可量化的藝術
——淺析電影攝影的曝光基礎控制所帶來的創造力

楊驥 南京藝術學院

量化在電影攝影里的含義是什么呢，可以簡單概括為，攝影師對各個參數的控制，在由制作標準的前提下進行創作?！翱刂啤边@個詞一直是嚴肅的電影攝影師需要牢記于心的警句，當一個電影攝影師對拍攝的畫面失去控制，無疑是災難性的，所有電影攝影師需要對影像有明確的表達時，就需要牢牢把控住從最基礎的構圖到復雜的光色運用等等所有的技術參數，而這是無法交給計算機去自動識別的，所以在電影攝影機上幾乎無法看到自動化的操作，這意味著，對于電影攝影師來說，所有的操作和控制都需要了然于胸，那從電影的影像控制上來講，最本質的要求就是為銀幕產生可視的光影，而產生光影的過程包含了最基本的控制之一就是曝光。電影攝影的曝光控制不是隨意的呈現影像，而是通過合理的曝光方式將最恰當的影像呈現給觀眾。以下將會通過對曝光基本方法的分析來探究影像創作的可能性。

1.電影攝影曝光的基礎原理

自18世紀工業革命和科學革命[ 18世紀后期開始的工業革命影響了科學革命，并轉而受到科學革命的影響。蒸汽機的發展就是一個例證。（美）斯塔夫里阿諾斯《全球通史：從史前史到21世紀》，第七版修訂版，下冊，北京大學出版社，2006年，第483頁。]以來，世界從傳統的農業社會逐漸轉向現代工業社會，人類的物理、化學等科學領域的發明、發現更是如井噴式的爆發，在伴隨著工業革命持續百年帶來的科技進步的同時，在藝術領域，有一門全新的藝術表現形式，在科技的發展下誕生了，那就是攝影，之后不久在平面攝影技術的前提下，進而產生了活動影像也就是電影攝影。在電影發展的百年歷史中，電影攝影也從作坊式的生產方式轉變成工業化的標準形式，但是對于電影攝影師來說，唯一不變的就是拍攝電影需要光，光才是電影攝影創作的靈魂。有了光，才能對感光材料進行曝光，讓觀眾能看到影像。

曝光作為電影攝影的基礎，怎樣進行準確曝光呢？

電影攝影曝光有三個條件決定，首先是曝光時間，電影是由一張張單獨的畫面連續播放而形成的活動影像，所以電影攝影的曝光時間沒有圖片攝影那么自由，每一幀的曝光時間是固定的，并且由于電影攝影機的工作原理[ 圖1:電影攝影機機械原理示意圖]，每幀畫面曝光是需要通過一個不透光的圓形遮光器所開的角度來完成的，因此為了得到每一幀畫面所需的曝光時間（T），會由兩個變量來決定，一是每秒鐘所需的畫面幀率（FPS），二是遮光器所開的角度大?。╔），電影攝影的曝光時間計算的量化標準可以由一個計算公式得到：T=FPS×（360÷X）。

圖1 : 電影攝影機機械原理示意圖

假設使用傳統的電影幀率，每秒24幀畫面拍攝，遮光器的快門開角度是180度，通過計算公式可得每幀的曝光時間是48，也就是1/48秒的曝光時間。做為電影攝影師，還需要對所用燈光電源的頻率[周期性改變方向的電流叫做交流電，電流發生1個周期性變化的時間叫做周期，每秒電流發生變化的次數叫做頻率，單位是赫茲。]有所了解，如果使用交流電為燈光設備提供電源的話，就需要將曝光時間與電源頻率做倍數匹配，以免拍攝畫面產生頻閃，我國的交流電頻率為每秒50赫茲，通過計算公式推導，如果需要曝光時間為1/50秒的話，遮光器的快門開角度需要調整至172.8度。同理，當在某些國家的電源環境為每秒60赫茲的條件下拍攝時，假設24幀／秒的幀率，1/60秒的曝光時間，就需要144度的遮光器開角度。所以當攝影師在控制曝光時間時，需要了解機械、電學的原理，并通過計算得出可控的量化標準，并為整部影片提供拍攝依據。在我國的電源頻率的基礎上，使用每秒24幀的拍攝幀率，會得到1/50秒的曝光時間，如果將拍攝幀率提升至每秒48幀，可以得到1/100秒曝光時間，以此類推，幀率的倍數增加會使得曝光時間以倍數減少，1/50秒、1／100秒、1/200秒、1/400秒等，時間每快一倍，曝光量就減少一倍。

電影攝影曝光的第二個條件為鏡頭的光圈值。每一顆鏡頭上我們都能看到這樣的數值[ 圖2:光圈控制環，（美）赫伯特·澤特爾，《攝像基礎》，第三版，中國傳媒大學出版社，2005年，第40頁。]，如：F2、 F2.8、F4,、F5.6、F8、F11、F16、F22 等，這些數值代表了不同的光圈大小，光圈的數字和大小呈反比，數字越大，光圈越??；光圈越小，透光面積越小，光圈越大，透光面積越大；并且上一級的進光量是下一級的一倍。

圖2 光圈控制環

然而光圈值所代表的數值不是光圈的物理孔徑，而是鏡頭焦距與孔徑的比值，也就是：光圈F值=鏡頭的焦距÷鏡頭孔徑的直徑。無論哪款鏡頭，無論焦距是多少，比值都是固定的，一定的光圈值代表的通光量就是一定的，并且上下級相鄰的光圈值的通光量是一倍的關系也是被固定且量化的。

第三點，也是電影攝影曝光條件的最后一點就是感光度，使用ISO值表示，ISO是國際標準化組織的簡稱[ 國際標準化組織（International Organization for Standardization,）簡稱ISO，是一個全球性的非政府組織，是國際標準化領域中一個十分重要的組織，ISO國際標準化組織成立于1946年。]，這個組織對感光度做了量化的規定，感光度是衡量膠片和現代數字感光芯片對光的靈敏程度，ISO數值越高，對光的靈敏程度就越高，顯現影像所需要的時間就越少，常用感光度數值為：100、200、400、800、1600、3200、6400等，數值以倍數增加，并且數值翻一倍，感光的靈敏度也快一倍。

從電影攝影曝光所需的三個條件很容易得出結論，曝光時間、光圈值、ISO值三者結合可得出一個曝光值；而曝光時間、光圈值、ISO值各自的內部的相鄰值之間又是成倍數關系，所以曝光值確定后，曝光所需的三個條件之間只要符合倍數補償的關系，那它們之間是可以互相轉換的，曝光的三個條件之間的轉換關系就叫做倒易率。

例如，在拍攝條件同樣的環境下，第一組數據為1/50秒、F5.6、800ISO；第二組數據為1/100秒、F2.8、400ISO；第三組數據為1/50、F8、1600ISO。這三組數據拍攝的曝光值是相同的，以此類推，只要在倍數的關系下，符合倒易率，就能形成無數組相同曝光值的數據。那問題是，作為一個電影攝影師，究竟該選擇哪一組數據來完成這個曝光值呢？在完成曝光的前提下，三個不同曝光條件的選擇，會為影片的畫面又帶來什么樣的創作可能性呢？

2.曝光原理控制所帶來的創造性

首先在曝光時間上前文已經提到，當影片的幀率提升了，曝光時間就越短，在畫面上捕捉物體運動的瞬間能力就越強，反之，幀率下曝光時間越長，所拍攝的運動物體就會越模糊，由于電影是由一張張畫面連續拼接形成的，為了讓連續的畫面看上去足夠順暢，必須在兩個連續的畫面中間，通過觀眾的大腦自行計算，將缺失的內容補充進來，這就是視覺暫留原理[ 視覺暫留（persistence of vision），亦即影像在視網膜上的短暫停留。（美）大衛·波德維爾，克里絲汀·湯普森《電影藝術：形式與風格》，插圖第8版，世界圖書出版公司，2008年，第12頁。]，但是當兩個畫面的拍攝時間間隔太長，視覺暫留就無法計算出缺失的內容，而觀眾在觀看時就會產生卡頓或不連貫的感受，因此幀率越高，大腦需要使用視覺暫留的需求就越少，也就是越接近人通過肉眼直接看到的影像，而表現在電影創作上就會給觀眾帶來越真實的視覺感受。

2016年由華人導演李安執導的電影《比利林恩的中場戰事》[ 圖3:電影《比利林恩的中場戰事》，2016年上映，導演：李安，攝影指導：約翰·托爾。]全片使用了每秒120幀的拍攝幀率，這在電影史上是史無前例的，在當今主流的拍攝幀率仍為每秒24幀的情況下，李安的電影在技術上將幀率提升了5倍，觀眾在觀影時帶來的直接感受就是畫面比之以往的電影來說更接近真實，特別是影片中的戰爭場面，即使被攝主體在劇烈運動，但每一個畫面卻都如此的清晰，給觀眾帶來了身臨其境的壓迫感，真切感受到了戰爭的殘酷性，通過此技術，使得電影主題具有了極強的說服力。

圖3 電影《比利林恩的中場戰事

1994年王家衛的電影《重慶森林》[ 圖4:電影《重慶森林》，1994年上映，獲第14屆香港電影金像獎最佳影片，導演：王家衛。]使用了低幀率的拍攝技巧，低幀率會導致曝光時間的延長，畫面會產生運動的模糊感，電影的攝影師杜可風[ 杜可風（Christopher Doyle，1952年出生于澳大利亞悉尼）攝影師。]在一次電視采訪中對這個技法的解釋，大致意思是：很多人以為我們是特意使用了一種風格，其實是因為光線不足，為了完成曝光而不得已使用的技術方法，卻形成了影片獨特的風格。無論是有意為之還是刻意使用，《重慶森林》帶給觀眾的模糊與卡頓的視覺感受符合電影所想表達的人物之間甚至是導演與觀眾之間巧妙的曖昧感，在模糊的視覺體驗中這樣的感受得到了完美的呈現。

圖4 電影《重慶森林》

這是幀率導致的曝光時間的改變帶來的創作可能性，而光圈的改變也同樣可以帶來豐富的創造力，光圈的大小除了直接影響通光量的變化外，還有一個重要的創作手段就是能帶來景深的改變。攝影的景深指的是在畫面上被攝物體前后的清晰范圍，根據成像原理[ 圖5:光學成像原理示意圖]，景深分為前、后景深，并且由以下變量決定景深（ΔL）的大?。喝菰S彌散圈直徑（δ）、鏡頭焦距（f）、鏡頭的拍攝光圈值（F）、對焦距離（L）、前景深（ΔL1）、后景深（ΔL2）。其中彌散圈直徑是指，光束聚焦在影像平面上時，所能形成的最小直徑，也就是肉眼分辨一個光點的清晰與模糊的臨界值。不同的膠片尺寸或感光材料的尺寸，所對應的彌散圈直徑是不一樣的，比如：傳統的24cm×36cm的膠片尺寸，彌散圈的直徑為0.035mm。計算公式為：前景深ΔL1=（FδL2）÷（f2+ FδL）；后景深ΔL2=（FδL2）÷（f2+ FδL）；景深ΔL=前景深ΔL1+后景深ΔL2。將公式代入后得到，景深ΔL=（2f2FδL2）÷（f4-F2δ2L2）。

以200mm鏡頭焦距、光圈值2.8、對焦距離5000mm、彌散圈直徑0.035mm為例，代入景深計算公式后得到景深為120mm，如果所有數據不變只改變光圈數值為11，代入景深計算公式得到景深為480mm。由此可以得出結論，光圈值越大，景深越大；光圈值越小，景深越小。

圖5 光學成像原理示意圖

既然可以根據改變光圈值來控制景深的大小，那么景深帶來的清晰范圍具體能有什么樣的畫面創造力？又會給觀眾帶來怎樣的觀影體驗呢？在影史上有里程碑意義的電影《公民凱恩》[ 圖6:電影《公民凱恩》，1941年上映，導演：奧遜·威爾斯，攝影：格雷格·托蘭德。]就大量使用了大景深鏡頭，比如影片前半段，雪地與室內的一場戲，通過大景深的運用將前景的人物、中景的室內空間和后景窗外雪地里的孩子在一個畫面里清晰表現了出來，觀眾從畫面里不僅能看到人物之間的位置關系，并且空間關系也體現得淋漓盡致，這都得益于大景深的運用。

圖6 電影《公民凱恩》

反觀小景深運用的影片，比如漫畫風格明顯的《斯巴達三百勇士》[ 圖7:電影《斯巴達三百勇士》，2007年上映，導演：扎克·施耐德，攝影指導：拉瑞·方]，在表現人物的方法上，大量使用小景深的創作方式，由于《斯巴達三百勇士》是一部戲劇性較強的影片，人物命運是牽扯觀眾情緒的主要線索，所以小景深起到了強調的作用，讓觀眾將注意力只集中在畫面的清晰范圍內，也就是人物身上，加強了觀眾對角色命運的共鳴感。

圖7 電影《斯巴達三百勇士》

雖然光圈值的基本作用是控制曝光，但是通過對光圈值的量化標準的理解，同樣可以在保證曝光的同時帶來景深的控制，改變畫面的藝術表現形式。曝光的三個條件中最后一點就是ISO,它同樣可以為電影的藝術創作帶來不同的效果。自從新千年以來，數字攝影機逐漸取代了傳統的膠片攝影機，原先使用膠片時可以通過更換膠片來改變ISO值，但是科技的進步開始逐漸淘汰膠片，取而代之的是不可更換的數字感光材料，并且部分數字攝影機使用曝光指數（EI）來表示ISO值，從ARRI[ 德國ARRI是全球最大的電影攝影器材的專業制造廠商，于1917年成立于德國慕尼黑。]官方得到的數據圖來分析[ 圖8:ARRI ALEXA袖珍指南曝光指數參照表]，以18%反光率的中間灰[ 18%的光線被反射所產生的灰色影調就是18%灰色，該影調位于純白和純黑的中點，即為灰色級譜上的中間影調，這也正是測光表校準后讀取的值。美國紐約攝影學院著，《美國紐約攝影學院攝影教材》，上冊，中國攝影出版社，2009年，199頁。]作為區分數字感光材料采集亮部與暗部能力的比例來看，升高曝光指數EI會增加亮部的采集能力，也就是感光材料能更多地在畫面里顯示出亮部的細節，而暗部的采集能力就會相應減少，在畫面里，暗部得細節就無法顯示的更多；如果降低曝光指數EI，感光材料的暗部采集能力的分配比例就會比亮部多，相應的在畫面里就是暗部的細節會更多的顯示，而亮部的細節會減少。這是數字感光材料對于感光度或者說曝光指數調整后所能顯示的亮部到暗部分配比例的采集能力。

圖8 ARRI ALEXA袖珍指南曝光指數參照表

數字攝影機的感光材料特性帶來的這個能力，改變了電影攝影師在低照度的環境里拍攝的方式，為了表現更多在暗部的畫面細節，與傳統的升高感光度的做法相反，在燈光照度足夠的情況下，反而使用較低的曝光指數去拍攝；在高亮度的環境拍攝時，為了得到更多的亮部細節也不是傳統的降低感光度的方式，而是用較高的曝光指數，利用數字感光材料可以改變亮部與暗部采集能力的分配比例的特性去靈活的改變創作方式。數字技術的發展改變了傳統的拍攝方法，使得觀眾在觀看時有了比以往不同的觀影感受，在觀影的過程中，更多的細節展示，帶來了更驚艷的視覺體驗，完成了更好的情境代入感。

3.結語

相較于美術、音樂、舞蹈等擁有悠久傳統的藝術表現形式，電影的歷史才一百多年，是一個非常年輕的藝術門類，并且電影發展的最根本的基石是科技，由于是科技進步帶來的電影藝術，那在創作時就要尊重、了解科技。當今，嚴謹的電影拍攝必須要了解光學、電學、機械原理等各個相關的科學領域，雖然電影的藝術創作結果可能是一個感性的形式，是一個自由的表達，但在創作過程中一定是一個理性的思考加上嚴謹的操作來完成的。本文通過對電影攝影曝光基礎的剖析，探討了科技對創作的重要性，在電影攝影的創作領域中，科學提供了可量化的標準，而掌握了標準，控制了技術，在此基礎上就能帶來無窮的創造力。當今，正大力提倡工匠精神，什么是工匠精神，這不正是對量化標準的精益求精嗎？工匠精神帶來了產品質量的提升，電影攝影對技術的精確使用，不也是同樣的道理嗎？