数码摄影实验讲义

数码摄影

编写：桂容王贤锋

[注意事项]

特别提醒：损坏相机要按学校和理学院的有关规定赔偿！

数码相机价格比较昂贵而且各种器件都比较精密，对相机的保养是必不可少的。

1、在未使用三脚架时最好把相机的安全带直接套在手腕或脖子上拍照，避免意外摔落损坏。

2、镜头和液晶显示屏是精密部分，严禁玷污指纹和灰尘，应用实验室专用指定清洁软布擦除，不可自作主张随意用其它物质擦除，以免划伤镜头和液晶显示屏。

3、注意防热、防寒和防水，切勿让照相机暴露于阳光直接照射的地方太久以及受潮（如雨淋）等，数码相机应远离类似电视机或者音响一类的强磁场环境。

[参考资料与网页]

1、Canon PowerShot A640/A630 相机使用者指南（基本）、（高级）以及本讲义电子文档下载网址：/wlkt/index.html

2、科技摄影/html/wulichuangxinshiyan/20070125/76.html

3、数码照相馆/eschool/zhuanti/photo/

4、色影无忌/

讲义

摄影是一门科学，同时也是信息传播的重要手段。随着数码相机的普及，摄影在我们生活、学习和工作中几乎无处不在，掌握一定的摄影理论和技术是非常必要的。

数码摄影的基本过程是利用数码相机拍摄图像，然后下载图像到计算机进行编辑，再将编辑好的图像保存或发布到互联网，同时也可以冲印或打印出来。

[实验目的]

1、了解数码摄影的基本过程。

2、初步掌握数码摄影的基本知识和摄影技巧。

3、初步掌握图像处理方法。

[数码摄影的基础知识]

1、数码相机

采用数字成像技术摄取和存储景物影像的照相机称为数码相机，它是由暗盒、镜头、快门、CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）、A/D（模/数转换器）、MPU（微处理器）、

内置存储器、LCD （液晶显示器）、输出接口等部分组成。当按下快门时，镜头将光线会聚到CCD 上, CCD 是半导体器件，它的功能是把光信号转变为电信号。这样，我们就得到了对应于拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上被送去计算机处理，还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换，A/D 器件用来执行这项工作。接下来MPU 对数字信号进行压缩并转化为特定的文件格式，例如JPEG 格式。最后，图像文件被存储在内置的存储器中，就可以下载到计算机了。 2、CCD 像素数

CCD 像素数是指CCD 上光电转换元件的数目。普及型数码相机像素数大都在500万到1000万之间，像素越高的相机就越能够得到高清晰的数码图像。例如800万像素的CCD 最大约能记录3264×2448像素数的图像，这里3264是指矩形CCD 元件点阵中横向排列的像素数，2448指纵向排列的像素数。 3、感光度

感光度反映了CCD 对光线的敏感程度，一般用ISO 值表示。可以自由设定感光度的大小（一般设定范围为50~800），这样就可以在不同的光照环境中进行拍摄。感光度对摄影的影响表现在两方面：一是速度，更高的感光度能获得更快的快门速度；二是画质，越低的感光度带来更细腻的成像质量，过高的感光度则会使图像产生较多的噪点。 4、镜头与焦距

平行光通过镜头将会聚为一点，这点到镜头之间的距离称为焦距f 。聚焦时，物体到镜头之间的距离称为物距S ，镜头到CCD 之间的距离称为像距S′。S 、S′和f 有如下关系：

f

S S 1'11=+ 镜头焦距是镜头的一个非常重要的指标。镜头焦距的长短决定了被摄物在CCD 上成像的大小，也就是相当于物和像的比例尺。镜头根据其焦距的长短，也即拍摄时的视角，可分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头等。消费级数码相机上的镜头一般都是变焦镜头，即可以根据拍摄需要改变焦距长短，非常方便。 5、光圈

镜头中间由数片互叠的金属叶片组成的可变孔径光阑，称为光圈。改变光圈直径的大小可以控制进入相机的光通量，即控制像的照度。对于一定感光度的CCD ，其曝光量H 是像的照度E 和曝光时间t 的乘积，即H=Et ，像的照度与透镜有效使用面积成正比，即与光圈直径D 的平方成正比，此外，照度还与像到透镜的距离S′的平方成反比，在普通照相中因物距远大于像距，故像距S′大致与焦距f 相近，因此：

t f

D H 2)(∝

D/f 称为相对孔径（相对孔径越大物镜的最小分辨距离越小），它的倒数称为光圈系数（简称光圈数），用F 表示，即F = f / D 。故有：

t F

H 2)1

(∝

可见，t 一定时，光圈数F 越小曝光量越大。镜头上常见的光圈数刻度值是以2为等比排列的，如1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等，光圈每改变一个刻度，则像的照度增加（或减小）了一倍，普及型数码相机镜头上一般只标出最小光圈数，我们可以在功能菜单中调节使用镜头的各种光圈数。

6、快门

快门是照相机中控制曝光时间长短的装置。单镜头反光相机一般都采用焦平面快门。焦平面快门拥有前幕和后幕两张帘幕，它们是靠一个上紧的弹簧装置来驱动，水平或垂直地通过CCD平面，以往水平走向的焦平面快门较多，现在几乎都被垂直走向的快门所取代。当按下快门钮时，前幕开始自上往下走动，然后依照快门速度留下一定的空隙，后幕紧跟着追赶下来，光线就从前幕和后幕之间所预留的空隙投射到CCD上。空隙越宽，通过的光量会越多，空隙越窄，通过的光量便会越少。快门速度越快，空隙便会变窄，速度越慢，空隙便会变宽，焦平面快门就是这样以时间长短来调节通光量的。在快门速度的标示序列中可以看到1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125等，不难看出，它们之间是倍数关系，是指几分之一秒的曝光时间。例如：1/30秒是1/60秒的两倍时间，而通过快门的光量也是两倍。

7、景深

根据透镜成像原理，距离透镜远近不同的物体经透镜成像后，像点显然不在同一平面上，若像点不在CCD的平面上就会扩展成一光斑，如果光斑的直径很小，超过眼睛的分辨能力，看起来与点无异，也就可以认为这时清晰成像，所以我们把清晰成像的最远物体和最近物体之间的距离叫景深。景深长短的形成与三个因素密切相关：光圈、摄距和镜头的焦距。光圈越大，摄距越短，镜头焦距越长则景深越短；光圈越小，摄距越长，镜头焦距越短则景深越长。

8、白平衡

物体反射出的光彩颜色会随着光源的色彩不同而改变，人类的眼睛之所以把一些物体看成白色的是因为人的大脑可以侦测并且更正光源引起的色彩改变，因此不论在阳光、阴雨的天气、室内或荧光下，人们所看到的白色物体颜色依旧。人眼可以进行自我适应，但是CCD 感光元件却没有这种适应功能。为了贴近人的视觉标准，数码相机就必须模仿人类大脑并根据光线来调整色彩，也就是需要自动或手动调整图像中红、绿、蓝三色的强度以修正色彩偏差，这就是白平衡调整。数码相机的白平衡感测器一般位于镜头的下面，可以自动地感知周围环境，从而调整色彩的平衡。

9、数码相机的自动控制系统

(1)自动对焦。数码相机的自动对焦是指根据被摄物体的距离，镜头自动前后移动完成调焦。按自动对焦分区方式可分为中心区域自动调焦和多区域自动调焦；按调焦系统的工作方式可分为单次调焦、连续调焦、动体预测调焦及陷阱式调焦。

(2)自动测光。数码相机一般都具有自动测光系统，常见的是TTL（Through the Lens）测光方式，即测光系统的光线直接取自镜头。按照拍摄要求不同可以分为全视场平均测光、中央重点测光、点测光、分区域综合测光等。

(3)自动曝光。在一定的感光度下，当测光系统测定光线的强弱后，就得出光圈和快门的曝光组合，进行自动曝光。自动曝光模式有很多，最常见的有三种：

①程序自动：相机自动设置快门速度和光圈系数以匹配拍摄主题的亮度。

②快门优先：摄影者根据拍摄现场的光线以及被摄动体的需要，先手动设置快门速度，然后相机自动选取相应的光圈组合进行准确曝光。

③光圈优先：摄影者根据拍摄现场的光线以及被摄画面景深的需要，先手动设置光圈数，然后相机自动选取相应的快门速度组合进行准确曝光。

[拍摄技巧]

要想获得一张新奇，明快，富有动感的照片，在准备拍摄之前，仍需要考虑更多的因素。

1、构图和思考非常重要。若不是拍摄特写，可参考三分之一原则，一般可以把图像区各边都分成三份，然后把拍摄主体摆在分割线的交叉点上，避免整个拍摄主体占据画面中心区域，同时尽量避开杂乱的背景；从特别的视角来拍摄，尽量捕捉物体的细节与个性，利用一些斜