第一課——攝影的魅力；照相機構成與成像原理

第1課——攝影的魅力；照相機構成與成像原理

上篇——攝影的魅力

下篇——照相機的構成與成像原理

同學們都喜歡攝影，攝影離不開照相機。隨著科學技術發展，出現了性能優良、種類繁多的新型照相機，為攝影創作提供了更加便利的條件。為了使同學們儘快掌握攝影技術，有必要了解照相機的成像原理及基本結構。——照相機成像原理照相機是個什麼樣的儀器？為什麼可以把外界景物濃縮到一張小小的照片上？觀察手中的照相機，就會感到這麼多按鈕、數字、開關，一定十分複雜。其實再高級的相機都是由鏡頭和機身這兩樣最基本的部件組成，它的成像原理都一樣。1、「小孔成像」用一個帶有小孔的板遮擋在屏幕與物之間，屏幕上就會形成物的倒像，我們把這樣的現象叫小孔成像。前後移動中間的板，像的大小也會隨之發生變化。這種現象反映了光沿直線傳播的性質。

小孔成像原理教學視頻播放 2、在照相機被發明之前，人們就已經開始利用「小孔成像」原理製造各類光學成像裝置，這種裝置被稱為「Camera obscura（暗箱）」。19世紀上半葉，人們終於找到了固定保存暗箱中投影面上光學圖像的方法與介質，照相機工業由此發端，因此Camera obscura被認為是照相機的祖先；而「Camera」則成了照相機的英文名稱。

Camera obscura 暗箱

暗箱使用示意圖 3、照相機的發明 1839 年法國畫家達蓋爾根據小孔成像的原理髮明了被稱為「西洋鏡」的世界第一台照相機。不過當時的相機令現代人無法想像，暗箱大得像個小房子，拍攝時間至少三十分鐘，以至於不得不將被攝的人頭部固定在事先預製好的卡箍里，而且得到的只是一張笨重的銅版正像。當時有報社記者評述：「就像在馬路上拿著一面鏡子，周圍的景物極細地反映出來，然後把鏡子帶回家。」 1841 年英國科學家、化學家塔爾博特發明了底片技術，不是「把影像印在笨重的銅版上帶回家」，而是把影像通過底片印在造價低廉的紙上，大大降低了成本，出現了可供普通人拍照留影的商業相機。儘管它當時還比較粗糙和簡陋，但已經具備了現代相機的基本性能。從此，攝影技術在世界各地廣泛傳播，攝影器材不斷完善。經過一百七十多年的歷史演變，照相機逐步由體積龐大的「西洋鏡」發展成為小巧玲瓏、操作簡便、性能優良的精密儀器，並且開始向全自動、多功能、高清晰度的趨勢發展

1839 年法國畫家達蓋爾根據小孔成像的原理髮明了被稱為「西洋鏡」的世界第一台照相機——照相機基本部件照相機就像一個神秘的箱子，它像我們人的眼睛一樣，可以看清外界的景物，同時又可以把看到的景物印映在底片上。仔細觀察手中的照相機，就會發現無論高級相機還是普及相機都是由機身、鏡頭、光圈、快門、取景器五部分組成，如果使用膠片相機還有輸片機構。照相機是集光學、機械和電子為一體的精密儀器。數碼相機具有有全自動操作功能，如自動聚焦、自動曝光等。簡單機械的相機只有一個快門按鈕和電源開關。一、機身 當我們拿起一架照相機，首先看到一個不透光的暗箱，我們稱它為機身。機身是連接照相機光學、機械、電子三大部分的總載體。它的前端安裝照相機鏡頭。 數碼相機機身里裝有圖像感應器、數字影像處理器和圖像存儲器等電子元件。傳統膠片照相機的機身暗箱裡面裝有膠捲，膠捲中間裝有各種光學、機械、電子元件，使相機成為一個整體。此外，各種攝影附件和輔助器材，在使用中也要與機身連接。因此，照相機機身一般由金屬或經過加工強度較高的注塑材料製成。二、鏡頭 鏡頭又稱攝影物鏡。鏡頭的功能是使外界景物在照相機暗箱內的膠捲平面處形成清晰的影像。就好像我們人類的眼睛能夠把看到的景物清晰地映印在眼睛球體上的視網膜上的作用一樣。鏡頭是照相機的重要部分，同學們要像愛護自己的眼睛一樣愛護鏡頭。如果你仔細觀看，會發現鏡頭裡有好幾片凸凹不同的鏡片，我們稱之為正、負透鏡。正（凸）透鏡使光線會聚，產生實像，負（凹）透鏡使光線散射，不產生實像。正負透鏡結合可以使形成的影像不僅清晰還可以減弱像差，提高成像質量。因此，所有的照相機鏡頭都由數量不等的正負透鏡組成。越高級的鏡頭透鏡片數越多。鏡頭一般至少由4 片3 組透鏡組成。鏡片通常由研磨精細的光學玻璃製成，並且在鏡片表面進行鍍膜處理。現代照相機鏡頭有很多種類，數碼相機通常使用帶馬達的EF電子變焦鏡頭，自動調整鏡頭焦距，極大地方便了攝影者創作，滿足不同攝影題材的需要。

鏡頭剖面示意圖

形形色色的鏡頭 三、光圈

光圈是安裝在照相機鏡頭中直徑可以伸縮的光孔，俗稱「光圈」。在傳統的膠片照相機里光圈一般由數量不等的月牙形薄金屬片製成。光圈的作用是與快門配合，控制外界景物反射光線進入暗箱的多少，使膠捲能夠正確曝光。光圈的另一個作用是調節被攝景物的景深的大小。像可伸縮的「光閘」，如同我們人類眼睛的瞳孔，為了適應外界景物亮度的變化，要不斷調節眼睛瞳孔大小。轉動照相機鏡頭上的光圈調節環，可以改變光孔直徑，控制光量進入暗箱。假如我們把暗箱比作是一個密不透光的屋子，屋子只開一個可以透光的窗子，這個窗子開得大透光就多，開得小透光就少。這個「窗子」就好像鏡頭中的光圈。光圈大小用光圈係數「 f 」表示，一般標誌在鏡頭筒上。 光圈係數在國際上是統一標定的。不論哪種相機的鏡頭，只要光圈係數相同，它們的透光量就完全相同。 四、快門

快門是安裝在照相機鏡頭與膠捲平面之間的「光閘」。快門與光圈配合，隨著快門開啟時間的不同，控制膠片曝光時間的長短。操縱快門開啟的按鈕一般安裝在照相機機身上方便於操作的地方，也有的快門按鈕安裝在鏡頭附近。調節快門速度盤，可以改變快門開啟時間，控制膠片的曝光量，使膠片得到適合的曝光值。就好比我們在一間只有一扇窗子的黑屋子裡，打開窗子的時間長與短，得到的光量數是不同的。各種相機的快門速度都是一樣的，不論哪種相機，只要數值相同，快門速度完全相同。目前，常用照相機快門有焦平面式快門和中心式快門兩種類型。快門操作上有機械操作和電子操作兩種方式。數碼照相機的快門速度是由電子程序控制的，速度可以高達1/8000秒。快門和光圈是一對「好兄弟」，攝影創作中根據攝影內容需要相互配合，才能得到預期效果。五、取景器 取景器是供攝影者觀察被攝景物，確定取景範圍的機構。設置在機身上部便於觀看的部位。現代照相機的取景器一般兼有測光、測距和指示光圈大小、快門速度等數據的顯示功能。電子技術的飛速發展，數碼照相機大部分採用LCD寬視角液晶屏的取景方式，有的液晶屏還可以旋轉，極大地方便了攝影者創作的需要。 傳統膠片機械照相機的取景器分為旁軸取景器和同軸取景器兩大類。旁軸取景器的取景光路不通過照相機鏡頭，而是由一個單獨的光學系統完成的，因此存在視差現象。也就是取景範圍和實際拍攝的範圍不完全一樣。現代中、高檔相機多採用同軸取景器，取景光路與攝影光路同用一個照相機鏡頭，不會產生視差現象。這種方式又稱為單鏡頭反光取景器。同軸取景器仍有不足之處，由於外界景物是通過一個45度的反光鏡折射到取景窗內的。當快門開啟的瞬間，反光鏡彈起，使攝影光路到達了膠片平面，這時取景光路阻塞，取景器視場全部變黑，攝影者在這一瞬間看不到取景範圍，容易在動體攝影或較長時間曝光攝影時造成失誤。目前，國外已出現了克服這一缺點的新機種。採用固定式半透明、半反射的反光鏡，其中被攝景物的光線1/3 反射到取景器用於取景，2/3 光線透過反光鏡，到達膠片平面上用於攝影曝光，而且不存在震動現象，拍攝中始終可以看到被攝景物。

單反專用外接液晶取景器 ——照相機的種類照相機是光學、電子、機械三方面結合的綜合體，除了具備以上基本部件外，每架照相機都有各自的特點。少年朋友在了解照相機主要部件性能的基礎上，應當更多地學習些新的照相機知識。選擇好適合自己需要的相機，並且熟練掌握手中的相機，才會在攝影創作中更好地發揮照相機的作用。 走進照相機商店，少年朋友一定會被琳琅滿目的相機世界弄得眼花繚亂，不知選擇什麼樣的相機更適合自己使用。這裡向少年朋友簡單介紹選擇照相機應該具備的常識，以便選擇適合自己使用的照相機。 目前，照相機的品種大致有兩類，一類是普遍使用的小型數碼照相機，俗稱「傻瓜」相機，一般價錢比較便宜。另一類是專業單反照相機。電子技術的不斷進步，數碼專業單反照相機已經成為攝影工作者的主要機種。但是，由於傳統膠片攝影作品具有細膩、膠片寬容大、色彩還原逼真、照片細膩、色彩還原逼真，還可以放大製作等優點，仍然是攝影工作者在特定題材創作時使用的機種。一、小型數碼照相機小型數碼照相機在照相機家族中是個「小弟弟」，俗稱「傻瓜」相機。由於該機輕巧、方便，受到普遍歡迎。這種相機的取景器採用 LCD寬視角液晶屏的取景方式，安裝在機身後面。取景光路由一個單獨的取景光學系統完成，液晶屏明亮，直接可以觀察和選擇被攝景物。拍攝時，按動快門按鈕的聲音極輕。沒有機械式快門翻動快門的雜訊。小型數碼相機使用方便，操作簡單，常常是「咔嚓」一聲就能拍出較滿意的照片。可以滿足少年朋友最初學習攝影的要求。隨著少年朋友攝影技藝逐步提高，這種「傻瓜」相機帶給少年朋友固定的程序模式就不能滿足少年朋友的需要了。況且，攝影是技藝的結合，選擇合適的光圈快門組合、營造不同的影調氣氛是攝影創作的主要手段。大凡優秀的攝影家都喜歡用膠片攝影方式，人工調節操作相機來拍攝不同風格的作品。

小型數碼照相機二、專業單反照相機電子技術飛速發展，專業數碼單反照相機實現了高度的全自動化，出現了自動調焦自動變焦等更為簡便操作方式的AF全自動相機。這種相機通過機內發出的紅外線光束測量與被攝主體的距離，自動調焦驅動鏡頭調焦環，達到正確調整聚實焦距的目的。操作時只需按快門，有的相機鏡頭還可以改變焦距，一般變焦範圍為28 毫米至85 毫米，通過機內微型馬達驅動，改變拍攝範圍的大小，大大方便了攝影者選擇畫面的需要。有的相機還根據攝影需要換用不同焦距的的鏡頭。完全改變了手動機械式相機的操作時的麻煩，把原來難度較大的操作變成了簡單的程序化方式。這種相機還具有自動白平衡、自動曝光、自動控制閃光燈自動除塵等功能，大大減輕了攝影者負擔。傳統膠片單鏡頭反光相機根據攝影需要可以換用不同焦距的長焦距、廣角或變焦距鏡頭。這種相機以焦平面式快門居多。快門速度現在已經達到了1/8000 秒至1 秒，並有長時間曝光用的「B」 門功能，完全可以滿足攝影創作的要求。

600萬級專業數碼相機建議同學們學習攝影的過程是為了增長知識，增長知識的途徑主要是要通過動手動腦，同學們的著眼點應該放掌握技能和提高創作水平上。有一架單鏡頭反光式相機當然是較為理想的，但從偏高的價格考慮，一時難以接受。在選擇相機時，我想，寧可少一點自動功能，也不能沒有基本的手動調節功能。多一些動手機會，才能在實踐中摸索、提高掌握知識和技能。建議同學們學習攝影最好使用具有手動功能的照相機。課外作業1、在小孔成像中，光線是以何種方向傳播的？2、相機是由哪兩樣最基本的部件組成？3、被稱為「西洋鏡」的世界第一台照相機是由哪國的畫家發明的？