摄影基础知识

摄影入门的所有基础知识

第一课: 数码相机光圈、快门解释及应用

光圈:

光圈的大小是相机镜头中控制光线的参数。说得直白一些,光圈的大小将决定光线穿过镜头的强弱。因此大家可以很容易地想像到,光圈越大其透过镜头投影到数码相机CCD感光器上的光线也就越强,反之则越弱。那么它的大小也将直接影响到我们拍摄出的数码照片的成像质量。比如在快门时间相同的情况下,光圈越大则相片越亮,假如光圈过大的话,则会出现曝光过度的情况。无论对于传统相机还是数码相机,光圈都使用字母“f”来表示,而光圈中心孔径的大小则用相应的数值来表示,即“f+数值”。在使用中,值得大家注意的是,光圈的数值越小,代表光圈的孔径越大,进光量越多,反之则进光量越少。所以,通常在拍摄时所说的“加大光圈”是指把光圈的数值调小,将光孔加大的意思。比如从f5.6调大一级到f4、或更大一级的f2.8等。

光圈从关闭到打开的差异,以及使用不同光圈数值所对光圈大小产生的影响。从图左上至右下分别是光圈处于关闭、f11、f8及f4不同状态下的光圈大小。由此,我们也可以理解光圈越大,投影到数码相机CCD感光器上的光线也就越强的道理。

快门:

快门的速度也是拍摄照片时控制曝光时间长短的参数。为了让大家更容易理解,我们也可以把快门说成是让相机保持当前设定光圈大小的控制时间。对于快门速度的表示方法,也是使用相应的数字来进行设定,比如1/4秒、1/60秒等。它们分别表示让当前设定的光圈孔径大小保持1/30秒、1/60秒的时间。因此,大家也从中不难看出,使用不同的快门参数来保持单位光圈孔径的时间长短,也同样可以控制拍摄时的进光量,即曝光度。而上面提到的1/30秒便是1/60秒的两倍时间,而此时它们通过单位光圈孔径的光量也是成两倍的关系,那么反过来1/30秒则是1/15秒的二分之一时间,通过单位光圈孔径的光量则将会缩减一半。

在实际拍摄中,我们可以通过对快门速度的调节来实现不同的效果,比如看起来流动的“车河”或凝固的水滴等,它们便分别是使用慢速快门和高(快)速快门来实现的。当然,在使用时还要注意快门与光圈的合理配合,这点我们以后将要向大家重点介绍的。

下面讲一下在实际应用中应该如何协调它们之间的关系来更好地达到照片

最佳的曝光效果.首先,这要取决于我们的创作思路。比如我们打算抓拍动作较快的瞬间,那么第一个要保证的因素便是快门,比如1/125秒的快门速度便基本可以抓拍到行人的步行动作,而不会使人物变虚。在确定了快门的速度后,再根据当前的光线和想要达到的景深效果来选择光圈的大小。事实上,通过不同快门和光圈的组合,其所达到的曝光量是相同的,只是它们所适合的拍摄环境及拍摄出的效果不同而以。比如在充足的阳光下使用1/125秒快门和f11的光圈,其获得曝光量与快门和光圈分别为1/250秒、f8是相同的。

景深,在上面一段中我们提到了“景深”的概念,在拍摄中合理地利用景深的效果可以为我们

拍摄的照片起到不可轻视的作用,因为它可以更加突出你所要拍摄的对象。景深是指在一次镜头聚焦调节中,所成影像最远部分和最近部分之间的距离,而这部分画面应该具有可以接受的清晰细节。在实际操作中光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大。此外,景深还有两个重要的效应:

1、微距拍摄时的景深比被摄体在较远的位置的时候要小;

2、如果在光圈和景物距离都相同的情况下,镜头的焦距越长,得到的景深越小。所以大家现在便可以得知,景深大小(也被称为深浅)的控制其实也就是对光圈大小的控制。

操作:除去自动拍摄模式外(光圈、快门均由相机自动调配),对光圈和快门的使用共有三种操作方式:光圈优先、快门优先和手动模式。

光圈优先:顾名思义,光圈优先便是以我们自行手动设定的光圈数值为准,再由数码相机根据当时的环境及光线自动给出快门参数加以配合。当在同一环境内,光圈越小所进入的光线也越少,此时相机便会延长快门的曝光时间。光圈优先在数码相机上一般用“A”来表示。

快门优先:同光圈优先的类似,快门优先便是由我们手动来设定快门的速度,而光圈的大小则由相机自动加以配合。一般情况下,如果手持拍摄,快门的速度最好不要低于1/60秒,不然很容易出现握不稳相机,而使画面模糊的情况。当然,假如定力足够或使用脚架,便不用担心稳定的问题了。快门优先在数码相机上一般用“S”来表示。

手动模式:相机的光圈、快门全交由我们自己来进行设定,这就是全手动模式。不过这对使用者的水平和要求就要相对较高了,但好在数码相机的拍摄照片不计成本,并且还能够即拍即现,所以有时也不妨用它来试试手。手动模式在数码相机上一般用“M”来表示。

第二课:数码摄影入门必学的技巧

首先是应该知道的是数码相机的一些特殊功能,数码相机有别于传统相机,所以

在摄影的时候有些比较特殊

的调节选项,而且这些选项对于数码摄影来说非常关键。比如“ISO调节”和“曝光补偿”就是非常特别而重要的。

(一)关于ISO

首先说说ISO的调节,ISO的设置调整主要受到两个方面的影响,第一是光线不足的困扰,第二是快门速度过慢的问题,在这种状况下,如果有三脚架或者可以保证数码相机固定拍摄的话,可以通过增大光圈快门或者慢速快门来进行拍摄,但是在缺乏三脚架支持或者手持数码相机无法保证稳定拍摄的情况下,就只得选择较高的

ISO来解决这个问题。

请记住,如果要获得画面清爽的照片就尽量采用低ISO设置进行拍摄,例如,如果要拍摄阴天或者日落时候的运动对象,快门速度设定最好为1/125s。不过如果在ISO50或者ISO100的设置下,即使在最大光圈设定下数码相机也不会达到这个快门速度,而是更慢的快门进行拍摄,这时候只能够采用提高ISO设置来获得快速快门,这样才能够捕捉到快速运动的对象。

不过对于ISO的调节应该是一步一步的进行,先调高到最近的一挡,看看是否能够实现拍摄意图,如果还不理想就再提高一挡,这样就可以保证获得最佳的ISO设置进行拍摄,当然无论如何,ISO的升高都会导致噪点的增加,因此我们得了解ISO变化的优点和缺点。

简而言之,ISO的设置升高会带来噪点的增加,当然在光线条件不好的时候, ISO增加可以提高快门速度,实现拍摄的可靠性。

要记住,在照片的阴暗部分或者单色区域的表征会比较突出,噪点色斑现象会比较明显,低ISO 下拍摄的画面干净利索,不过在低光照的时候最好能够使用三脚架进行辅助拍摄。

(二)关于白平衡

在荧光灯的房间里拍摄的照片会显得发绿,而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝,我想刚玩数码相机的朋友大概碰到过这种情况吧,其原因就在于“白平衡”的设置上。能够对这一现象进行补偿的功能就是“白平衡”。你如

果不想在拍摄的时候让皮肤变得怪里怪气,就跟我们一起来认识一下白平衡为何物?

白平衡控制就是通过图像调整,使在各种光线条件下拍摄出的照片色彩和人眼所看到的景物色彩完全相同。简单地说,白平衡就是无论环境光线如何,仍然把“白”定义为“白”的一种功能,这样可以保证色彩还原的准确性。一般而言,采用全自动方式时,我们的易用性数码相机也会采用自动白平衡,在特殊环境下很容易失误。此时,建议大家调用数码相机中的预设白平衡值,其中包括室内白炽灯、户外晴天、酒店等多种常见的环境。正确设置白平衡之后,色彩表现比右图更加自然。

不过白平衡还有很多另类的用法,比如不同的白平衡值会使得照片产生偏色,而利用这一特性,我们可以使作品产生一些特殊效果,这往往比使用滤色镜之类的小附件更加自然,而且十分方便。利用黄色的自定义白平衡产生蓝色光,淡蓝色自定义白平衡产生暖调的橙红色光,我们可以人为控制照片的偏色。为了令照片更加柔和,采用淡蓝色物体来自定义白平衡即可;为了令照片更加深邃,采用黄色来自定义白平衡即可。

在某些拍摄环境下,数码相机预设的白平衡值可能不够用,而白平衡又是十分抽象的概念,难以用简单的数值来描述。此外,我们可以利用数码相机的白平衡捕获功能,这也是最为准确的方式,不过使用时相对繁琐。首先找一张你认为最标准的白色物体,一般是白纸或者白色的石膏雕塑。随后打开数码相机的白平衡捕获功能,将镜头对准标准的白色物体,此时数码相机可以准确地捕获当时环境下的白平衡参数。

掌握了白平衡,拍摄出的照片就会有准确的色彩表现。

(三)关于曝光补偿

曝光补偿(EV)的概念:摄影其实就是摄影者运用自已掌握的摄影技术通过摄影器材对环境光线的计算、捕捉景物成像的过程。这个过程与设备的光圈值(控制单位时间进入相机的光通量)、快门速度(曝光时间)以及ISO(感光度,对光线的敏感程度)有关。如今的传统设备以及DC都会通过自己的内部程序,对环境光线进行计算,自动调整光圈、快门甚至ISO值。但在复杂的光线及强对比高反差环境下,P(程序自动曝光)挡拍出的照片往往差强人意,效果不是最佳。这时就需要拍摄者手工对设备进行相应的曝光参数调整,这就是曝光补偿EV(e xpose value)。

光的补偿、调整的手段很多,一般的有闪光灯、摄影灯、反光板的外源光线

补偿;调整光圈值、曝光时间的光通量参数补偿。上面这几种补偿的方法,从严格意义上讲应该分类到“光线补偿或曝光控制”的概念中去。还有就是数码相机特有的EV的调整补偿。

外源光线类的闪光灯光线补偿,在缺乏其他补光光源情况下补光偏硬,往往会在被摄对象的背景上留下明显的阴影,同时会使被摄魈甯叻瓷洳糠质ゲ愦危д嫜现兀砸话愫苌俨捎谩?/span>

摄影灯可以营造出很好的拍摄效果,但由于条件的限制,往往局限于摄影棚之内。

补光效果柔和的反光板对于小场景人像类摄影应用广泛,常用于主体面部补光,其局限性不言

而喻。

光圈以及快门的光通量参数调整,往往由于拍摄过程中需要考虑景深,以及运动物体因素影响,实际运用中会有捉襟见肘的感觉。

对于现在普及的数码相机来说,最常用到的手法是进行EV的调整,以期达到曝光补偿的目的。

消费级数码相机大多具备±2.0EV调节范围,高档些的DC可达可达±3.0EV。考验一台DC 的指标之一就是它的手动调节功能,而在EV调整中调整精度也是一个比较重要的因素,一般的以0.3或0.5为级别。级差越小越能满足拍摄者的创作意图。

对于初学者来讲,曝光补偿一般用于静物、景物拍摄的场合。这个场合适合你从容进行参数调整,用不同的补偿值拍摄多张片子,从中选择最佳作品出来。

正确调整EV值:在典型欠曝场景(物体亮部的区域较多,如逆光、强光下的水面、雪景、日出日落场景等)使用EV+,在典型过曝场景(物体暗部的区域较多,如密林、阴影中物体、黑色物体的特写等)使用EV-。简单通俗地说就是“白加黑减、亮加暗减”。

需要注意的是DC无论在P挡还是S/A挡下,当对EV值进行调整时,相机的光圈/快门参数也会有相应的变化:P挡下EV调整时,相机光圈、快门都会做出自动调整;A挡下光圈固定、EV 调整会联动使快门的速度变化;S挡下快门固定、EV调整会联动使光圈大小变化。但是这些光圈、快门的变化不会影响到最终成像后的曝光补偿效果。

如果掌握好了ISO调节和曝光补偿的调节,那么数码相机使用起来就会比较得心应手了。

CMOS

首先，外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元。行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器，转换成数字图像信号输出。其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理，并且提高信噪比。另外，为了获得质量合格的实用摄像头，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。

从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其能在很低的带宽情况下把离散的电荷信号包转换成电压输出，而且也仅需要在帧速率下进行重置。CMOS图像传感器的优点之一就是它具有低的带宽，并增加了信噪比。由于制造工艺的限制，早先的CMOS图像传感器无法将放大器放在像素位置以内。这种被称为PPS的技术，噪声性能很不理想，而且还引来对CMOS图像传感器的种种干扰。

然而今天，随着制作工艺的提高，使在像素内部增加复杂功能的想法成为可能。现在，在像素位置以内已经能增加诸如电子开关、互阻抗放大器和用来降低固定图形噪声的相关双采样

保持电路以及消除噪声等多种附加功能。实际上，在Conexant公司（前Rockwell半导体公司）的一台先进的CMOS摄像机所用的CMOS图传感器上，每一个像素中都设计并使用了6个晶体管，测试到的读出噪声只有1均方根电子。不过，随着像素内电路数量的不断增加，留给感光二极管的空间逐渐减少，为了避免这个比例（又称占空因数或填充系数）的下降，一般都使用微透镜，这是因为每个像素位置上的微小透镜都能改变入射光线的方向，使得本来会落到连接点或晶体管上的光线重回到对光敏感的二极管区域。

因为电荷被限制在像素以内，所以CMOS图像传感器的另一个固有的优点就是它的防光晕特性。在像素位置内产生的电压先是被切换到一个纵列的缓冲区内，然后再被传输到输出放大器中，因此不会发生传输过程中的电荷损耗以及随后产生的光晕现象。它的不利因素是每个像素中放大器的阈值电压都有细小的差别，这种不均匀性就会引起固定图像噪声。然而，随着CMOS图像传感器的结构设计和制造工艺的不断改进，这种效应已经得到显著弱化。

这种多功能的集成化，使得许多以前无法应用图像技术的地方现在也变得可行了，如孩子的玩具，更加分散的保安摄像机、嵌入在显示器和膝上型计算机显示器中的摄像机、带相机的移动电路、指纹识别系统、甚至于医学图像上所使用的一次性照相机等，这些都已在某些设计者的考虑之中。

CMOS图像传感器相关技术

像元结构和工作原理

CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同，其光敏单元受到光照后产生光生电子。而信号的读出方法却与CCD不同，每个CMOS源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以被单独选址和读出。

下图上部给出了MOS三极管和光敏二极管组成的相当于一个像元的结构剖面，在光积分期间，MOS三极管截止，光敏二极管随入射光的强弱产生对应的载流子并存储在源极的P．N 结部位上[1]。当积分期结束时，扫描脉冲加在MOS三极管的栅极上，使其导通，光敏二极管复位到参考电位，并引起视频电流在负载上流过，其大小与入射光强对应。图2-1下部给出了-个具体的像元结构，由图可知，MOS三极管源极P．N结起光电变换和载流子存储作用，当栅极加有脉冲信号时，视频信号被读出。