摄影理论与技术.doc

摄影：用摄影机（俗称照相机，简称相机）摄取景物影像的过程称为摄影。照相机的基本控制与调整功能：准确取景与构图；精确聚焦；控制曝光量；安全装卸胶片；（最好能具备）测光表。相机的作用：使被摄物体在感光材料上构成光学影像。相机的基本组成：镜头，光圈，快门，取景器，调焦系统。镜头的作用：会聚被摄物体反射或发射的光线，使之在像平面清晰成像。光圈：光圈的大小由光圈系数表示，从小到大以为公比成几何级数。光圈系数小时，孔径大，镜头的使用面积较大，单位时间进入像面的光量多，所需曝光时间少。作用：1.通过调节镜头的使用面积，从而控制进入镜头光线的多少，使胶片得到最佳曝光量。2限制镜头边缘部分使用，提高成像清晰度。3调节景深。快门：中心快门（镜间快门）特点：摄影时胶片各部分同时感光，对运动物体摄影不会产生影像变形。光效系数较低，一般在6080之间。焦面快门（幕帘快门）特点：可随时更换镜头，提高快门速度。光效系数高达9095。闪光摄影不易同步，对运动物体摄影时会出现变形。作用：调节胶片所受曝光时间的长短。曝光方式：手动曝光；电子控制自动曝光光圈优先式 （“A”式曝光），快门优先式 （“S”式曝光），程序快门。 取景器：基本功能：获得准确的构图，充分利用胶片的画面。与调焦装置综合在一起，检查构像是否清晰。分类：光学直看式取景器（框式取景器多用于135相机）单镜头反光式取景器（所拍摄的景物范围与取景时看到的完全一致。）双镜头反光式取景器（俯视取景。取景调焦在一块毛玻璃上完成）毛玻璃机背式取景器（在毛玻璃上所看到的影像尺寸与将来要形成在胶片上的影像尺寸完全相等。）调焦系统：基本功能：保证不同物距的被摄景物成像清晰。分类：磨沙玻璃式（毛玻璃）；重影式；调焦光楔式；微棱镜式；综合式。从镜头的物方主点到物方焦点的距离叫做物方焦距。从镜头的像方主点到像方焦点的距离叫做像方焦距。节点特征：所有向前节点投射的光线必然经过后节点射出，并且与相应的投射光线平行。如果系统的物方和像方处于同一均匀介质中，则主点和节点相重合。焦距对比例尺的影响：当a一定时，即在物距相等的条件下，f长，比例尺就大；f短，比例尺就小。为得到比例尺较大的影象，可以采用长焦距镜头摄影。镜头的类型：按像幅对角线长度与镜头焦距的比值d / f 分为：标准镜头：135相机（40-58mm）120相机（75-85mm）其透视关系与人眼看物体相同，因而应用最广。短焦（广角）镜头：24-35mm，优点：景物空间范围很大，所摄景深很大，空间视觉效果明显。缺点：易产生影像透视变形，存在畸变像差。长焦（望远）镜头：f100mm，适用于远距离摄影。1。质量上乘的长镜头价格昂贵；2。长镜头往往又大又笨重；3。镜头的焦距越长，照相机就必须把握得越稳定 ；4。成像质量受大气环境的影响比较大。变焦镜头 ：变焦镜头由固定透镜组和可变透镜组两部分组成。鱼眼镜头：小于16mm相对孔径 ：镜头的有效孔径d与焦距f的比值， 即df。相对孔径与像面照度的关系 ： 当景物亮度B一定时，像面照度与相对孔径的平方成正比。光圈系数 ：相对孔径的倒数为光圈系数。1）f/d数值越大，d就越小；进入镜头的光线越少，所需的曝光时间越长；2）相邻的光圈系数所对应的曝光时间相差一倍。景深：当摄取一有限距离景物时，在景物前后一定距离内，其构像都是清晰的。此构成清晰影像的物方纵深范围称为景深。容许模糊圆 ：物距为a的物点p在像距为b的成像面上构成像点p，物距分别为a1和a2的两点p1和p2，在像面上的构象不是点，而是圆斑。影响景深的因素：1。摄影物距 a，物距越大，景深越大。2。光圈系数越大，景深越大。3。焦距越长，景深越小。4。容许模糊圆直径 （所允许的模糊圆直径越小，景深就越小。）超焦点距离 ：当镜头对焦在无穷远时，位于无穷远处的景物可清晰构像；同时离镜头不小于某一距离的所有物体，其构像都清晰，这个距离就称为超焦点距离，通常用H表示。应用：1。许多固定焦点相机利用超焦点距离设计其镜头。2。利用超焦点距离，可以进一步扩大景深。镜头调焦距离为H时，可以获得景深极限。3。在航摄中，利用超焦点距离使地面景物清晰成像。镜头的视场与视场角 ：圆形范围所对应的物方空间称为镜头的视场，光锥锥底的直径对镜头中心的张角成为视场角。镜头的像场与像场角：影像清晰的范围叫做镜头的像场，像场直径对镜头中心的张角称为像场角。作用：像场的大小决定了所选像幅的面积。镜头的分解力 ：是表征物镜分辨被摄景物微小细节的能力，其大小用在焦平面上1毫米宽度内能分辨的互相平行的线条数表示，单位：线对/mm。无像差镜头的分解力随光圈系数而变，光圈系数愈大，则分解力愈小。影响分解力测试结果的重要因素：1。觇板的反差2。测试时光圈系数的大小3。感光材料及冲洗条件4。光照条件。黑白感光材料的基本结构：1。乳剂层2。感光剂（AgX）3。支持剂（明胶）作用：a.可防止AgX沉淀，使其均匀分散。b.多孔、易吸水，便于进行摄影处理。c.明胶中少量的杂质S，能与AgX反应生成少量Ag2S和Ag（感光中心），提高感光材料的感光度。d.可吸附曝光时产生的卤素原子，提高光化学效果。e.具有可塑性，便于涂布和保存。f.片基（乙酸纤维素酯）g.附加层h.明胶保护层i.底层j.防静电层k.防卷曲层l.防光晕层黑白感光材料的主要生产过程：1。乳剂的制造过程（实质：将AgX微晶体均匀地分布在明胶里并获得一定的照相性能。）乳化（原液混合生成AgX明胶乳状液的过程）；第一次成熟（物理成熟）（AgX颗粒的再结晶过程）；冷凝与水洗；第二次成熟（化学成熟）（形成感光中心的过程）；冷凝存储2。涂布、干燥感光材料的增感：1，化学增感，使乳剂的感光度提高。2。光学增感，使乳剂的光谱敏感范围增大，向长波长方向扩展。感光材料的分类：按用途分（负性感光材料，正性感光材料，反转感光材料）按片基分（干版，相纸，胶片）按感色性能分：色盲片（红灯）未加光学增感剂，只能感受500纳米以下的蓝紫光。用途：黑白印象纸、放大纸等。 正色片：感色范围为350580纳米。用途：黑白复制胶片。全色片：（暗绿色灯）对全部可见光都敏感，感色范围为350660纳米。用途:普通黑白摄影胶片。红外片：对光谱的近红外部分感光。用途：航空、航天遥感红外胶片。潜影：感光材料经曝光后产生的肉眼看不见的图像，它能被随后的显影变成可见影像。本质：潜影是由金属Ag的质点组成的，这些及其微小的Ag质点被嵌入在AgX晶体内。标志：是否可以被显影。潜影的衰退原因：AgBr感光层在曝光后放置的过程中发生逆反应，组成潜影的Ag在一定条件下被氧化。感光测定：在摄影学中，定量的描述感光材料特性的技术过程称为感光测定。感光测定的内容：1。测定感光材料的感光特性：感光度、反差系数、宽容度、灰雾和感色性等。2。测定影像的物理特性：分解力、清晰度、颗粒度等。3。光学密度：表示感光材料经曝光显影后的变黑程度。4。色温：光源中短波光所占的比例大，长波光所占的比例小，色温就高。感光测定目的：找出感光材料受到一系列已知曝光量与产生对应密度的关系，然后通过这一关系来求取感光材料的感光特性。感光测定步骤：1。曝光（目的：使感光材料接受一系列已知的曝光量值。设备：感光仪。）2、摄影处理3、密度量测4、绘制特性曲线（灰雾部分（ab段）特性曲线：1。未曝光部分（D0）2。趾部（bc段）曝光不足部分3。直线部分（cd段）曝光正确部分4。肩部（de段）曝光过度部分5。反转部分（ef段）感光特性：1。灰雾：感光材料未曝光面积上经摄影处理后产生的密度值。影响：灰雾密度大会降低影像反差，损失暗部层次的细节。要求：负片不大于0.3，正片不大于0.06。2。反差系数：特性曲线直线部分某两点的密度差与其所对应的曝光量对数差之比，即特性曲线直线部分的斜率。3。宽容度：在数值上等于特性曲线直线部分两端点所对应的曝光量的对数差。它反映的是感光材料按比例记录景物亮度范围的能力。曝光宽容度：胶片宽容度和景物反差之比。即曝光宽容度L/U （L=U：只有一个合适的曝光量使景物被线性记录。UL：这时部分景物将落在肩部和趾部，没有合适的曝光量使景物被线性记录。UL：这时有一个可变动的曝光量范围使景物被线性记录。）感光度：表示感光材料对光的敏感程度，数值上用感光材料达到某一基准密度时所需要的曝光量来衡量。SK/HD 感光度与曝光时间的关系：1。对数制，相同光照条件下，感光度数值相差3，所需的曝光时间相差一倍。2。算术制，相同光照条件下，感光度数值相差一倍，所需的曝光时间相差一倍。感光材料的感色性：指感光材料对不同波长的光的敏感程度，其大小用光谱感光度S来表征。感色性取决于乳剂制造的光学增感过程。影像的物理特性：1。分解力（表示感光材料的乳剂层能清晰表达被摄景物微小细节的能力，其大小用1mm宽度内乳剂层能清晰表达的等间隔平行线条的最大数目来表达，其单位为线对/mm。）测试方法a.接触晒印法b.光学投影法,影响分解力的主要因素：a.乳剂颗粒的大小,乳剂颗粒越大，分解力越低。b.曝光条件c.曝光正确时，分解力最高。d.显影条件.e.测试觇板的反差f.觇板反差大，测得的分解力高g.光学系统的分解力h.测量时的光照条件及光源的光谱成分2。影像的清晰度：清晰度是指影像边缘的清晰的程度，或者说是边界密度变化的程度。影响清晰度的主要因素：a.乳剂层的特性b.防光晕层c.保护层的种类和厚度d.显影条件e.曝光量的大小3。颗粒性与颗粒度：颗粒性是由于银粒的不均匀分布而使人产生的主观印象，而颗粒度是对这种视觉印象的客观度量。影响颗粒度的因素：a.量测孔径的大小,孔径大，RMS小；孔径大，RMS小。b.密度值,黑白片RMS随密度增大而增大；彩色片和密度没有关系。c.反差系数,RMS随反差系数的增大而增加。d,乳剂颗粒大小,乳剂颗粒小，RMS小。e,显影温度,温度高，RMS会变大。摄影的一般过程：1。拍摄过程2。潜影3。负片过程，显影、定影、水洗、干燥4。负片5。正片过程，晒印、显影、定影、水洗、干燥6。正片显影：使曝光后形成的不可见的潜影变为可见影像。作用：氧化还原反应。显影液的成分及作用：1。显影剂（作用：显影液的最基本成分，用来将曝光后的卤化银还原为银。要求： 具有选择还原能力，对已曝光的AgX比对未曝光的AgX还原速度要快得多。 易溶于水。不能对感光材料染色。 显影剂及其氧化物均无毒无害。 常用显影剂：米吐尔（对甲氨基酚硫酸盐）几奴尼（对苯二酚）菲尼酮（1苯基3吡唑烷酮）2保护剂（常用药品：Na2SO3作用：防止显影剂被氧化 2Na2SO3 O2 = Na2SO4 ；微粒作用；可与氧化后的显影剂起反应，生成物是有显影作用的物质。）3促进剂（作用：使电离平衡方向向增加显影剂的负离子形成的方向移动。常用药品：促进剂一般是碱，可降低氢离子浓度，增加显影剂负离子，加快显影速度。PH值对显影速度与反差的影响：PH值大，显影速度快，显出的影像颗粒粗，反差大；一般情况下，硬性显影剂用强碱，软性显影剂用中、弱碱。）4抑制剂（作用：用来抑制未曝光的AgX被还原，防止灰雾的产生。常用药品： KBr原理：KBr在显影液中电离出Br，Br被吸附在AgX晶体表面形成一负电荷屏障，防止显影剂的负离子接近，而具有显影中心的AgX颗粒（潜影）则能被显影。）显影条件对影像特性的影响：显影液的种类和浓度；显影温度：温度高显影速度快影像密度、反差大，灰雾大，颗粒粗，分解力低，乳剂层膨胀，易熔化、脱落。温度低显影速度慢影像密度、反差小，灰雾小，颗粒小，分解力高，低于10时对苯二酚无显影能力。显影时间：显影时间长反差系数大（在一定范围内），D变大，S高，但颗粒度和灰雾都会变大。显影方式定影：除去显影后剩余的AgX，稳定显出的影像。化学原理：定影液的组成及其作用：1定影剂：（作用：使AgX变为溶于水的物质。常用药品：Na2S2O3 ， (NH4)2S2O3 。特性：可溶AgX，不溶Ag，与AgX反应生成易溶于水并稳定的络盐。2停显剂：作用：停止继续显影，并防止显影剂氧化。常用药品：醋酸、硼酸、酸性亚硫酸钠消极影响：3保护剂：作用：保护Na2S2O3 对银盐的溶解作用，防止酸对大苏打的分解。常用药品：亚硫酸钠化学原理：定影不足产生的后果：如定影不足，则会使影像变黄。水洗：中间水洗，洗去显影液，起停显作用。最后水洗，洗去乳剂层中大量的Na2S2O3和银的络盐。干燥：清除水渍，消除不均匀干燥所引起的局部变形。水洗不足产生的后果：如水洗不足，会导致影像褪色（高温潮湿条件下）。影调恢复的首要条件：晒像时选择准确的曝光量，使正片上获得的密度位于特性曲线上的直线部分是使被摄景物的影调在像片上得到恢复的首要条件。正确恢复影调的条件:相纸选择原则：硬性负片选择软性相纸；软性负片选择硬性相纸。光与物体的颜色:1.发光体，颜色取决于它本身所发射的光谱成分，即色温。2.非发光体，颜色取决于它对光的吸收、反射（或透射）特性，以及照射它的光源光谱成分。成色剂：显影时能与显影剂的氧化物偶合而产生染料的物质称为成色剂（偶合剂）。成色原理：曝光后的卤化银彩色显影剂金属银（黑色影像）彩色显影剂氧化物彩色显影剂氧化物成色剂染料（彩色影像）分类：1。水溶性成色剂：Agfa系统，2。油溶性成色剂：柯达系统3。活性成色剂：富士系统。带色成色剂的使用：带色成色剂修正有害吸收的原理，并不去除有害吸收 使该层染料的有害吸收固定化 ，无论感光与否，这一不应有的的吸收都成为固定量，以便在印片时统一修正。感绿层感红层感蓝层碘溴化银氯溴化银氯溴化银显影漂白定影水洗干燥停显、镁浴坚膜与稳定前浴彩色正片的倒型排列：彩色片的分类：按用途分：彩色负片、彩色正片、彩色反转片；按摄影时要求的照明条件分：日光型：在日光或闪光灯下摄影，色温为5500K。灯光型：在强光灯照明下摄影，色温为3200K。日光灯光两用型：日光和灯光下都可，色温为4000K。彩色负片的冲洗过程：A.彩色显影：作用：将感光的卤化银还原为银.显影剂的氧化物与胶片内的成色剂偶合染料。彩色显影液的组成：1。显影剂：还原卤化银，合成染料。2。加速剂：通过碱将彩色显影剂的酸式盐转变为游离胺。PH值越大，显影越快。3。保护剂：防止显影剂被空气氧化。4。抑制剂：防止灰雾产生。KBr 5。软水剂：防止钙质网的出现。 （NaPO3 ) 6 、EDTA 。B.漂白：作用：将Ag影和黄色滤光层漂白为AgX。常用药品：重铬酸钾、赤血盐。原理：C.定影：作用：将AgX变成溶于水的络盐，只保留有颜色的彩色影像。原理： 常用药品：Na2S2O3坚膜和稳定的作用：坚膜：防止乳剂熔胀，提高耐冲性和画面的稳定性。稳定：使染料不褪色，达到长期保存的目的。常用药品：甲醛(HCHO)强还原剂，既可坚膜又可稳定色彩。其他辅助工序：前浴：溶解炭黑防光晕层，以防污染影像。Na2SO4 或 Na2CO3停显：停止彩显，防止长时间水洗产生灰雾。醋酸醋酸钠 。镁浴（钠浴）：彩显后坚膜。 Mg2SO4或Na2SO4 。感光度与感光度平衡：感光度平衡：三层乳剂中最大感光度与最小感光度之比。感光度平衡差，可在印像时通过滤光片纠正。 B max min反差系数和反差系数平衡：反差系数平衡：以三层乳剂中最大反差与最小反差系数之差表示。反差系数平衡差，无法在印像过程纠正。感光度平衡和反差系数平衡总称为彩色平衡。宽容度：分层宽容度等于每层特性曲线直线部分所对应的曝光量范围。总宽容度等于三条线都为直线的部分所对应的的曝光量范围。感光度不平衡：感光度平衡较差的彩色片都偏向同一色调，在负片上偏向感光较快的乳剂层所感色光的补色。彩色正片晒印的基本设备：安全灯：茶褐色钠光灯。一套校色滤色片：黄、品、青色。能安放校色滤色片的印象、放大机。一套恒温冲洗装置。其他设备彩色负片色彩不平衡的原因：感光材料本身色彩平衡的原因。拍摄条件对色彩表达的影响。冲洗条件对色彩的影响。保存条件对色彩的影响。彩色正片的校色原理：减色光校色法。方法：用黄、品红、青三间色滤色片改变放大机的光源来校色。原则：照片偏什么色加什么颜色的滤色片校色，也可减少与偏色互补的颜色的滤色片来校正。数码相机 ：所谓数码相机，是一种能够进行拍摄，并通过内部处理把拍摄到的景物转换成数字格式图像存放的特殊照相机。数码相机与胶片式相机的区别 ：胶片式相机：镜头底片；数码相机：镜头感光芯片数字处理电路存储卡数码相机的特点：无化学冲洗过程，即拍即见 ；不必考虑拍摄成本 ；影像品质永远不变 ；可以直接进行编辑使用。数码相机的结构：光学镜头；感光传感器（CCD或CMOS）；模/数转换器（ A/D ）；图像处理器（DSP）；图像存储器（Memory）；液晶显示器（LCD）；接口（计算机接口、电视机接口）；电源、闪光灯 。大气对光的折射：影响：航空摄影中将会产生像点移位，造成地物影像变形。克服方法：1。根据航高进行适当改正。2。选择大气光学条件良好的天气进行摄影正午时间。大气对光的吸收：影响：减弱光量。克服办法：1。增加曝光时间2。大气窗口：能够穿过大气层的电磁波波谱段。可见光波谱段是航摄中应用得最广泛的大气窗口。3。大气对光的散射：实质：改变光的传播方向，减弱原来传播方向上的光线。散射光的强度取决于大气的密度、入射光的强弱、入射光的波长和方向等。纯洁大气内，光的散射与波长的四次方成反比。光的散射与单位体积内质点的数目成正比。散射系数的大小与入射光和散射光的夹角有关。当 j0或180 时，有两个极大值；当 j90或270 时，有两个极小值。大气蒙雾：大气层受太阳光照射后产生的发光现象。成因：大气中气体分子和悬浮固体质点对光产生散射而形成。分类：（按散射光的光谱成分）青色蒙雾：大气分子散射引起，由较多的蓝紫等短波光线组成。灰白色蒙雾：水汽、灰尘较大杂质散射引起，由数量相当的长、短波光线组成。大气蒙雾的亮度：指蒙雾发光的强弱程度。影响因素：1。散射光强度：随散射强度的增加而增大。2。太阳高度：随太阳高度角的增加而减小。3。高度：随高度的增加而增大。大气蒙雾对航摄质量的影响：1.降低影像反差。2.蒙雾越大，影响越大。克服大气蒙雾影响的方法：1.选择大气良好的天气进行摄影。2.使用反差系数大的航摄胶卷。3.在航摄仪镜头前加滤光镜减小蒙雾影响。4.使用黄、橙、红色滤色镜，吸收短波光线而透过长波光线。根据波谱反射特性分类：1。植物2。不生长植物的土地3。水体航摄仪的主要部件：镜箱：外壳镜筒（物镜、快门、滤光镜）。暗箱：包括压平装置和输卷装置。座架：含减震器。控制器：启动和终止航摄仪工作，控制曝光时间及曝光间隔。摄影测量对航摄仪的要求：1镜头的质量要好。2快门具有较宽的曝光时间变更范围，必须采用中心快门。3安放航摄仪的座架应具有良好的减震作用。4要有精密的压平装置。5要具有精确的内方位元素。6要有一套自动控制装置。航摄仪与普通相机的异同：相同点：要完成的任务都是要把被摄影的目标记录在感光材料上基本机构相同，都有镜头、光圈、快门、镜箱；不同点：摄影条件不同：航摄仪处于高空，在高速运动中摄影。要求不同：要求提供高质量的航空相片。结构不同：像平面固定在焦平面上；有一套压平装置；全部工作由控制器自动控制航摄仪的辅助系统：1。重叠度调整器2。像移补偿装置（FMC作用：1、提高大比例尺影像质量。2、有利于采用高分解力、低感光度的感光材料。3、提高航摄生产率。）3。自动测光系统红外航空摄影：利用景物反射或辐射的红外线记录被摄景物的空中摄影。分类：直接法用红外线直接使胶卷（感红外线）感