生物摄影 2 摄影原理

1、2.1 光的性质2.2 透镜成像2.3 摄影和视觉2.1.1 光光物物影的效应影的效应2.1 光的性质万物于光下皆有影万物于光下皆有影作为摄影光源的可见光主要是太阳光、电灯光、火光等。作为摄影光源的可见光主要是太阳光、电灯光、火光等。光光物物影：凸凹不平的物体表面对光的反射程度不影：凸凹不平的物体表面对光的反射程度不同，形成光像，即影像，经摄影镜头成像。同，形成光像，即影像，经摄影镜头成像。2.1.2光光物物色的灿烂缤纷色的灿烂缤纷2.1 光的性质距今距今2 2万年的法国拉斯科洞窟壁画，利用矿物颜料描绘打猎场面，万年的法国拉斯科洞窟壁画，利用矿物颜料描绘打猎场面，有约有约100100种动物形象

2、，描绘细致，色彩丰富，栩栩如生。种动物形象，描绘细致，色彩丰富，栩栩如生。 色彩给大自然和人类社会带来了美，无色彩的世界是单调的。色彩给大自然和人类社会带来了美，无色彩的世界是单调的。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷色的灿烂缤纷2.1 光的性质牛顿用三棱镜将太阳光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。牛顿用三棱镜将太阳光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。若将七色光混合，又得到白光。若将七色光混合，又得到白光。图 利用棱镜分解白光 2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷色的灿烂缤纷2.1 光的性质“彩色彩色”是人们对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的笼统称是人们对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的

3、笼统称呼。没有光，是什么颜色感觉也得不到。呼。没有光，是什么颜色感觉也得不到。按照光的波动理论，光是一种电磁波，波长范围从长的数千公里按照光的波动理论，光是一种电磁波，波长范围从长的数千公里到短的到短的10-14米。但人眼能够看到的，只有波长在米。但人眼能够看到的，只有波长在380780毫微米（毫微米（1毫微米毫微米= 10-9米）之间非常小的一段。见图所示。米）之间非常小的一段。见图所示。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷色的灿烂缤纷2.1 光的性质在可见光范围内，不同频率或波长的光波，使人产生不同的色感。在可见光范围内，不同频率或波长的光波，使人产生不同的色感。用光学棱镜将太阳光分解，可以看

4、出各种波长光波所产生色感的全用光学棱镜将太阳光分解，可以看出各种波长光波所产生色感的全貌，貌，这样得出的彩带称为太阳光谱。这样得出的彩带称为太阳光谱。图中可以看出：光谱中，一种颜色向另一种颜色转变是逐渐过度的，图中可以看出：光谱中，一种颜色向另一种颜色转变是逐渐过度的，它们之间没有明显的界限。自然界中的景物颜色，一般都不是单色，它们之间没有明显的界限。自然界中的景物颜色，一般都不是单色，而是多种单色的组合。而是多种单色的组合。2.1 光的性质牛顿用三棱镜将太阳光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。牛顿用三棱镜将太阳光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。若将七色光混合，又得到白光。若将七色光混合

5、，又得到白光。红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，可得到大自然中人的视觉红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，可得到大自然中人的视觉所能感受的任何一种色彩，但红、绿、蓝三种色光本身却不能由任所能感受的任何一种色彩，但红、绿、蓝三种色光本身却不能由任何其它色光混合产生。所以，红、绿、蓝三种色光是组成各种色彩何其它色光混合产生。所以，红、绿、蓝三种色光是组成各种色彩的基本成分，称为的基本成分，称为“三原色三原色”。这三个原色的光波，在可见光谱中，。这三个原色的光波，在可见光谱中，各约占三分之一。各约占三分之一。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之-三原色与三补色三原色与三补色2.1 光的性质

6、三个原色光，或其中两个原色光以等量增加，就可得到其它任何三个原色光，或其中两个原色光以等量增加，就可得到其它任何一种色光，其规律如下：一种色光，其规律如下： 红光绿光红光绿光=黄光黄光 1红光蓝光红光蓝光=品红光品红光 2绿光蓝光绿光蓝光=青光青光 3红光绿光蓝光红光绿光蓝光=白光白光 42.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之-三原色与三补色三原色与三补色2.1 光的性质根据上述色光叠加的规律，若以根据上述色光叠加的规律，若以1、2、3三式分别代入三式分别代入4式，可得：式，可得：蓝光黄光蓝光黄光=白光白光绿光品红光绿光品红光=白光白光红光青光红光青光=白光白光2.1.2 光光物物色

7、的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之-三原色与三补色三原色与三补色2.1 光的性质凡按适当比例相叠加而能产生白光的两种色光，或者按适当比例凡按适当比例相叠加而能产生白光的两种色光，或者按适当比例混合而能产生黑色或灰色的两种颜色的染料，都互为补色。与蓝、混合而能产生黑色或灰色的两种颜色的染料，都互为补色。与蓝、绿、红三原色互为补色的黄、品红、青三色通常称为绿、红三原色互为补色的黄、品红、青三色通常称为“三补色三补色”。这三个补色在可见光谱中，各约占这三个补色在可见光谱中，各约占13。“三原色三原色”和和“三补色三补色”原理是彩色感光材料料设计和制造的理原理是彩色感光材料料设计和制造的理论基础；同时也是彩色

8、印放中校色的理论依据。论基础；同时也是彩色印放中校色的理论依据。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之-三原色与三补色三原色与三补色2.1 光的性质不透明物体能吸收和反射太阳光。若吸收了白光中的不透明物体能吸收和反射太阳光。若吸收了白光中的橙、黄、绿、橙、黄、绿、青、蓝、紫，而反射红光，则物体呈红色，如红花只反射红光。将青、蓝、紫，而反射红光，则物体呈红色，如红花只反射红光。将七色光全反射的呈白色。全吸收的呈黑色。七色光全反射的呈白色。全吸收的呈黑色。透明物体，可以同时投射、吸收、反射光线，若透过的光是红色，透明物体，可以同时投射、吸收、反射光线，若透过的光是红色，其他被吸收和反射了

9、，则该物质是红色的，无色透明物质能透过七其他被吸收和反射了，则该物质是红色的，无色透明物质能透过七色光而呈白色。色光而呈白色。由此，我们知道了自然界的五彩缤纷，原来是由于不同物质对光由此，我们知道了自然界的五彩缤纷，原来是由于不同物质对光的不同作用而形成的。的不同作用而形成的。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之彩色影像形成彩色影像形成2.1 光的性质光学相机影像形成光学相机影像形成-带有物体形态特征的带有物体形态特征的“色相色相”，经光传递而，经光传递而进入照相机，因镜头汇集于彩色感光片上形成彩色影像。进入照相机，因镜头汇集于彩色感光片上形成彩色影像。数码相机影像形成数码相机影像

10、形成-数码相机的传感器由一个感光点（数码相机的传感器由一个感光点（Photosite）阵列组成，其中每个感光点表示图像中的一个像素。在曝光期间，阵列组成，其中每个感光点表示图像中的一个像素。在曝光期间，感光点根据照射的光线强度生成相应的电荷。在感光点网格上，以感光点根据照射的光线强度生成相应的电荷。在感光点网格上，以交替方式覆盖了彩色滤镜。交替方式覆盖了彩色滤镜。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之彩色影像形成彩色影像形成很多相机使用的一种常见排列是拜尔模式很多相机使用的一种常见排列是拜尔模式2.1 光的性质拜尔模式使用交替的红色、绿色和蓝色像素来记录数字图像。拜尔模式使用交替的红

11、色、绿色和蓝色像素来记录数字图像。传感器实际记录的并非我们通常认为的彩色图像，传感器上的感传感器实际记录的并非我们通常认为的彩色图像，传感器上的感光点只是亮度或明度值，数码相机生成的实际上是灰度文件。传感光点只是亮度或明度值，数码相机生成的实际上是灰度文件。传感器上的小型彩色滤镜指定了像素应该是什么颜色。相机内置的处理器上的小型彩色滤镜指定了像素应该是什么颜色。相机内置的处理器通过计算遗漏的颜色数据，形成全彩色图像。器通过计算遗漏的颜色数据，形成全彩色图像。2.1.2 光光物物色的灿烂缤纷之色的灿烂缤纷之彩色影像形成彩色影像形成n透镜是由两球面组合成的中间与边缘厚薄不同的透明体。透镜透镜是由两

12、球面组合成的中间与边缘厚薄不同的透明体。透镜分为凸透镜（即聚光透镜）和凹透镜（即发散透镜）。见图所分为凸透镜（即聚光透镜）和凹透镜（即发散透镜）。见图所示。示。n双凸透镜双凸透镜 平凸透镜平凸透镜 凹凸透镜凹凸透镜 双凹透镜双凹透镜 平凹透镜平凹透镜 凸凹透镜凸凹透镜2.2 透镜成像2.2.1 透镜透镜-透镜的种类透镜的种类n通过透镜两球面中心的线称为主轴，或主光轴。光沿此射入不发生通过透镜两球面中心的线称为主轴，或主光轴。光沿此射入不发生折射。光心是主轴上的一个特殊点。射入透镜的光线在透镜内进行折射。光心是主轴上的一个特殊点。射入透镜的光线在透镜内进行的路径通过这一点时，射出的光线不改变原来

13、的入射方向，即射出的路径通过这一点时，射出的光线不改变原来的入射方向，即射出透镜的光线和射入透镜的光线保持平行。这一特殊点叫做透镜的光透镜的光线和射入透镜的光线保持平行。这一特殊点叫做透镜的光心。对一球面对称的透镜，其透镜中心即是光心。光心在主轴上。心。对一球面对称的透镜，其透镜中心即是光心。光心在主轴上。通过光心的光线传播方向不变。见下图所示。通过光心的光线传播方向不变。见下图所示。2.2 透镜成像2.2.1 透镜透镜-透镜的主轴和光心透镜的主轴和光心n通过透镜两球面中心的线称为主轴，或主光轴。光沿此射入不发生通过透镜两球面中心的线称为主轴，或主光轴。光沿此射入不发生折射。光心是主轴上的一个

14、特殊点。射入透镜的光线在透镜内进行折射。光心是主轴上的一个特殊点。射入透镜的光线在透镜内进行的路径通过这一点时，射出的光线不改变原来的入射方向，即射出的路径通过这一点时，射出的光线不改变原来的入射方向，即射出透镜的光线和射入透镜的光线保持平行。这一特殊点叫做透镜的光透镜的光线和射入透镜的光线保持平行。这一特殊点叫做透镜的光心。对一球面对称的透镜，其透镜中心即是光心。光心在主轴上。心。对一球面对称的透镜，其透镜中心即是光心。光心在主轴上。通过光心的光线传播方向不变。见下图所示。通过光心的光线传播方向不变。见下图所示。2.2 透镜成像2.2.1 透镜透镜-透镜的光线会聚与发散透镜的光线会聚与发散n

15、根据光的折射定律，光线通过凸透镜能使之会聚，通过凹透镜能根据光的折射定律，光线通过凸透镜能使之会聚，通过凹透镜能使之发散。因此，凸透镜称为聚光透镜，凹透镜称为发散透镜。使之发散。因此，凸透镜称为聚光透镜，凹透镜称为发散透镜。见下图所示。见下图所示。2.2 透镜成像2.2.1 透镜透镜-透镜的光线会聚与发散透镜的光线会聚与发散n当一束平行光线从左向右投射到凸透镜上，经过凸透镜会聚于主当一束平行光线从左向右投射到凸透镜上，经过凸透镜会聚于主轴上一点轴上一点F F，该点称为透镜的焦点。当一平行光线从左向右投射，该点称为透镜的焦点。当一平行光线从左向右投射到凹透镜上，经过凹透镜后形成一个发散的光锥。这

16、些发散的光到凹透镜上，经过凹透镜后形成一个发散的光锥。这些发散的光线很像是从它们延长线的交点线很像是从它们延长线的交点FF发出来的，该点成为凹透镜的发出来的，该点成为凹透镜的焦点。该焦点也在主轴上，并且是虚的。通过焦点做垂直于主轴焦点。该焦点也在主轴上，并且是虚的。通过焦点做垂直于主轴的平面称为焦平面。由焦点至光心的距离称为焦距。见下图所示。的平面称为焦平面。由焦点至光心的距离称为焦距。见下图所示。2.2 透镜成像2.2.1 透镜透镜-透镜的焦点和焦距透镜的焦点和焦距n在一个不透明的暗箱前端开一个小孔，在暗箱后端贴一张白纸，在一个不透明的暗箱前端开一个小孔，在暗箱后端贴一张白纸，作为光屏。被摄

17、物体的反射光经过小孔，即可在暗箱的后端成作为光屏。被摄物体的反射光经过小孔，即可在暗箱的后端成倒立的实像。倒立的实像。2.2 透镜成像2.2.2 透镜成像透镜成像-针孔成像和透镜成像针孔成像和透镜成像n把透镜装在针孔的位置上代替针孔，调整被摄物体、把透镜装在针孔的位置上代替针孔，调整被摄物体、光屏与透镜之间的距离，即可在光屏上得到一个倒立光屏与透镜之间的距离，即可在光屏上得到一个倒立的实像。见下图所示。的实像。见下图所示。2.2 透镜成像2.2.2 透镜成像透镜成像-针孔成像和透镜成像针孔成像和透镜成像透镜成像与针孔成像的比较n透镜成像与针孔成像有很大的不同。透镜成像与针孔成像有很大的不同。n

18、其一，针孔成像是从物体的每一点发出的光束，直穿针孔落在光屏其一，针孔成像是从物体的每一点发出的光束，直穿针孔落在光屏上，形成无数光斑相叠合而成，所以影像比较模糊，而透镜却把物上，形成无数光斑相叠合而成，所以影像比较模糊，而透镜却把物体每一点发出的光束又会聚为无数的光点，在光屏上集结成像，所体每一点发出的光束又会聚为无数的光点，在光屏上集结成像，所以比较清楚。以比较清楚。n其二，针孔必须相当小才能成像，所以像的亮度很暗，而透镜的孔其二，针孔必须相当小才能成像，所以像的亮度很暗，而透镜的孔径可以比针孔大得多，所以结成的影像较亮。径可以比针孔大得多，所以结成的影像较亮。n其三，针孔成像时，物、像与针

19、孔的距离没有严格的要求，而透镜其三，针孔成像时，物、像与针孔的距离没有严格的要求，而透镜成像时，就必须调整物、像与透镜的距离，才能成像清晰。成像时，就必须调整物、像与透镜的距离，才能成像清晰。2.2 透镜成像2.2.2 透镜成像透镜成像-像距像距与与物距物距 物物距距 像像距距 物空间物空间 像空间像空间物距：被摄体到光心的距离。被摄体需在物距：被摄体到光心的距离。被摄体需在2 2倍焦距以外。倍焦距以外。像距：像距：像到光心的距离。位于像空间的像到光心的距离。位于像空间的12倍焦距之间。倍焦距之间。n在物距不变的情况下，透镜焦距的长短与成像的大小成正比。在物距不变的情况下，透镜焦距的长短与成像的大小成正比。在焦距不变的情况