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1、1,摄影知识与技巧,公共选修课,卢 小 平 测绘学院 遥感科学与技术系,2,2.各类摄影机介绍,3.胶片和摄影处理,4.摄影用光和摄影构图,1.照相机简介,课程内容,3,学习本课程的目的,1.了解照相机的构成、种类和用途；2.了解镜头的光学特性；3.掌握选购照相机的方法；4.了解感光材料的摄影处理方法；5.理解数码照相CCD的成像原理，并了解像素和芯片尺寸的内涵；6.了解摄影的用光和构图的技巧。,4,第 1 讲 照相机简介,5,1.照相机概述2.镜头3.快门4.取景器,本讲主要内容,第 1 讲 照相机简介,6,1.1.1 照相机的构成1.1.2 照相机的分类1.1.3 摄影术的发展历程,1.1
2、 照相机概述,第 1 讲 照相机简介,7,1.1.1 照相机的基本构成,第 1 讲 照相机简介,1.镜头 2.光圈 3.快门 4.暗箱 5.承影面,8,摄影的原理：小孔成像。照相机的分类：光学类；数码类（1）光学照相机：使用感光材料记录影像。框幅式（中心投影）；缝隙式；全景式（2）数码照相机：使用光电元件记录影像。CCD线阵列；CCD面阵列；CMOS面阵列,1.1.1 照相机的基本构成,第 1 讲 照相机简介,9,1.1.2 照相机分类,框幅式 照相机 缝隙式 照相机 全 景 照相机 扫描类 照相机 多光谱 照相机 高 速 照相机,光 学 照相机 数 码 照相机,普 通 照相机 专 用 照相机
3、 量测用 照相机,第 1 讲 照相机简介,10,俄制35mm扫描式全景相机,第 1 讲 照相机简介,11,高速照相机,第 1 讲 照相机简介,12,第 1 讲 照相机简介,双镜头照相机,13,第 1 讲 照相机简介,多镜头照相机,14,P31 摄影地面经纬仪,第 1 讲 照相机简介,15,RC30 框幅式航摄仪,第 1 讲 照相机简介,16,ADS40 数字航空照相机,第 1 讲 照相机简介,17,全景相片，拍摄数据：f=8、1/60，Kodak Gold100。,第 1 讲 照相机简介,18,19,如果脱离摄影术而言，照相机的发展历史更大大的长于感光材料。在17、18世纪的欧洲，许多画家用暗
4、箱柜来帮助他们绘制风光、建筑甚至肖像。一个典型的暗箱就像现代的单镜头反光照相机。光线由镜头进入，在箱内经镜子的反射，在磨砂玻璃上呈现左右颠倒的实像。画家就是把一张很薄的纸铺在磨砂屏上，描下图形，以求达到最真实的透视效果。1839年，法国人达盖尔发明银版摄影法银盐感光材料的发明，同时，出现了世界上第一台真正的照相机。这是一台装有新月型透镜的伸缩木箱照像机。1840年，美国光学设计师亚力山大沃柯特制造了一台使用凹面镜成像的照相机Wolcott。曝光时间为90秒，而同时代相机通常要曝光20分钟。1841年，维了纳大学教学教授匹兹伐设计出了著名的匹兹伐镜头。同年，仪器制造商彼得沃可伦德制出了这只镜头，
5、并生产世界上第一台全金属机身的相机。,1.1.3 照相机和摄影术的发展史,第 1 讲 照相机简介,20,1.1.3 照相机和摄影术的发展史,1844年，马坦斯在巴黎发明了世界上第一台转机。这台相机依靠镜头的转动，可以拍摄150 视角的全景照片。这个原理到今天还被运用。1888年，美国柯达公司的乔治.伊斯曼发明了新型感光材料胶卷。同年，柯达推出了世界上第一台胶卷的照相机柯达1号。1913年，德国菜兹公司的巴纳克试制了一台小型相机菜卡U型。这是世界上第一台使用35毫米胶片的相机，为摄影史拉开了新的一页。1925年，菜卡I型正式上市，采用铝合金机身，五片Elmar 50mm F 1：3.5镜头，旁轴
6、取景器，焦平面快门，上弦卷片联动。这是摄影史上重要的一步。1929年，德国罗菜公司生产了ROLLEIFLEX 120型双镜头反光照相机，受到广大摄影者的欢迎，并在一段时期内独领风骚。,第 1 讲 照相机简介,21,1.1.3 照相机和摄影术的发展史,1969年，美国贝尔研究所的鲍尔和史密斯宣布发明“CCD”（电荷耦合元件），开创了数码摄影的新纪元。这种感光元件在经过进一步完善之后，终于在今天得到了广泛应用。1973年，索尼公司开始了CCD的研究工作，于1981年推出了全球第一台不用感光胶片的电子相机静态视频“马维卡（MABIKA）”。该相机使用了10 mm12 mm的CCD薄片，分辨率仅为57
7、0 490（27.9万）像素，首次将光信号改为电子信号输。1986年，索尼发布了MYC-A7AF，第一次让数码相机具备了纯物理操作卡西欧VS-101首台CMOS感光器件电子相机。1987年，卡西欧首先在市场上发售使用了CMOS感光器件的VS-101电子相机。1990年，柯达推出了DCS100电子相机，首次在世界上确立了数码相机的一般模式，此后这一模式成为了业内标准。,第 1 讲 照相机简介,22,第1讲 照相机简介,1.2 镜头（摄影 物镜）,23,1.2.1 对镜头的质量要求（1）会聚能力较高的透光率；（2）没有畸变像差消除的比较好。1.2.2 镜头的像差 1.球面像差成因：边缘折射强，中间
8、折射弱。现象：离光轴远的光线离透镜近，近轴离透镜远。校正：1）后面安装一个透镜组；2）缩小光圈；3）非球面镜头。,第 1 讲 照相机简介,24,2.慧形像差成因：被射物的光线与光轴不平衡。现象：成的像形如彗星。校正：缩小光圈。3.像散差现象：不能呈现横竖清晰的影像。校正：缩小光圈。,第1讲 照相机简介,1.2.2 镜头的像差,25,4.像场弯曲成因：被射物体到球面距离不一样；校正：缩小光圈。5.色差分为位置色差和倍率色差。成因：折射率不同校正：选不同种类的玻璃做正透镜、副透镜。,第1讲 照相机简介,1.2.2 镜头的像差,26,1.镜头的光学成像公式,第1讲 照相机简介,1.2.3 镜头的光学
9、特性,27,第1讲 照相机简介,1.镜头的光学成像公式,H、H前、后主平面；S、S 前、后主点；F、F前、后焦点；f、f 前、后焦距。f=FS，f=FS；K、K：一 对共轭点（节点）。,28,第1讲 照相机简介,2.焦距与放大率的关系,K 影像放大率；D 物距；f 焦距。当D 一定时，k 与 f 成正比；（1）k与D（物距）的关系：k一定时，f 越大，D 越大；f 一定时，k 越大，D 越小。（2）f与拍摄面积的关系：D 一定时，f 越大,拍摄面积越小，f 越小拍摄面积越大。（3）焦距与透视的关系：k 一定时，f 越大，D 越小；f 和 D 小时,容易产生透视（畸变）即近大远小现象。,29,1
10、.光 圈 定义：是设置在透镜组之间的金属孔径，可形成近似圈形、不同大小的孔径。作用：(1）限制镜头边缘光线进入;（2）可调节物镜使用面积、入射光通量；（3）可调节景深。2.相对孔径 定义：进入照相机镜头的光束直径与照相机镜头的焦距比。即 相对孔径=d/f,第1讲 照相机简介,1.2.4 光 圈,30,第1讲 照相机简介,1.2.4 光 圈,31,3.光圈系数（光圈数、光圈）定义：相对孔径的倒数，称为光圈数，即 k=f/d,第1讲 照相机简介,1.2.4 光 圈,32,4.光圈与进入镜头的光通量的关系,第1讲 照相机简介,1.2.4 光 圈,结论：（1）k 越大，孔径越小，光通量就小。（2）k
11、每改变根号2倍，H 就相应改变一倍。光圈k是以 根号2倍为公比排列的。照相机常用的光圈数如下：0.8 1.1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 22 32e.g.当 k=5.6,t=1/100 曝光正确，则 k=8时,t=1/50 效果相同。1：0.8 称为最大相对孔径。最大相对孔径是衡量镜头质量的重要指标之一。,33,定义：表达镜头产生光学影像的能力，依最大相对孔径的大小，分为四类：超 光 强 强度镜头 1：2.8 以上 强 光 强 强度镜头 1：3.5-1：5.8 普通光强 强度镜头 1：6.3-1：9 弱 光 强 强度镜头 1：9 以下,1.2.5 镜头的光强度,第1讲 照
12、相机简介,34,1.光通过镜头时的损失（1）镜头的吸收：1%/cm 厚；光学玻璃对于350-360nm 的紫外光全部吸收，如需要紫外光，要用能透射的石英玻璃制作镜头。（2）镜头的反射：表面反射约4%-5%；2.镜头的镀膜工艺（看起来发紫蓝色，氧化镁、钛）化学镀膜方法:牢固,透光能力减弱,技术复杂、成本高。物理镀膜方法:牢固性差,透光能力强,技术易控制,成本低。,1.2.6 光通过镜头的损失及镜头的镀膜,第1讲 照相机简介,35,2.3.6 景深和超焦距,1.景深：被拍摄物体的前后，能清晰呈像的距离范围。,第1讲 照相机简介,1.2.7 景深和超焦距,36,定义：在拍摄某一有限物距为D的物体时，
13、远景D2、近景D1之间所有物体构像的模糊圈直径小于限差，则远景与近景的纵深距离称为景深，Depth of Field 结论：（1）景深与D、k 成正比；（2）景深与 f 成反比。,1.2.7 景深和超焦距,第1讲 照相机简介,37,2.超焦距 H 当照相机在调距无限远处时，照相机最近的清晰的点（即前景深的点）到镜头的距离叫超焦距。（注：一般摄影时，20m以上即为无限远处）对于景深公式，即 D2,H=D。,模糊园直径，k光圈；f焦距，H超焦距。,1.2.7 景深和超焦距,第1讲 照相机简介,38,1.2.8 视场角与像场角（2，2）,第1讲 照相机简介,39,视场：焦面上看到一个照度不均匀的明亮
14、圆，这样一个直径为ab的明亮圆的范围。视场角：其与后节点所形成的张角2称为。特点：明亮圆照度由中央向四周以4次方递减。2.像场与像场角 像场：在视场范围内能够获得清晰构像的区域。像场角2：像场与后节点所形成的张角。像幅（L）：一般取像场的内接或外切四边形（正方形或矩形）作为最大成像范围，边长称为像幅。,1.视场与视场角,第1讲 照相机简介,40,当底片尺寸一定时即像幅固定时（对于数码相机而言，CCD芯片大小固定时），像场角2与f 成反比；即焦距越长，视场角则越小。像场角越大，拍摄的画面空间越大，像场角与画面空间成正比。注：摄影丛书将视角作为像场角。,第1讲 照相机简介,3.像场角与焦距、画面的
15、关系,1.2.9 镜头的种类和特点,1.鱼眼镜头 鱼眼镜头实际上是一种超广角镜头，其视域光阔，犹如鱼的视域那样。,41,短焦距镜头因焦距比所摄底片的对角线要小，视角较大，所以又称广角镜头。一般视角0，超广角镜头；视角在0-0之间，普通广角镜头。3.标准镜头 以像幅对角线长度作为焦距，此镜头称为。4.长焦距镜头 大于所摄底片画面的对角线长度，视角较小，拍摄远距离景物的影像比例尺较大，所以又称摄远镜头。,2.短焦距镜头,第1讲 照相机简介,42,5.变焦距镜头 这是一种焦距值可以在预定范围内灵活改变的摄影镜头,如下图。,第1讲 照相机简介,1.2.9 镜头的种类和特点,尼康 变焦镜头,43,1.分
16、解力：对被摄物体微小细节的表达能力，又称分辨率、解像力。分解力是镜头的重要光学特征之一,又是衡量镜头质量最重要的指标。单位：在焦平面上1mm宽度内，能分辨的相互平行的、黑白相间的最大数目的线条对数表示，即lp/mm(线对数/mm)。e.g 100lp/mm，相当于0.005 mm；200lp/mm，相当于0.0025 mm。,1.2.10 镜头的分解力(率),第1讲 照相机简介,测定分解力的标准光版,44,2.理想镜头的分解力：理想镜头：即完全消除像差的镜头，其分解力可由衍射理论公式计算：极限距离：r=1.2197k(k为光圈数)对于可见光中央部分：=0.556m 故点状物体分解力：R=1/r=1475/k(mm)线状物体分解力：R=1/r=1798/k(mm),1.2.10 镜头的分解力(率),第1讲 照相机简介,45,谢 谢！,
