船用阀门厂家:摄影原理

数码相机成像原理

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大家好,首先这次讲课不能算讲课,就算大家一起相互学习和交流吧.我没有写什么讲课的讲义,所以如果我打的比方或者是比喻不恰当的话大家多包涵一点。

    下面我先简单讲一讲数码相机的成像原理,其实数码相机的成像原理与胶卷的成像原理差不多。不同的是,数码相机的底片是一个板－－CCD板,CCD板接受镜头传递过来的影像经过模拟数字转化器转化成数字信号后存储在卡当中，大家知道底片越大，成像质量越好。所以原理上讲：CCD板的大小对成像质量极为重要。

    一张胶片或者说一张相片它所获得的曝光量应该是不变的。打个比喻,如果相片的曝光量是一桶水的话,要装满这桶水,光圈就好象水流的大小,放水的时间就好象快门一样,如果你想把这桶水很快的装满.那么你的水流量一定很大,水流量大时间就会缩短,如果你的水流量很小,那么你的时间就很长.所以光圈与快门的速度是相互关联的.是成反比的.就是说,如果快门越快,光圈就要越大.

    但在考虑选择光圈与速度时,应该考虑这两个哪一个比较重要一点。比如说你在拍摄一个运动的物体时,要想把运动的物体拍的比较清楚,你就要用比较快的快门速度,比如说1/750s或者是1/1000s,这种情况下,光圈就应该开的比较大.如果你想拍摄比较有深远感的风景,要想把远近的景物都表现的很清楚,那么就应该先考虑光圈值,就应该用比较小的光圈以获得比较大的景深.

   下面我就简单地讲一讲什么是光圈。光圈其实就是在镜头里的一个孔,但是这个孔是可以调整孔径大小的,我们常说的2.8、4、5.6、8，其实不是单纯的数值，快门是一个比值， 其实准确的应该说是1/2.8、1/5.6、1/8，所以说数字越小的孔径越大，反之越小。这个一般在很多初学者的概念中容易混淆，我们一般说的光圈说的一级或者是一档，它是一个倍数关系，就是说在这个倍数关系当中，透过的光线是前一个的一倍。比如说2.8与4是一倍的关系，4和5.6又是一倍的关系，5.6和8又是一倍的关系，还有现在许多数码相机上面它设有半级就是说介于5.6和8之间还有一个数值，所以我们在知道这个光圈的值后，再配合快门速度的运用，就可以组成一个曝光的组合。比如说快门的速度有1s、1/2s、1/4s、1/8s ，它的关系也是成倍的。所以说这两个组合，通过不断的配合得到的曝光量是一样的，比如说我可以用5.6的光圈与1/125S  那么我如果把光圈值调大一级比如说调到8，我的快门速度可以缩小一级，就是1/60秒，那么这两个组合在曝光量上是完全一样的，就是说5.6+1/125=8+1/60的曝光量是一样的。

      因为控制曝光的机构吧，基本上全部是在镜头上面。下面就讲一讲镜头的一些技术指标。比如说一般我们在相机镜头的外缘常常可以看到35mm、50mm、100mm的字样，或者35mm-115 mm 这些数字代表什么意义呢？它们代表的是镜头的焦距（因为CCD板其实是很小的，所以现在数码相机一般说的标准镜头是参照以前的胶卷相机135的标准来算的。）真正的数码相机焦距要小得多。还有就是我们常说的标头（标准镜头）什么叫标准镜头？其实标准镜头与相机的焦距是有关系的，什么是相机的焦距？相机的焦距是说相机聚焦在无限远的时候从它的光学中心到CCD板平面的距离，就叫它的焦距，一般所说的标准镜头的焦距是接近或者等于CCD板对角线的长度。135的标准镜头，因为135的底片，对角线大概是43mm还是45mm，所以说它的标准镜头的焦距应该是50，就是说焦距是50的镜头称为135的标准镜头。比标准镜头焦距长的为长焦距镜头，反之叫广角镜头，但是现在一般的镜头都是可以通过调整变焦的，所以叫变焦距镜头。广角镜头它所包括的内容要比标准镜头与长焦镜头包括的景物要多一点，故比较适合风景照片的使用.

   下面我们谈一谈景深的问题，因为我们拍一张照片都要谈对焦，因为现在的数码相机都是自动对焦的，是通过相机发射红外线然后接触到前面的事物过后反射回相机，相机根据红外线反射的时间算出距离，然后自己调节焦距。其实我们的焦点就是说一张相片上最清楚的地方，也就是说我们能够在底片上是呈现完全清楚的地方，所以说有的同志说为什么我的相片远处比较模糊就是这个意思，并不是说你的手抖了，而是说景深不够所以造成模模糊糊的样子，它的景深就是说在焦点的前面和后面有一段距离是清楚的，那么景深的关系和什么比较大呢？

      景深的大小是和  光圈的大小 还有  镜头焦距的长短  和  摄影距离的远近  这三个有密切的互动关系，就是说镜头的焦距越长，就是我们通俗讲的长焦镜头，光圈越大，摄影距离越近，那么景深就会很小，反之，如果镜头的焦距比较短，就是说广角镜头，光圈越小，摄影距离越远那么景深也就会很长，所以了解这个原理过后，我们就可以根据自己的相片来确定光圈值的大小，如果你要表现的比如说是人物，你想虚化背景的话，就可以用稍微长焦一点的镜头，光圈比较大，距离这个人像的距离可以适当的接近。那么你拍下来的景深就会很浅，这个人物的前面和后面都是呈模糊的状态，这样就会很突出你所需要的主体，比如你想拍风光照片，希望前面和后面都很清晰的话，就可以用广角镜头，然后把光圈缩小，把摄影距离拉远一点，景深就会很长，就是说从近处与远处都是很清晰的，就是说会达到自己的摄影的要求吧。还有就是快门。快门的档位很好解释，比如说1/60、1/125数值上面是呈倍数的。

      有一个算是小知识吧，就是说大家在没用三角架的情况下，什么样的速度是安全的，就是说手能够控制住拍下来的相片是清晰的，其实有一个很简单的判断方式。就是说如果你手中的相机用的是标准镜头，比如说是50mm时，你的光圈速度应该是接近于焦距数值的大小，比如说1/60s，如果你用的是长焦镜头，比如说是300mm，你的安全速度应该在1/350，所以说如果有长焦镜头的同志的话，最好不要太迷信自己的铁手功，出去拍摄的话最好还是带上一个三角架，这样比较好一点，

       总的来说吧，控制曝光主要就是快门和光圈，还有一个值就是感光度，其实一般感光度是不用变的，如果要追求成像比较好的话，最好用低感光度，比如说80或100，如果用高感光度的话，它的电路会增加它的电路的补偿它的电流增大，会造成噪点的增多。所以一般除非是很暗的情况或者是想表现粗糙事物的时候才调整感光度，我感觉一般情况下还是尽量用比较低的感光度好一点。

       好了，今天就暂时讲到这里，如果有什么问题的话，大家可以提出来，因为我没有写讲义，是想到什么说什么。可能有的地方讲的很粗略，就是说大家有什么问题可以提出来大家互相讨论。

定焦：也需要对焦  对焦和变焦头一样,自动头就自动对焦,手动头就手动对焦,

光学变焦与数码变焦的各自原理

光学变焦英文名称为Optical Zoom，数码摄像机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码摄像机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候，视觉和焦距就会发生变化，更远的景物变得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。

    显而易见，要改变视角必然有两种办法，一种是改变镜头的焦距。用摄影的话来说，这就是光学变焦。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。另一种就是改变成像面的大小，即成像面的对角线长短在目前的数码摄影中，这就叫做数码变焦。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了“相当于”镜头焦距变化的效果。光学变焦要了解光学变焦的原理，首先我们来看看镜头成像的过程。在我们的初中物理课上，老师都会给我们做放大镜成像的试验，燃烧的蜡烛通过放大镜会在白板上清晰地投影出来，同时随着放大镜的前后移动，燃烧的蜡烛在白板上影像的大小会发生变化。这既是相机成像的原理，也是光学变焦的原理所在。相机的光学变焦就是通过改变镜头中焦点的位置，来改变进入镜头光线的角度，从而使同一距离的被摄物体在感光元件上变得更大，或者让更远的物体能够更清晰得聚焦在感光元件上。上面是相机成像简单的平面图，光学变焦就是通过移动镜头内部镜片来改变焦点的位置，改变镜头焦距的长短，并改变镜头的视角大小，从而实现影像的放大与缩小。例如将焦点向成像面反方向移动，则焦距会变长，图中的视角也会变小。这样，视角范围内的景物在成像面上会变得更大。这就是光学变焦的原理。

数码变焦在原理上理解起来就比较复杂一些。就现在的主流技术来看，数码变焦是利用影像处理器将感光元件中某一区域的感光单元所获得的图象信息进行单独的放大。但是，这种单纯的放大事实上和图象处理软件中的局部放大是完全一样的，完全没有任何使用价值。现在，许多数码相机内部已经含有图象演算软件，它可以在图象放大，细节损失的同时，将每个像素周边的像素特点进行分析，并用分析所得的数据在该像素周边增加像素，实际上就是所谓的“插补”成像。这在一定程度上可以减轻局部放大对图象质量的影像，但事实上，这种减轻往往是非常有限的。我们将数码相机的成像结构进行简化可以获得。在数码变焦时，被摄物体通过镜头在感光元件上的投影成像的大小并没有改变。只是，相机内部软件通过对感光元件中央部分的像素进行截取，并且使用内置软件进行放大以及插补，从而达到将影像放大的效果。这样的过程就是我们在数码相机中常看到的数码变焦。

正如上面的分析，光学变焦是利用镜头内透镜的移动来改变焦距，从而实现影像的放大与缩小。这种图象的放大是通过物理学原理，在放大过程中，感光元件从被摄体中直接感光并形成影像，而没有经过其他任何的电子放大处理。并且在这个过程中，感光元件都是全幅面成像，图象能够保持原有的最高分辨率。因此，通过光学变焦所获得的影像不但使被摄物体变大了，同时也相对更加清晰。这是光学变焦的主要优势.

摄影原理

2007-10-19 09:38:28    业界 |  评论(1) |  浏览(2450)

在实际拍摄中，我们可能直接使用专门的长焦距镜头，也可能是运用摄像机变焦距镜头中的长焦距部分，所拍得的画面效果和造型表现是一致的，具体有以下一些特点。

1.视角窄
长焦距镜头视场角窄于40°，例如：镜头焦距25 mm，视场角为 45°左右。镜头焦距50 mm，视场角为 23°左右。镜头焦距75 mm，视场角为 14°左右。镜头焦距100 mm，视场角为 12°左右。镜头焦距150 mm，视场角为 8°左右。
（以上数值均为近似值）。

2.景深小

景深是指当镜头针对某一被摄主体调焦清晰之后，位于该主体前后方的景物也能形成清晰影像的纵深范围。景深受光圈（F值）、物距（拍摄距离）和镜头焦距三个因素影响，在F值、物距不变的情况下焦距愈长景深愈小，例如：焦距25 mm、F值为4、物距6米，景深从4米至11.5米，景深范围为7.5 米。焦距50 mm、F值为4、物距6米，景深从4.8米至7.9米，景深范围仅得3米。如果用150 mm焦距的镜头、F值为4、物距6米，景深范围仅为0.3米。

3.画面包括的景物范围小
由于长焦距镜头视场角窄、景深小，从图3-2中可以看出，画面中呈现的景物范围受到前后（景深范围）、左右（视场角）的"夹击"，因而画面中只能表现出较小的空间范围。

4.长焦距镜头压缩了现实的纵向空间

长焦距镜头压缩了纵深方向的景物， 画面的纵深感和空间感弱，使镜头前纵深方向上的景物与景物之间的距离减小，多层次景物有远近相聚、前后重叠在一起的感觉。

5.长焦距镜头有"望远"的效果

长焦距镜头拍摄的画面有将远处物体拉近的视觉效果，如同人们生活中用望远镜观察远处的物体那样。由于长焦距镜头的造型特点，远在10米之外的细小物体如同就在眼前伸手即可触摸到似的。观看这种镜头拍摄的画面，很难对景物与摄像机之间的实际距离作出准确的判断。

6.长焦距镜头在表现运动主体时，对横向运动表现动感强，对纵向运动表现动感弱

长焦距镜头对横向于摄像机镜头轴线方向的运动物体表现动感强，主要原因是由于长焦距镜头视场角比较狭窄，当运动物体作横向运动时，在较短的时间内就可通过镜头视角内的视域区，表现在电视画面上的形象是，物体从画框一端入画，很快地通过画面从画框另一端出画（见图画3-3）。此时画框的两端实际上就是镜头视场角的两条边线，狭窄的视角使画面表现的空间也很狭窄，人物从中通过时在画面上产生了迅速的位移，使观众觉得人物的运动速度很快。

长焦距镜头对于迎着摄像机镜头方向而来，或背着摄像机镜头方向而去的运动物体表现出一种动感减速弱的效果。主要原因由于长焦距镜头压缩了景物的纵向空间，一段"漫长"的道路被挤压在一起，减缓了物体由远而近或由近而远的运动所应引起的自身形象的急剧变大或变小的变化速度。人们对纵向运动物体速度辩别的重要标准--物体由小到大或由大到小的视差比例变化减慢了，使人觉得该物体运动速度缓慢，好像位移变化不大，总是处在一个位置的似的。



用广角镜头或用变焦距镜头中的广角部分拍摄的电视画面具有以下一些特点：



1. 视角宽



广角镜头的视角要比人的正常视角宽。一般来说广角镜头的视角宽于60°。



例如： 镜头焦距16mm ，视场角65°左右。



镜头焦距12mm ，视场角86°左右。



镜头焦距10mm ，视场角98°左右。



（以上数据为近似值）。



2. 景深大



广角镜头不仅能包容视域更宽的景物，而且能够展现纵深方向上更深远的景物。



例如； 镜头焦距25mm ，F值4，物距6米，景深从3米至于11.5米，景深范围为8.5米。



镜头焦距16mm ，F值4，物距6米，景深从3米至于25米，景深范围为22米。



如果用10mm焦距的镜头，F值为11，物距6米，景深从1.8米至无限远，景深范围有近百米甚至更远。



3. 画面包括的景物范围大



广角镜头不仅视场角宽，而且景深范围大，因而能将镜头从纵横两个方向的大部分景物收进画面，呈现一个视野开阔，包容众多景物的画面。广角镜头与长焦距镜头相比，在表现空间方面具有更强的能力。



4. 广角镜头有曲像畸变现象



焦距很短、视场角很大的广角镜头近距离拍摄某些物体时，由于镜头曲像畸变原因，线条透视效果强烈，线条倾斜、变形，具有某种夸张效果。摄像机位置离被摄体距离越近，这种变形与夸张的效果越明显。



5. 广角镜头在表现运动对象时有两个重要特征



对横向运动的对象表现动感弱，并且物距越远越弱；对纵向运动的对象表现动感强，并且物距越远越强。



广角镜头对横向于摄像机镜头轴线方向的运动物体表现动感弱的主要原因是由于广角镜头视场角比较宽，画面表现的横向空间远比长焦距镜头要开阔得多，



当运动物体在镜头前作横向运动时，在画面上位移缓慢因而显得动感较弱。



广角对于迎着摄像机镜头方向而来或背着摄像机镜头方向而去的运动物体表现出一种动感加强的效果。主要原因是广角镜头强烈的纵深线条变化使镜头前纵向运动物体由小到大急剧变大、背向而去的物体由大到小急剧变小。这种变化速度快于生活中人们对纵向运动物体的经验速度，当观众以自己的经验为标准去辨别广角镜头所表现的纵向运动物体时，即觉得该物体运动速度快、动感强。许多摄像师利用广角镜头这种独特的造型特点，纵向低角度拍摄运动物体，使运动物体的动感强烈而明显。



6. 广角镜头便于肩扛拍摄，画面易于平稳清晰



广角镜头与长焦距镜头相比较，在相同情况下还具有画面清晰度高（减少了长焦距镜头容易出现的画面雾化现象）、色彩还原好、肩扛摄像机拍摄时画面容易稳定、拍摄成功率高等优点。即便是发生了相同程度的轻微摇晃，用广角镜头拍摄的画面从直观上看，要比用长焦距镜头拍摄的画面平稳得多

变焦距镜头造型表现上的优势和不足



变焦距镜头给摄制人员的实际拍摄，带来了很多便利条件，同时给编导者提供了更为充分地实现创作意图的技术保障，其画面造型的优势主要有以下几个方面：



（1）一个变焦距镜头可以替代一组不同焦距的定焦镜头。在实际拍摄过程中不必为变换焦距而更换镜头，加快了现场摄制速度，便于摄制人员对拍摄中的意外情况作出现场应变和快速反应。



（2）在摄像机机位不动的情况下即可完成变焦距推拉实现画面景别的连续变化。在一个位置上即可拍到场面的全景和人物（物体）特写。



（3）可以跨越复杂空间完成移动机位所不能完成或不易完成的推镜头和拉镜头。



（4）摄像机镜头上的电动变焦距装置可以使画面景别的变化平稳而均匀，如用手动变焦，可以完成急推和急拉，产生一种新的画面运动，形成新的画面节奏。



（5）在摄像机机位运动的过程中变动镜头焦距可以构成一种更为复杂的综合运动镜头。它的主要特点是机位运动与镜头焦距变化的合一效果，产生一种人们生活中视觉经验以外的更为流畅多变的画面运动样式。



（6）运用变焦距镜头，一个人即可以完成移动机位又变化焦距的综合运动镜头，增强了画面造型表现的随意性和灵活性。



变焦距镜头在画面造型表现上的不足和局限主要表现在：



（1） 用变焦距镜头拍摄的推拉镜头虽然画面景别连续发生变化，有着一种接近或远离被摄主体的感觉，但实质上它是通过镜头焦距的变化形成的视角变化，这种画面效果不符合人眼观看物体的视觉习惯，人们在生活中没有这种对应的视觉感受。因此，从这方面讲它所表现出的画面运动形式是不真实的。



（2）变焦距推拉镜头的画面变化带有某种强制性，它是通过技术的手段强行在电视屏幕上呈现出的一种人们在生活中不曾有过的视觉印象。观众所面对的画面形象是一个被技术手段加工的形象，特别是这种推拉镜头的运动与画面内容相脱离时画面中更是露出一种技术表现的痕迹和人为表现的痕迹。