就是光線的「強弱」。這是與攝影最息息相關的一個指數,測光時我們都需要用到它。

5. 亮度(luminance)
是指某物體表面的明亮程度,以L表示,意指從某物體表面反射出來的光通量,也就是人眼實際上看到的光線。不同物體對光線的的反射係數或吸收係數都不相同。

 

光線的強度

要測量光線的強度, 可用照射在平面上的光總量來度量,這叫入射光(inc ident l ight)或照度(illuminance),也就是所謂光線的「量」。照度是表示光線強弱、明暗的亮度單位,它是指光(自然光源或人工光源)射到的一個平面的光通量密度,即每平方米的平面上通過的光量。若用從平面反射到眼球中的光量來度量光的強度,這種光稱為反射光(reflection light)或亮度(brightness),也就是所謂光線的「質」。舉例來說,一般白紙大約吸收入射光量的20%,反射光量為80%;黑紙只能反射入射光量的3%,因此,白紙和黑紙在亮度上差異很大。

亮度未經控制時,便可能出現曜光(flare)。曜光可分為直接曜光與間接曜光,前者直接來自於光源,後者則來自於反射物。舉例說明,炎熱的夏天午後坐在窗邊使用電腦時,如果背對著窗,窗外照射進來的強烈陽光會讓你完全看不清螢幕,這是間接曜光造成的影響;如果換個位子,面對著窗戶使用電腦,那麼當太陽的位置高於螢幕時,強烈的直接曜光一樣會讓你睜不開眼睛。

太陽光的「品質」可能與其光線強度脫離不了關係,那麼強度遠遜於太陽的人造光源呢?則是以其演色性(color rendering)來評估。演色性是指在可見光的波長(380nm-760nm)範圍內,物體在光線照射下的色彩還原度。如果是太陽或白熾燈這樣擁有輻射連續光譜的光源,則其演色度便最高;若是非連續光譜的氣體放電燈(如螢光燈),顏色就會有不同程度的失真。因此,我們把光源對物體真實顏色的呈現程度稱為光源的演色性。演色性越高,其光源的色彩表現越逼真,眼睛所看到的色彩也越接近自然原味,光線品質就越好。

夠不夠亮怎麼算?

在攝影時,如果我們要考慮被攝物體「夠不夠亮」(也就是亮度夠不夠),只要用「平方反比定律」公式就可以算得出來:從某個源頭發出的能量波強度,隨測定點與源頭的距離平方成反比。應用在光學上,亦即:

E(照度)=I(點光源亮度) / D2(受光面距點光源的距離之平方)換句話說,在某一距離內,照度與光源亮度成正比,而與距離的平方成反比。

 

國際單位制光度單位

物理量 符號 國際單位制 單位符號 注釋
光能(Luminous energy) Qv 流明 秒 lm·s 單位有時被稱作"talbots"。
光通量(Luminous flux) Φv 流明(lm=cd sr) lm 每單位時間內由光源所發出的光。
發光強度(Luminous intensity) Iv 燭光(cd=lm/sr) cd 燭光(坎德拉)是一SI制單位。發光強度是一光源所發出的可見光之光通量的大小。
亮度(Luminance) Lv 燭光 / 每平方公尺 cd/m2 單位有時被稱作"nits"。
照度(Illuminance) Ev 勒克斯(lx=lm/m2) lx 照度是每單位面積所接受可見光的光通量,用於
入射表面的光。
發光發散度(Luminous emittance) Mv 勒克斯(lx=lm/m2) lx 發光發散度是每單位面積所發出可見光的光通
量,用於出射表面的光。
發光功率(Luminous efficacy)   流明 每瓦特 lm/W 光通量與輻射通量的比值,最大為683.002。
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