什么是18％灰阶？如何在Photoshop中制作18％灰阶？

我听说过18％的灰度-到底是什么，为什么是18％（而不是20％或其他值），以及如何在Photoshop中制作呢？

警告：这是一篇冗长的，有点技术性的文章，其中包含一些数学运算（但是当您跳过上标等内容时，它最终将是非常简单的数学运算）。

首先，我应该从一个简单的想法开始，即我认为如何首先选择18％。我再也记不起来了，但是安塞尔·亚当斯（Ansel Adams）的一本书提到了我认为可能是起源的。

关于地球上反射性最强的自然存在物质是新鲜的干净的雪，它反射了落在上面约95％的光（在某种程度上取决于下雪时的新鲜程度，清洁程度，寒冷程度和/或潮湿程度）组成等）

在相反的极端情况下，新鲜干净的烟灰覆盖的表面反射的光线几乎是任何天然物质的最小。这里的范围是从大约3％到4％。让我们再次将该范围的中间值称为3.5％。

要求出一个整体的平均值，我们可以对这两个取平均值。但是，鉴于范围如此之大，统计学家告诉使用算术平均值会产生较差的结果（较大的数字几乎完全占主导地位，较小的数字几乎被忽略）。对于这样的数字，几何平均值是做事的“正确”方法。

这些的几何平均值作为.95 * .035的平方根得出。通过计算器运行该结果，我们得到0.1823458 ...舍入为18％的两个地方。

自从引用了Thom Hogan的文章以来，我将对此稍作讨论。前一段时间，Thom Hogan发表了一篇文章：

http://www.bythom.com/graycards.htm

...声称尼康数码相机中的仪表已针对与反射率12％对应的中级灰度进行了校准，而不是大多数标准灰度卡的18％灰度。

不幸的是，尽管文章的标题和开篇非常强调18％是“神话”，但文章的其余部分未能为这一主张提供很多事实依据。这是Thom作为其陈述依据的内容：

ANSI标准（不幸的是，该标准尚未公开发布-您必须付出高昂的代价才能使用它们），使用亮度而不是反射来校准仪表。对于ANSI校准的仪表，我看到的最常见的信息是所使用的亮度值转换为12％的反射率。我也看到过12.5％和13％（那么Sekonic的14％到底来自哪里？），但12％似乎是正确的-顺便说一句，一半比18％轻。我从未见过有人声称ANSI校准可将反射率转换为18％。

最后，他似乎没有真实的论据，只是说“ 12％似乎是正确的”，没有真实的证据，甚至没有关于他为什么认为正确的信息。尽管如此，这篇文章现在在各种面向照片的网站（以及其他地方）上被广泛引用，就好像它是绝对的和无可争辩的事实一样。

由于这个问题似乎吸引了相当数量的摄影师，因此我决定看看是否可以找到一些有事实根据的事实来支持他们。此过程的第一步是找到有问题的标准。经过一些搜索，我发现我认为是相关的标准。与上述Thom的含义相反，它实际上是由ISO而不是ANSI发布的。这对大多数人来说可能是微不足道的，但是当我在寻找标准时，它就显得有些重要–我进行了大量工作，试图找到一个显然不存在的ANSI标准。但是最后，我找到了相关的ISO标准：ISO 2720-1974，“摄影-通用照相曝光计（光电型）-产品规格指南（第一版-1974-08-15）”。

我还发现，Thom（至少从我的角度来看）在价格上也犯了一个错误-此标准的副本仅售65美元。这并没有让我感到“大钱”-实际上，为这个主题的一些真正启迪（双关语并非真正意图）付出了代价似乎是很公平的。

该标准证实了Thom必须说的部分内容，例如直接从发射光的源而不是从反射光中校准仪表。不幸的是，Thom不得不说的其他部分与标准的内容并不太紧密。例如，在文章结尾处，他包括来自“长矛”的评论，其中提到了“'K'因子”，但未指明其确切含义或目的。Thom回答说：“尽管如此，我从未与任何制造商谈过有关K因子的知识，他们都专门谈论ANSI标准作为其构建和测试仪表的标准。”

如前所述，这可能并不完全是错误的-但这充其量无疑是令人误解的。实际上，ISO标准的很大一部分专门用于K因子。其余大部分专门用于C因子，它与K因子相对应，但用于入射光度计（K因子仅适用于反射光度计）。如果完全不了解（很多）K因子，那么就完全不可能遵循该标准（至少对于反射光度计而言）。

该标准规定：“常数K和C应通过对大量试验结果的统计分析来选择，以确定确定曝光量已知的许多照片的观察者的可接受性。 ，是在各种主题条件和一定亮度范围内获得的。”

该标准还规定了K因子必须落入的范围。该范围的数字取决于用于测量/评估胶片速度的方法（或与数字传感器等效的方法）。目前，我将忽略DIN样式的速度，而仅查看ASA样式的速度等级。对于此系统，K因子的允许范围是10.6至13.4。这些数字并不直接对应于反射率值（例如10.6并不意味着将10.6％的灰卡表示为中级灰色），但是它们确实对应于将被测量为中级灰色的不同照明级别。换句话说，没有要求将特定的反射率级别测量为中级灰度-而是允许在指定范围内的任何值。

K因子通过以下公式与测得的曝光量相关：

K = LtS / A ²

哪里：

K = K因子
L =以cd / m ²为单位的亮度
A = f数
t =有效快门速度
S =胶卷速度

使用此公式和经过校准的监视器，我们可以找到特定摄像机的K因子。例如，我有一台Sony Alpha 700摄像机和一台已校准为100 cd / m ²亮度的监视器。快速检查后，我的相机在f / 2的情况下以1/200秒的秒数对屏幕进行了测光（显示出其纯白色的概念），没有其他可见光源。通过公式运行，得出K值为12.5 –刚好高于标准允许范围的中间值。

下一步是弄清楚卡上对应的“灰色”等级。让我们根据晴天的f / 16规则进行操作，该规则说在明亮的阳光下正确的曝光是f / 16，并且快门速度是胶片速度的倒数。我们可以将以上公式数学地转换为：

L = A ² K / tS

让我们为ISO 100胶片解决问题：

L = 16x16xK / .01x100

.01和100取消（由于规则是曝光时间是胶片速度的倒数，因此它们将始终取消），因此简化为：L = 256K。

计算K系数的最低和最高允许值分别得到2714和3430。

现在，我们碰到了ISO标准指定光强度而不是表面反射率的原因-即使我们都已经听过和听到过阳光明媚的f / 16规则，但实际情况是，晴朗的阳光在相当大的范围内变化，具体取决于季节，纬度等。晴朗的阳光亮度大约在32000到100000 lux之间。该范围的平均值约为66000 lux，因此我们将在此基础上计算数字。必须将其乘以反射率才能获得亮度-但由此得出的结果以“撇号”而不是cd / m ^2为单位。要将apostilbs转换为cd / m ²，请乘以0.318：

L = I x R x 0.318。

哪里：

R =反射率
I =照度（以Lux为单位）
L =亮度（以cd / m ^2为单位）

我们已经有了我们关心的L的值，因此我们将对其进行重新排列以给出R的值：

R = L / 0.318我

插入我们的最小值和最大值，我们得到：

R ₁ = L / 10176
R ₂ = L / 31800

然后，我们插入L的两个值以定义R的允许范围：

R _1,1 = 2714/10176
R _1,2 = 2714/31800
R _2,1 = 3430/10176
R _2,2 = 3430/31800

R _1,1 = .27
R _1,2 = .085
R _2,1 = .34
R _2,2 = .11

换句话说，在太阳的亮度范围和ISO标准允许的K因子范围之间，反射率大约在8.5％到34％之间可以落在该标准的要求之内。显然，这是一个非常宽泛的价值范围，并且显然包含了12％的Thom拥护者和18％的典型灰卡。

为了稍微缩小范围，让我们考虑一下太阳亮度范围的算术平均值和几何平均值：分别为66000和56569 lux。将它们插入可能的反射率值范围的公式中可得出：

R _1,1 = 2714/20988
R _1,2 = 2714/17989
R _2,1 = 3430/20988
R _2,2 = 3430/17989

这些结果是：

R _1,1 = .13
R _1,2 = .15
R _2,1 = .16
R _2,2 = .19

18％的灰卡接近此范围的一端，但仍在该范围内。12％的灰卡不在范围内；我们必须假设它的光强度高于平均水平。如果我们将上述四个数字平均起来，我们将获得约16％的灰度值，这是“理想”值–在几乎任何条件下，其灰度值都应该合理。

总结一下：

1. ISO标准允许进行一系列校准，而不仅仅是一个级别
2. 正常的日光亮度范围也相当广
3. 根据平均光线水平，有18％的灰色是合理的
4. 根据平均光线水平，12％的灰色是不合理的
5. 根据平均光照水平，灰卡的理想值约为16％
6. 您的仪表可能已校准到18％，但可能没有（也不应该）校准到12％。

实际是什么，为什么是18％？

这是大多数相机用于确定曝光的光量。之所以选择这种方式（而不是20％等）是因为，平均而言，一般摄影师使用的大多数“照片”往往会得出与固态，18％灰度大致相同的曝光量。

但是，如果您要拍摄的白色很多或很暗的东西，您的曝光就会关闭。例如，如果您拍摄的是一幢白色大建筑物的照片，则可能需要调整曝光以进行补偿，因为默认设置将瞄准18％的灰度，看到所有白色，然后降低曝光（以使整个图片平均值与18％的灰度相同）。您将需要一个高于默认值的曝光量来进行补偿。

您可以使用已涂上适当灰色调的纯色卡来补偿相机中的这种情况。许多相机具有曝光补偿功能，可让您通过将相机指向色彩饱和度合适的物体来对其进行配置。

如果要制作自己的卡片，则需要用18％的灰色饱和卡片。对于R，G和B，这将达到大约46的实心填充（以RGB表示）。但是请注意，大多数打印机都会使您的颜色有些变形-因此，在打印时，您可能需要检查结果反对你原来的。

卡片设计用于反射约18％的入射光，对于人类来说，该光出现在最大白色和最暗黑色之间的一半，并且可以很好地估计出典型自然场景的平均反射率-L * 50以上正确提及。

下一个问题以及这12％的来源是这样的：如果我们测出18％的灰卡，对于人来说，它看起来是中灰，但实际上具有最大扩散白光强度的18％，那么该值应该是多少此信息记录在我们的原始文件中。请记住，电影的亮点具有柔和的衰减，而数字具有绝对的截止。因此，他们决定提供半个额外的净空来保护高光（可能是镜面反射的），并在需要时提供半个固定的滚降。决定来自灰卡的反射18％的入射光（即L * 50，又称为中灰）的亮度应实际记录为18％/ sqrt（2）=最大扩散白光的12.8％ -线性原文件。

至于之后发生的数据，它变得非常混乱，标准真的把它弄乱了，恕我直言。

想想从黑色到白色的音阶。将梯度分成11个部分（称为区域），而不是均匀的梯度。区域0是纯黑色，没有任何细节。区域10为纯白色，无任何细节。中间的5区为18％灰色。Google“区域系统”了解更多信息。

您实际上关心的灰度很可能是12％，因为这是相机测光表最有可能校准的测量方式。请参阅Thom Hogan关于灰卡的文章。

OP问：为什么标准灰卡的反射率是18％？

简短的答案是，许多制造商都对光度计进行了校准，因为他们相信标准场景的平均反射率为18％。

以下制造商的反射率达到18％：
Minolta
Sekonic
Pentax
Gossen
Kenko

该信息取自其照度计手册。点击链接查看我的参考。

尽管我无法[确认这一点，但以下内容被认为可以使反射率达到12％。信息来自测光表Wikipedia文章。另请参阅photo.net上的此文章
佳能
尼康

虽然我没有奥林巴斯的信息。

那么下一个问题就变成了：为什么有些制造商选择18％，而另一些选择12％？

答案可以在ISO 2720中找到，它指出：

常数K和C应通过对大量试验结果的统计分析进行选择，以确定在不同条件下获得的许多已知曝光量的照片对许多观察者的可接受性在一定范围内的亮度。

这意味着每个制造商都可以通过测量自由确定标准场景的平均灰度等级是多少。鉴于他们使用了独立的校准常数测量值（K和C），令人惊讶（令人欣喜）的是，达成了如此多的协议。

K和C是反射光计和入射光计的校准常数。
K的推荐值为10.6至13.4
C的推荐值为320至540

事实证明，这两组制造商虽然经过了自己的测试，但得出的K和C值不同。通过简单应用物理定律，这些值可得出18％或12％的反射率。标准场景。

有兴趣的人士可以在Light Meter Wikipedia文章中找到这些公式，因此在此不再赘述。

那么“正确”值是多少？18％还是12％？

a）您别无选择，只能使用制造商选择的价值。
b）差异很小，几乎没有实际效果。
c）似乎没有人注意到差异。

最重要的是，平均反射率的18％或12％值是通过测量大量场景的平均反射率（以照相方式）得出的。因此，这些是通过实验得出的数字，并且存在一些差异也就不足为奇了。

从理论上有没有办法得出这个数字？

在实验室颜色空间中， L *（亮度）的范围可以从0（黑色）到100（漫射白色）。我选择实验室色彩空间是因为它旨在逼近人类视觉。如果假设平均亮度落在这两个极端之间，那么起始点就是L * = 50。

现在，使用Bruce Lindbloom出色的CIE颜色计算器，我们可以计算相应的亮度和sRGB像素值。对于sRGB，这给出了18.4％的亮度（CIE XYZ比例上的Y ）和118.9像素的值。

当然，要说平均场景的平均亮度介于白色和黑色之间是一个很大的假设，并且过度简化了现实世界。这个假设确实需要某种实验基础。但是，有趣的是，这种计算得出的结果接近许多制造商的结果。

18％的灰度是通过镜头（TTL）测光计算其曝光量所依据的阴影-如果要校准拍摄，也可以使用它来检查白平衡。

如果没有人在现场，或者至少在类似的照明环境下，通常可以用一块混凝土代替。

在大多数情况下，并不是为了解释理论而设计标准。它们的目的是描述如何做某事，确定胶片速度，校准曝光计等，并且它们基于在科学期刊的科学论文中可以找到的研究。描述电表校准理论的三篇论文是：

Stimson，Allen，《电流表测量技术的解释》，《摄影科学与工程》，第6卷，第1期，1962年1月2日。

Scudder，Nelson，Stimson，《重新评估影响相机曝光的手动或自动控制的因素》，《 SMPTE杂志》，第77卷，1968年1月。

Connelly，D，胶片和曝光设备的校准水平，《摄影科学杂志》，第16卷，1968年。

关于如何打印18％的卡片，没有任何理论或理由证明为什么18没有其他号码...

遵循任何有关在图形程序中设置RGB值的理论或建议都是不可靠的。监视器和打印机的设计目的是使图形看起来不错并且达不到科学的准确性。即使您的整个系统都经过了校准-好吧，我从来不完全相信这样的事情是准确的，尤其是对于打印输出的物理光学特性而言。

最终，您必须制作一个带有选定RGB值的大灰色矩形并将其打印出来。如何知道RGB值是多少？

首先使用您的图形程序在空白的白色背景上打印黑色正方形的精细网格。使正方形覆盖面积的18％。正方形之间的间隙应为正方形宽度或高度的1.59倍。使此网格很小但又足够大，以便可以很好地控制精确的几何形状，并使其覆盖整个页面。

在打印机中使用深色墨水时，白色的反射率几乎为100％，黑色的反射率几乎为0％（但没有完美的选择），因此总体反射率平均为18％。拍摄这张黑白打印输出的焦点，让相机进行平均。

猜测RGB值，将整个页面设置为灰色，然后将其打印出来。将其拍摄在焦点不清晰的情况下，放在黑白网格旁边。根据它是比网格更亮或更暗，优化您的RGB猜测。重复直到它们匹配。

请注意要有均匀的照明，并避免光学元件上出现渐晕效果。

总结一个答案。

从白色到黑色，眼睛会看到各种灰色。因为眼睛看到的是对数的（耳朵听到了对数的），所以眼睛看起来像中间的-实际上它不是包含50％黑色+ 50％白色，而是18％。

眼睛的中间点包含18％黑色白色。

要在Photoshop上实现此功能，您需要在白色背景上填充18％黑色图案。因此，在photoshop中，如果用白色背景填充了半个黑色，则不会得到眼睛可以看到的中间灰色。

很多年前，我是根据18％的规则进行页面校准的。与其他校准的不同之处在于，我使用18％的背景填充黑色，而不是50％

我仍然在线有此伽玛校准页面。模糊您的眼睛，并尝试使圆圈消失。

“ 18％”是由黑白中点（亚当斯的V区）反射的光量。18％（不是17％，19％等）的精确约定来自图形行业（可能-请参阅链接）。

在摄影中，它有两个主要用途：

• 已知为中性色的物体在校正白平衡时会有所帮助。这不一定是中间灰色，而是任何灰色。
• 反射率已知的物体可以帮助进行测光。您的手掌可以很好地代替此灰卡功能：亮度提高约1级。

但是，此处使用尽可能大的字体：

18％的灰色不是您的电表校准到的水平。

真实而真实。

这是一个长期存在的神话，但实际上并非如此。您的相机内测光表已校准为接近12％的灰色，这相差约半个停顿。这是ANSI标准。

汤姆·霍根（Thom Hogan）在这里有一个实用的解释：http : //www.bythom.com/graycards.htm

对于那些喜欢处理脚烛和脚lamberts的人，请在此处使用更数学的版本：http ://www.richardhess.com/photo/18no.htm

那真是令人震惊的启示，我该怎么办？

可能什么都没有。大多数灰卡闲置在壁橱中。即使在使用中，半停止在大多数情况下也可以忽略不计。因此，如果您对情况感到满意，请继续！

如果这种差异对您很重要，则Hogan文章的侧边栏上有实用建议，摘录如下：

如果您以数码方式拍摄，请在白光下以测光值和第三级增量（在仅使用点测光或中央重点测光的情况下拍摄灰卡，并确保卡与光线稍微成角度[以确保您看到反射光]）。查看每次曝光的直方图（在相机上，而不是在Photoshop中，它使用另一种生成直方图的方法）。如果您使用的是18％的灰卡，请选择会产生中心值的曝光设置，并将其设置在曝光补偿控件中。