故事的故事是 Ansel Adams提出了“ 18％灰色”數字。在電影攝影的干草時代，他正在開發 zone系統，並且需要定義“中間灰色”。這是一個判斷電話。最終，這個想法流行了起來，但是電影和攝影公司選擇了他們自己的中間灰色。 一個有趣的事實是您的數碼相機可能使用的灰度級更接近12％。

無論數字是多少，中間灰度級背後的想法都不是“反映50％的光”。甚至說“它在吸收所有光（純黑）和反射所有光（純白）之間有一半”。

您的眼睛是對數檢測器。也就是說，如果光源變亮4倍，它只會似乎變亮2倍。如果將其增加32倍，則亮度只會提高5倍。如果將其亮度增加128倍，則亮度只會提高7倍。

上面的不是實際數字。您可以想像，衡量人們看起來明亮的事物非常棘手，並且因人而異。重要的是，正是這種雙眼的對數性質使中間的灰度保持在50％以上。

在考慮此問題時，有必要查看伽瑪圖表以獲得其他角度。例如，標準顯示伽瑪為2.2。曲線如下所示：

在8位空間中，50％的灰色是127（水平軸）。這與顯示器的〜20％亮度輸出對齊。對於顯示和打印來說，伽瑪的概念都很重要，因為它提供了線性（相機/圖像）數據和人眼對數靈敏度之間的映射或轉換。

人眼可以分辨在固定的瞳孔尺寸下，動態範圍大約為10-14個光圈。這比在14位RAW上拍攝的最佳數碼單反相機要好〜3檔。我們的大腦也能夠一次使用所有這些數據-就像我們在視覺皮層中內置了16位RAW圖像處理器[*]一樣，它會自動調整高光和陰影水平等，以獲得完美的曝光實時。約18％的灰度只是一個經驗值，適合我們的眼睛自然應用於他們所看到的場景的處理。

這是經驗性的，因為它可以正常工作並且在典型場景中看起來是灰色。但是，眼睛很容易被愚弄，並且對上下文非常敏感。大腦會無情地photoshop眼睛看到的東西，以試圖理解它，並且通常將灰色想像為對我們有意義的任何陰影。這是經典的錯覺：

，其中 A 和 B 正方形的亮度相同。因此，是的，眼睛是極度非線性的，而且在我們的視野中，其渲染甚至不均勻。黑暗變暗，明亮變暗，整個場景被嚴重壓縮成狹窄的感知範圍，我們可以從中提取細節。

在拍攝高動態範圍場景時，我認為對於攝影師而言，這是直覺的-我們確實必須在後期工作，以將高動態範圍場景平衡為看起來類似於眼睛所感知的形式。當我們可以控制燈光時，我們添加很多-填充，填充，填充。要獲得不需要大量後期處理的平衡彩色照片，我們需要添加盡可能多的光線以填充場景的黑暗區域-盡可能減小動態範圍，以生成更平坦，更自然的場景

要回答下面的評論，請從上面的圖像中得出要點：

[*] 更準確地說，對於那些希望的人來說，一些初始圖像處理和壓縮是由位於後面的幾層專門單元完成的信息發送到大腦之前是視網膜。

即使在感知問題上，膠片曝光寬容度也是偏愛18％灰色的另一個原因。如果試圖對場景進行曝光，以使場景中的平均灰度調將產生50％的曝光值，則亮度甚至是平均值的兩倍甚至會被炸掉。如果試圖曝光場景以使場景上的平均灰度會產生平均值，例如5％，那麼幾乎不會暴露出比平均水平低的事物。如果使用典型的35mm膠片具有5個f停緯度的準則，則18％的灰度將幾乎完全落在中間（2.47 f停相較100％下降），將其恰好位於5 f的中間停止範圍。

請注意，負片的拍攝和打印過程會產生非線性行為，這與數碼相機的行為截然不同。膠片上沒有暴露在任何光線下的區域應盡可能透明，並應使最終的打印件變成純黑色。為了獲得良好的純黑色印刷，需要將印刷曝光足夠長的時間，以使膠片中足夠接近透明的區域也將印刷為黑色。因此，如果要使印刷品具有良好的純黑色，那麼那些不應該是黑色的東西必須具有一定的最低曝光水平，以防止它們消失為無。在反面，它需要很多的光才能使膠卷變成黑色。即使場景的一部分被過度曝光也可能保留一些細節。

數碼拍攝時，情況有些不同：明亮的區域更容易飽和（丟失所有細節），而黑暗的區域則容易出現“噪點”。通常，即使非常嚴重的曝光不足以至於噪聲占主導地位，黑暗區域仍將包含大量細節。由於不同的相機具有不同的噪聲量（並且噪聲水平會根據各種條件而變化），因此，數碼相機的“理想曝光”中點通常可能與膠卷的中點非常不同。

我想補充一下，出於相同的根本原因，與CCD / CMOS傳感器不同，眼睛和鹵化銀emultion自然具有對數響應。

請考慮在焦平面上散佈一些分子。通過改變該分子（有機染料分子或AgX晶體）的狀態來記錄一個不刺激的刺激（在膜的情況下，兩個光子在一定的時間窗口內撞擊晶體），該單元現在被耗盡了。考慮一下何時已經擊中一半單位：另一種刺激有50％的機會擊中已經使用過的，因此不添加任何東西。使原始區域變暗所需的入射光要兩倍於原始區域。

現在，雙光子使事情變得複雜，但是分佈的整體形狀卻是同一種曲線。我記得在數學專欄中讀過有關“殭屍門”的文章。想像一下一個通向狹窄牆壁的紅地毯，上面有一扇門。殭屍在地毯上排成一行，有規律地隔開，並且每個都是隨機（均勻分佈）並排放置。

通過門進入的殭屍分佈稱為逆向日誌。現在想像一下，牆上有一排門，就像一個地鐵轉彎銀行。每個門只能使用一次。稍後，在曝光之後，您會注意到使用了多少轉盤樣式而沒有使用它們。顯微鏡可以讓您計算出樣品正方形中有多少黑點（裸露的晶體）。我不知道他是如何根據測試曝光量確定線性覆蓋範圍的：從經驗上講，一站式遞增可以找到媒體的功能，並指向中間的媒體。但是您如何知道沒有密度計的線性比例為18％？也許按比例混合顏料，所以它來自繪畫的傳統。

我的理解是18％的灰色被認為是我們周圍世界的平均光反射率-不是雪（大約90％）或另一端煤礦中的黑貓，而是平均一天的平均反射率。例如，草反射約18％的灰色，因此，如果您正在閱讀儀表，則可以從草上讀取讀數，然後從那裡進行計算。白種人的皮膚被認為約佔36％的灰色，因此您可以張開手，然後通過打開或關閉光圈來補償從那裡回來的18％-這適用於底片或透明膠片。

好吧……一張反射率為18％的卡片在人眼看來是中灰色。更正式地說：相對亮度為18％（相對於參考白色）的物體的亮度為50％。這不是一些隨機數。這是我們對亮度的非線性感知的結果。

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lightness

一些歷史可以幫助您了解灰卡的用途：

在1930年代中期，柯達實驗室的Jones先生和Condit先生從統計學上確定，典型的陽光照射場景已集成到反射率值中約佔18％。大約在這個時候，西方電氣公司將第一個照度計推向市場。柯達實驗室發佈建議；在場景中放置柯達膠片盒。似乎盒子反射了18％的環境光。現在，測量盒子頂部的反射光，並使用此讀數來設置曝光量。

1941年，著名的風景攝影師安塞爾·亞當斯（Ansel Adams）和他的朋友照片雜誌編輯弗雷德·阿切爾（Fred Archer）共同出版了“區域系統”，該系統為攝影師提供了一種精確微調曝光的方法。他們的區域系統圍繞使用18％的標語牌（戰艦灰色）而變化。這張卡取代了柯達的盒子頂部。 18％的灰色目標已成為事實上的標準。如今，已經校準了膠片和紙張的速度以及數字芯片，並使用18％的灰卡建立了膠片和數字ISO。

由於與反射測光有關的陷阱，第二種測量方法應運而生。入射光讀取方法。此方法將一個透明球體放置在測光錶的入口上方。測光錶靠近拍攝對象，並向後指向相機。因此，儀表在撞擊物體之前就測量了光（即將發生的古法語單詞）。

入射法產生的讀數與從灰卡上獲得的反射式儀表的讀數相同，但是，它消除了在安裝和放置儀表時發生的大多數陷阱。在陽光明媚的遠景中，攝影師只能轉身並將測光儀指向一台虛構的相機。這種方法是非常準確的，並被好萊塢的攝像機操作人員採用，因為他們正在拍攝場景，並且可能花費十萬美元進行正確的曝光。 。

技術資料：正確沖洗和沖洗負片後，膠片上的灰卡圖像將呈現為特定的灰色陰影。同性戀的陰影相當於係數為5.5的中性密度濾光片，可將光透射率降低2½檔。當以百分比表示時，該值為18％。

當打印此灰卡底片上的圖像，並且如果打印紙被曝光並顯影至指定規格時，灰卡上的最終圖像將打印在底片上。打印紙將具有與原始灰卡相同的18％反射率。

總結-18％的標語牌是唯一的語調：1。實際上它具有18％的反射率2。底片上灰卡的最終圖像透射率為18％.3。在印刷品上，灰卡的圖像與原始灰卡的反射率相差18％。這是科學-不能猜測。

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其他答案都沒有錯。 “ 18％”也與視頻世界有關：如果監視器的伽馬值為2.4，而您給它的信號為50％，則光輸出為0.5 ^ 2.4 = 19％。

通過一種神奇的巧合，模擬視頻信號和數字圖像文件（sRGB）或信號（BT.1886）幾乎在感知上都是統一的。 50％的信號可提供18-19％的亮度，但可感知的約為。 50％的亮度。名稱中帶有“ -ness”的數量始終與人類的感知有關。

後來，視頻行業試圖量化“亮度”感知和感知均勻性。 Peter Barten（Philips）奠定了許多基礎工作，從而獲得了博士學位論文和摘要論文（SPIE 2004）。杜比公司使用這項工作來標準化“感知量化器”，這是SMPTE標準2084中編寫的HDR電視的OECF。後來，Poynton，Nijland和我本人為同一OECF曲線發布了一個新公式並將其命名為“ Barten Lightness”功能（SMPTE MIJ 2015）。無論在哪裡，它都假定眼睛完全適應平均亮度水平。

此公式表明，在弱光（< 0.1尼特）下，人類的亮度感知遵循伽瑪曲線（1 / 2.07），在強光（> 1尼特）下遵循對數曲線。使用此公式，“ 50％亮度= 18％亮度”關係僅適用於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尼特的亮度的0.9％也被認為是50％的亮度。同樣，這是在眼睛對順序刺激完全適應之後，而不是在並排顯示時。

如果您想了解更多，我建議您查閱Charles Poynton的博士學位論文，我們的亮度公式位於第93頁。

請注意，Barten博士僅研究了黑白感知，因此，由此得出的任何信息僅適用於灰度。將感知均勻性應用於彩色成像是另一回事，我們也對此進行了嘗試。所有這些都是在高動態範圍和寬色域電視的背景下完成的。

它也困擾了我很多年。很簡單，從我們周圍物體反射的平均光量為18％。有些東西更黑，有些東西更亮。但是平均水平為18％，我們的眼睛會將此平均反射率視為周圍高光和陰影的中間色調。其他一些人使用數學和圖表來解釋線性和對數樣式數據之間的差異。但是，我很高興知道被攝體上有18％的直射光被反射到我身上，這將使我的中間調成為我的高光和陰影可以跳舞的地方。