1.照相機(jī)簡介

1、1,《攝影知識(shí)與技巧》,公共選修課,盧 小 平 測(cè)繪學(xué)院 遙感科學(xué)與技術(shù)系,2,2.各類攝影機(jī)介紹,3.膠片和攝影處理,4.攝影用光和攝影構(gòu)圖,1. 照相機(jī)簡介,課程內(nèi)容,3,學(xué)習(xí)本課程的目的,1.了解照相機(jī)的構(gòu)成、種類和用途； 2.了解鏡頭的光學(xué)特性； 3.掌握選購照相機(jī)的方法； 4.了解感光材料的攝影處理方法； 5.理解數(shù)碼照相CCD的成像原理，并了解像素和芯片尺寸的內(nèi)涵； 6.了解攝影的用光和構(gòu)圖的技

2、巧。,4,第 1 講 照相機(jī)簡介,5,1. 照相機(jī)概述2 . 鏡頭3. 快門4. 取景器,本講主要內(nèi)容,第 1 講 照相機(jī)簡介,6,1.1.1 照相機(jī)的構(gòu)成1.1.2 照相機(jī)的分類1.1.3 攝影術(shù)的發(fā)展歷程,1. 1 照相機(jī)概述,第 1 講 照相機(jī)簡介,7,1.1.1 照相機(jī)的基本構(gòu)成,第 1 講 照相機(jī)簡介,1. 鏡頭 2.光圈 3.快門 4.暗箱 5. 承影面,8,攝影的原理：小

3、孔成像。 照相機(jī)的分類：光學(xué)類；數(shù)碼類（1） 光學(xué)照相機(jī)：使用感光材料記錄影像。 框幅式（中心投影）；縫隙式；全景式（ 2） 數(shù)碼照相機(jī)：使用光電元件記錄影像。 CCD線陣列 ； CCD面陣列；CMOS面陣列,1.1.1 照相機(jī)的基本構(gòu)成,第 1 講 照相機(jī)簡介,9,1.1.2 照相機(jī)分類,框幅式 照相機(jī) 縫隙式 照相機(jī) 全 景 照相機(jī) 掃描類

4、 照相機(jī) 多光譜 照相機(jī) 高 速 照相機(jī),光 學(xué) 照相機(jī) 數(shù) 碼 照相機(jī),普 通 照相機(jī) 專 用 照相機(jī) 量測(cè)用 照相機(jī),第 1 講 照相機(jī)簡介,10,,俄制35mm掃描式全景相機(jī),第 1 講 照相機(jī)簡介,11,,高速照相機(jī),第 1 講 照相機(jī)簡介,12,第 1 講 照相機(jī)簡介,雙鏡頭照相機(jī),13,第 1 講 照相機(jī)簡介,多鏡頭照相機(jī),14,P31 攝影地面經(jīng)

5、緯儀,第 1 講 照相機(jī)簡介,15,RC30 框幅式航攝儀,第 1 講 照相機(jī)簡介,16,ADS40 數(shù)字航空照相機(jī),第 1 講 照相機(jī)簡介,17,,全景相片，拍攝數(shù)據(jù)：f=8、1/60，Kodak Gold100。,第 1 講 照相機(jī)簡介,18,19,如果脫離攝影術(shù)而言，照相機(jī)的發(fā)展歷史更大大的長于感光材料。在17、18世紀(jì)的歐洲，許多畫家用暗箱柜來幫助他們繪制風(fēng)光、建筑甚至肖像。一個(gè)典型的暗箱就像現(xiàn)代的單鏡頭反光照相機(jī)。光線由

6、鏡頭進(jìn)入，在箱內(nèi)經(jīng)鏡子的反射，在磨砂玻璃上呈現(xiàn)左右顛倒的實(shí)像。畫家就是把一張很薄的紙鋪在磨砂屏上，描下圖形，以求達(dá)到最真實(shí)的透視效果。 1839年，法國人達(dá)蓋爾發(fā)明銀版攝影法—銀鹽感光材料的發(fā)明，同時(shí)，出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)真正的照相機(jī)。這是一臺(tái)裝有新月型透鏡的伸縮木箱照像機(jī)。 1840年，美國光學(xué)設(shè)計(jì)師亞力山大·沃柯特制造了一臺(tái)使用凹面鏡成像的照相機(jī)Wolcott。曝光時(shí)間為90秒，而同時(shí)代相機(jī)通常要曝光20分鐘

7、。 1841年，維了納大學(xué)教學(xué)教授匹茲伐設(shè)計(jì)出了著名的匹茲伐鏡頭。同年，儀器制造商彼得·沃可倫德制出了這只鏡頭，并生產(chǎn)世界上第一臺(tái)全金屬機(jī)身的相機(jī)。,1.1.3 照相機(jī)和攝影術(shù)的發(fā)展史,第 1 講 照相機(jī)簡介,20,1.1.3 照相機(jī)和攝影術(shù)的發(fā)展史,1844年，馬坦斯在巴黎發(fā)明了世界上第一臺(tái)轉(zhuǎn)機(jī)。這臺(tái)相機(jī)依靠鏡頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以拍攝150 視角的全景照片。這個(gè)原理到今天還被運(yùn)用。 1888年，美國柯達(dá)公司的喬治.

8、伊斯曼發(fā)明了新型感光材料－膠卷。同年，柯達(dá)推出了世界上第一臺(tái)膠卷的照相機(jī)－柯達(dá)1號(hào)。 1913年，德國菜茲公司的巴納克試制了一臺(tái)小型相機(jī)－菜卡U型。這是世界上第一臺(tái)使用35毫米膠片的相機(jī)，為攝影史拉開了新的一頁。 1925年，菜卡I型正式上市，采用鋁合金機(jī)身，五片Elmar 50mm F 1：3.5鏡頭，旁軸取景器，焦平面快門，上弦卷片聯(lián)動(dòng)。這是攝影史上重要的一步。 1929年，德國羅菜公司生產(chǎn)了ROLLEIFL

9、EX 120型雙鏡頭反光照相機(jī)，受到廣大攝影者的歡迎，并在一段時(shí)期內(nèi)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。,第 1 講 照相機(jī)簡介,21,1.1.3 照相機(jī)和攝影術(shù)的發(fā)展史,1969年，美國貝爾研究所的鮑爾和史密斯宣布發(fā)明“CCD”（電荷耦合元件），開創(chuàng)了數(shù)碼攝影的新紀(jì)元。這種感光元件在經(jīng)過進(jìn)一步完善之后，終于在今天得到了廣泛應(yīng)用。 1973年，索尼公司開始了CCD的研究工作，于1981年推出了全球第一臺(tái)不用感光膠片的電子相機(jī)—靜態(tài)視頻“馬維卡（MABIK

10、A）”。該相機(jī)使用了10 mm×12 mm的CCD薄片，分辨率僅為570× 490（27.9萬）像素，首次將光信號(hào)改為電子信號(hào)輸。 1986年，索尼發(fā)布了MYC-A7AF，第一次讓數(shù)碼相機(jī)具備了純物理操作卡西歐VS-101——首臺(tái)CMOS感光器件電子相機(jī) 。1987年，卡西歐首先在市場上發(fā)售使用了CMOS感光器件的VS-101電子相機(jī)。 1990年，柯達(dá)推出了DCS100電子相機(jī)，首次在世界上確立了數(shù)碼相

11、機(jī)的一般模式，此后這一模式成為了業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。,第 1 講 照相機(jī)簡介,22,第1講 照相機(jī)簡介,1.2 鏡頭（攝影 物鏡）,23,1.2.1 對(duì)鏡頭的質(zhì)量要求（1）會(huì)聚能力——較高的透光率；（2）沒有畸變——像差消除的比較好。 1.2.2 鏡頭的像差 1. 球面像差　　成因：邊緣折射強(qiáng)，中間折射弱。現(xiàn)象：離光軸遠(yuǎn)的光線離透鏡近，近軸離透鏡遠(yuǎn)?！　　　　　　　　　　　　　　⌒Ｕ?）后面安裝一個(gè)透鏡組；　

12、　　　 2）縮小光圈；　　　　　3）非球面鏡頭。,第 1 講 照相機(jī)簡介,24,2.慧形像差成因：被射物的光線與光軸不平衡?，F(xiàn)象：成的像形如彗星。校正：縮小光圈。 3.像散差現(xiàn)象：不能呈現(xiàn)橫豎清晰的影像。校正：縮小光圈。,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.2 鏡頭的像差,25,4.像場彎曲成因：被射物體到球面距離不一樣；校正：縮小光圈。 5.色差分為位置色差和倍率色差。成因：折射率不同校正：選不同種類的玻璃

13、做正透鏡、副透鏡。,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.2 鏡頭的像差,26,1.鏡頭的光學(xué)成像公式,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.3 鏡頭的光學(xué)特性,27,,第1講 照相機(jī)簡介,1.鏡頭的光學(xué)成像公式,H、H’——前、后主平面； S、S ’——前、后主點(diǎn)；F、F’——前、后焦點(diǎn)； f、f’—— 前、后焦距。f=FS，f’=F’S’；K、K’：一 對(duì)共軛點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）。,28,,第1講 照相機(jī)簡介,2. 焦距與放大率的關(guān)系,K — 影像

14、放大率； D — 物距； f — 焦距。當(dāng)D 一定時(shí)， k 與 f 成正比；　 （1）k與D（物距）的關(guān)系：k一定時(shí)，f 越大，D 越大；f 一定時(shí)，k 越大，D 越小。 （2）f與拍攝面積的關(guān)系： D 一定時(shí)，f 越大,拍攝面積越小，f 越小拍攝面積越大。 （3）焦距與透視的關(guān)系： k 一定時(shí)，f 越大，D 越?。?f 和 D 小時(shí),容易產(chǎn)生透視（畸變）即近大遠(yuǎn)小現(xiàn)象。,29,1.光 圈 定義：是設(shè)置在透鏡組

15、之間的金屬孔徑，可形成近似圈形、不同大小的孔徑。 作用：(1）限制鏡頭邊緣光線進(jìn)入; （2）可調(diào)節(jié)物鏡使用面積、入射光通量； （3）可調(diào)節(jié)景深。 2.相對(duì)孔徑 定義：進(jìn)入照相機(jī)鏡頭的光束直徑與照相機(jī)鏡頭的焦距比。 即 相對(duì)孔徑 = d / f,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.4 光 圈,30,,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.4 光 圈,31,3.光圈系數(shù)（光圈數(shù)、

16、光圈）定義：相對(duì)孔徑的倒數(shù)，稱為光圈數(shù)，即 k = f / d,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.4 光 圈,32,4.光圈與進(jìn)入鏡頭的光通量的關(guān)系,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.4 光 圈,結(jié)論：（1）k 越大，孔徑越小，光通量就小。 （2）k 每改變根號(hào)2倍，H 就相應(yīng)改變一倍。光圈k是以 根號(hào)2倍為公比排列的。照相機(jī)常用的光圈數(shù)如下： 0.8 1.1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11

17、 16 22 32e.g. 當(dāng) k = 5.6, t = 1/100 曝光正確， 則 k = 8時(shí), t = 1/50 效果相同。 1：0.8 稱為最大相對(duì)孔徑。 最大相對(duì)孔徑是衡量鏡頭質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。,33,定義：表達(dá)鏡頭產(chǎn)生光學(xué)影像的能力，依最大相對(duì)孔徑的大小，分為四類： 超 光 強(qiáng) 強(qiáng)度鏡頭 1：2.8 以上 強(qiáng) 光 強(qiáng) 強(qiáng)度鏡頭

18、 1：3.5 - 1：5.8 普通光強(qiáng) 強(qiáng)度鏡頭 1：6.3- 1：9 弱 光 強(qiáng) 強(qiáng)度鏡頭 1：9 以下,1.2.5 鏡頭的光強(qiáng)度,第1講 照相機(jī)簡介,34,1.光通過鏡頭時(shí)的損失 （1）鏡頭的吸收：1%/cm 厚； 光學(xué)玻璃對(duì)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鏡頭。 （2）鏡頭的反射：表面反射約4%-5%；

19、 2.鏡頭的鍍膜工藝（看起來發(fā)紫藍(lán)色，氧化鎂、鈦）化學(xué)鍍膜方法:牢固,透光能力減弱,技術(shù)復(fù)雜、成本高。物理鍍膜方法:牢固性差,透光能力強(qiáng),技術(shù)易控制,成本低。,1.2.6 光通過鏡頭的損失及鏡頭的鍍膜,第1講 照相機(jī)簡介,35,2.3.6 景深和超焦距,1.景深：被拍攝物體的前后，能清晰呈像的距離范圍。,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.7 景深和超焦距,36,定義：在拍攝某一有限物距為D的物體時(shí)，遠(yuǎn)景D2、近景D1之間所有物體構(gòu)

20、像的模糊圈直徑小于限差ε ，則遠(yuǎn)景與近景的縱深距離稱為景深，Depth of Field 結(jié)論： （1）景深與D、ε、k 成正比； （2）景深與 f 成反比。,1.2.7 景深和超焦距,第1講 照相機(jī)簡介,37,2.超焦距 H 當(dāng)照相機(jī)在調(diào)距無限遠(yuǎn)處時(shí)，照相機(jī)最近的清晰的點(diǎn)（即前景深的點(diǎn)）到鏡頭的距離叫超焦距。 （注：一般攝影時(shí)，20m以上即為無限遠(yuǎn)處）對(duì)于景深公式，即 D2→∞,H=D。,ε—模糊

21、園直徑，k—光圈；f—焦距，H—超焦距。,1.2.7 景深和超焦距,第1講 照相機(jī)簡介,38,1.2.8 視場角與像場角（2α，2β）,第1講 照相機(jī)簡介,39,視場：焦面上看到一個(gè)照度不均勻的明亮圓，這樣一個(gè)直徑為ab的明亮圓的范圍。 視場角：其與后節(jié)點(diǎn)所形成的張角2α稱為。特點(diǎn)：明亮圓照度由中央向四周以4次方遞減。 2. 像場與像場角 像場：在視場范圍內(nèi)能夠獲得清晰構(gòu)像的區(qū)域。 像場角2β：像場與后節(jié)點(diǎn)所形成的張角。

22、 像幅（L）：一般取像場的內(nèi)接或外切四邊形（正方形或矩形）作為最大成像范圍，邊長稱為像幅。,1. 視場與視場角,第1講 照相機(jī)簡介,40,當(dāng)?shù)灼叽缫欢〞r(shí)即像幅固定時(shí)（對(duì)于數(shù)碼相機(jī)而言，CCD芯片大小固定時(shí)），像場角2β與f 成反比；即焦距越長，視場角則越小。 像場角越大，拍攝的畫面空間越大，像場角與畫面空間成正比。 注：攝影叢書將視角作為像場角。,第1講 照相機(jī)簡介,3.像場角與焦距、畫面的關(guān)系,1.2.9 鏡頭

23、的種類和特點(diǎn),1. 魚眼鏡頭 魚眼鏡頭實(shí)際上是一種超廣角鏡頭，其視域光闊，猶如魚的視域那樣。,41,短焦距鏡頭因焦距比所攝底片的對(duì)角線要小，視角較大，所以又稱廣角鏡頭。 一般視角≥９０0，超廣角鏡頭； 視角在６０0 -９０0之間，普通廣角鏡頭。 3.標(biāo)準(zhǔn)鏡頭 以像幅對(duì)角線長度作為焦距，此鏡頭稱為～。 4.長焦距鏡頭 大于所攝底片畫面的對(duì)角線長度，視角較

24、小，拍攝遠(yuǎn)距離景物的影像比例尺較大，所以又稱攝遠(yuǎn)鏡頭。,2.短焦距鏡頭,第1講 照相機(jī)簡介,42,5.變焦距鏡頭 這是一種焦距值可以在預(yù)定范圍內(nèi)靈活改變的攝影鏡頭 ,如下圖。,第1講 照相機(jī)簡介,1.2.9 鏡頭的種類和特點(diǎn),尼康 變焦鏡頭,43,1.分解力： 對(duì)被攝物體微小細(xì)節(jié)的表達(dá)能力，又稱分辨率、解像力。分解力是鏡頭的重要光學(xué)特征之一,又是衡量鏡頭質(zhì)量最重要的指標(biāo)。 單位：在焦平面上1mm寬度

25、內(nèi)，能分辨的相互平行的、黑白相間的最大數(shù)目的線條對(duì)數(shù)表示，即lp/mm(線對(duì)數(shù)/mm)。 e.g 100lp/mm，相當(dāng)于0.005 mm； 200lp/mm，相當(dāng)于0.0025 mm。,1.2.10 鏡頭的分解力 (率),第1講 照相機(jī)簡介,測(cè)定分解力的標(biāo)準(zhǔn)光版,44,2.理想鏡頭的分解力： 理想鏡頭：即完全消除像差的鏡頭，其分解力可由衍射理論公式計(jì)算： 極限距離：r = 1.2197λk (k為光圈數(shù))