Загадка экспонометра

До сегодняшнего дня я был уверен, что с экспонометрией все более-менее просто и очевидно: меряем освещенность объекта и/или поток отраженного света от него, они отличаются в R(eflectance) раз, для некоего значения коэффициента отражения будут получаться одинаковые результаты замера, это самое R и есть константа калибровки экспонометра. Ну и в инструкции к экспонометру пишут эту самую R, называя ее K.

Чтение Тома Хогана укрепляло меня в уверенности что все несложно. При этом, я не задумывался, отчего у экспонометров почти всегда есть выбор между диском и сферой. Ну, из общих соображений понятно, что диск для одного основного источника, сфера - для нескольких и для рассеянного света.

Однако сегодня въедливые читатели указали, что не все так просто. Пришлось разбираться.

Собственно, все написано в английской Википедии, но оно стоит того, чтобы разобрать поподробнее. Обнаружил привычный дурдом, который сильно усугубляется количеством способов измерения света.

Константы калибровки экспонометра

У хорошего развесистого экспонометра три режима замера (отраженный свет и падающий сферой и диском) и три калибровочных константы:

• Стандартная освещенность для плоского сенсора на освещенность. Стандарт рекомендует 240-400 люкс, у Секоника - 250.
• Стандартная освещенность для полусферического сенсора. Стандарт рекомендует 320-540 люкс, у Секоника - 340.
• Стандартная яркость для сенсора отраженного света. Стандарт рекомендует 10.6-13.4 кандел/кв.м (нит), у Секоника и большинства остальных 12.5, у Pentax/Minolta/Kenko - 14 (и они, таким образом, вылезают за стандарт).

Константы освещенности в формулах называются С, яркости - K.

Восприятие этих констант очень простое: если освещенность (яркость) равна константе, то для ISO1 экспонометр должен показать выдержку 1 секунда при диафрагме 1.

Как пишет нам Википедия, константы подбирались экспериментально, на большом количестве сцен (для экспонометров по отраженному свету - для широкоугольных экспонометров, а не для спотметров). По сути, конечно изучался средний коэффициент отражения этих сцен, а константа экспонометра есть его численное выражение в исходных единицах.

Всякие следствия

Во многом, я просто цитирую Википедию, те места, которые более всего удивили.

Во-первых, если замерять один и тот же падающий свет от точечного источника в двух режимах экспонометра (диск и полусфера), то мы получим отличающиеся результаты. Для Секоника это разница в 340/250 или примерно 0.4 стопа.

Во-вторых, замер плоским сенсорм освещенности и замер отраженного света от 18% серой карты даст (практически) одинаковый результат для K=14. Вот откуда растет константа у Pentax-Minolta(Kenko). И эти 18% (16% - для Sekonic/Canon/Nikon) - есть средний коэффициент отражения для плоских поверхностей. Получается, Том Хоган неправ, экспонометр видит именно 18%-й серый.

В-третьих, если мы снимаем сложную сцену, где объекты не плоские, а осветитель большой (небо, например) или осветителей более одного, то даже если мы ее сложим из предметов покрашенных в 18-16% серый, реальная средняя яркость будет ниже т.к. мы видим поверхности не под прямыми углами (и отраженный поток оттуда меньше). Из константы С(полусферическое) и K получаем, что для сложной сцены мы получим согласованный замер по отраженному и падающему если средний коэффициент отражения по сцене - 11.5% (для констант Секоника).

Выводы

1. Во-первых, жизнь богаче. На удивление, оба способа замера - правильные. Если мы снимаем серую шкалу, освещенную точечным осветителем и замеряем ее диском - мы получим почти правильный ее рендеринг, 16% вместо 18% для K=12.5 и С=250.
2. Во-вторых, статья Тома Хогана неверна, а я ему верил. Минус в карму.
3. В-третьих, мы воспринимаем фотоаппаратом именно отраженный свет, следовательно и сцену надо воспринимать именно в терминах отраженных яркостей. Проделав однократную калибровку экспонометра уже полностью понятно, куда именно ляжет результат замера отраженного света, а дальше все рулится экспопоправками.

Вместе с тем, отклонение объявленной чувствительности 450D от "стандартной" (того, что мы ожидали бы получить) оказалось меньше, чем было посчитано ранее: на ISO100 реальная чувствительность порядка ISO90.