Introduction

A professional website for optic and photonic science and technology 光學與光電科技專業網頁

Overview 總覽

Research interests 研究興趣與專業:

1. Dynamics of solid-state and fiber lasers 固態雷射與光纖雷射
2. Photonic and multifunctional materials 光電與多功能材料
3. Optical properties of wide bandgap ZnO semiconductor 寬能隙氧化鋅光電特性
4. Photon transport phenomena and quantum optics in photonic crystals
光子晶體之光學傳輸與量子光學現象
5. Dynamics of microcavity polariton Bose-Einstein Condensates
微腔光極子波思-愛恩斯坦凝聚現象
6. Light-field imaging and optical system design 光場解像與光電系統設計

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2021年4月30日 星期五

嬰兒經(1)

 淡定的貓咪與嬰兒都會發出「嗯!嗯!嗯!」的聲音,難怪現代人的寵物是家人,嬰兒是寵物。幾十年前在農村裡的貓咪和會爬的嬰兒可以自由在屋裡屋外活動,常可看到貓咪吃剩的小鳥頭顱,剩下的一段蛇身;當然,會爬的嬰兒難免吃了曬穀場的雞屎。這是身為現代人的我的兒女絕對不能相信這個老爸曾經是身為那個會爬的嬰兒的處境。



 

2021年4月28日 星期三

第六章 掌控您的相機(二)

 建立重點和順序

鏡頭光圈控制景深,並以此定義重點和順序。人類是視覺的生物。我們的主要感知是視覺。當我們看到一個看起來清晰銳利的物體時,我們會注意到它。當物體模糊或朦朧時,我們對其失去興趣,以至於當物體完全模糊時,我們往往根本不去看它。

將這種觀察結果轉化為攝影術語,看起來清晰的物體較突出會引起我們的注意。模糊的對象失去重點,我們傾向於將它們視為次要的。因此,通過選擇性地使用對焦和景深,可以指示影像的觀者看到哪些物體以及以什麼順序觀看,也可以完全隱藏物件。 


讓我舉兩個例子。右側的影像具有從前景到背景的廣泛景深。因為這是一幅風景圖片,並且我希望您遵循我在整個圖片空間中一直創建的假想路徑,所以所有視覺元素都必須清晰銳利,這一點很重要。

更加有趣的是在此我指定了您觀看這個影像中主題的順序。前景中白色最亮的水花先吸引您的目光,因此是您看到的第一個元素。然後,沿著河水流向遠方,來到背景被晨曦照射火紅的山頂,儘管有些柔和,但接下來您的眼睛會沿著山的稜線掃回來,最後您的目光被中景的枯樹阻隔。這裡強調了山與水的相輔相成。

接下來,右邊的影像說明了相反的情況。在這裡,我希望您的注意力集中在黃花上的這隻蜜蜂上。因此,為了使蜜蜂與背景(實際上是雜亂的綠葉和雜物)隔離開來,我選擇了一個大光圈和大放大倍率以大大減小景深。結果是背景太模糊,以至於您完全忽略了它。

上面的風景影像是通過對焦場景中稱為超焦距的一點可以使景深最大化。 場景中最接近的可見對象距離相機約1.5公尺,而最遠的對象處於無限遠的有效距離。如果您將相機對焦在無窮遠處,假設景深從10公尺延伸到無窮遠處。在此例子中,距離相機5公尺的最近物體將出現超出景深範圍(即10公尺到無限遠)而變得模糊不清。

了解曝光

在數位攝影中,有一種信念認為在相機內進行精確曝光並不重要,因為您稍後可以在影像處理軟體如Photoshop中對影像進行後製;相反地,還有一群追隨「不惜一切代價避免突出高光」這個信念的人。 在本節中,我將解釋這些信念都不成立的原因。

曝光是攝影的功能之一,似乎讓每個人都為之著迷。但沒必要如此。掌握的關鍵曝光是了解相機的通過透鏡(TTL)測光儀(光度計)何時為您提供正確曝光值。一旦牢記了測光概念,不僅可以確保每次都能準確曝光,還可以按照感知的方式(而不是實際)「繪製」場景,從而為您提供完整的場景控制受光影響的影像創作。

測光

在前一章中,我解釋了相機所看到的只是灰階。相機的測光錶也是如此。TTL測光儀將真實世界和其中的所有內容視為18%反射的中間色階灰色。天鵝的羽毛、雪、煤堆,根據測光錶,一切都是18%的中間色階灰色。

因此,相機中TTL測光錶給出的曝光值會將被攝物體記錄為中等色階。假設您正在拍攝美麗的雪景。您將相機設置為自動曝光(AE)模式並拍攝照片。檢視影像時,您會發現積雪看起來灰色,而不是地面上一樣鮮豔的白色。現在您知道為什麼了:相機認為它是灰色的,準確地說是18%反射的中色階灰色。拍攝黑色物體時也會發生相同的情況。以相機的自動曝光為例,一隻黑熊看起來更像一隻灰熊。

    您已經知道相機中TTL測光錶如何給出曝光值,如此,計算曝光值變得更加簡單。您所要問的是:「我正在拍攝的對象是中等色階?是比中等色階更亮?還是比中等色階更暗?」如果是中等色階,則相機計算出的曝光值在技術上將是準確的。但是,如果它比中等色階亮或暗,則您需要補償相機計算的曝光值(將拍攝對象記錄為中等色階)時所進行的操作,例如:減EV或加EV

下圖顯示了場景色階從黑到白可以進一步細分為五個部分(對應直方圖中的五條分隔線)。中間部分代表18%的中等色階的灰色。中間的右邊是淺灰色(比中色階高1擋或1.5擋,決定於感測器動態範圍5擋或6擋),然後變成白色(比中色階高2擋或3擋)。中間的左側是深灰色(比中色階暗1擋或1.5擋),然後變成黑色(比中色階暗2擋或3擋)。用簡單的術語來說,色階可以分為五個部分,分別稱為淺調、四分之一調、中調、四分之三調和暗調。 


通過決定拍攝對象的色階落在五個方框中的哪個框中,可以很容易地看出相機曝光不足或曝光過度的程度,從而呈現出中等色階。例如,白雪將掉入標記為白色(最右邊)的框中,該框的亮度比中等色階高23擋。為使白色以中等色階出現,相機會將場景曝光不足23擋。因此,為了補償相機的工作,您需要應用相反的曝光補償量,在此例子中,應該補償曝光量為23擋,即打開曝光使2擋更多的光線進到感測器。

如果照片的主題的色階為深灰色(例如針葉樹),則該影像會落在標記為深灰色(比中等色階暗11.5擋)的框中。為了以中等色階記錄深灰色的拍攝對象,照相機將曝光過度11.5擋(以使暗灰色變亮)。同樣,您將需要應用相等且相反的曝光補償量。在此例子中,為負11.5擋(即關小曝光以減少1擋或1.5擋的光)。 


為了說明這是如何工作的,我將通過一個真實的例子來計算準確的曝光。該影像的主題是一隻白色的黑面琵鷺在水中覓食。計算該場景的曝光困難之處在於,沒有明顯的中等色階,並且有光從水面反射的影響。為了計算曝光量,我選擇了點測光模式。然後,我從琵鷺的前胸中獲取測光讀數,在這種情況下,我的曝光值為f/8時要1/1000秒。 因為我從經驗中知道,這種未補償的曝光值將使幾乎白色的羽毛變為中等灰色,因此我採用了2擋的曝光補償(白色接近中等色階的亮度要高2擋)。這使我在f/8時的修正曝光值為1/250秒。結果是一張黑面琵鷺的照片,記錄了鳥的羽毛,就像它們在現實生活中一樣。

運用自己的測試

由於數位攝影中色階的性質,現在許多相機內測光錶已被校準為不同於18%灰度的反射,這使基於上述理論的曝光計算過程變得複雜。出於這個原因,值得測試您自己的相機以顯示其儀表的校準方式。以下是一個非常簡單的步驟:

1、將相機設置為自動曝光模式和點測光模式。

2、設置自動包圍曝光,以1/2擋為增量拍攝九張影像。 如果您的相機未啟用此選項,請使用手動包圍。

3、使用18%的灰卡作為主題,曝光包圍曝光的序列(理想情況下,以RAW檔拍攝)。

4、在電腦上查看影像。以最接近灰卡的匹配為準,將顯示應針對等於18%反射率的曝光值應用的補償程度。

計算曝光補償

現在,簡單的部分已經解決了。 困難的部分和掌握曝光的真正技巧是確定主體的實際色階,即不是中等色階。在自然界中,許多常見的主題都是中等色階。 例如,綠草、中午的藍色夏日天空和桃紅色。比中色階主題明亮的一些例子是水仙花黃,乳酪黃(比中色階加亮1.3擋),早上的湛藍天空(加1擋)和人的手掌(加1擋)。極端情況是諸如雪或天鵝的羽毛之類的物體或任何白色紋理的物體,所有這些物體都比中間色階亮23擋左右。暗於中度色階的對象包括綠色、深紫色和深灰色(全為負11.3擋)和黑色(全為負23擋)。

評估色階

學習如何評估色階以計算曝光補償時,一個有用的習慣是隨身攜帶柯達灰卡,該卡可以從大多數大型照相零售商那裡購買。在現場拿起卡片,然後將其色階與主題的色階進行比較。使用灰卡作為參考,評估對像是中等色階還是比中等亮度或更暗相對簡單。評估了主體的整體色階後,您需要確定它屬於五個方框中的哪個。例如,如果它比中等色階淺但不是白色,則必須為淺灰色。 相反,如果它比中間色階深但不黑,則必須為深灰色。這是一種計算曝光補償所需值的相對簡便的方法。

接觸和對比

當單一色階主導時,上面敘述的曝光方法非常好。但是,當場景包含較大的動態範圍時會發生什麼?當前單反相機的動態範圍為57級。相比之下,場景動態範圍可以達到911級(並非不可能,更廣泛的範圍,尤其是在晚上),以及人類視覺的動態範圍(大約14級)。從攝影的角度講,這意味著場景中的色階範圍雖然可以被人眼輕鬆分辨,但通常超出了相機紀錄真實場景的能力。

測量場景動態範圍

要測量場景動態範圍,首先將相機切換到點測光模式。選擇代表最亮色階的場景區域並記錄曝光值。然後移動相機以測出最暗色階的場景區域。同樣,請注意曝光值。通過計算兩點曝光擋數之間的差,您將計算場景動態範圍。

以下圖所示的場景為例。在這個場景中最亮的區域是白雲。場景最暗的區域位於照片左邊的山和樹的陰影中。當我為該場景曝光時,我對雲層進行了讀表,這使我在f/16時的曝光時間為1/2,000秒。相比之下,陰影區域的儀表讀數在f/16時為1/15秒。計算兩個讀數(1/151/301/601/1251/2501/5001/1,0001/2,000秒)之間的擋數,我的場景動態範圍為8擋,超出相機感測器感光度的動態範圍(5-6擋)。因此,為了在場景的所有區域中保留細節,必須減小場景動態範圍或增加相機記錄的動態範圍。這需要使用所謂「高動態範圍攝影」技術,我們將在第八章詳細介紹。  


管理高對比度場景

由於上一個例子中的場景動態範圍超出了相機的動態範圍,因此如果我在不管理光線的情況下拍攝照片,那麼我將丟失高光或陰影或兩者的細節,具體取決於我設置的曝光條件。例如,通過正確曝光高光區域,陰影區域可能曝光不足。相反地,如果我對陰影正確曝光,則高光會曝光過度,亮度被裁剪。曝光中間色階會導致高光和陰影細節都被裁剪。

在色階變化遵循線性模式的情況下,例如從明亮的天空朝著陰影前景變暗,可以使用漸變的中性密度濾光器(簡稱漸層鏡)對光進行光學管理。漸層鏡的目的是阻擋場景某一部分的高光,同時允許另一部分的所有光通過濾鏡,從而減小場景動態範圍。

使用上述景觀,我的計算顯示出場景的動態範圍為8擋,超出了相機的動態範圍2擋。因為場景中最亮的區域位於框架的上方(雲),所以我可以在鏡頭的前面放置一個2擋強度的漸層鏡以覆蓋影像框內的這一部分,這將減少最短的曝光時間從f/161/2,000秒減少到f/161/500秒(快門速度等於慢2擋),這會將場景動態範圍從8擋降低到6擋的相機動態範圍內 。實際上,使用3擋強度的漸層鏡,將陰影從紋理黑色提升為深灰色,從而獲得了更多細節。

在色階變化不太均勻且非線性的地方,由於使用漸層鏡變得不切實際,因此減少了用於管理光線的選項。在某些情況下,可以分別使用漫射器或反光板來軟化光的品質或將光反射回陰影區域。這兩種解決方案都降低了對比度。但是,該解決方案也可能是不切實際的。此外,可以使用偏光鏡去除鏡面反射高光,但這對於非鏡面反射形式出現的對比度沒有幫助。

如果無法在相機動態範圍內管理對比度,那麼唯一的辦法就是曝光場景的高光或陰影記錄細節。在這種情況下,根據經驗,最好是捕捉高光部分細節。原因是心理上的,人類習慣於在現實生活中看到無特徵的黑色區域,我們稱它們為陰影。因此,當我們在影像中看到一片無色階的黑色區域時,我們只是對自己說:「那是陰影。」但是,如果有的話,我們很少會看到大面積的燒毀的高光(除非您直視太陽),因此當我們在照片中看到它們時,我們會失去平衡,因為我們無法識別它們。

高動態範圍成像和照片合併

高動態範圍(HDR)成像在數位攝影中正變得越來越流行,也是單反相機開發的新領域。目前,HDR成像是在拍攝後再後製,當場景動態範圍超過相機動態範圍時,這是一種解決方案。但是,由於HDR後製過程涉及合併多個影像,因此,為了獲得最佳結果,它需要是靜態對象,例如建築物或相對靜止的風景。這在野生動植物攝影中效果不佳。有一個最後的選擇,那就是等條件更適合時返回拍攝您要的影像。通常,這是最佳選擇。

照片合併是一種類似但不是真正的HDR成像。以數位拍攝,可以不再使用漸層鏡。相反地,當對比度太高時,您可以拍攝兩張影像,一張用於高光曝光,另一張用於陰影。然後,使用Photoshop中的合併工具合併兩個檔案,以創建一個從第一張影像的明亮色階和第二張影像的陰影色階中獲取細節的影像。

現今的高階數位單反相機都有提供HDR拍攝功能,利用HDR功能拍攝,相機自動幫您拍攝設置曝光值、正或負1擋等三次(甚至再加上正或負2擋共五次)連拍的影像再合併成一張記錄下來,最後以JPEG格式儲存於記憶卡。如果您希望保存RAW檔而不是JPEG檔,主流數位單反相機提供了別的新功能,我們將在下面和第八章中詳述。

2021年4月22日 星期四

第六章 掌控您的相機(一)

 


現代相機的問題之一是它們做太多了。一切都是自動化的,並且有程式可以涵蓋大多數可能的攝影狀況。舉個例子,您可以帶著任何入門級或中端數位單反相機到您家附近的風景熱點,將曝光模式設置為程式(風景)設置,打開自動對焦,然後按下快門。鑑於美景,您很可能會得到一個合理的影像。

但是,這張照片是誰拍的?您?還是相機?誰想要的影像呢?您設定目標拍出傑作嗎?在此例子中,即使您有很好地構圖,而讓相機決定使用哪種快門速度、設置哪個鏡頭光圈、對焦位置以及其他影響照片效果的設置。照片是拍下來了,您將所有創作工具的控制權都交給了相機,相機成了攝影師,而您終究只是它的助手。如果您想成為攝影師的助手,那就還好。但是,如果您想成為一名攝影師並成為一名出色的攝影師,那麼您別無選擇,只能學習如何控制相機並讓它隨著您的感知來記錄影像,而不用它的程式設置拍攝。

現在,您知道作為攝影師,您會迷上了攝影器材。相信我,我和任何人一樣對此銘感於心。但是,讓我們把眼光放遠一點。相機只是一種工具如此而已,它與木匠的鋸子,技工的扳手或園丁的圓鍬沒有什麼不同。真正重要的不是工具的好與壞或昂貴與否,而是攝影者應用於工作的熟練程度。

某些相機的控制和功能對於創意攝影至關重要,在這裡我將解釋如何有效地使用它們,以使您創建的影像屬於您的而不是相機的。因此,本章旨在幫助您養成控制相機的習慣。

管理照明

相機機身的基本作用是提供一種用於固定感光設備的機制,並控制在指定時間內通過鏡頭的光量而已。其他一切都只是一個附加組件鏡頭負責對焦。因此,控制相機時,最重要的步驟是學習如何量化光線以及暸解光線與快門和鏡頭光圈之間的關係。

在攝影中,光線是使用有系統的單位來進行測量的,每個單位稱為曝光值(EV)(有時稱為光圈數)。增大光圈將增加感測器接收的光量,而縮小光圈將減少感測器接收的光量。增加和減少光量的兩種機制是透過快門速度和鏡頭光圈。

快門

快門控制曝光的持續時間,即感測器接收(或曝光)到的時間長度。計時以秒和秒的分數來表示,以快門速度值表示,在典型的相機中,範圍在30秒到1/4,000秒之間(附加設置,例如B-快門和高達1/8,000秒的範圍)。快門速度每提高一倍(或降低一半),就等於曝光量降低一半(或曝光量增加一倍)。例如,將快門速度從1/250秒降低到1/125秒,可以將曝光時間延長一倍,曝光量增加一倍。相反地,將快門速度從1/250秒增加到1/500秒可使曝光時間減少一半,曝光量降低一半。

目前,大多數相機都可以以1/31/2擋的增量更改快門速度。在這種情況下對曝光持續時間的影響不是增加一倍或減少一半,而是相對的增量變化。 例如,將快門速度從1/60秒降低到1/45秒可將曝光時間延長1.5倍。

鏡頭光圈

鏡頭光圈是透過增加或減少由鏡頭中的光圈的直徑大小來控制進入到感測器的光量。 像快門速度一樣,光圈的面積加倍或減半等於曝光增加或減少1擋的變化。再者,像快門速度一樣,現代相機和鏡頭可以用1/31/2擋的增量進行光圈調節。

乍一看,用來表示光圈大小的數字似乎毫無意義且令人困惑,但不是的。它的編號系統,稱為f-數或f/光圈,其中f代表焦距,而f-數是透鏡的焦距與光圈開口直徑的比率。例如f-數為2f/2)等於21的比率,也就是說,鏡頭的焦距是光圈孔徑直徑的兩倍,換句話說,光圈孔徑是鏡頭焦距的一半(1/2)

f-數看成為分數,也可以理解小數字大光圈的難題。許多初學者會問:為什麼大光圈的數值小(例如f/2),而小光圈的數值大(例如f/22)。答案是f/2實際上表示光圈直徑是焦距的1/2,而f/22實際上表示光圈直徑是焦距的1/22f/2的光圈大於f/22的光圈,因此一半(1/2)大於1/22,這樣一點都不奇怪了。

f-數刻度與光圈的面積有關。例如,設置為f/2.850mm鏡頭的光圈面積為250  ,而設置為f/4時的面積為123  ,基本上是一半的面積。在f/2時,面積為491  ,換句話說,是f/2.8時的光圈面積的兩倍。用這些術語,f-數變得更加明顯,f-數的擋變化等於將光圈區域的面積加倍或減半,並由此關聯到達感測器的光量。

鏡頭光圈和影像品質

設置很小或很大的光圈時,鏡頭性能會下降。因此,雖然將光圈設置為f/22f/32似乎是增加景深的一個理想解決方案,但增加景深的更好的解決方案是使用更大的光圈f-數(例如f/11)和第三章中描述的「超焦距」或「最大景深」對焦技術。當使用f/8f/16等中距光圈時,鏡頭性能將達到最高。

對等定律

知道快門速度或鏡頭光圈的1擋變化等於曝光值加倍或減半,即使您對對等定律的理解已成為常識。 簡而言之,對等性意味著如果將到達感測器的光量加倍(加大鏡頭光圈),則必須將曝光時間減半(提高快門速度)以保持相同的曝光值,反之亦然。

進行分數增量時,適用相同的規則。 例如,如果您將鏡頭光圈縮小1/2擋(減少光量),則必須使快門速度延長相同的1/2擋(增加持續時間),以維持相同的鏡頭光圈曝光值。

用光繪畫

既然技術術語已弄懂,從實際意義上講,這一切意味著什麼? 攝影是一門藝術(在某些非常特殊的應用中除外,例如軍事、科學和執法),作為藝術家,您的職責是畫一幅畫。攝影師的油漆很輕,鏡頭光圈和快門速度就是您的畫筆。就像在繪畫中,您可以使用不同大小的畫筆並施加或多或少的油漆以創造出令人愉悅的視覺效果一樣,因此您可以使用鏡頭光圈和快門速度來改變攝影中光的表現。

時間和運動的表現

當您選擇特定的快門速度時,您實際上要做的是定義時間和運動的視覺表現。自然界中很少有事物是完全靜態的。在風景攝影中,雲層形成與移動,光線隨著發生變化,樹葉被風吹動的沙沙作響。在野生動物攝影中,動物會移動,有時會快,有時會慢。但是,它們的運動是持續的。甚至建築物都在搖擺,它們的運動對我們來說是難以察覺的,但在很長一段時間內對相機來說都是顯而易見的。 

設置相對於運動和時間的快門速度將使被攝物體靜止,使細節脫穎而出,或使被攝物體模糊,從而產生速度和運動感。比較上面兩個影像。首先,快速快門速度凍結了所有表演者的運動,並且有可能辨認出其運動的各個方面,從身體形狀到眼睛聚焦方向。但是,在第二張影像中,細節丟失了。在這裡,舞動的雙刀和鞋子已模糊不清,剩下的就是引人注目的速度感和力道。



2021年4月15日 星期四

第五章 如相機所見(六)

  動態範圍

場景中光線強度的變化會產生對比度。對比度的深度,即場景最暗區域和最亮區域之間的比,稱為場景動態範圍(可以使用於曝光的相同光圈單位進行測量)。數位單反相機中的感測器也具有動態範圍,這與它能夠同時記錄陰影和高光區域中的細節的能力有關。以類似的方式,人類視覺的動態範圍與我們同時看到黑白物體中細節的能力有關。


在晴朗的一天,典型的場景動態範圍約為9級。人類視覺的動態範圍接近14級時,這就不成問題了,因為我們能夠同時看到場景中黑色物體和白色物體的細節。例如,假設正在參加婚禮:您將能夠看到新郎黑色西裝的質感和新娘白色連衣裙的圖案中的複雜細節。

但是,相機並非如此。當前的數位單反相機感測器的動態範圍總體上在57級之間,具體取決於相機型號。在以上例子中的幾乎所有情況下,相機動態範圍都小於場景動態範圍。這意味著在人類可以同時看到陰影和高光區域的細節的地方,相機通過以灰色階顯示該場景,您能夠評估出畫面的陰影區域看起來像是無特徵的黑色,因為它超出了相機的動態範圍。有了這些知識,您就可以應用必要的漸層鏡,以將亮色階和暗色階平衡到相機動態範圍內。

與人眼相比,當前的數位單反相機的動態範圍有限,這使得拍攝高對比度的場景或對象(例如這種黑白條紋斑馬)在明亮的光線下具有挑戰性。在婚禮例子中,新娘和新郎在一起的照片,無論是黑色西裝還是白色禮服將導致細節完全丟失,具體取決於曝光的設置方式。

因此,對於攝影師來說重要的是要了解在記錄高對比度(動態範圍)時,相機有其局限性,有時無法記錄人類可以看到的細節。在高對比度條件下,有必要測量場景動態範圍並將其與相機動態範圍進行比較,以了解如何以照相方式複制場景。我將會在第八章以一整章的內容來探討高動態範圍攝影技術和最新的相機高動態範圍攝影功能。

相機的視野

除了學習如何審視光和對比度的影響以及與這兩個因素如何影響構圖的有關知識外,還必須了解透鏡如何改變相機觀看我們的肉眼所看到的世界。

同樣地,這是人與相機不同的地方。已經了解了相機的單眼視覺與人類幸運擁有的雙眼相比的效果。但是,還有其他差異,最明顯的是人眼具有固定的主焦距鏡頭,而安裝在相機上的可移動鏡頭能夠改變對焦距離,結果與我們通常看到的不像相機看到的那樣,放大倍數、視角和透視都可以更改。

焦距、放大倍率和視角

鏡頭的焦距是一個精確值,它是根據當鏡頭對焦在無限遠處時,感測器平面和鏡頭的光學中心之間的距離計算得出的。由於這個原因,鏡頭的焦距保持恆定,與感測器的物理尺寸無關。

此外,所有鏡頭的視角都與鏡頭的焦距和感測器的物理尺寸有關。因此,在焦距保持不變的情況下,視角可能會有所變化,具體取決於您的相機是採用全幀(24x36mm)感測器還是較小的感測器(例如尼康的DX感測器,其尺寸為16x24mm),或全畫幅感測器尺寸一半的Olympus E-system相機。

這種區別很重要,因為放大倍率受焦距的影響,但不受視角的影響。例如,如果將100毫米鏡頭拍攝的物體以20毫米高成像在全幀(24x36毫米)感測器,則在小框感測器(例如,尼康DX)上的高度仍為20毫米,甚至在大型(例如,Hasselblad 36x48mm)感測器也一樣。變化的是拍攝對象的周圍,左側、右側、上方和下方的可見空間(視野)。與全幅24x36mm感測器相比,視角不同,大尺寸感測器會增加視角和視野,小尺寸傳感器會減少視角和視野。

在某種程度上,這會改變您對鏡頭的選擇。 例如,佳能EOS 1Ds Mark III或尼康D3等全幅數位相機上的廣角鏡頭安裝在小型數位相機(如尼康D300或佳能40D)上時,具有標準鏡頭的特性。 相反地,在相同情況下,中距長焦鏡頭(例如200 mm)的作用類似於遠距長焦鏡頭。

透視

鏡頭也改變了我們(和相機)對世界的透視(Perspective)。因為我們的肉眼有固定的焦距(大約24毫米),所以我們以固定的視角看待生命。當我們通過裝有例如廣角鏡的相機觀察時,該視角會發生改變。

當我們改變透鏡焦距時,透視現象會發生兩件事。首先,我們可以從固定位置看到的場景範圍或視野增加(較短的焦距)或減少(較長的焦距)。其次,不同物件之間的空間關係(不同平面上物件之間的視距)發生變化。 隨著焦距的減小(朝向廣角),空間關係增加,從而使物件之間的空間感增強,產生拉伸距離的視覺效果。 當增加焦距時,情況恰恰相反,拍攝對象之間的空間似乎被壓縮,使它們看起來更靠近。因此,空間關係的增加和減少都會影響深度感,因此在選擇要使用的鏡頭時必須考慮這一點。

包含平行線的場景表示在二維的影像中均具有一個或多個消失點。單點透視意味著該影像具有單個消失點,通常(儘管不一定)直接與觀者的眼睛相對,並且通常(雖然不一定)在地平線上。與觀者視線平行的所有線都向該消失點收斂。這是標準的「收斂鐵軌」現象。

兩個消失點的影像具有兩組不同角度的平行線。在影像中可以有任意數量的消失點,每組消失點與影像平面夾成一定角度。在許多類型的透視中,最常見是一點、兩點和三點透視影像,以透視消失點的數量命名。

單點透視

當地平線上僅包含一個消失點時,便是單點透視。這種類型的透視通常在拍攝道路、鐵軌、走廊或所建築物的影像看到,正面直接面向著觀者。任何與觀者視線直接平行或與視線垂直的線(鐵軌/枕木)組成的物體都可以用單點視角表示。這些平行線會聚在消失點處。

兩點透視

當地平線上包含兩個消失點時,具有兩點透視的影像。在一個消失點的例子中,消失點可以沿地平線任意放置。兩點透視影像可視為旋轉的單點透視影像:例如,看房屋的拐角處,或消失到遠處的兩條分叉的道路。一個點代表一組平行線,另一點代表另一組。從角落看,房屋的一堵牆將向一個消失點退去,而另一堵牆向對面的消失點後退。

兩點透視影像具有一組平行於圖片平面的線,而兩組線則傾斜。傾斜於圖片平面的平行線會聚到消失點,這意味著此設置將需要兩個消失點。

  三點透視

三點透視通常發生在從下方或上方拍攝建築物時。除了前述的兩個消失點外,每個牆都消失到一個點,現在還有一個關於牆的垂直線如何後退的點。對於從上方看的物體,該第三消失點在地下。對於從下面看的物體,當觀看者抬頭看高樓時,第三個消失點在天空上。

當拍攝對象具有多個平行線或平面時,您可以從構圖找出透視消失點,並試著以不同數目的透視來表現您的拍攝結果,您會有不一樣驚奇,不同的構圖方式可能帶給您生動和/或具張力的影像。



拍攝前觀測與評估場景

專業風景攝影師常常將相機安裝到三腳架上之前,將下巴放在三腳架頭上。 這使他可以大致了解場景如何通過取景器顯示。 確定最有效的視點(位置、高度和角度),只有在自己滿意評估後,才安裝相機。使用這種技術,您可以更輕鬆地確定最終的構圖,因為您可以看到整個場景,並可以更輕鬆地決定要包含或排除哪些元素。 它還避免了必須不斷調整相機,從而節省了時間和精力。

摘要:

  • 攝「影」是要拍攝的場景的「照明」,照片只是記錄光、顏色和陰影的圖案。
  • 光線是攝影師的畫筆,畫布即數位感測器。通過操縱光,可以突顯和隱藏被拍對象,可以使色階更淺或更深,改變和替換顏色。
  • 照明的六個特徵:品質、方向、對比度、均勻度、顏色和亮度。使用照明來表現或抑制所選的主題的紋理、形式、深度、細節和心情。
  • 光可以是硬的也可以是軟的,稱為光的品質。光線的品質決定影像的對比度,這對攝影很重要。陰影使攝影師能夠營造深度、形狀和尺寸感,有助於使二維的影像呈現出三維的形態。
  • 光照射到物體上的方向將決定這個物體外觀的表現。前面照明將顯示細節而不是紋理,而側面照明將通過創建陰影來強調紋理和形狀。
  • 光的色溫使日出和日落,清晨和傍晚成為自然攝影的理想時間,稱為「黃金時段」。
  • 對比度會影響光度計的讀數和曝光。在構圖和視覺方面,對比度營造了一種深度感,添加空間的第三個維度到二維的影像上。
  • 景觀攝影的主要光源是日光,隨天氣和一天中的時間而變化。為了充分利用例如燦爛的陽光和陰暗的夜晚,必須使用不同的技術。人腦不僅依賴於立體視覺、視差和移動的焦點,還取決於物體上的光所產生的高光和陰影圖案所產生的線索。
  • 看起來最「自然」的人工照明策略是複製在3D被拍對象上看到相同的對比圖案線索。典型的照明配置包括正面創建高光建模線索的關鍵燈,用於控制陰影色階的補光燈,一個或多個邊緣/重點照明創建主體和背景分隔的背光或邊緣光。
  • 可以將倫勃朗照明、分割照明、派拉蒙或蝴蝶照明、環形照明和寬廣照明等五種室內人像攝影的照明應用於自然照明的景觀攝影上。
  • 自然光線下的高調攝影用白色背景拍照,旨在降低場景中的照明對比,這種技術不僅僅是將場景過度曝光以製作高調照片, 這是關於找到適合光線然後過度曝光的問題。
  • 自然光線下的低調攝影,指的是具有高照明比的任何場景,尤其是在陰影區域佔優勢的情況下。低調照明通過將大區域投射到陰影中來增強被拍對象的輪廓,精確曝光高光部分細節,不足曝光陰影區域以控制高對比度,例如高於81
  • 低調攝影與高調攝影相同是場景的選擇,而不是曝光不足與過曝場景的影像。
  • 場景中最亮區域和最暗區域之間的比稱為場景動態範圍。典型的場景動態範圍約為9級。人類視覺的動態範圍接近14級,但是當前的數位單反相機感測器的動態範圍約7級,相機有時無法記錄人類可以看到的細節。在高對比度條件下,有必要使用高動態範圍攝影技術來複制場景。
  • 透過改變相機的焦距和放大倍率可以改變視角和透視。改變視角和構圖可以創造不一樣的透視效果。
  • 練習:

    1、使用普通檯燈、描圖紙和卡片進行實驗,點亮簡單三維靜物主題,例如裝飾品、娃娃或玩具車。您可以改變照明品質從硬光源到非常柔軟光源來觀看拍攝的結果。

    2、在工作室或房間拍攝一個白盒子在白色背景上,以顯示其頂部和兩側。選擇並安排您的照明,使得盒子的三個面的色階都不同的照片。

    3、拍攝包含有網球和雞蛋的照片。只有藉著改變它們的燈光照明,讓它們一起揭示圓形的三維形式;以及讓它們看起來像是扁平的兩個尺寸的圓盤或橢圓形。

    4、當主題被直接或反射的閃光燈或手電筒從各個位置照亮時,拍攝及觀察主題的外觀。如果您有兩個光源,在黑暗的房間中用不同的擺設進行拍攝有趣變化的照片。

    5、用兩個靜物組或三個中性或淺色的亞光-被日光照射或被照亮的表面物品鎢絲燈。將相機放在三腳架上。成對拍攝彩色照片,演示由於每個主題照明發生以下變化:(a)品質、(b)方向、(c)對比度和(d)顏色。測量並設置正確的曝光每張圖片,但沒有其他更改。比較結果。

    6、不同的雜誌或書籍收集肖像的例子顯示照明風格。嘗試重新創建它們在工作室裡。記住對鼻子的陰影和高光眼睛尤其可以為您提供有價值的線索。