为什么18％的灰色被认为在摄影中间？

我听说某人（摄影师）最近说18％的灰度介于黑白之间，而不是50％。这对我来说似乎有点不合逻辑，当我问她为什么时，她说她不知道。阅读一些在线文章之后，我发现18％通常被称为中间灰色，并且在感知上被认为是中间的一半。是18％，出于某种原因介于黑白之间，如果是，为什么呢（也许这些百分比出于某种原因在非线性范围内起作用...）。如果不是，为什么我们认为18％是一半，而不是50％。我们会非线性地看到颜色吗？，是我们的相机非线性捕获光线，还是仅仅是相对的亮度错觉。

在阅读了可能是重复的问题之后，我仍然不明白为什么安塞尔·亚当斯选择18％，是视觉效果吗？或者为什么它被如此广泛地采用。这个数字是任意的吗？只是某人看上去正确...或者由于感知（我们的眼睛看起来像是线性地看东西，相机也照这样看）或其他技术原因而声称它是中间灰色。

该故事去那安塞尔·亚当斯想出了一个“18％灰色”的身影。在电影摄影的干草时代，他正在开发区域系统，需要定义“中间灰色”。这是一个判断电话。最终，这个想法流行起来，但是电影和摄影公司选择了他们自己的中间灰色。这是一个有趣的事实，你的数码相机可能使用更多的东西一样12％灰色作为中间灰色。

无论数字是多少，中间灰色背后的想法都不是“反射50％的光线”。甚至说“它在吸收所有光（纯黑）和反射所有光（纯白）之间有一半”。这与您的感知有关。

您的眼睛是对数检测器。也就是说，如果源获得通过的4倍亮，它只会似乎由2到你的一个因素亮。如果将其增加32倍，则亮度只会提高5倍。如果将其亮度增加128倍，则亮度只会提高7倍。

以上不是实际数字。您可以想象，衡量人们看起来明亮的事物非常棘手，并且因人而异。重要的是，正是这种双眼怪异的对数特性使中间的灰度保持50％。

在考虑此问题时，有必要查看伽玛图表以获取其他角度。例如，标准显示伽玛为2.2。曲线如下所示：

在8位空间中，50％的灰色是127（水平轴）。这与显示器的亮度输出约20％对齐。对于显示和打印来说，伽玛的概念都很重要，因为它提供了线性（相机/图像）数据和人眼对数灵敏度之间的映射或转换。

在固定的瞳孔大小下，人眼可以分辨10-14个光圈级动态范围的东西。这比以14位RAW拍摄的最佳数码单反相机高出约3个光圈。我们的大脑还能够一次使用所有这些数据-就像我们在视觉皮层中内置了16位RAW图像处理器[*]一样，它会自动调整高光和阴影水平等，以获得完美的曝光实时。约18％的灰度只是一个经验值，适合我们的眼睛自然应用于他们所看到的场景的处理。

这是经验性的，因为它可以正常工作并且在典型场景中看起来呈灰色。但是，眼睛很容易上当，并且对上下文非常敏感。大脑会无情地photoshop眼睛看到的东西，以试图理解它，并且通常将灰色想象为对我们有意义的任何阴影。这是经典的错觉：

其中A和B正方形是在亮度相同。因此，是的，眼睛是极度非线性的，而且在我们的视野中，其渲染甚至不均匀。黑暗变暗，明亮变暗，整个场景被严重压缩成狭窄的感知范围，我们可以从中提取细节。

我认为，在拍摄高动态范围场景时，这对摄影师来说是直觉的-我们确实必须在后期工作，以将高动态范围场景平衡为看起来与眼睛所感知的形式相似的形式。当我们可以控制灯光时，我们添加了很多- 填充，填充，填充。要获得不需要大量后期处理的平衡彩色照片，我们需要添加尽可能多的光线以填充场景的黑暗区域-尽可能减小动态范围，以生成更平坦，更自然的场景均匀地点亮（就像我们的大脑试图处理所看到的场景一样）。

为了回答下面的评论，这是从上面的图片中得出的：

[*] 更准确地说，对于那些希望的人来说，在将信息发送到大脑之前，一些最初的图像处理和压缩是由直接位于视网膜后面的几层专门细胞完成的。

甚至在感知问题之外，胶片曝光宽容度也是偏爱18％灰色的另一个原因。如果试图对场景进行曝光，以使场景中的平均灰度调将产生50％的曝光值，则亮度甚至是平均值的两倍甚至会被炸掉。如果试图曝光一个场景，以使场景中的平均灰度会产生例如5％的平均值，那么比平均值暗的东西几乎不会被曝光。如果使用典型的35mm胶片具有5个f-stop的准则，则18％的灰度将几乎完全落在中间（2.47 f-stop从100％降低），将其恰好位于5f的中间停止范围。

请注意，负片的拍摄和打印过程会产生非线性行为，这与数码相机的行为大不相同。胶片上没有暴露在任何光线下的区域应尽可能透明，并应使最终的打印件变成纯黑色。要获得良好的纯黑色印刷，将需要将印刷曝光足够长的时间，以使胶片中足够接近透明的区域也将印刷为黑色。因此，如果要使印刷品具有良好的纯黑色，那么那些不应该是黑色的东西必须具有一定的最低曝光量，以防止它们消失为无。在反面，它需要很多的光才能使胶卷变成黑色。即使场景中曝光过度的部分也可能保留一些细节。

进行数字拍摄时，情况有所不同：明亮的区域更容易饱和（丢失所有细节），而黑暗的区域更容易出现“噪点”。通常，即使非常严重的曝光不足以至于噪声占主导地位，黑暗区域仍将包含大量细节。由于不同的相机具有不同的噪声量（并且噪声水平会根据各种条件而变化），因此，数码相机的“理想曝光”中点通常可能与胶卷的中点非常不同。

我想补充一点，由于相同的根本原因，与CCD / CMOS传感器不同，眼睛和卤化银emultion自然具有对数响应。

考虑一下散布在焦平面上的一系列分子。通过改变该分子（有机染料分子或AgX晶体）的状态，记录了一个无刺激的刺激（在一定的时间范围内，两个光子在一定的时间窗口内撞击晶体），该单元现在已用完。考虑一下何时已经击中一半单位：另一种刺激有50％的机会击中已经使用的一种，因此不添加任何东西。使原始区域变暗所需的光是原始区域的两倍。

现在，双光子使事情变得复杂，但是分布的整体形状是相同类型的曲线。我记得在数学专栏中读过有关“僵尸门”的文章。想象一下，一个红地毯通向狭窄的墙壁，里面有一扇门。僵尸按规则排列成行，沿着地毯走，并且每一个都是随机（均匀分布）并排放置。

通过门进入的僵尸分布称为逆对数。现在想象一下，墙上有一排门，就像一个地铁转弯银行。每个门只能使用一次。稍后，在曝光之后，您会注意到已经使用了多少转弯样式而未使用它们。

如果没有现代电子设备，很难看一块补丁并说出xx％的光密度，但是粗糙的胶片和显微镜可以让您计算出样本正方形中有多少黑点（裸露的晶体）。我不知道他是如何根据测试曝光量确定线性覆盖率的：从经验上讲，一站式递增可以找到媒体的功能，并指向中间的媒体。但是您如何知道在没有光密度计的情况下线性比例为18％？也许按比例混合颜料，所以它来自绘画的传统。

我的理解是18％的灰色被认为是来自我们周围世界的平均光反射率-不是雪（大约90％）或另一端煤矿中的黑猫，而是平均一天的平均反射率。例如，草反射约18％的灰色，因此，如果您正在阅读仪表，则可以从草上读取读数，然后从那里进行计算。白种人的皮肤被认为是约36％的灰色，因此您可以张开手，然后通过打开或关闭光圈来补偿从那里回来的18％-这适用于底片或透明胶片。

好吧...一张反射率为18％的卡片在人眼看来是中灰色。更正式地说：相对亮度为18％（相对于参考白色）的物体的亮度为50％。这不是一些随机数。这是我们对亮度的非线性感知的结果。

https://zh.m.wikipedia.org/wiki/亮度

其他答案都没有错。“ 18％”也与视频世界有关：如果监视器的伽马值为2.4，而您给它的信号为50％，则光输出为0.5 ^ 2.4 = 19％。

奇妙的巧合是，模拟视频信号和数字图像文件（sRGB）或信号（BT.1886）几乎在感知上都是统一的。50％的信号可提供18-19％的亮度，但这可被视为大约50％的亮度。50％的亮度。名称中带有“ -ness”的数量始终与人类的感知有关。

后来，视频行业试图量化亮度感知和感知均匀性。Peter Barten（Philips）奠定了许多基础工作，从而获得了博士学位论文和摘要论文（SPIE 2004）。杜比公司已使用这项工作来标准化“感知量化器”，这是SMPTE标准2084中编写的HDR电视的OECF。后来，Poynton，Nijland和我本人为相同的OECF曲线发布了一个新公式并将其命名为“ Barten Lightness”功能（SMPTE MIJ 2015）。无论在哪里，它都假定眼睛完全适应平均亮度水平。

该公式表明，人的亮度感知在弱光（<0.1 nit）下遵循伽玛曲线（1 / 2.07），在强光（> 1 nit）下遵循对数曲线。使用此公式，“ 50％亮度= 18％亮度”关系仅适用于18％和0.5％尼特的100％。例如，10尼特的10.9％或100尼特的5.6％或1000尼特的2.4％或10000尼特的0.9％的亮度也被认为是50％的亮度。同样，这是在眼睛对顺序刺激完全适应之后，而不是并排显示时。

如果您想了解更多，我建议您查阅Charles Poynton的博士学位论文，我们的亮度公式位于第93页。

请注意，Barten博士仅研究了黑白感知，因此，由此得出的任何信息仅适用于灰度。将感知均匀性应用于彩色成像是另一回事，我们也对此进行了尝试。所有这些都是在高动态范围和宽色域电视的背景下完成的。

一段历史可以帮助您了解灰卡的用途：

在1930年代中期，柯达实验室的Jones先生和Condit先生从统计学上确定，典型的阳光照射场景的反射率约为18％。大约在这个时候，西方电气公司将第一个照度计推向市场。柯达实验室发布建议；在场景中放置柯达胶片盒。似乎盒子反射了18％的环境光。现在，测量盒子顶部的反射光，并使用此读数来设置曝光量。

1941年，著名的风景摄影师安塞尔·亚当斯（Ansel Adams）和他的朋友照片杂志编辑弗雷德·阿彻（Fred Archer）共同出版了“区域系统”，该系统为摄影师提供了一种精确微调曝光的方法。他们的区域系统围绕使用18％标语牌（战舰灰色）而展开。这张卡取代了柯达的盒子顶部。18％的灰色目标已成为事实上的标准。如今，胶片和纸张的速度以及数字芯片已经过校准，并且使用18％的灰卡建立了胶片和数字ISO。

由于与反射式测光相关的陷阱，因此发展出了第二种测量方法，称为入射光读取方法。此方法将一个透明球体放置在测光表的入口上方。测光表靠近拍摄对象，并向后指向相机。因此，仪表在撞击物体之前就测量了光线（即将发生的古法语单词）。

入射法产生的读数与从灰卡上获得的反射式仪表的读数相同，但是，它消除了在安装和放置仪表时发生的大多数陷阱。在阳光普照的视野中，摄影师只能将仪表转向并对准虚构的相机。这种方法是非常准确的，并被好莱坞的摄像机操作人员采用，因为他们正在拍摄场景，并且可能以正确的曝光花费十万美元。。

技术资料：正确冲洗和冲洗负片后，胶片上的灰卡图像将呈现为特定的灰色阴影。同性恋的阴影相当于系数为5.5的中性密度滤光片，可将光透射率降低2½档。以百分比表示时，此值为18％。

当打印此灰卡底片上的图像，并且如果打印纸被曝光并显影至指定规格时，打印纸上灰卡的最终图像将具有与原始灰卡相同的18％反射率。

求和-18％的标语牌是唯一的音调：1.实际上，它具有18％的反射率。2.底片上灰卡的最终图像透射率为18％。3.在打印件上，灰卡的图像与原始灰卡相匹配，反射率为18％。

该18％的值是照相系统（胶片-数字-光刻）的键调或轴。这是科学-不能猜测工作。

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这也困扰了我很多年。很简单，从我们周围物体反射的平均光量为18％。有些东西更黑，有些东西更亮。但是平均为18％。我们的眼睛将平均反射率视为周围高光和阴影的中间色调。其他一些人使用数学和图表来解释线性和对数样式数据之间的差异。但是，我很高兴知道被摄体上有18％的直射光被反射到我身上，这将使我的中间调成为我的亮点和阴影可以跳舞的地方。