光圈和曝光时间是否完美抵消？

我正在拍摄带有白色和黑色元素的场景。从f / 22光圈开始，我将光圈扩大一个光圈，并将曝光时间减少2倍，拍摄一张照片，并继续对镜头上的所有f光圈进行此操作。我的期望是在白色区域或黑色区域内，原始计数应保持不变，因为将曝光时间减半可以补偿光圈的扩大。但是，当我选择白色区域并对每个图像的像素原始计数求平均值时，图像之间会存在差异（原始计数的标准偏差为平均值的5％）。如果我选择并平均一个黑色区域，也是一样。我无意更改其他任何东西（照明，相机位置），并且相机是科学的CMOS。是什么导致这种变化：噪音，还是更系统的东西？

这是正常现象，由以下原因引起：

1. 光圈的缺陷。通常，工艺过程会产生一些变化，这些变化会导致孔的大小不准确。在50mm f4镜头上，您应该有12.5mm的开口，但可以是12.4mm或12.6mm
2. 快门速度不完善。百叶窗也是机械单元，并根据一些因素（例如温度），内部的叶片和其他元件的精确程度，速度将不是1 / 100s，而是1 / 110s或1 / 90s。
3. 传感器本身也是如此（从电子角度看）

最后，即使连续两张照片也可以具有不同的（轻微）曝光。

并增加您的照明源的波动...

从理论上讲，是的-停靠点可以互换。实际上，它们不能完全抵消以达到完全精度。

原始计数的标准偏差约为平均值的5％

从摄影的角度来看，这基本上是什么。它远远低于人的感知，即使差异明显，通常预期的工作流程也需要单独处理每个图像，因此摄影师可以在现场或后期制作中进行补偿。

用于摄影的相机不是测量设备。像这样使用它们会使自己失望。使设备更加精确将昂贵得多，并且不会为目标市场带来任何好处。即使您拥有用于科学目的的相机，这些特定的公差也可能不在相关的关注范围之内。

如果您想对延时摄影或其他照片系列达到完美，则最好进行后期处理以使波动均匀。

简短的答案是肯定的。他们取消了。但是有一些细微差别。

每次圆的直径增加（或减小）一个等于平方根2的因数（约1.4）时，该圆的面积就会精确地加倍（如果减小，则减半）。f档数均基于2的平方根的幂（例如f / 1 =√2^ 0; f / 1.4 =√2^ 1; f / 2 =√2^ 2; f / 2.8 =√ 2 ^ 3;等）

快门曝光更加直观。1/500秒显然是1/250秒的一半，依此类推。

细微差别：

相机会四舍五入。例如，如果您有一个100mm的镜头，它可能并非恰好是 100mm（但可能距离不远），并且在重新对焦时，该镜头可能会有点聚焦呼吸（对于一个好的镜头来说，它保持规定焦距的5％即可）。 ..但是有些镜头有很强的聚焦呼吸问题，例如30％，这意味着光圈不严格准确。

F档并非严格准确。但是它们“足够接近”，误差幅度不会以明显的方式影响曝光。

还有其他问题。当拍摄严重停止时（例如f / 22），所有光线都来自镜头轴中心附近的很小区域，并且会更均匀地分布在整个传感器上。当您全开拍摄时，光线来自各种各样的角度。靠近中心的传感器区域可以从多个角度收集光，但是靠近边缘或拐角的传感器区域受光通过透镜到达该特定点的路径数量的限制更大。这导致渐晕。因此，尽管您可以使用“等效曝光”（以光圈值停止快门持续时间）拍摄两张照片，但渐晕图案的变化可能会导致像素具有不同的采集光量，具体取决于您选择检查的像素。

我认为没有提到：随着曝光时间的增加，暗射击的热噪声也随之增加。例如，您可以在此处阅读更多内容

关于系统性问题：您是否考虑到，随着光圈的开度，焦深会减小，因此失焦场景部分的边界会模糊吗？同样，在小孔的情况下，由于衍射，您可能会变得有些模糊。

如果您有机械快门，则实际上，当至少有一个左右的快门帘幕经过时，会花费大量的曝光时间，因此，由于快门时间短，您实际上可以从大孔径获得衍射。