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时间:2018-07-22
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1、中国数码摄影与后期处理教程—光的控制与镜头原理2010-08-1517:31:14作者:祁连山来源:中国教程网论坛本文由中国教程网祁连山原创,任何网站、出版品均可转载,但必须注明出处和作者!将光控制会聚?光摸不着,如何控制会聚呀? 我们首先做一做实验,就可以了解到镜头成像的基本原理。第一个实验,凸透镜成像实验:我们使用一块凸透镜,将物体发出的光线收集起来,并投射到一面白色的屏幕上。凸透镜是由透明材料制作而成,是一块边缘薄,中间厚的透镜,如下图所示:我们所能找到的最常见的凸透镜,就是放大镜啦,本例我们使用它来
2、作实验:我们将实验物品如此摆放:被摄物为两颗小彩球,固定放置;中间放置凸透镜;后方放置投影屏;因为凸透镜成像非常弱,所以我们加强打在被摄体上的光线,本例我们使用闪光灯得到强烈的光线。关闭室内灯,这样我们没有其它光线的干扰。利用手电照射被摄物,并移动镜片和投影屏以得到最为清晰的投射图像,拍摄!我们来观察得到的影像。 可以看到,在投影屏上出现了被摄物弱弱的影像。它和被摄体是相互颠倒的镜像关系。 我们来做第二个实验,镜头成像实验。将上次实验的凸透镜换成镜头,本例我使用了尼康的105mmF2.8VR微距镜头。大家
3、可以使用其他镜头,改变镜头与被摄体、投影屏之间的距离测试得到最清晰的图像,每个镜头都可以实验成功。 将光圈设置为最大状态,这样可以得到比较明亮的成像。一些老镜头可以设置光圈值,而本例中,没有光圈环,于是我使用一个纸团将光圈联动拨杆卡在最大位置,从而得到最大光圈。 如图所示,为使用手电对好焦的镜头摆放方式:拍摄后观察影像,可以发现投影屏上显现的图像,画质明显优于凸透镜成像。在投影屏上,有一个非常清晰的被摄体图像。与闪光灯照射被摄体的光照度相比,成像的亮度明显较弱。 通过上面的实验,我们可以看到,凸透镜和镜
4、头都可以将物体发出的光线进行收集并将它形成影像投射在镜后。如果在镜后放置感光材料,我们就可以记录影像。这就是照相机的成像来源。 那么这个成像是怎么来的呢?下面我们来讲讲镜头的原理。 我们先来看看,如果没有控光元件,比如凸透镜、镜头等,直接将感光材料面对被摄体,会发生什么情况。 在本例中,被摄体草莓上的每一个点,都会反射光线。为了将复杂的问题简单化,我们取草莓上颜色不同的两个点,叶子上的1号点、果体上的2号点、感光材料上取3号点进行研究 叶子和果体都会反射光源的光线,所以我们可以把它们当作发光体看待。叶
5、子发出绿色的光,果体发出红色的光。这些光都是向四周发散的,不仅仅照射在感光材料的3点处,感光材料任何部位都可以接收到这两个点发出的色光。 再加上有其它发光体发出的光照射在感光材料上,光线不受控制,杂乱的光线无法在感光材料上留下图像。 那么怎样将光线进行控制呢?在最早期,摄影者使用在暗箱上开一个小孔的方法控制光线。 首先将感光材料放在暗箱之中,这样可以防止周围环境的光线渗入干扰影像。在暗箱上开一个小孔,由于光是直线传播,所以被摄体上某点发出的光线,在直线通过小孔后,必然对应在感光材料上某个点上。点点对应,
6、最终形成图像。这种使用小孔控制光线形成影像的方法叫作小孔成像。小孔成像与被摄物体的位置关系是相互颠倒的镜像关系。 针孔太小,进入的光线非常微弱。如果用于拍摄,快门速度会非常慢。为了适应我们拍摄的需要,人们使用凸透镜代替了针孔,将光线汇集成像投射在感光元件上。 我们来看一看凸透镜成像原理示意图: 我们以草莓柄上一个点为例来看一下凸透镜是如何成像的。 该点反射光源的光线,向四周散射。其中部分光线进入凸透镜,在凸透镜中改变方向会聚投射在感光材料上,形成一个颜色点。被摄体的各个部位发出的光都经过凸透镜的会聚,
7、并放置在对应点上,最后形成图像。 使用小孔成像,光线只能通过一个很小的孔洞,成像非常弱;而使用凸透镜成像,则可以接收更大范围的光线用于成像,成像清晰明亮,可以有效改进摄影器材,使其更能适应拍摄环境。 单纯使用一枚凸透镜,得到的成像效果并不理想,容易出现难以接受的像差。为了对像差进行纠正处理,人们使用多组透镜相结合的方法,得到较好的画质。于是镜头出现了。 我们常见的透镜分为凸透镜和凹透镜,凸透镜起会聚光线的作用,凹透镜起发散光线的作用,常见的透镜形式见下图: 凸透镜和凹透镜都是球面镜,事实证明,球面镜并
8、不是最完美的。在会聚光线时总是有那么一点误差。人们使用计算机进行光路研究后,制造出非球面镜,它的形状根据聚焦误差进行了形状校正。非球面镜价格昂贵,常用在较高级的镜头上。 在镜头中集成了多个的透镜,它们或多个一组,或单个成组,安装在镜片支架上。我们可以通过转动镜头外部的转环,改变各个镜片之间的距离,从而实现对焦和变焦操作。 下图为镜头剖视图,我们可以看到各个镜片的截面形状和安装位置。 看过剖视图
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