Apa perbedaan antara pencahayaan dan pencahayaan?

Semakin banyak saya membaca tentang ini, semakin saya menjadi bingung. Penerangan , seperti yang saya pahami, diukur dalam lux , adalah kecerahan cahaya yang dirasakan pada suatu permukaan. Itu yang akan Anda ukur dengan sensor cahaya insiden. Luminance , oleh karena itu, adalah seberapa banyak cahaya yang dipantulkan yang Anda lihat melihat permukaan itu. Inilah yang diukur oleh pengukur cahaya di kamera. Apakah saya benar sejauh ini?

Dalam kedua kasus, kata "dipersepsikan" adalah penting, karena timbangan ditimbang menggunakan fungsi luminositas untuk memetakan panjang gelombang dengan sensitivitas mata manusia tertentu . Namun, dalam kasus pencahayaan, hanya ada persepsi aktual jika mata Anda adalah permukaan yang dimaksud.

Saya pada dasarnya dapat memahami ini, tetapi kemudian saya menemukan grafik yang mengatakan hal-hal seperti "ruang keluarga: 50 lux". Tunggu, tunggu! Apakah itu benar-benar berarti bahwa lampu-lampu khas di sebuah rumah seterang itu, atau apakah itu hanya bingung dan salah, atau apakah saya bingung dan salah?

Jika Anda tidak mengambil gambar sumber cahaya secara langsung, mengapa pembacaan meteran cahaya insiden bermanfaat dalam fotografi? Cahaya yang dipantulkan yang direkam pada film atau sensor biasanya membuat foto. Jadi, jika saya memiliki pengukur cahaya insiden, bagaimana bacaan itu berhubungan secara bermakna dengan pengaturan kamera saya?

Sejak kejadian cahaya meter yang dijual dan digunakan, ini berarti bahwa harus ada beberapa konversi berguna. Tapi di sinilah otak saya meledak. Google memberi tahu saya bahwa 1 lumen sama dengan 1 candela, jadi karena itu 1 lumen / m² (yaitu 1 lux) harus sama dengan 1 candela / m2 (yaitu 1 nit). Tetapi jelas ada sesuatu yang hilang dari ini. Ada sesuatu yang disebut "steradian". Kerucut terlibat. Saya belum pernah mendengar ini sebelumnya; bagaimana itu cocok? Saya bisa melihat bagaimana hal itu ditentukan ketika menghitung kegunaan pencahayaan rumah LED, tetapi untuk foto, saya bingung.

Beberapa bagian otak saya (meledak, dari paragraf terakhir) mencoba menghubungkan ini dengan perbedaan antara pengukuran kilat dengan TTL dan dengan meteran kejadian. Tapi bagaimana meter kejadian bisa bekerja tanpa mengetahui sifat pantulan dari objek di tempat kejadian? Apakah ini yang dimaksud dengan "C" pada pengukur cahaya lux lux → standar EV ? Apakah ini hanya nilai rata-rata-ini-mungkin-akan-bekerja, atau ada yang lebih dari itu? Dan jika itu hanya rata-rata, pengetahuan apa yang diperlukan untuk mengkompensasi adegan di luar rata-rata? (Seperti konstanta K dan 18% abu-abu dengan metering reflektif , di mana fotografer hanya menilai apakah adegan harus dibuat lebih terang atau lebih gelap dari rata-rata yang diberikan oleh meter.)

Jadi ya, sangat kebingungan. Pendeknya:

• Apa bedanya?
• Bisakah seseorang mengubah keduanya secara bermakna?
• Kapan dan bagaimana pengukuran pencahayaan pencahayaan / kejadian berguna untuk fotografi?

Pembaruan: Saya menghargai jawaban Stan, yang mencakup poin ketiga kapan dan seberapa baik. Dan saya pikir pada dasarnya saya sudah menemukan poin pertama, seperti dijelaskan di atas. Tetapi saya akan menghargai beberapa jawaban yang mencakup masalah konversi juga, baik dalam abstrak matematika dan sebagai praktis untuk fotografi. Dan saya juga tidak akan keberatan mengapa dan bagaimana.

Jawaban Stan sangat bagus dalam menjelaskan pengukuran dari sudut pandang praktis. Anda juga tampaknya menanyakan spesifikasinya, khususnya di sekitar steradian dan konversi dari Lux ke EV. Dengan menggunakan artikel Wikipedia yang telah Anda tautkan, dan beberapa tautan anak dari sana, saya yakin saya bisa menjelaskan beberapa hal, dan membiarkan sisanya untuk ekstrapolasi.

Pertama, steradians . Istilah aneh, dan konsep aneh, namun begitu Anda memahami apa itu sebenarnya, segala sesuatunya mulai lebih masuk akal. Untuk mengambil langkah mundur, mari kita bicara tentang radian terlebih dahulu. Radian adalah ukuran sudut, yang secara sederhana berarti sebagai berikut:

Satu radian adalah busur yang panjangnya sama dengan jari-jari lingkaran.

Sinar diukur dalam bidang dua dimensi. Steradian mirip dengan radian, hanya diukur dalam tiga dimensi. Definisi steradian adalah sebagai berikut:

Satu steradian adalah bidang melingkar pada permukaan bola yang luasnya sama dengan kuadrat jari-jari bola.

Steradian adalah "proyeksi" ganjil dari sudut subtitle 2D menjadi ruang tiga dimensi, atau apa yang disebut sudut padat . Perpotongan sudut 2D dengan permukaan bola memotong patch melingkar (yang itu sendiri dibagi oleh busur radian.) Istilah lain untuk itu adalah radian kuadrat . Sudut padat yang mewakili satu steradian dihitung sebagai:

θ = A/r^2

Yang menarik, hanya r ² / r ² , atau memiliki satuan m ² * m ^-2 , yang membuat steradian, seperti radian, spesifikasi tanpa unit yang menggambarkan area tetap pada permukaan bola relatif terhadap jari-jari bola .

Untuk melengkapi definisi steradian sehubungan dengan bola:

Sudut solid dari seluruh bola setara dengan 4π sr.

Orang mungkin melihatnya dengan cara lain:

Area permukaan bola memiliki unit 4π sr.

Sekarang definisi steradian sudah tidak sesuai, kita bisa sampai pada pemahaman yang lebih jelas tentang hubungan lumen dengan candela . Menurut artikel wikipedia tertaut:

1 lm = 1 cd sr

Atau, satu lumen sama dengan satu candela steradian . Candela steradian adalah kekuatan cahaya yang dipancarkan dari steradian, yang seperti yang kita ketahui dari pembahasan di atas, adalah area tambalan melingkar pada bola yang sama dengan kuadrat dari jari-jari bola itu.

Jika kita membawa sumber cahaya ke dalam diskusi, untuk menjadikannya lebih nyata, itu akan diterjemahkan sebagai berikut. Dengan asumsi kita memiliki bola lampu dengan jari-jari 1,5 ", yang meter pada 1 lumen, dapat digambarkan sebagai memancarkan 1 cd dari setiap area di permukaan bola berukuran 1,5" ² (2,25 "total area).

Bola lampu penuh sebenarnya memancarkan total 1 cd 4π sr, atau total 12,57 lm dari semua sudut. Pengukur cahaya tidak akan mengukur 12,57 lm, karena hanya mengukur dari satu sudut ke bohlam, tidak semua sudut ke bohlam. Jika kita menganggap pengukur cahaya kita secara efektif sensitif terhadap satu steradian, maka itu akan mengukur 1 lumen.

Pertanyaan lebih lanjut?

T: Orang mungkin bertanya, mengapa menyamakan 1 lumen dengan 1 candela steradian, bukan hanya 1 candela?

A: Jawabannya adalah geometri . Mendeskripsikan candela berguna untuk memberi tahu kita sejumlah cahaya, tetapi belum tentu konsentrasinya atau bentuk dan ukuran emisi. Tujuan membawa steradians ke dalam campuran adalah bahwa ia melibatkan bentuk geometris dan area spesifik ke sumber cahaya yang memancarkan lumen cahaya.

Ini menjadi lebih penting ketika Anda memiliki sumber cahaya dengan kepadatan tinggi. Misalnya, penunjuk laser berdaya rendah (miliwatt) dapat disamakan dengan 250.000 w / sr. Sekarang ketika Anda mempertimbangkan kemampuan kepadatan mengatakan mata pada 120.000 w / sr itu menjadi lebih dari sepele - Anda lihat? Oh, tunggu, kamu tidak akan melihat!

Menurut wikipedia, satu lux adalah pengukuran lumens per meter persegi. Dalam istilah satuan, karena satu lm sama dengan satu cd sr , maka:

1 lux = 1 cd sr/m^2

Jika saya mengerti dengan benar, itu bisa dibaca sebagai 1 lux setara dengan jumlah cahaya yang diterima pada permukaan yang diterangi oleh sumber cahaya dengan radius satu meter yang memancarkan 1 cd sr daya bercahaya ke permukaan yang diukur.

Konversi lux ke EV adalah yang cukup sederhana yang melibatkan konstanta C. Saya tidak bisa mengatakan secara spesifik bagaimana C diturunkan, namun jika kita mengasumsikan bahwa nilai "umum" dari 250 adalah akurat, rumus sederhana untuk mengkonversi dari lux ke EV adalah:

EV = log ₂ (E * S) / C

Di mana S adalah sensor ISO, dan E adalah pencahayaan di lux. Jika kita mengasumsikan sebuah adegan diterangi dengan 1 lux, dan ISO kita adalah 100, maka (panjang, diterjemahkan ke basis sepuluh logaritma untuk perhitungan pada kalkulator umum):

EV = log ₂ (1 * 100) / 250
EV = log ₂ 100/250
EV = log ₂ 0.4
EV = log ₁₀ 0.4 / log ₁₀ 2
EV = -0.398 / 0.301
EV = -1.322

Nilai eksposur yang cukup rendah, namun itu akan diharapkan untuk penerangan sangat sedikit yang diberikan oleh 1 lux. Dengan kata lain, dan mencari tahu seberapa banyak pencahayaan yang Anda butuhkan untuk mendukung EV tertentu, kami dapat mengatur ulang konversi antara EV dan E (lama):

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

Itu membawa kita ke formula sederhana yang bagus untuk menghitung lux dari EV (ketika ISO adalah 100):

E = 2 ^EV * 2.5

Jika target EV kami adalah 1, maka kami menghitung lux sebagai berikut:

E = 2 ¹ * 2.5
E = 2 * 2.5
E = 5

Untuk mendapatkan satu EV, kita membutuhkan tepat 5 lux pencahayaan, atau 5 cd sr / m ^ 2, atau 5 lm / m ^ 2.

Pertanyaan lebih lanjut?

T: Orang mungkin bertanya, mengapa mengukur lux, yang merupakan lm / m ^ 2, daripada hanya mengukur lumens?

J: Jawabannya adalah unit , atau lebih khusus, unit area yang mudah dikenali manusia. Kandela steradian berguna dalam memberi tahu kita jumlah dan geometri, namun steradian tidak memiliki unit itu sendiri. Ini murni mendefinisikan geometri, tetapi tidak menentukan area tertentu. Steradian adalah steradian, terlepas dari jari-jari bola yang sebenarnya. Akan tetapi, sebuah candela steradian per meter kuadrat , menghasilkan spesifisitas unit yang cukup sehingga kita dapat lebih jelas memahami dengan tepat berapa banyak cahaya 1 lux sebenarnya (yang, sejujurnya, tidak banyak sama sekali.)

Anda punya ruang masalah yang cukup banyak dipatok. Pengukuran cahaya insiden mengukur apa yang jatuh pada subjek terlepas dari reflektivitas karakteristiknya, dll., Sedangkan pengukuran pengukuran cahaya mencerminkan apa yang dipantulkan dari subjek, terlepas dari karakteristik cahaya insiden. Media perekaman di kamera, seperti yang Anda tunjukkan, merekam apa yang dipantulkan dari (atau, jika sumber cahaya termasuk dalam gambar, apa yang ditransmisikan oleh) subjek. Apa pun jenis pengukuran yang digunakan, objek permainan ini adalah untuk merekam cahaya yang berasal dari subjek secara tepat untuk gambar.

Sangat mudah untuk menggambarkan apa yang terjadi dengan pengukur cahaya yang dipantulkan, apakah itu pengukur dalam kamera atau tempat genggam yang terpisah atau pengukur rata-rata. Pengukuran cahaya insiden hanya sedikit lebih sulit untuk digambarkan.

Pengukuran cahaya yang paling sering dilakukan dengan invercone tipe kubah . Pada dasarnya, Anda memiliki pendispersi hemisferis di atas elemen peka cahaya yang menerima cahaya dari 180 derajat (90 derajat dari sumbu ke segala arah), dan mentransmisikan 18 persen dari cahaya itu ke elemen peka cahaya. (Elemen biasanya dapat digunakan sebagai pengukur cahaya pantulan juga, kadang-kadang membutuhkan aksesori untuk meteran.) Anda dapat mengukur sumber cahaya secara terpisah, baik dengan menaungi kubah dari sumber individual, atau dengan menghidupkan dan mematikan sumber secara selektif (seperti dengan pencahayaan studio) untuk menentukan rasio pencahayaan (perbedaan pencahayaan antara area yang akan menjadi highlight dan bayangan pada subjek).

Meskipun metode kerjanya berbeda, apa yang Anda capai hampir identik dengan menempatkan kartu abu-abu di posisi subjek, miring bersinggungan dengan subjek, dan berbicara pembacaan spot meter dari kartu abu-abu itu. Ini tidak memberi tahu Anda apa pun tentang subjek - tetapi itu bisa menjadi hal yang baik. Jika pengukuran Anda tergantung pada subjek, maka Anda perlu tahu apa itu reflektivitas subjek (atau, dalam terminologi Sistem Zona, di mana menempatkan subjek pada skala eksposur). Tanpa sedikit pengetahuan itu, Anda tidak akan bisa mengatakan yang sebenarnya tentang subjek hanya menggunakan pembacaan meteran - Anda mungkin dapat menangkap seluruh jajaran nada suara dengan sempurna, tetapi itu bisa berarti, katakanlah, sangat di bawah atau mengekspos secara berlebihan satu hal yang Anda benar-benar coba tangkap.

Itu sebabnya ada perbedaan antara insiden dan pantulan cahaya yang dipantulkan. Anda akan melihat insiden pengukuran cahaya yang paling sering digunakan di studio, tetapi sering juga di potret lokasi atau pekerjaan mode / produk. Biasanya ada sesuatu dalam gambar yang harus benar-benar menggedor, dan itu yang terbaik dicapai dengan meninggalkannya keluar dari persamaan sama sekali ketika pengukuran, kemudian membiarkan pantulan aktual dan karakteristik warna jatuh di mana mereka mungkin pada sensor. Sisa pemandangannya adalah atmosfer - Anda dapat bermain dengannya sesuka hati Anda, dan selama subjeknya dinyalakan dan diekspos dengan benar, gambarnya akan sesuai dengan yang Anda inginkan.

Bekerja di lingkungan yang kurang terkontrol, terutama saat memotret hal-hal seperti lanskap, Anda umumnya ingin mendapatkan semuanya (sehingga untuk berbicara) tanpa terlalu khawatir tentang "kebenaran". Dalam kasus ini, "kebenaran" lebih subjektif, dan Anda mencari untuk mengumpulkan data yang mendukung versi kebenaran Anda. Itu mungkin berarti menjadikan sorot terang yang sangat terang itu sebagai warga Zona VII atau memaksa kegelapan yang gelap menjadi nada rendah yang nyaris gelap untuk menjaga detail yang penting bagi Anda. Tapi Anda harus tahu kemana perginya versi dunia Anda. Atau Anda dapat membiarkan algoritme pengenalan adegan kamera menentukan hal itu untuk Anda.

Namun dalam kedua kasus tersebut, meteran hanyalah titik awal. Ini membawa Anda ke stadion baseball, maka pengalaman dan visi Anda akan membiarkan Anda menyesuaikan realitas objektif untuk memenuhi persyaratan subjektif Anda.