Vi förklarar ljusmätare

Den som varit med på den analoga tiden vet att det här med exponering ofta var något man fick ställa in själv på kameran. På många kameror kunde man titta in i sökaren och se en ljusmätare, varvid man samtidigt såg hur den ändrades när man vred på slutartid och bländare.

I dag har det hänt en hel del på den fronten. Dagens digitala systemkameror består inte bara av en ljusmätare, utan även av en hel modul som sköter kamerans exponering. Kretsen är programmerad för att mäta, justera, analysera och jämföra för att ge bästa möjliga ljusmängdsinsläpp till kamerans sensor.

Två typer av mätmetoder

För att mäta ljus inom fotografins värld finns egentligen två grundläggande metoder. Den ena metoden går ut på att mäta det inkommande ljuset, medan den andra mäter det reflekterande ljuset.

Att mäta det inkommande ljuset betyder att man mäter ljuset med en mätare precis vid det objekt man tänker fotografera, vilket innebär att man får ett hum om hur starkt det omgivande ljuset som träffar det man tänker fotografera faktiskt är. Ett annat sätt som var vanligt förr för att mäta det inkommande ljuset var den så kallade regeln »sunny 16«, som innebar att man kunde ställa in bländaren på 16 och sedan välja en slutartid som var ungefär ett genom iso-värdet om vädret man fotograferade i var soligt och fint. Hade du en iso 200-film ställde du alltså in bländaren på 16 och slutartiden på runt 1/200 eller 1/250.

Den andra och vanligaste metoden för ljusmätning, som också är inbyggd i dagens alla digitala systemkameror, är att mäta det reflekterande ljuset på det man fotograferar. Då ställer kameran i stället in sin exponering för att bilden ska bli neutral, vilket kan innebära problem eftersom kameran inte vet vad som syns i bilden som är väsentligt att exponera korrekt.

Utveckling av ljusmätare

De första av de ljusmätare som mätte det reflekterande ljuset var gjorda av grundämnet selen, och var av så kallad fotoelektrisk typ, vilket innebär att de genererade en spänning proportionell till det ljus som träffade den ljuskänsliga ytan. En av de första mätare som utnyttjade denna metod var Westons Universal 617 från 1932.

Fördelen med ljusmätare av selen var att de inte behövde något batteri för att fungera, och var lätta att använda i mekaniska kameror när de väl blev tillräckligt små under 50-talet. Nackdelen var att de inte kunde mäta svagt ljus på ett fungerande sätt. Under 60-talet blev användningen av det fotoresistiva materialet kadmiumsulfid allt vanligare. Materialet minskade sitt elektriska motstånd med ett ökat infallande ljus, och passade därför bra för att mäta det infallande ljuset. Nackdelen var att dessa ljusmätare behövde en strömkälla för att kunna fungera, men det gav i stället en högre känslighet.

På 70-talet tågade grundämnet och halvledaren kisel in i elektronikvärlden på allvar. Noggrannheten i mätvärdena ökades, och det blev också allt vanligare med tidsautomatik, där fotografen ställde in bländare och kameran valde exponering. Ljusmätningen hade helt integrerats för att själv kunna göra korrekta exponeringar.

Mer än bara ljuset

Utvecklingen med kisel har gått ännu längre. Dagens ljusmätare är nämligen ännu känsligare, och kan mäta ljusskillnader i så svagt ljus som reflekterande fullmånsljus, eller -2 EV (se tabell). Men principen med själva ljusmätningssensorn har också utvecklats för att bli mer exakt i sina mätningar.

I dag handlar ljusmätningen inte längre bara om att mäta ljuset, utan också om att analysera ljus i minsta detalj. Kameratillverkarna är hemlighetsfulla hur de har utvecklat sin teknik, men vi vet att sensorerna har fått fler pixlar som mäter ljusets styrka och väglängd – det vill säga färg. Det är också därför som ljusmätaren har namn som exempelvis »100K pixels RGB-sensor« som hos Canon 1D X.

Tittar vi på hur ljusmätaren »tänker«, så handlar det för denna om att hitta en slutartid som gör att bilden blir ungefär 18 procent grå, vilket är den siffra som representerar neutralt grå, varken för ljus (för vit) eller för mörk (för svart) – vilket också blir en bra exponering. För att göra detta lägger den samman mätpunkter från hela bilden och beräknar exponeringen. Problemet här ligger i att kameran inte har någon aning om vad som ska exponeras korrekt, om bilden innehåller både ljusa och mörka objekt – exponeringen blir därför ett medelvärde över bilden. En bild som skiljer sig mycket åt i ev-värde (exponeringsvärde) i sina olika delar blir alltså en svår nöt för kameran att knäcka.

Kameratillverkarna har därför programmerat den krets som styr ljusmätningen med en fotodatabas. Nikon har exempelvis spenderat över två år på att fotografera olika objekt med korrekt exponering för att bygga upp den exponeringsdatabas som finns i deras 1005-pixels RGB-sensor som sitter i Nikon D3 och D700. Dessa tiotusentals bilder har sedan byggt grunden för hur ljusmätaren ska »tänka« när den stöter på en viss scen som en fotograf vill fotografera.

På så vis kan ljusmätaren veta, tillsammans med en analys av färgerna, om bilden är tagen inomhus, utomhus, vilken källa ljuset är – en sol eller en lampa – eller om det är en människa i bilden. Och är det en människa så vet den åt vilket håll färgerna ska vara för hudtoner. Exponeringen väljs sedan därefter, och blir förhoppningsvis korrekt.

I dag används ljusmätningen för att styra över motivföljning och ansiktsdetektering, samt analysera högdagrar, ljuskällor och vitbalans.

Ökad kontroll

Men ibland hänger ljusmätaren ändå inte med. Som tidigare sagt så finns det tillfällen då mätningar av hela bildfältet luras av exempelvis en himmel eller solnedgång, motljus eller skuggor. Därför har kameratillverkarna skapat olika mätmönster för att ge en ökad kontroll för den som fotograferar.

Några vanliga typer av mönster är spotmätning, utsnittsmätning, centrumvägd mätning samt matrixmätning (flerfältsmätning). Med spotmätning kommer kameran att mäta ljuset i endast en liten punkt, vilket är bra om det är ett specifikt ställe man vill ska bli neutralt exponerat, exempelvis vid motljus. Utsnittsmätningen mäter en vald del runt centrum, medan den centrumvägda mätningen undersöker ljuset över hela bilden, men lägger tonvikten i korrekt exponering på att exponera korrekt mot mitten. Den mest avancerade mätningen är matrixmätningen, som analyserar ljuset i olika delar av bilden, undersöker avstånd, färg och bildinnehåll.