中灰减光镜:读懂密度值、档位与曝光延伸

一片玻璃材质中灰减光镜被举至明亮天空前,镜后的场景整体变暗,色调未发生偏移

Simon Lehmann 撰写 Editor

中灰减光镜的光学密度、f 档减光量与 ND 数值三种标注方式详解,以及重新计算快门速度的运算方法。

曝光准确的场景有时没有任何发挥空间。强烈的日光迫使你使用高速快门,流动的水因此被凝固;或者光圈收得极小,景深远超预期。中灰减光镜能解决这个问题——它在不偏向任何光谱区段的前提下削减入射光,降低到达胶片的照度,从而让你通过更慢的快门或更大的光圈重新延伸曝光。计算本身并不复杂,麻烦在于标注混乱、测光表无法读取遮滤后的场景,以及强力滤镜往往既非真正中性,也未必与标称强度完全吻合。

密度、透射率与对数刻度

最基础的参数是光学密度——Lee 和 Tiffen 刻在镜片上的那个数字。密度定义为对数形式:透射率等于 10 的负密度次方,即 T = 10^(-D)。密度值 0.3 的滤镜透射 10^-0.3,接近入射光的 50%,减光一档(stop)。由于刻度是对数关系,密度可以直接相加:两片 0.3 叠用等于 0.6,损失两档(stop);0.9 透射约 12.5%,代价是三档(stop)。

由此得出一个方便的规律:每 0.30 的密度对应整整一档(stop)。常用数值由此直接推导:0.6 是两档(stop,透射率 25%),0.9 是三档(stop),1.8 是六档(stop,约 1.56%),3.0 是十档(stop),后者仅允许 0.1% 的光线通过。

同一片滤镜,三种不同标注

开篇提到的混乱,这里来了。第二种惯例是 ND 倍数,表示曝光量需要增加的倍数,而非密度值。由于每档(stop)光量减半,倍数随档位数每次翻倍:ND2 是一档(stop),ND4 是两档(stop),ND8 是三档(stop),ND64 是六档(stop),ND1024 是十档(stop)。倍数等于 2 的档位数次方。第三种更随意的惯例直接印上”3档”或”6档”字样。

镜片上的数字没有意义,除非你知道厂商用的是哪套系统。ND2 是档(stop),不是两档(stop)。ND16 是档(stop),不是十六档(stop)。Hoya、B+W 和 Cokin 印的是倍数(ND8);Lee 和 Tiffen 印的是密度(0.9);Leica 印的是倍数乘数形式(8x)。0.9、ND8 与”3档”滤镜是同一片东西的三种说法。按你实际需要的档位数来购买,使用前把所有标注统一换算成档位数,然后再装到镜头前。

透过滤镜测光

超过三到四档(stop)后,会出现一个计算本身无法回避的实际问题:相机再也看不见了。六到十档(stop)的滤镜遮挡了大量光线,TTL 测光表和大多数手持式测光表都无法通过它获得可靠读数,自动对焦或裂像对焦屏也无法锁定。因此,操作流程是固定的。不装滤镜时对场景测光并记录读数。不装滤镜时完成对焦,然后将镜头切换至手动,防止在暗处来回搜寻。只有在这之后,才装上滤镜,乘以倍数,再设置计算结果。

乘以倍数意味着要落到相机实际提供的快门速度档位上。测得的 1/250 秒配合 ND8,即 1/250 × 8 = 1/31.25 秒,相机上没有这个刻度,因此拨到最近的一档(stop)——1/30 秒。向最近的标注值靠拢,而不是追求快门无法实现的小数。

当计算走到尽头:倒易律失效

倍数计算假设胶片对光线呈线性响应,在约一秒以内确实如此。超过这个时长后,乳剂会逐渐失去敏感度,计算出的时间会导致底片曝光不足。HARMAN(Ilford 胶片的制造商)在其Film Reciprocity Failure Compensation技术资料(David Abberley,2024 年 5 月 30 日)中以幂次公式给出修正方法:修正时间 Tc 等于测光时间 Tm 的每种胶片专属指数 P 次方,一秒及以下无需修正。各乳剂指数不同:HP5+ 为 1.31,FP4+ 为 1.26,Delta 100 为 1.26,Pan F+ 为 1.33,SFX 为 1.43。Ilford 的示例:HP5+ 测光值为 10 秒时,计算得 10^1.31 = 20.4 秒,设置为 20 秒。

该资料还附带了一条在暗房中最有用的事实:长时间曝光会增加反差,因为画面中最亮和最暗的区域处于不同照度,在同一张底片上倒易律失效的程度因此各异——暗部损失多于亮部,曲线随之拉伸。

颗粒结构在此起到关键作用。Kodak 的 T 颗粒胶片比传统立方颗粒乳剂宽容得多:T-MAX 100 在 1/1,000 至 1/10 秒之间无需修正,一秒时仅需增加 +1/3 档(stop),十秒时 +1/2 档(stop,实拍 15 秒),100 秒时 +1 档(stop)。相比之下,Tri-X 要严苛得多——大约在 1/100,000 秒时需增加 +1 档(stop),到 100 秒时需 +3 档(stop),此时测光值为一分钟的场景实际应曝光约八分钟。选择胶片时不只要考虑画面风格,也要考虑曝光时长。

一次十档(stop)曝光的完整推算

跟着一个例子走到底。测光值为 1/60 秒,配合 3.0 / ND1024 滤镜,计算得 1/60 × 1024,约 17 秒——而 17 秒已经远超倒易律失效的临界点,不加修正的数字是个陷阱。在 HP5+ 上,修正后为 17^1.31,约 41 秒。在 FP4+(P 值 1.26)上,约 36 秒。在 T-MAX 100 上,同样的 17 秒只需约 +1/2 档(stop),大约 25 秒。同样的光线,同样的滤镜,三种不同的曝光时间——因为各胶片的倒易律失效程度不同。ND 计算给出起点,数据表才能完成最终数字。

并非真正中性

名称中的”中性”是一种目标,而非保证。强力滤镜会带来偏色:Lee Big Stopper 偏冷偏蓝,B+W 十档(stop)滤镜则偏暖。在全色黑白胶片上,这不只是色彩问题——偏蓝的”中灰”滤镜会像弱蓝滤镜一样作用于底片,使天空提亮、红色区域相对变暗,而非真正中性的玻璃。高密度下还存在另一种漏光问题。密度约 3.0 时,滤镜遮挡了大量可见光,残余近红外光成为到达胶片的可测量光量,抬高暗部密度并压缩反差。IRND 玻璃正是为阻断这部分光而存在——Lee 的 ProGlass IRND,以及 NiSi 和 Formatt-Hitech 的 IRND 系列。

还有两点实用提示。标称强度只是近似值:对 Lee Big Stopper 的独立测量结果显示,实际强度约在 10.3 至 10.6 档(stop)之间,而非整整十档(stop)——用自己的滤镜拍一帧校准样片,比镜圈上印的数字更有价值。另外,可变式中灰减光镜由两片交叉偏振镜相对旋转构成,节省了携带空间,但在接近最大密度时会失效:斜入射光线无法被均匀消光,画面中出现暗”X”形,在广角和超广角镜头上最为明显;使用时请保持在标称最大值以下。叠用固定式滤镜也有代价——广角镜头上的暗角以及镜片之间的反射——因此在可能的情况下,优先选用单片高密度滤镜,而非叠用多片。

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