تشریح ساده موضوعی پیچیده
تاریخچه
در اواسط دهه شصت میلادی پنتاکس Spotmatic (نورسنج) را روی دوربین های خود کار گذارد. این دوربین یک دوربین تک لنز انعکاسی (SLR) بود که ظاهری مدرن داشت و اولین سیستم نورسنج پشت لنز دنیا را دربر داشت. برای استفاده از این سیستم عکاس مجبور بود که بصورت دستی دیافراگم را ببندد تا نور را بخواند ، هر چند این سیستم یک نورسنج کامل نبود، ولی هر کس آنرا میخرید از خوشحالی و هیجان در پوست خود نمی گنجید. تصورش را بکنید، دوربینی آمده بود که می توانست نور صحیح را از پشت انواع لنز، با فیلترهای مختلف، و اجزاء مختلف اضافی روی لنز به شما بگوید، چیزی که قبل از آن برای عکاسان حرفه ای نیز یک معضل بزرگ به حساب می‌آمد.

جداول، نمودارها و سلنیوم
قبل از این سیستم، تنظیم نور مناسب یک مشکل بزرگ به حساب می‌آمد. البته برای نورسنجی، نورسنجهای دستی، نورسنجهای مخصوص اجزاء اضافی روی لنز و نورسنجهای گیره‌ای متصل شونده به دوربین و جداول و نمودارهای مخصوص تنظیم نور وجود داشتند.
نورسنجهای دستی اولیه سلولهای بزرگ لانه زنبوری از جنس سلنیوم داشتند. مشکل این نورسنجها این بود که در نور شدید یا نور کمتر از نور روز ابری کار نمی‌کردند. مدتی بعد سلولهای سولفات کادمیوم CDS به بازار آمدند که بخاطر اندازه کوچکشان می‌شد آنها را در سیستمهای یکپارچه با شاتر و یا نورسنج داخلی دوربین همانند آنچه که پنتاکس تولید کرده بود استفاده نمود.
تمام این تجهیزات و تلاشها برای این بود که عکاسان بتوانند نورسنجی صحیحی در عکسهایشان اعمال نمایند.
امروزه هر کس وارد دنیای عکاسی می‌شود بصورت عادی دارای یک نورسنج ماتریسی پیچیده روی دوربین خود می‌باشد. ولی به هر حال این سیستمها بدون خطا نمی‌باشند و در شرایط نوری پیچیده نمی توانند با دقت و بدون خطا نورسنجی نمایند. اجازه بدهید این بحث را با یکسری مقدمات شروع نماییم.
قانون آفتابی ۱۶

نورهایی که در شرایط طبیعی عکاس با آن مواجه می‌شود چندان متفاوت نیست. به همین دلیل قانونی به نام آفتابی ۱۶ تعریف شده است. به این معنی که در روشنترین روز، نور درست برای برای فیلمی با حساسیت عادی و سرعت متوسط شاتر، دیافراگم ۱۶ است. بنابر این اگر حساسیت فیلم شما ISO 200 و سرعت شاتر ۲۵۰/۱ می باشد در یک روز آفتابی دیارفاگم F/16 نور مناسبی به شما خواهد داد.
به غیر از شرایط نادر خاص همانند آتشبازی، منظره شب شهرها یا منظره‌ با نور مهتاب که معمولا به ندرت با آنها روبرو می‌شویم، محدوده نوری از آفتاب شدید تا نور معمولی داخل اتاق د رحدود ۱۰ گام نوری می‌باشد. فقط در میدانهای اسکی یا کنار دریا به خاطر انعکاس نور از سطح آب و شن یا برف، باید یک درجه دیافراگم پایینتر از قانون آفتابی ۱۶ را تنظیم نمایید.
پس می بینید که تنظیم نور آنقدرها هم مشکل نیست. فکر می‌کنم اکثر مردم قادر به تشخیص صحیح این ده مرحله نوری می‌باشند. اینطور نیست؟
چشمهای نورسنج سرخود!
متاسفانه (از لحاظ عکاسی ولی در واقع خوشبختانه) چشم و مغز انسان دارای یک مکانیزم نورسنجی خودکار بسیار عالی درون خود می‌باشد. بخاطر همین چشمهای شما به سرعت با شرایط نوری جدید تطابق پیدا کرده و زیاد متوجه شرایط نوری بسیار متفاوت جدید نمی‌شویم. به همین خاطر امکان اظهار نظر دقیق در مورد میزان نور اشیاء نورانی وجود ندارد. بطوریکه برای بیشتر مردم ۱۰ گام نوری مختلف در یک حد بوده و در حالت عادی چندان متمایز نمی‌باشد.
با این توضیح مشخص می‌شود که چرا نورسنجها برای عکاسی اینقدر ضروری می‌باشند. ولی قبل از اینکه نورسنجها و روش استفاده از آنها را توضیح دهیم ارزشش را دارد که ایده ساده ای از ۱۰ گام نوری و تنظیم نوری درست برای آنها به شما بدهیم. با این دانش شما آنقدر وابسته به نورسنج نخواهید بود که اگر روزی از کار افتاد نتوانید هیچ عکس درستی بگیرید.
فرض می‌کنیم دیافراگم دوربین روی f/8 و حساسیت فیلم ISO 400 باشد. در جدول زیر ۱۰ مرحله نوری و سرعت صحیح شاتر را بر اساس این دیافراگم و حساسیت بیان کرده ایم:

روز آفتابی در هوای آزاد — ۲۰۰۰/۱ ثانیه
یک روز مه آلود روشن — ۱۰۰۰/۱ ثانیه
نور روز ابری روشن بدون سایه — ۵۰۰/۱ ثانیه
یک روز ابری نسبتا تیره یا در سایه روباز یک روز آفتابی — ۲۵۰/۱ ثانیه
یک روز ابری با ابر متراکم و تیره – ۱۲۵/۱ ثانیه
سایه عمیق، مثلا درون جنگل در یک روز ابری روشن — ۶۰/۱ ثانیه
در گردو غبار تیره طوفان یا در بعد از ظهر یک روز ابری تیره — ۳۰ /۱ ثانیه
داخل یک فروشگاه یا مکان سربسته روشن — ۱۵/۱ ثانیه
داخل یک مکان تئاتر یا ورزشگاه با نور خوب — ۸/۱ ثانیه
داخل خانه با نور خوب — ۴/۱ ثانیه
البته شما می‌توانید ترکیب دیافراگم و سرعت شاتر را مطابق نیاز و سلیقه خود تغییر دهید. مثلا داخل خانه بجای استفاده از دیافراگم ۸ وسرعت ۴/۱ ثانیه شاتر می توانید از سرعت ۳۰/۱ و دیافراگم ۲.۸ استفاده نمایید. حتما این را می دانید که با هر گام افزایش در میزان دیافراگم (یعنی بستن دیافراگم) سرعت شاتر را باید نصف کنید و بر عکس. مثلا اگر نور مناسب در شاتر ۳۰/۱ ثانیه با دیافراگم F/8 می‌باشد، می‌توان سرعت شاتر را دو برابر نمود یعنی ۶۰/۱ ثانیه و در عوض از یک درجه دیافراگم بازتر یعنی F/5.6 استفاده نمود و یا سرعت شاتر را نصف کرد (۱۵/۱) و دیافراگم را یکدرجه تنگتر کرد (F/11). بنابر این بهتر است جدول فوق را به عنوان یک معیار که در ۹۵ درصد موارد جواب می دهد به خاطر بسپارید و در شرایط مختلف بسته به نیاز خود (مثلا افزایش عمق میدان یا افزایش سرعت شاتر بخاطر تحرک سوژه) ترکیب مورد نظر خود را محاسبه و اعمال نمایید.
نورسنج چکار می‌کند؟
نور سنج فقط یک کار می‌کند و آن اینست که به شما می گوید که تنظیم نور صحیح برای خاکستری ۱۳ درصد چیست. این میزان خاکستری تقریبا همان طیف سبزی چمنها یا رنگ سیمان است. نورسنج‌هایی که امروزه در اکثر دوربین ها بکار می روند نورسنجهای انعکاسی می‌باشند. یعنی نور انعکاسی از سوژه را اندازه می گیرند. این روش راه مناسبی برای تعیین نورسنجی است ولی امکان خطا در آن نیز وجود دارد، چون چمن و سیمان معمولا سوژه اصلی ما در عکاسی نیستند!
خوشبختانه در بیشتر موارد ترکیب اجزاء موجود در کادر عکس مثل چمن ها، آسمان، مردم، درختان و صخره‌ها وقتی میانگین گیری شوند طیف خاکستری در حدود همان ۱۳ درصد را دارا می‌باشند. اما بخاطر اینکه در بیشتر مواردی که ما عکاسی می کنیم طیف رنگی سوژه ها مطابق میل سازندگان نور سنجهای پشت لنز نیست، آنان مجبور شده‌اند که از تکنیکهای پیچیده و نورسنجهای چند ناحیه‌ای و الگوریتم‌های نرم‌افزاری پیچیده برای افزایش دقت و درست کار کردن سیستم نورسنجهایشان استفاده نمایند.
گربه سیاه و طوفان برفی
مثال معمول برای اشتباه نورسنجهای انعکاسی مثال یک گربه سیاه در یک معدن زغال سنگ یا یک گربه سفید در یک کولاک برفی است. در هر دو حالت اگر حتی از بهترین و پیچیده‌ترین نورسنج ماتریسی نیز استفاده نمایید نتیجه کارتان یک تصویر بسیار بد نورسنجی شده و دارای نور بسیار کم یا بسیار زیاد می‌باشد.علت این است که نور سنج گربه سیاه و زغال‌ها یا گربه سفید و برف را بصورت خاکستری ۱۳ درصد می‌بیند. حتی هوشمندترین الگوریتم‌های کامپیوتری نیز هنوز قادر به تشخیص اینکه سوژه چه چیزی است نمی‌باشند و بنابر این برای هر صحنه تنها نور “درست” بر اساس خاکستری ۱۳ درصد را تعیین می کنند نه نور مناسب برای آن صحنه خاص را.
عکاس هوشمند با دانستن این مطلب از جبران نوری برای تصحیح نور سنجی استفاده می نماید. در واقع بخاطر این که بیشتر تازه کاران از فیلمهای رنگی نگاتیو با محدوده وسیع نوری‌ا‌ش استفاده می نمایند، حتی چنین شرایطی نیز به ندرت پیش می‌آید و نهایتا هیچ کس باهوشتر از خود نورسنج نیست.
اما عکاسان حرفه‌ای و هنری معمولا از اسلایدهای رنگی که دارای محدوده نوری محدودتری هستند استفاده می نمایند. با این نوع فیلم اگر نور بیشتر از نیم گام اشتباه باشد بخصوص زیادتر باشد عکس از بین خواهد رفت.
نورسنج برخوردی

در اینجا کاربرد نورسنجی را که شبیه Sekonic L508 قادر به خواندن نور برخوردی می‌باشد توضیح می‌دهیم. معمولا در این نوع نورسنجها یک نیم کره به اندازه توپ گلف روی یک پایه چرخان تعبیه شده است و برای خواندن نور بجای تمرکز نورسنج روی سوژه و خواندن نور انعکاسی (همانند نورسنج دوربین)، باید نورسنج در معرض همان نور که سوژه در آن قرار دارد قرار داده شود.
نیم کره (Lumisphere) بصورت یک جسم با خاکستری ۱۳ درصد طراحی شده است و بنابر این همان نوری را می‌خواند که از نور انعکاسی مجموعه یک صحنه یا یک کارت ۱۸ درصد خاکستری کداک خوانده می‌شود. (هنوز کسی نفهمیده این کارت ۱۸ درصد کداک چه ربطی به تنظیم نور ۱۳ درصد نورسنجها دارد!!!)
زیبایی نگرش نورسنجی برخوردی در این است که شما نیاز به حمل کارت شاهد خاکستری بزرگ همراه خودتان به صحنه عکاسی ندارید و نگران نیستید که بخاطر نوع خاص سوژه‌اتان و انعکاس یا رنگ آن اشتباهی در نورسنجی انجام دهید.
نورسنج نقطه‌ای
روش سوم بعد از نورسنجی انعکاس مستقیم و برخوردی نورسنجی نقطه‌ای است. در واقع نورسنجی نقطه‌ای تفاوتی اساسی با سایر انواع نورسنجی انعکاسی ندارد. شما دوربین یا نورسنج دستی را روی سوژه‌ای که می خواهید عکاسی کنید می‌گیرید و نور را می خوانید. اما تفسیر نور خوانده شده و دانستن اینکه چه چیزی را بخوانید یک لم خاص دارد. از دید تجربی این نوع نورسنجی مفیدترین نوع برای تمرین می باشد.
یک نورسنج نقطه‌ای ناحیه کوچکی از صحنه قابل مشاهده را در نظر می‌گیرد. مثلا نورسنجی مثل Sekonic L508 ناحیه متغیری در حدود ۱ درجه را می خواند. نورسنجهای روی دوربین خودکار بوده و نیاز به فکر کردن عکاس ندارند. استفاده از نورسنج نقطه‌ای نیاز به دانست اطلاعاتی از مشخصات فیلم، محدوده‌های کنتراست و دیگر جنبه‌های کنترل نور دارد.
معمولا نورسنج نقطه‌ای همراه با یک سستم ناحیه‌سنج بکار گرفته می شود. بدون اینکه بخواهیم وارد جزئیات این سیستم شویم، توصیحی در مورد نحوه استفاده از نورسنج نقطه‌ای و کنترل نور با استفاده از مفاهیم اولیه این سیستم می‌پردازیم.

در شکل بالا سه تصویر نشان داده شده است. د رسمت چپ یک عکس ساده گرفته شده در یک صبح با نور درخشان نشان داده شده است. این عکس با حساسیت ISO 100 و دوربین Canon D30 گرفته شده و نورسنج دوربین سرعت شاتر ۱۲۵/۱ ثانیه و دیافراگم F/8 را برای کل منظره نشان داده است. همانطور که در نمودار هیستوگرام در پایین سمت راست شکل می بینید، نورسنجی از لحاظ تکنیکی کامل است. تغییرات از نواحی سایه تا نورهای درخشان هموار بوده و فقط کمی از سایه ها قطع شده ، در حالی که در بخش نورهای شدید کمی از دست رفتن اطلاعات دیده می‌شود. (برای اطلاع بیشتر از معنی و نحوه تفسیر هیستوگرام به مقاله هیستوگرام چیست مراجعه نمایید ). اکنون به تصویر صفحه نمایشگر نورسنج Sekonic نگاه کنید. این نورسنج در همان لحظه برای خواندن نورسنجی نقطه‌ای نواحی مختلف کادر استفاده شده است. این نورسنج اطلاعات دیجیتالی ۱۲۵/۱ را بین f/8 و f/11 برای ناحیه روی سقف خانه نشان می دهد که در حدود نیم گام از آنچه که کانن برای تمام کادر نشان می‌دهد پایینتر است. اگر به اطلاعات نورسنج دوباره نگاه نمایید می بینید که یک مربع کوچک بین f/2.8 و f/4 و مربع کوچک دیگری بین f/22 و f/32 قرار دارد. این اطلاعات مربوط به خواندن نور در نواحی نشان داده شده می‌باشد (در آسمان و در ناحیه سایه کنار ساختمان) اگر تعداد گامهای دیافراگم بین این دو نقطه ابتدایی و انتهایی را بشمارید می بینید که در حدود ۶ گام با هم تفاوت دارند. مربع واقع در وسط بین f/8 و f/11 نتیجه فشار دادن دکمه میانگین روی نورسنج می‌باشد که دو داده بالایی و پایینی را میانگین گرفته است. این مقدار دقیقا با مقداری که روی سقف خانه که تقریبا نزدیک طیف خاکستری متوسط می‌باشد هماهنگی دارد. این اطلاعات به ما چه می‌گوید؟ اول اینکه باید توجه نماییم که بیشتر فیلمهای اسلاید دارای حداکثر محدوده نوری برابر با ۵ گام می باشند. بهترین دوربین دیجیتال نیز دارای محدوده نوری ۶ گام و فیلم نگاتیو رنگی دارای محدوده نوری ۷ گام می‌باشد. نهایتا فیلم سیاه و سفید که با دقت و مهارت ظاهر شده باشد دارای گام نوری ۸ می‌باشد. همچنین به یاد داشته باشید که محدوده معمولی مقادیر روشنایی در دنیای واقعی حدود ۱۰ گام می‌باشد – از کمترین نور قابل تشخیص تا روشنترین نور در ساحل دریا یا منظره برفی. *** عکس بالایی چون با یک دوربین تقریبا مدرن دیجیتالی گرفته شده توانسته است محدوده نوری مورد نیاز را بصورت لب مرزی پاسخ گوید. فقط در ناحیه آسمان و اندکی در سایه های عمیق اطلاعات از دست رفته است. این عکس در مد ۸ بیتی منتقل شده و تنها تنظیمی که روی آن انجام شده اندکی Unsharp Masking بوده است. هیچ تنطیمی روی Level یا Curve ها انجام نشده است. اگر این عکس در مد ۱۶ بیتی گرفته می‌شد و در فتوشاپ اندکی وقت صرف آن می شد اطلاعات از دست رفته در ناحیه سایه و آسمان قابل بازیابی بود (برای اطلاع بیشتر در این مورد به مقاله عمق بیتی چیست مراجعه نمایید)

کار کردن با آنچه که طبیعت عرضه می‌کند

عکس گرفته شده با Rollei 6008 و لنز ۳۰۰ میلیمتری Schneide روی فیلم Provia 100F

عکاس در استودیو می تواند نسبت‌های نوری را تنظیم نموده و تمام روشهای نورپردازی را تحت کنترل خود داشته باشد. اما در مورد عکاسی منظره و طبیعت مجبور است به همان شرایطی که وجود دارد اکتفا نماید.
به همین دلیل بیشتر عکاسان حرفه‌ای که در بیرون استودیو کار می کنند همیشه همراه خودشان یک نورسنج دستی دارند تا علاوه بر آنچه که نورسنج دوربین تعیین میکند بتوانند در مورد نور تصمیم دقیقتری بگیرند. یک نورسنج شبیه Sekonic 508 یا ۶۰۸ که جدیدتر است عالی است، چون دو نوع نورسنجی برخوردی و نقطه ای را با یک دستگاه انجام میدهد. (در واقع این نورسنجها فلاش سنج نیز هستند ولی چون خارج از بحث این مقاله است در مورد آن بحثی نشده است).
بهتر است از نورسنج بیشتر اوقات در حالت برخوردی استفاده شود و فقط هنگامی که ممکن نباشد از نور سنجی نقطه‌ای استفاده گردد و نقاط روشن و تیره اندازه گیری و متوسط آنها استفاده شود. البته تمام اینها بستگی به این دارد که عکاسی در شرایطی باشد که فرصت این کارها وجود داشته باشد.
تجربه
برای تمرین آموخته ها بهتر است هم اکنون خودتان تجربه کنید. مد نورسنجی خودکار دوربین را غیر فعال نموده و دوربین را در مد دستی قرار دهید. اگر نورسنج دستی ندارید از نورسنج دوربینتان برای خواندن نور نقاط مختلف صحنه از فاصله نزدیک استفاده نمایید – شامل نقاط روشن و تیره ای که می خواهید جزئیاتش بخوبی در عکس بیفتد- و سپس ببینید اختلاف آنها چند گام نوری است. آیا فیلم شما قادر به تحمل این محدوده می باشد؟ متوسط این دو قرائت چقدر است؟ این میزان متوسط چقدر با انتخاب نور دوربین برای کل صحنه تفاوت دارد؟
اکنون با این نورسنجی متوسط و یک گام بالاتر و پایینتر عکس بگیرید و نتیجه را یادداشت نمایید. اگر از اسلاید استفاده نمایید با وضوح و شدت بیشتری میتوانید نتیجه این کار را ببینید.
چرا باید این کار را کنیم؟ چون با این کار شما مجبور خواهید شد در مورد نور، کنتراست و توانایی فیلم (یا سنسور دیجیتال دوربینتان) تعمق بیشتری نمایید. فقط به خاطر داشته باشید که اجازه ندهید نقاط پرنور صحنه در عکس دارای نور بیش از حد و سفیدشدگی شوند. عکسی که دارای نور بیش از حد شود دارای هیچگونه اطلاعاتی نیست و تقریبا هیچ راهی برای اصلاح آن وجود ندارد. در حالی که در عکسهای با نور کم اطلاعات کمی وجود دارد که ممکن است بتوان آن را بهبود بخشید. بنابر این یک مقدار کم نور شدن عکس همیشه مطلوبتر از پرنور شدن آن می‌باشد.

*** هنوز رقیبی از لحاظ محدوده نوری یا محدوده دینامیکی، دقت نوری و رنگی برای چشم انسان پیدا نشده است، چشم انسان علاوه بر محدوده نوری بالاتر از ۱۰ گام، دارای ۱۲۰ میلیون سلول میله ای گیرنده نور و حدود ۶.۴ میلیون گیرنده رنگ می باشد. با احتساب کل سلولهای گیرنده نور و رنگ در چشم انسان، چشم انسان یک وسیله اپتیکی با حدود ۱۳۰ مگا پیکسل دقت و محدوده دینامیکی کامل بالاتر از ۱۰ گام، دارای دقت رنگی حدود ۱۶ میلیون رنگ (۸ بیت) و یک سیستم کامل کنترل و پردازش اطلاعات تصویری و … می‌باشد. جالب توجه می باشد که چشم انسان دارای تراز سفیدی بسیار دقیقی است که باعث می شود شما اشیاء سفید را بخصوص اگر قبلا آنها را دیده باشید در هر شرایط نوری مختلف سفید ببینید و با توجه به سابقه ذهنی کنتراست، طیف رنگی و اشباع رنگ اجسام را مطابق واقعیتی که باید باشند مشاهده نمایید. دوربین دیجیتال بیشترین شباهت را به چشم انسان دارد و شاید تنها چیزی که از چشم بیشتر دارد امکان ضبط تصاویر و فلاش! می‌باشد. هر چند تصاویر در مغز انسان به گونه دیگری ذخیره می شود ولی نه با دقتی که بعدا بتوان دوباره به آن رجوع نمود و دوباره جزئیات را بررسی کرد (البته در این زمینه نیز اعتقاد است که تمام تصاویر با دقت تمام در ضمیر ناخودآگاه انسان ذخیره می شود ولی انسان به طور عادی قادر به بازیابی آنها نیست. شاید اعتقاد ما مبنی بر نمایش تمام لحظات زندگی انسان بعد از مرگ دلیلی بر این ادعا باشد!)

مراجع:

http://www.luminous-landscape.com

http://www.atmob.org/Articles/AstroAndEye.html

http://clarkvision.com/imagedetail/eye-resolution.html