攝影的樂趣教材

攝影4/28/20241第一單元攝影欣賞攝影：是一門藝術(shù)，是一門融科學(xué)性與技巧性于一體的藝術(shù)。

攝影將藝術(shù)性和技術(shù)性融為一體。當(dāng)然，任何人偶爾都會拍張好照片，但是，如果你對設(shè)備、膠卷和用光缺乏“怎么樣”和“為什么”之類的理解，好的照片也只能是誤打誤撞拍攝而成，并且如果你對構(gòu)圖、顏色和藝術(shù)缺乏天賦或創(chuàng)造性的理解，你就不可能拍出杰出的作品。

4/28/20242二、攝影的分類1、根據(jù)題材劃分：新聞、人像、風(fēng)光、體育、舞臺、軍事、科技、太空攝影等。2、根據(jù)器材劃分：傳統(tǒng)的單反攝影、現(xiàn)代的數(shù)碼攝影3、根據(jù)用途劃分：商業(yè)攝影（以廣告攝影、婚紗攝影為主）、非營業(yè)性攝影4、根據(jù)感光材料劃分：黑白、彩色攝影

4/28/20243三、攝影的功能1、審美功能：在作品的欣賞中人們自覺自愿的接受的，在潛移默化中陶冶性情、培養(yǎng)情操，通過攝影作品去培養(yǎng)人們對自然美、社會美、藝術(shù)美的欣賞能力和創(chuàng)造美的能力。簡言之，是使人們在享受中受到熏陶，在愉悅中得到培養(yǎng)的功能。2、認(rèn)識功能：人們對事物的認(rèn)識是通過多種渠道進(jìn)行的，其方式、特點和效果各不相同。攝影只不過使人眼視覺功能的擴(kuò)展。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國家的圖像藝術(shù)的廣泛運(yùn)用和普及，正是因為它具有認(rèn)識功能。3、教育功能：事物總是在對它有了認(rèn)識之后才能從中受到教育。寓教于圖。社會責(zé)任、道德教化。4、娛樂功能：在多數(shù)人眼里，攝影是一種生活時尚、一種大眾文化消費(fèi)、一種生活方式，攝影只是拍拍生活照或旅游紀(jì)念照而已的娛樂活動。4/28/20244上學(xué)4/28/20245春運(yùn)4/28/20246饑餓的蘇丹4/28/202474/28/20248鴕鳥4/28/20249重返天堂4/28/202410不速之客4/28/202411本單元小節(jié)

攝影欣賞是一個審美過程。攝影作品是一種視覺藝術(shù)。攝影作品欣賞對學(xué)習(xí)攝影的意義。4/28/202412第二單元攝影成像原理

第一章光學(xué)常識4/28/202413第一節(jié)

光的一般概念

世界上所存在的一切物體，人們所以能夠通過視覺看到它的形態(tài)、體積、質(zhì)量、色彩及其所處的空間位置和相互間的關(guān)系，這是由于光線照明的結(jié)果。光線是人們觀察客觀世界和感知客觀對象的根本條件，也是攝影藝術(shù)創(chuàng)作中畫面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。它是通過光線使感光材料經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成圖像的社會活動。在攝影過程中，被攝對象在光線照明的情況下，通過照相機(jī)鏡頭成像，使感光材料曝光紀(jì)錄影像，再經(jīng)過化學(xué)處理(顯影、定影)，才能獲得攝影的初步成果，即負(fù)片(底片)，而后才可通過巳獲得的負(fù)片來印制或放大出正片(照片)。光線在攝影創(chuàng)作中，除了具有使感光材料曝光這一起碼的功能外，在攝影造型處理、照片畫面結(jié)構(gòu)和表達(dá)環(huán)境氣氛等方面，也都具有特殊的功能，它是在兩度空間的照片上獲得影像空間縱深效果和塑造形象的最基本的條件和手段。4/28/202414一、光的性質(zhì)

l.光的特性關(guān)于光的特性的解釋有兩種理論：微粒學(xué)說和波動學(xué)說。微粒學(xué)說又稱量子理論，它認(rèn)為光是極微小的質(zhì)粒，這種微粒從光源發(fā)出并以直線的形式向四面?zhèn)鞑?。波動學(xué)說則認(rèn)為光由光源發(fā)出時就激起波動，以波狀的形式向四面運(yùn)動。2.幾何光學(xué)幾何光學(xué)是光學(xué)中的一個分支，我們可以用幾何方法來研究光的直線傳播和成像原理，并可以用幾何圖解法來解釋光在傳播中的許多現(xiàn)象。在光學(xué)儀器的設(shè)計中，通常是以幾何光學(xué)作為設(shè)計基礎(chǔ)的。在攝影中大部分是應(yīng)用幾何光學(xué)，如透鏡光學(xué)等，物理光學(xué)的應(yīng)用只占很小一部分，如光的干涉、繞射、偏振和光電效應(yīng)等。

4/28/202415二、光波和光譜1.光波按照現(xiàn)代的波動理論，可見光與不可見光同屬電磁波。光與各種電磁波一樣，都是由電磁迅速振動而形成的一種橫波，其傳播方向與電磁的振動方向相互垂直。在個別情況下，光的電磁波只向一個方向振動，這就是偏振光形成的原理。電磁波的排列

電波、無線電波、赫氏波、紅外線、可見光、紫外線、χ線、γ線等。波長與頻率各種光的波長各不相同，由波峰和波谷組成光波。光在傳播過程中，形成了一系列的波峰與波谷，兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離叫波長(圖1～1)。在每秒鐘內(nèi)電磁波振動的次數(shù)，叫振動頻率。光速波長與振動頻率之乘積就是光的傳播速度。它在真空中傳播的速度是每秒鐘三十萬公里(300000公里／秒)。

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2.光譜電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線結(jié)合起來，構(gòu)成了范圍廣泛的電磁波譜。按上列順序應(yīng)是頻率由低到高的排列。上述各種光本質(zhì)上都是相同的都是電磁波，只是產(chǎn)生的機(jī)理不同。由頻率不同各自表出不同的特性。

光的波長是決定光的性質(zhì)的重要因素，波長不同，所表現(xiàn)的顏色也不同。在可見光中按不同波長有次序地形成了紅、橙，黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光的排列，這就叫做光譜。

4/28/202417可見光：能夠引起人視覺的光線，在電磁波中是一個很窄的波段。紅外線：在光譜的紅光區(qū)外側(cè)一種看不見的光線。特點：熱效應(yīng)。溫度高的物體發(fā)出紅外線較多。紅外線的應(yīng)用：①利用紅外線熱作用加熱，例如：紅外線爐，紅外線烤箱，紅外線干燥器。②遠(yuǎn)距離攝影，紅外線遙感，軍事上用的夜視儀。紅外線的頻率比紅光還低。紫外線：在光譜的紫光區(qū)外側(cè)的一種看不見的光線，特點：化學(xué)效應(yīng)。一切高溫物體發(fā)出的光都含紫外線，紫外線的應(yīng)用：①利用紫外線很容易使照相底片感光，用紫外線照相能分辨出細(xì)微的差別。②紫外線有消毒殺菌的作用，紫外線頻率比紫光頻率高。χ射線：比紫外線頻率還高的一種電磁波，又稱倫琴射線，有很強(qiáng)的穿透能力，例如：在醫(yī)療中廣泛應(yīng)用作人體透視，在工業(yè)中應(yīng)用它作零件探傷，檢查金屬部件是否有砂眼，裂紋。γ射線：比倫琴射線頻率還高的一種電磁波，穿透能力很強(qiáng)。

4/28/202418這七種色光的每個單色光都有它一定的波長，如果把某一單色光用基本色來確切地表達(dá)清楚，是十分困難的，而只能表達(dá)出一個大致的概念。這是由于每一基本色代表著許多波長的光色，光波稍有變化，光色即隨著發(fā)生變化。在光譜中各種色光之間不是截然分開的，各色間的遞進(jìn)關(guān)系是逐漸改變的，因此人的眼睛在光譜中不可能辨別出單一色光，也不可能準(zhǔn)確地區(qū)別兩色間的界限和不同。

4/28/202419三、光的傳播1.光的直射和繞射

光在均勻的介質(zhì)中是沿著直線傳播的。按照幾何光學(xué)，把光的發(fā)射作了點和線的假設(shè)。以發(fā)光體為光源，從發(fā)光點發(fā)出的光按球形方式向四面八方直線傳播，我們可以把光的傳播方向看作光線，每條光線的始發(fā)端都連接在發(fā)光點上，從而形成射向四周空間的無限的光束，我們無法在這無限的光束中分隔出一條真正的光線。如在光源的前面加一有小孔徑的遮擋板，投射到遮擋板上的光線，都因受阻而向其他方向反射，只有一小束光線從小孔中間通過。從這個實驗中，可以得知光的直線傳播的特性?？s小光孔時多光束隨之變窄。如將遮擋板上的小孔縮到極小時，穿越的光束也變得極窄，在幾何光學(xué)上，即可作為單線條來理解了。這時，光線就不能直接越孔而過，而在小孔邊緣改變方向，失去直線傳播的性能，環(huán)繞于小孔的邊緣，孔徑愈小，環(huán)繞的現(xiàn)象愈顯著。這種現(xiàn)象就是光的繞射，也稱作光的衍射。

4/28/202420光線在同一種介質(zhì)(如空氣)中傳播，中途遇到另一種介質(zhì)(如不發(fā)光的物體)，光線中的一部分光就改變傳播方向，折向另一方向繼續(xù)直線傳播，如再遇到別的物體，又會有一部分光再次改變方向。這種現(xiàn)象就是光的反射。這種反射的結(jié)果，就使人們在生活中不僅可以看到任何物體被光源直接照射的一面，而且可以看到物體被各類反射光所照射的背向光源的一面。光的反射定律：

(1)入射角等于反射角；(2)入射線、法線、反射線同在一個平面內(nèi)多(3)入射線、反射線分別在法線的兩側(cè)(圖1-3)。

光的反射4/28/2024214/28/202422由于物體表面結(jié)構(gòu)不同，光的反射形成定向反射、漫反射和混合反射三種

不同結(jié)構(gòu)的物體表面，具有不同的反射能力，如磨光的銀面大約能反射90％以上的光，黑色呢料只能反射微量的光。

4/28/202423光的反射與攝影的關(guān)系首先，光的反射是攝影存在的先決條件，有了光的反射，才有現(xiàn)代的攝影術(shù)。其次，在照相機(jī)構(gòu)造上，利用光的反射來調(diào)焦、取景。在照相器材的制造中，也最大限度地利用了光反射的原理，如反光式照相機(jī)和攝影燈光的反光罩以及照明反光板等。第三，由于物體反射光線能力強(qiáng)弱的變化，要引起曝光量的變化。一般說來，物體的反射光越強(qiáng)，曝光量要逐漸減少；物體的反射光越弱，比如粗糙的黑色物體，如黑板、黑色衣服等，拍攝時要相應(yīng)增加曝光量。第四，一些光的反射現(xiàn)象在攝影中又是不利的。如相機(jī)鏡頭表面的反射光、鏡片與鏡片之間的反射光、一些光滑物體的反射光都對攝影不利，要想法予以消除。相機(jī)加用濾色鏡后，透鏡與濾色鏡之間也會產(chǎn)生反射，影響成像質(zhì)量。所以在制造鏡頭時，要在透鏡表面加膜以消除反光。

4/28/202424光的折射我們生活環(huán)境中的空氣、水和玻璃等透明體，都是能夠傳播光線的物質(zhì)，叫作透明介質(zhì)。光線在同一均勻介質(zhì)中是直線傳播的。當(dāng)光線由一種透明稀介質(zhì)(如空氣)進(jìn)入到另一種透明密介質(zhì)(如水、玻璃)時，在兩個介質(zhì)的臨界面處，光的傳播改變了方向，發(fā)生了偏斜，這種偏斜現(xiàn)象即是光的折射。

4/28/202425光的色散

可見光光譜七色光的七色被稱為基本色，七色光中的紅、綠、蘭光按一定比例混合可成白光，這三種色光叫做三原色光。光是能引起人眼視覺的電磁波，波長不同的可見光給我們的視覺印象以不同的顏色。太陽光穿過三棱鏡后，會呈現(xiàn)出紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色，它們按不同的波長順序排列在一的位置上，這就是人眼能見的可見光光譜。

色光波長(mμ)色光波長(mμ)紅780---660青500---450橙黃660---600600---570藍(lán)紫450---430430---400綠570---500

4/28/202426光的色散對攝影是有害的。如果攝影透鏡存在著光的色散缺陷，對攝影成像極為不利。因被攝體具有不同的色彩，反射出來的色光波長不一，使攝影聚焦難以獲得實像。光的色散對攝影的影響4/28/202427光的吸收當(dāng)光線投射到透明的玻璃上，投射光會發(fā)生三種情況：一是有一部分光線被玻璃表面反射，二是有少部分光線在穿越玻璃時被吸收，三是大部分光線得到通過。前兩種情況，在攝影上是屬于光的損失。透明玻璃對光的吸收的程度，與玻璃的厚度、透明度和顏色差別有關(guān)：厚度大，吸收多；厚度小，吸收少。透明度低，吸收多；透明度高，吸收少。有顏色，吸收多多無顏色，吸收少。光線通過透鏡時被反射與吸收所造成的光的損失，其數(shù)量雖然有限，但不可低估。就以一般透明無色的透鏡為例，每個單鏡面因反射而損失光線約4%，兩個鏡面即為8%。假如透鏡的厚度是一厘米，則吸收光線約2%。這樣，反射加吸收所造成的光的損失在10%左右。如果照相機(jī)的鏡頭是由四片復(fù)式透鏡組成，光的損失將高達(dá)40%左右。透鏡組中的鏡片愈多，光的損失程度愈大。在設(shè)計和制造攝影光學(xué)鏡頭時，為了避免和減少光的損失，常常采用兩種補(bǔ)救方法：一是將透鏡膠合起來。以減少多鏡片透鏡組中玻璃鏡面與空氣的接觸面。二是把氟化物的薄膜加在透鏡的每一玻埔面上，使之增加光通量，減少光線的反射。以上這兩種方法，并不能完全避免光的損失，只能盡量減少光因反射和吸收所造成的損失。

4/28/202428光的散射一、概念光線經(jīng)過不均勻介質(zhì)時要改變原來的傳播方向而向四面八方傳播，這種現(xiàn)象，叫光的散射。二、產(chǎn)生原因

氣就是一種介質(zhì)。純凈的空氣中光線是不散射的。但普通空氣中含有水分、塵埃等不均勻的散粒，就會產(chǎn)生散射。三、在攝影上的重大應(yīng)用。1、根據(jù)散射的強(qiáng)弱，有利于被攝物的細(xì)部質(zhì)感的表現(xiàn)和反差的調(diào)整。2、在照片上表現(xiàn)出景物的立體空間效果。四、大氣透視現(xiàn)象空氣層越厚，微粒越多，光線散射就越多；距離越近，空氣層愈薄，光線散射就少。這種現(xiàn)象又叫大氣透視現(xiàn)象。它所形成的景物的明暗差別在攝影上就表現(xiàn)為黑、灰、白等不同的階調(diào)。五、階調(diào)透視規(guī)律

在攝影中，根據(jù)大氣透視現(xiàn)象，利用各種表現(xiàn)方法，把不同的階調(diào)，按照拍攝者的表現(xiàn)意圖，分配布置在畫面上，可以表現(xiàn)出愈近愈深暗清晰、愈遠(yuǎn)愈淺淡模糊的立體空間效果。這個規(guī)律叫階調(diào)透視規(guī)律。4/28/202429四、光的干涉

光的干涉指具有相干條件的兩個光波疊加以后，使波的振動相長或相消的現(xiàn)象。相干條件．是指光波的波長一樣，振動方向一樣，初相角也一樣。相長干涉：指的是悶位相的光波疊加以后，光波的振動加大，能量也加大。相消干涉：指的是反位相的光波疊加以后，光波的振動減小，能量也減小。光的干涉現(xiàn)象在攝影鏡頭上應(yīng)用較大。

主要的方法就是利用光的干涉原理，對鏡頭加增透膜。鏡頭鍍膜分單層鍍膜和多層鍍膜，在質(zhì)量上鍍膜層越多，鏡頭越好?，F(xiàn)代鏡頭加膜的外文縮寫符號為：SC或SLC：單層鍍膜；TLC：雙層鍍膜；SMC：多層鍍膜；MC：多層減反射鍍膜；FBC：電子束加膜；MT：多層強(qiáng)透光加膜；SSC：超級多層鍍膜。鑒別鍍膜質(zhì)量高低的方法：

(1)把光圈開到最大，遮嚴(yán)鏡頭后部，使鏡頭前部朝向明亮景物，這時觀察鏡頭表面凸透鏡上的反光影像，該影像越弱越暗淡越好。(2)用最小光圈和較高快門速度拍明亮的電燈，觀察照片上的電燈影像，如明亮如星星則鍍膜質(zhì)量好；若照片上有較大面積的光亮區(qū)域，則說明眩光嚴(yán)重；若照片上有一些多邊形光斑，則說明幻影嚴(yán)重，該鏡頭鏡膜質(zhì)量較差。

4/28/202430按照幾何光學(xué)，把發(fā)光體作為發(fā)光點，從發(fā)光點發(fā)出的光按球型方式向四面八方直線傳播便成為光線。但是。光線在通過小孔或景物邊緣時，就象水流遇到障礙要繞著流一般，有一部分光線在小孔的邊沿會改變傳播方向，失去直線傳播的性能，迴繞于小孔邊緣前進(jìn)，孔越小，這種繞射現(xiàn)象就愈顯著，光就越不成直線，在光學(xué)中，把這種光波在傳播過程中遇到障礙而產(chǎn)生的一種曲折迴繞的現(xiàn)象叫做光的繞射，也叫光的衍射。這個障礙物不論是透明的還是不透明的，只要光波在遇到它時在它的表面受阻區(qū)域上的振幅和位相，兩者之一的分布發(fā)生了改變，都會發(fā)生繞射現(xiàn)象。光的衍射和干涉一樣是十分普遍的現(xiàn)象，是各種波的重要表現(xiàn)。

繞射的產(chǎn)生不是均勻的，而是虛化的，易形成光斑，在攝影中很不利。在攝影時考慮大景深時應(yīng)加以注意。因為鏡頭的光圈越小，景深才能越大。但光圈小即通光孔徑小，又易產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，從而使畫面質(zhì)量受到很大影響。因此，為了兼顧兩頭，常在拍攝時采用臨界口徑。通常臨界口徑指的是鏡頭從最大光圈收小到第四檔到最小光圈開大一檔(順數(shù)第四檔至倒數(shù)第二檔)之間的光圈系數(shù)。如一只鏡頭的最大光圈為f1.4，最小為f16，那么臨界口徑為f5.6—f11。采用臨界口徑，既能避免繞射影響，又能有效地克服像差，獲得較好景深，有較大的實用價值。

五.光的衍射4/28/202431六、光的偏振光的偏振是光的波動的一種自然現(xiàn)象。各種光源如太陽、電燈等發(fā)出的光波，其振動方向是在不斷變化著的，這種振動方向不斷變動的光具有各種振動方向，被稱為自然光，又叫非偏振光。如果光的方向不是四面八方而是沿一個固定的方向振動，這就是偏振光。各種平滑物體表面的反光，就是偏振光。根據(jù)光的偏振現(xiàn)象制成的偏振鏡，在攝影中應(yīng)用較廣。無論是黑白攝影還是彩色攝影，它都是必不可少的一種濾光鏡。它呈中灰色，是在兩層透明玻璃之間，夾進(jìn)一層特制的膠膜，膠膜中有極細(xì)的桿狀結(jié)晶體按同一方向順序排列而成。當(dāng)光波的振動方向與鏡中細(xì)絲方向相同時光波即能通過，如果光波振動方向與鏡中細(xì)絲方向相反時則光被阻止。除日光外，日常所見光中有許多是偏振光。有的偏振光對攝影不利，比如拍攝表面光滑的物體如玻璃器皿、金屬制品、塑料面、水面、油漆表面等常有耀斑或反光，這就是偏振光，影響了影像層次和色彩的表現(xiàn)，使用偏振鏡可以消除或削弱，從而表現(xiàn)出被攝景物表面的細(xì)部層次。4/28/202432——消除或削弱物面的反光，使影像真切，紋理清晰；——偏振鏡是灰色的，不影響色彩還原，尤其適合于彩色攝影，用來控制天空的亮度，使天空或背景變暗，使云彩更加突出。特別是偏振鏡的方向與太陽光照射角度成直角時效果最佳。偏振鏡的方向與太陽光照射成O度或180度角時則不起任何作用?！岣卟噬跋竦娘柡投?。偏振光形成的亮斑會明顯降低彩色影像的飽和度。運(yùn)用偏振鏡減弱或消除偏振光，可不同程度地改善影像彩色飽和度，使畫面中色彩更加鮮艷奪目。——起中灰密度鏡作用。偏振鏡有一定的阻光率，光照特別強(qiáng)烈時使用，可減弱光照，有利于曝光組合。使用偏振鏡時，一是不要讓光線照射到偏振鏡上，以免產(chǎn)生光暈；二是要不斷調(diào)整鏡面，以獲得最佳效果；三是注意曝光補(bǔ)償。

偏振鏡的主要功能4/28/202433一是在拍攝新聞人物尤其是新聞人物特寫照片時要慎用。因為在拍人物時比較注意用光以刻劃人物的性格，表現(xiàn)人物的內(nèi)心情感以及人物的皮膚色澤質(zhì)感層次等，同時還要利用光來遮掩面部、眼角等缺陷，如果加用偏振鏡，會使人的皮膚粗糙發(fā)澀，雙目無光，因為皮膚表面圓潤的反光、眼中的眼神光等會被過濾掉。二是使用廣角鏡頭時易產(chǎn)生不利影響。廣角鏡頭尤其是超廣角鏡頭加用偏振鏡，常出現(xiàn)照片四周發(fā)暗的現(xiàn)象。原因在于，廣角鏡頭視角很大，如28mm鏡頭視角為76度，21mm鏡頭達(dá)92度，加用偏振鏡后，鏡環(huán)遮擋視場邊緣的部分光線不能進(jìn)入鏡頭，造成照片四周發(fā)暗。三是拍攝風(fēng)景風(fēng)光時如果有水面要慎用。水面具有較強(qiáng)的反光能力，當(dāng)光線照射到波峰浪尖上，便會產(chǎn)生波光粼粼、有如群星燦爛般的星河效果，這對某些主題渲染起著強(qiáng)化作用。但使用偏振鏡會使水面反光減弱，壓暗天空和水面的色調(diào)使之渾然一體，從而使畫面顯得平淡無奇。

以下情況要慎用偏振鏡4/28/202434七、光電效應(yīng)

根據(jù)光的量子理論，當(dāng)光照射在能放射電子的金屬表面上時，因失去負(fù)電荷而產(chǎn)生電流，故稱這種現(xiàn)象為光電效應(yīng)。例如硒、銫和其他堿金屬等物質(zhì)，由于它們對光有高度的敏感性，見光后即逸出電子，能使光能轉(zhuǎn)換為電能，因此若將這些物質(zhì)涂在真空或充氣玻璃管的內(nèi)壁，就成為光電管；涂在金屬板上，就成為光電池。它們釋放出來的電子數(shù)目，與入射光的強(qiáng)度成正比，光越強(qiáng)，釋放出來的電子數(shù)目越多，電流也比較大；光越弱，釋放出來的電子數(shù)目越少，電流也比較小。光電管和光電池已被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)方面，在攝影感光上用的光電測光表，就是對光電池產(chǎn)生光電效應(yīng)的應(yīng)用。教材第34頁就是一個光電測光表，其工作原理是，當(dāng)光電池接受人射光后，即產(chǎn)生微弱的電流，由導(dǎo)線輸入線圈，這時磁場中因有電流通人，便促使金屬指針偏轉(zhuǎn)，從而指示出代表光強(qiáng)度的光值數(shù)字。如果光電池接受的人射光較強(qiáng)，產(chǎn)生的電流多，指針偏轉(zhuǎn)程度大，光值數(shù)字也就大。光值數(shù)字的大小，是決定曝光量的根據(jù)。

4/28/202435第二單元攝影成像原理

第二章透鏡4/28/202436第一節(jié)針孔成像與透鏡成像一、針孔成像關(guān)于針孔成像，教材第6頁有介紹。針孔成像中，針孔作為一個投影中心，物體距投影中心愈遠(yuǎn)，所得影像愈?。还馄辆嗤队爸行挠h(yuǎn)，所得影像愈大。在西方，早在古希臘的亞里士多德時代，就由畫家皮爾塔自制了針孔暗箱，當(dāng)作輔助畫具來使用。畫家在一巨大針孔暗箱內(nèi)，將通過針孔倒映在畫紙上的景物用鉛筆描畫下來，爾后再著色，就成了一幅與原景物十分逼真的繪畫。十一世紀(jì)時，阿拉伯有一位學(xué)者，利用針孔暗箱來觀測日蝕，避免了直接觀測受陽光刺眼之苦。可見，針孔成像的道理早為人們所掌握和應(yīng)用了。

4/28/202437二、透鏡成像1、成像原理由于透鏡具有會聚的作用，當(dāng)物體每一發(fā)光點發(fā)出的光束，穿越透鏡便會聚成為無數(shù)的光點，這些光點在光屏上聯(lián)結(jié)成較清晰的實像。透鏡成像與針孔成像是有區(qū)別的。透鏡成像是由會聚的無數(shù)光點集結(jié)成較清晰的像；針孔成像是由無數(shù)光斑聚合成較模糊的像。4/28/2024382、透鏡成像的共軛點在透鏡成像中，被攝體與透鏡前節(jié)點(第一節(jié)點)之間的距離叫物距，影像與透鏡后節(jié)點(第二節(jié)點)之間的距離叫像距。物距與像距是相互制約的，物距遠(yuǎn)則像距近，物距近則像距遠(yuǎn)。物點和像點是互相對應(yīng)的兩個點，叫做共軛點。共軛是一個物理學(xué)名詞，它所表示的是物和像的關(guān)系。如圖所示，在透鏡一側(cè)的主軸上A點設(shè)置一光源，光線穿越透鏡折射后，會聚于透鏡另一側(cè)主軸上A，點，如將光源置于A，點上，光線則會聚于A點上，A與A，這兩點，就是透鏡的共軛點。這種相互關(guān)聯(lián)制約的關(guān)系，稱為共軛關(guān)系。共軛關(guān)系圖4/28/202439透鏡成像幾何圖解法透鏡成像的一般規(guī)律，用幾何圖解法來表示（詳見教材51頁）?？蓺w納為六種：（1）物體在大于兩倍焦距處（兩倍焦距之外）物體在物空間大于兩倍焦距處，影像在像空間大于焦距、小于兩倍焦距處，結(jié)成比原物縮小的倒立實像。（2）物體在兩倍焦距處物體在物空間兩倍焦距處，影像在像空間兩倍焦距處，結(jié)成與原物等大的倒立實像。（3）物體在大于焦距、小于兩倍焦距處物體在物空間大于焦距、小于兩倍焦距處，影像在像空間大于兩倍焦距處，結(jié)成放大的倒立實像，攝影放大就是運(yùn)用這一原理來設(shè)計的。（4）物體在前主焦點上物體在物空間主焦點處，入射線穿越透鏡經(jīng)折射后，出射線為平行光線，影像在無限遠(yuǎn)處，實際上不能成像。（5）物體在前主焦點內(nèi)物體在物空間小于焦距處(在前焦距以內(nèi))，入射線穿越透鏡折射后發(fā)散，不能成像，沿出射線反方向延長線，可交于物空間主軸物距外一點，結(jié)成正立的比原物放大了的虛像。像與物均在物空間一側(cè)，像距大于物距。在上述五種情況中，相館、照相業(yè)拍攝人像時鏡頭成像的規(guī)律屬于第一種情況，翻拍文件資料時通常屬于第二種情況，放大攝影時鏡頭成像的規(guī)律屬于第三種情況。（6）物體在無限遠(yuǎn)處（教材上沒有的）物體在物空間無限遠(yuǎn)處，影像在凸透鏡像空間主焦點處，結(jié)成點狀倒立實像，焦點與像點重合，焦距等于像距，放大率等于零。（常用于風(fēng)景攝影）

4/28/202440第二節(jié)透鏡成像規(guī)律1、高斯公式（見教材54頁）

：物距(u)、像距（v）、焦距(f)三者之間有著一定的比例關(guān)系。即：

1/u+1/v=1/f2、放大率（教材57頁）透鏡成像中，像平面上的影像尺寸與物平面的物體尺寸之比，叫做線性放大率，或稱直線放大率。通常以k代表放大率，u代表物距，V代表像距。即：

k=v／u如放大率等于1(k=1)，物高等于像高；如放大率大于1(k>1)，物高小于像高；如放大率小于1(k<1)，則物高大于像高。透鏡成像中的放大或縮小，是依據(jù)物和像與透鏡之間的距離的變化而決定的。4/28/202441第二單元攝影成像原理第三章鏡頭4/28/202442簡單的透鏡所結(jié)成的影像質(zhì)量差，存在嚴(yán)重的像差、常常產(chǎn)生變形，這是由于透鏡還存在著一系列像差缺點所造成的。像差是由光學(xué)系統(tǒng)的物理條件所造成的，從某種意義上來說，任何光學(xué)系統(tǒng)都存在一定程度的像差?，F(xiàn)代相機(jī)都采用多片凸、凹透鏡組成，利用各種透鏡的性能互相抵消、減弱像差，提高成像質(zhì)量。像差的概念4/28/202443一、像差的種類1.球面像差當(dāng)平行于主軸的光線穿越透鏡時，經(jīng)過折射，邊緣部分與中心部分的光線，不能會聚相交于一點，所產(chǎn)生的像點分布在不同的位置上，有前有后。因此，這些像點不能在同一個焦平面上結(jié)成清晰的影像，或者邊緣四周清晰而中心部分模糊，或者中間部分清晰而邊緣四周模糊，并經(jīng)常產(chǎn)生光暈現(xiàn)象，影像也不清晰。透鏡的球面是產(chǎn)生這種像差的原因，所以稱為球面像差。球面差有欠正球差和過正球差兩種。透鏡邊緣部分的光線所會聚的焦點，比中心部分的光線會聚的焦點距透鏡近時，就叫欠正球差。單透鏡均為欠正球差，復(fù)式透鏡如配合不當(dāng)所存留的像差也多屬此種。邊緣部分的光線會聚的焦點，比中心部分的光線會聚的焦點距透鏡遠(yuǎn)，就叫過正球差。正負(fù)粘合的單組透鏡，如果曲度配合不當(dāng)或因需要即形成此類球差。

4/28/2024442.彗形相差在透鏡主軸以外的發(fā)光點，由于光束與主軸不平行，光線斜射穿越透鏡后，不能在焦平面上結(jié)成正常的像點，構(gòu)成了類似帶尾巴的彗星形狀的光斑，其首端明亮清晰，尾端寬大、暗淡模糊。這種軸外光束的像差稱為彗形像差，也叫做彗星像差。

3.像散（俗稱散光）在主軸以外的物點所發(fā)出的光束，穿越透鏡后不能會聚成一個焦點，而在焦點前后產(chǎn)生兩條焦線，兩個焦線間的距離是焦線像差量，這種現(xiàn)象稱為像散。當(dāng)用有像散缺點的透鏡使“十”字形交叉線條成像時，豎線條清晰，橫線條則模糊；橫線條清晰，豎線條則模糊。所以也常把像散稱作縱橫差。4.影像畸變物體所發(fā)出的光線穿越透鏡后，由于各像點的放大率不同，使物和像的幾何相似性遭到破壞，產(chǎn)生了形變，愈是四周邊緣部分愈形變得明顯，這種現(xiàn)象稱為影像畸變(通常簡稱畸變)。

4/28/202445畸變的種類當(dāng)一正方形網(wǎng)狀物體垂直于透鏡光軸平面成像時，由于畸變的影響，會形成一個由曲線構(gòu)成的網(wǎng)影像。如透鏡中心部分的放大率小于邊緣部分，網(wǎng)狀物的影像線條是向外彎曲，叫做正畸變(也叫靠墊式畸變或枕形畸變)；如透鏡中心部分的放大率大于邊緣部分，網(wǎng)狀物的影像線條是向內(nèi)彎曲，叫做負(fù)畸變(也叫桶形畸變)。我們在調(diào)整計算機(jī)顯示屏的時候也可發(fā)現(xiàn)這兩種畸變(加深理解)。影像畸變可以通過無畸變透鏡光組來加以糾正。在通常情況下，影像畸變對于一般供視覺觀察用的光學(xué)儀器沒有多大影響。在航空攝影和地形測量等項工作中，要對影像進(jìn)行精確的測量，影像畸變將會產(chǎn)生破壞性的影響，在這種情況下，必須使用無畸變的透鏡光組，才能適應(yīng)精確測量的需要。

4/28/2024465.場曲當(dāng)物體垂直于透鏡光軸平面時，光線穿越透鏡后，在像范圍內(nèi)所形成的像點是排列在一弧形的曲面內(nèi)，這種現(xiàn)象就稱為像場彎曲(通常簡稱場曲)。在這種情況下，即使是在同一焦點面上所形成的影像，也會出現(xiàn)邊緣清晰中間模糊，或中心清晰邊緣模糊的現(xiàn)象。像場彎曲與像散這兩種現(xiàn)象，相互之間有著類似性，有著連帶關(guān)系，兩者時常在同一情況下，互相伴隨著同時出現(xiàn)。影像畸變和像場彎曲現(xiàn)象，在廣角鏡頭中是普遍存在的，鏡頭焦距愈短，畸變和場曲愈嚴(yán)重。

6.色差

各種顏色不同的光，具有不同的波長，玻璃對不同波長的光具有不同的折射率，當(dāng)含有不同波長的復(fù)色光穿越凸透鏡時，不同色光在光軸上的某一段范圍內(nèi)前后結(jié)成多個像點，紫色光所結(jié)成的像點距透鏡最近，紅色光所結(jié)成的像點距透鏡最遠(yuǎn)，余下的橙、黃、綠、青、藍(lán)色光所結(jié)的像點，則按順序排列在紅色光和紫色光所結(jié)的像點之間，各種色光所結(jié)的焦點產(chǎn)生了前后的差數(shù)，所以這種現(xiàn)象稱作色差。

4/28/202447透鏡所具有的各種像差缺點，在簡易透鏡中通常是幾種同時并存，它影響著結(jié)像的質(zhì)量。在透鏡的設(shè)計和制造過程中，盡量設(shè)法消除或減少這些像差缺點。采用凸透鏡和凹透鏡組合起來的透鏡組，可以消除色差現(xiàn)象。在使用鏡頭的過程中，為了提高結(jié)像的質(zhì)量，常常以采用遮擋透鏡邊緣部分(即收縮光圈)，只用透鏡中心較小的光孔來曝光。這種簡易方法雖然能適當(dāng)改善或糾正某些像差的缺點，但不是對每一種像差都是有效的，如像場彎曲和色散是不容易得到糾正的。在攝影中如果能熟練地掌握并巧妙地應(yīng)用像差所產(chǎn)生的某些現(xiàn)象，往往可以獲得特殊的攝影畫面效果。

4/28/202448二、鏡頭的鍍膜現(xiàn)在，學(xué)生當(dāng)中的近視眼較多，那么，看看我們的眼鏡，發(fā)現(xiàn)紫色、藍(lán)色或橙色的表面反光了嗎？鏡頭為什么要鍍膜？教材69-70頁已作詳細(xì)介紹。如圖：光線亂反射產(chǎn)生的暈光。鏡頭鍍膜的作用：1.增加透光率（減少反射損失）；2.提高結(jié)像力；3.保持色彩平衡（不帶色彩傾向，不偏色，利于色彩還原）。4/28/202449三、鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)類型攝影鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)一般由正負(fù)透鏡組成。透鏡的數(shù)目有單片、兩片、三片，甚至十幾二十片，兩片以上的叫做復(fù)式透鏡或透鏡組。一般認(rèn)為透鏡片數(shù)多些的成像質(zhì)量好些。但對性能不同的鏡頭則不然，如變焦鏡頭的透鏡片數(shù)可多達(dá)20片左右，定焦鏡頭要高于變焦鏡頭。鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)類型有：非對稱式鏡頭、對稱式鏡頭、遠(yuǎn)攝鏡頭（攝遠(yuǎn)鏡頭）、折反射鏡頭、廣角鏡頭、魚眼鏡頭（超廣角鏡頭）和變焦鏡頭。

4/28/202450四、鏡頭的性能1、焦距焦距是攝影鏡頭的主要性能指標(biāo)之一，與攝影造型有著密切的關(guān)系。攝影鏡頭的焦距長短不一，短的只有幾毫米，長的可達(dá)數(shù)千毫米。以35照相機(jī)為例，其所攝底片尺寸為24mm×36mm，底片的對角線長度為43.27mm，因此一般都把焦距為50毫米的鏡頭作為135照相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。但是，從現(xiàn)在常用的135照相機(jī)來看，其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距也并非一律都是50mm，有的略小些，也有的略大些。設(shè)計焦距長度不等的系列鏡頭的目的，是為了在同樣的底片面積上滿足多種攝影用途的需要。

4/28/202451（1）焦距與影像放大率的關(guān)系把不同焦距的鏡頭，安裝在同一照相機(jī)上，在同一位置拍攝同一物體，焦距愈大，該物的影像尺寸也就愈大。若以影像的高度相比，焦距相差一倍，則影像的高度也相差一倍，說明影像的放大率與焦距的長短成正比。（2）焦距與拍攝距離的關(guān)系影像放大率確定，根據(jù)高斯公式，其焦距越長，則物距就越長；反之，物距就越短?？梢?，物距焦距成正比。（3）焦距與透視的關(guān)系透視的一般規(guī)律，近大遠(yuǎn)小。根據(jù)高斯公式同樣推導(dǎo)出拍攝點、焦距與影像大小的關(guān)系，但是要注意拍攝距離的遠(yuǎn)近在影像上產(chǎn)生的變形。（4）焦距與攝照面積的關(guān)系拍攝距離相同，鏡頭焦距越長，則攝照的面積越??；反之越大。見教材85-86頁，那么，用50mm與100mm的鏡頭相比較，其畫面有什么樣的關(guān)系呢？不同焦距的鏡頭，其攝照面積與焦距的平方成反比。

4/28/2024522.視角（1）視角與焦距的關(guān)系攝影鏡頭視角的大小，主要決定于底片的尺寸和焦距的長短。如果底片的尺寸已固定，則視角大小完全決定于焦距的長短。焦距越長，視角越小；焦距越短，視角越大。視角與焦距成反比。（2）視角與畫面空間的關(guān)系由于視角是鏡頭攝取景物的清晰影像范圍的空間角度，所攝影鏡頭的視角越大，所包容的畫面空間也越大。詳見教材88頁關(guān)系示意圖。（3）視角與影像放大率的關(guān)系

因為影像放大率與焦距長短成正比，焦距與視角成反比，所以視角與影像放大率成反比。

4/28/202453五、有效口徑相對口徑這里要引入光圈的概念。光圈又稱相對口徑，它是由若干金屬薄片組成可調(diào)節(jié)大小的進(jìn)光孔，位于鏡頭內(nèi)。光圈的大小用光圈系數(shù)f表示。1．光圈系數(shù)光圈系數(shù)簡稱“f系數(shù)”。流行的f系數(shù)標(biāo)記有：f1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32、45、64。一只相機(jī)鏡頭的f系數(shù)通常只具備其中連續(xù)的7～8檔，例如f2～16、f1.4～16、2.8～22、f5.6～f45等。

4/28/202454光圈示意圖4/28/2024552．光圈的作用(1)控制通光量——這是光圈的基本作用。光圈調(diào)大；通光量增大；光圈調(diào)小，通光量減小。它與快門速度的配合解決曝光量的需要。(2)調(diào)節(jié)景深效果——這是光圈的重要作用。光圈大，景深??；光圈小，景深大。因為景深的控制是攝影的重要技術(shù)手段之一。(3)影響成像質(zhì)量——這是光圈易被忽略的作用。任何一只相機(jī)鏡頭，都有某一檔光圈的成像質(zhì)量是最好的，即受各種像差影響最小的。這檔光圈俗稱最佳光圈。使用專門儀器可以測出“最佳光圈”的準(zhǔn)確位置。一般來說，最佳光圈位于f8左右。大于最佳光圈時，球差、彗差漸趨增大；小于最佳光圈時，繞射漸趨增大。光圈口徑的大小和通光量成正比。口徑越大，通光越多。3．光圈的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)光圈時宜逐檔慢速調(diào)節(jié)，不宜過快過猛，否則易導(dǎo)致f系數(shù)與實際光孔大小不一致。

4/28/2024564.光圈的刻標(biāo)光圈的刻標(biāo)以√2倍級數(shù)排列。之所以選用√2作為公比，是因為光圈每差一級，光孔的面積相差一倍，透光力也相差一倍，這樣，相鄰兩個讀數(shù)之間便成為倍數(shù)關(guān)系。以√2倍級數(shù)排列，逐級如下：√2………………1.4√22………………2√23………………2.8√24………………4√25……………5.6√26……………8√27……………11√28……………16√29……………22√210……………32每一級系數(shù)的通光量均以光孔面積來計算，在標(biāo)準(zhǔn)刻度上，將光圈開大一級，鏡頭透光力增為2倍，將光圈縮小一級，鏡頭透光力則減為1/2。光圈每差一級，其曝光量即差2倍。

4/28/2024575.光圈通光量的計算各級光圈之間通光量的倍數(shù)，有一種最簡單的計算方法，就是用f系數(shù)自乘，再以兩級f系數(shù)自乘所得的積數(shù)相比，就是光圈口徑面積大小的倍數(shù)差額。例如f/8與f/16兩級的倍數(shù)差額可以按此法計算如下。

8×8=64，16×16=256，64:256=1:4。由以上計算可知：f/8與f/16兩級之間通光量相差4倍。

4/28/202458六、景深和超焦距景深的概念當(dāng)攝影鏡頭對準(zhǔn)某景物調(diào)焦后，則該景物就能在膠片平面上結(jié)成清晰的影像。但是，在該景物前后一定距離范圍內(nèi)的景物，也能在膠片平面上結(jié)成比較清晰的影像。這個結(jié)像清晰的景物空間的縱長距離深度，就叫做景深。(教材93頁)

景深又可以分為兩個部分，位于調(diào)焦目標(biāo)之前的部分叫前景深，位于調(diào)焦目標(biāo)之后的部分叫后景深。前后景深相加，即從最近清晰點的景深前界到最遠(yuǎn)清晰點的景深后界之間的距離，稱作全景深。1、分散圈形成景深和焦深的依據(jù)，關(guān)鍵在于分散圈。分散圈直徑的大小，關(guān)系到景深范圍的大小。概念擴(kuò)散或會聚光錐的圓截面(即光斑)，在攝影上被稱作分散圈或模糊圈。

4/28/2024592、影響景深的因素從攝影鏡頭本身的特性來說，影響景深的因素主要有以下幾個方面。（1）、光圈大小。根據(jù)分散圈的原理，如物距、焦距不變，則光圈越大，景深越?。还馊υ叫?，景深越大。歸納為，景深長短與光圈大小成反比。（2）、焦距長短。A、物距相同時，焦距越長，成像越大，分散圈直徑越大，景深越小；反之，景深越大。B、光圈相同時，焦距越短，分散圈直徑越小，景深越大；反之，景深就變小。歸納為，景深大小與焦距長短成反比。（3）、物距遠(yuǎn)近（拍攝距離遠(yuǎn)近）。如焦距、光圈不變，物距越近，景深越小，反之越大。歸納為，景深大小與物距遠(yuǎn)近成正比。

4/28/2024603、超焦距（本部分重要）（1）超焦點距離又稱超焦距，是景深理論中一個較為特殊的現(xiàn)象。研究超焦點距離，是為了解決從有限遠(yuǎn)一直到無限遠(yuǎn)這樣一個很大距離上景物的清晰問題。也就是說，在保證無限遠(yuǎn)景物成像清晰的條件下，怎樣才能使離鏡頭盡可能近的景物(有限距離上的景物)同時結(jié)成清晰的像。是延長景深前界的一種方法，也是擴(kuò)大景深的特殊方法。什么是超焦點距離呢?超焦點距離是在下述條件下得出的一種距離，當(dāng)我們把鏡頭的焦點對向無限遠(yuǎn)(∞)時，位于無限遠(yuǎn)的物體會結(jié)成清晰的影像，這是毫無疑問的。同時，在鏡頭前有限距離上的某些物體也能達(dá)到清晰的要求，具有最低清晰度的最近物體所在的位置叫做最近清晰點，從最近清晰點到鏡頭之間的距離，就是超焦點距離。超焦距的另一個價值：提高感光能力應(yīng)用超焦點距離，在最大限度地擴(kuò)大景深的同時，還可以相對地開大光圈，從而在實際上提高對低照度的感光度。應(yīng)用超焦點距離拍攝景深相同的畫面，光圈只能比原來的開大兩級，不能再多。因為只有在光圈系數(shù)相差兩倍(如光圈4與光圈8，或光圈5.6與光圈11等)的條件下，超焦點距離正好相差(√2)2或(√2/2)2倍，才能出現(xiàn)相同的景深。

4/28/202461（2）超焦點距離的計算方法使用不帶景深表的照相機(jī)，要想知道各級光圈口徑的超焦點距離，除了最大口徑的超焦點距離是已知數(shù)(∞)外，其它各級口徑的超焦點距離則需要進(jìn)行簡單的計算。其公式如下：

4/28/202462（3）超焦距的用法，是先確定景深的近界限，然后將鏡頭的對光點對在景深近界限的兩倍的距離上，查看景深表選定合適的光圈數(shù)字，即可得到所需景深范圍。

（4）超焦點距離的應(yīng)用范圍。超焦點距離的特點是，能使有限遠(yuǎn)和無限遠(yuǎn)的景物同時結(jié)成清晰的影像。因此，在攝影工作中，只有當(dāng)景物的一部分在有限遠(yuǎn)，一部分在無限遠(yuǎn)，而又要求這兩部分景物同樣清晰時，使用超焦點距離才是正確的。因為在這種情況下，應(yīng)用超焦點距離可以獲得最大的景深，以滿足實際工作的需要。4、景深表選定光圈，對物體準(zhǔn)確調(diào)焦，這時，調(diào)焦基線兩側(cè)的光圈系數(shù)，就表示物體前后景物清晰的縱深范圍。傳統(tǒng)的單反相機(jī)，從景深表可知景深大小。

4/28/2024635、景深的運(yùn)用（1）研究景深的目的在于提高攝影畫面的技術(shù)質(zhì)量與藝術(shù)質(zhì)量，景深不僅僅是技術(shù)問題，也是一種藝術(shù)造型手段。根據(jù)攝影題材和創(chuàng)作意圖，靈活運(yùn)用。A.大景深表現(xiàn)景物的深度。（小光圈、短焦距或超焦距法）B.小景深突出主體。使主體前后景物都模糊，凈化畫面，刻畫人物精神面貌、描繪心理活動。（用大光圈或長焦距）C.用景深代替調(diào)焦。也稱區(qū)域調(diào)焦法，物體在景深范圍內(nèi)，皆可以拍攝并取得清晰成像。（采用超焦距方法可擴(kuò)大景深）此法并非萬能，不可濫用。當(dāng)物距增加到恰恰等于所用光圈口徑的超焦點距離時，景深范圍即達(dá)到極限，如果距離繼續(xù)增加，則景深范圍不但不會擴(kuò)大，反而會縮小。所謂物距越遠(yuǎn)、景深越大的說法，只是在調(diào)焦距離不超過超焦點距離的條件下才是正確的。（2）用景深要掌握一個原則，一定要設(shè)法保證近景足夠清晰。在一般情況下，遠(yuǎn)景的清晰度差一些問題不大，因為在人們的眼睛來遠(yuǎn)處的物體總是不如近處的物體清晰，在視覺上是可以接受的。如果使用超焦點距離，則背景的清晰度不成問題，而主體模糊不清就功虧一簣了。

4/28/202464七、鏡頭的種類和特點

鏡頭的種類繁多，如果按照焦距的長短(包括定焦和變焦)及其所攝畫面影像的特點來區(qū)分，則常用的鏡頭主要有魚眼鏡頭、短焦距鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦距鏡頭和變焦距鏡頭等，它們在視角、景深、影像放大率和透視效果等方面，都有很大的差別和