摄影工作原理:相机、镜头和更多说明

被你的数码单反和随之而来的所有摄影术语搞糊涂了吗?看看一些摄影基础知识,了解你的相机是如何工作的,以及这如何帮助你拍出更好的照片。

摄影与光学科学有着千丝万缕的联系--当光线被光敏材料(如现代数码相机中的照相胶片或光敏元件)折射、弯曲和捕捉时,它会发生怎样的反应。学习相机-几乎任何相机-如何工作的这些基础知识,这样你就可以提高你的摄影水平,无论你是使用单反还是手机相机来完成工作。

究竟什么是相机?

大约在公元前400年到公元前300年,科学上更先进的文化(如中国和希腊)的古代哲学家是最早尝试使用暗箱设计来创建图像的民族之一。这个想法很简单-建立一个足够暗的房间,只有少量的光线从平面对面的针孔进入。光线沿直线传播(这个实验用来证明这一点),穿过针孔,并在另一边的平面上创建图像。其结果是从针孔的另一边发射进来的物体的倒置版本-这是一个令人难以置信的奇迹,也是一个令人惊叹的科学发现,对于生活在“中世纪”之前一千多年的人来说。

要理解现代相机,我们可以从相机的遮蔽物开始,向前跳跃几千年,然后开始谈论第一个针孔相机。它们使用同样简单的“针刺”光概念,并在感光材料平面上创建图像-一种被乳化的表面,当被光照射时会发生化学反应。因此,任何相机的基本思想都是聚集光线,并将其记录在某种光敏物片上,对于老式相机,记录在感光胶片上;对于数码相机,记录在光传感器上。

还有比光速更快的东西吗?

上面提出的问题在某种程度上是一个骗局。我们从物理上知道,光在真空中的速度是一个常数,是不可能超过的速度极限。然而,与其他粒子相比,光有一个有趣的性质,比如运动速度如此之快的中微子--它在每种物质中的速度并不相同。它减慢、弯曲或折射,在移动过程中改变属性。与从密集太阳中心逃逸的中微子相比,从密集太阳中心逃逸的“光速”慢得令人痛苦。光可能需要几千年才能脱离恒星的核心,而恒星产生的中微子几乎不会发生任何反应,并以186,282英里/秒的速度穿过密度最高的物质,就好像它几乎不在那里一样。“这一切都很好,”你可能会问,“但这和我的相机有什么关系?”

正是这种光与物质发生反应的特性,使我们能够使用现代摄影镜头对其进行弯曲、折射和聚焦。几年来,相同的基本设计没有改变,从第一个镜头诞生时起的相同基本原则现在也同样适用。

焦距与聚焦

虽然这些年来它们变得更加先进,但镜头基本上是简单的物体-折射光线并将其引导到相机背面的图像平面的玻璃碎片。根据镜头中玻璃的形状,交叉光线在图像平面上正确会聚所需的距离会有所不同。现代镜头是以毫米为单位测量的,指的是镜头与图像平面上会聚点之间的距离。

焦距也会影响相机捕捉的图像类型。很短的焦距会让摄影师捕捉到更宽的视野,而很长的焦距(比如长焦镜头)会把你正在拍摄的区域缩小到一个小得多的窗口。

标准单反图像有三种基本类型的镜头。它们是普通镜头、广角镜头和长焦镜头。除了这里已经讨论过的内容之外,其中的每一个都有一些伴随着它们的使用而来的其他注意事项。

广角镜头有60度以上的巨大视角,通常用来聚焦离摄影师更近的物体。广角镜头中的对象可能看起来失真,并且错误表示距离对象之间的距离和较近距离处的倾斜透视。 普通镜片是那些最能代表与人眼捕捉到的“自然”影像相似的镜片。视角比广角镜头小,没有物体变形、物体之间的距离和透视。 长焦镜头是你看到的摄影爱好者拖着走来走去的巨型镜头,用来将物体放大很远的距离。它们具有最窄的视角,通常用于创建景深快照和背景图像模糊的快照,使前景对象保持清晰。

根据摄影使用的格式,普通镜头、广角镜头和长焦镜头的焦距会有所不同。大多数普通数码相机使用的格式与35 mm胶片相机相似,因此现代单反相机的焦距与过去的胶片相机非常相似(对于胶片摄影爱好者来说,今天也是如此)。

光圈和快门速度

因为我们知道光有一定的速度,所以当你拍照的时候,只有一小部分光存在,而且只有一小部分能通过镜头到达里面的光敏材料。这个光量是由摄影师可以调节的两个主要工具控制的-光圈和快门速度。

照相机的光圈与你眼睛的瞳孔相似。它或多或少是一个简单的孔,可以开得很大,也可以关得很紧,让或多或少的光线通过晶状体到达感光器。明亮、光线充足的场景需要的光线最少,因此可以将光圈设置为较大的数值,以允许较少的光线通过。较暗的场景需要更多光线才能击中相机中的照片传感器,因此较小的数字设置将允许更多光线通过。每个设置通常被称为f-number、f-stop或stop,通常允许的光量是其之前设置的一半。景深也会随f数设置而变化,照片中使用的光圈越小,景深就越大。

除了光圈设置之外,还可以调整快门保持打开的时间(也就是快门速度),以允许光线照射到感光材料上。较长的曝光时间可以提供更多光线,在光线较暗的情况下尤其有用,但长时间打开快门可能会使您的摄影效果大不相同。在较慢的快门速度下,像手部不由自主的颤动这样的小动作会显著模糊你的图像,这就需要使用三脚架或坚固的平面来放置相机。

串联使用时,慢的快门速度可以补偿较小的光圈设置,以及大的光圈开口来补偿非常快的快门速度。每种组合都会产生非常不同的结果--与允许大量光线通过较大的开口相比,随着时间的推移,允许大量光线进入可以产生非常不同的图像。由此产生的快门速度和光圈的组合产生了“曝光”,即照射到感光材料(传感器或胶片)上的总光量。

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图片字幕:拍摄摄影师,由Naixn提供,在Creative Commons下可用。摄像机Obscura,在公共领域。针孔摄像机(英文),由Trassiorf设计,在公共领域。美国国家航空航天局(NASA)的太阳类型恒星图,假定为公共领域和合理使用。伽利略的Tamasflex望远镜,可在知识共享下购买。亨里克的焦距,在GNU许可下可用。柯尼卡FT-1由Morven提供,在知识共享协议下可用。Cbakley和Dicklyon的Apeture图表,可在知识共享中找到。Baccharus出品的幽灵Bumpercar,在知识共享下可用。Nevit Dilmen的风花,在知识共享下可用。

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