数字摄影与摄像

数字摄影与摄像目录数码相机及其使用数字摄像机及其使用数字画面的景别和角度数码画面构图1234数字画面拍摄用光固定画面的拍摄运动画面的拍摄拍摄中的同期声处理5678专题摄影专题摄像910第一章数码相机及其使用小兰是个孝顺的女儿，工作之后每次回家都会给父母带礼物。今年决定给退休在家的父母买一台数码相机，以方便二老出门游玩。不日，小兰来到了数码广场，当工作人员向她推荐：“这是佳能刚上市的一款产品，1410万像素，CCD成像，14倍光学变焦，光学防抖……”，这一连串的名词听得小兰直瞪眼，虽然之前也查过一些，但印象并不深刻。1.1数字摄影的产生与发展1.1.1数字摄影的发展历程1．数字摄影的起源1973年，数码相机之父赛尚（StevenJ.Sasson）曾与柯达的一位主管进行了交谈。在交谈中，那位主管简单地提到有一种硅可用作感光器件，可以尝试能否应用到新型相机中，这就是后来数码相机的核心零部件——CCD。1975年赛尚设计并制造出世界上首台数码相机的原型——“手持电子照相机”，以及回放系统，并拍摄出了世界上第一张数码照片。世界上首款数码相机和第一张数字照片2．数字摄影的发展1981年，SONY公司在经过不断的技术积累后，推出了第一台针对民用的不用感光胶片的电子相机——马维卡(MAVICA)20世纪80年代，松下、富士、东芝、奥林巴斯、柯尼卡、佳能、尼康等公司也纷纷开始研制数码相机，相继推出了各自的数码相机试制品。1990年，柯达推出了集成度更高、兼容性更好、操控界面更友善的DCS100电子数码相机，首次在世界上确立了数码相机的一般模式柯达DCS100数码相机数码相机发展趋势：像素更高，功能更强，价格更低瑞士的seitz公司的6x17数码相机像素高达1.6亿1.1.2数字摄影的基本特性1．非胶片化数码相机内的光电转换器件把通过镜头的光线转化为电荷模拟信号，再经过A/D转换器芯片转换成数字信号，然后送至数字信号处理器（DSP，DigitalSignalProcessor），使用相机自带的固化程序（压缩算法）按照指定的文件，将画面以二进制的形式记录到存储卡上，存储卡可以反复使用。整个过程不再使用传统的胶卷。2．信息数字化在画面数字化的过程中，A/D转换器需要经过采样、保持、量化和编码四个基本过程。其中，采样和保持是同时进行的，其实质就是要用多少点来描述一张画面，即图像分辨率。量化和编码在转换过程中也是同时实现的，其结果是画面能够容纳的颜色总数。经过一系列的处理后，一张数字化的画面即产生了，再运用计算机图形图像处理软件的各种技巧，对画面进行修饰或者变换，就能进一步实现所希望的画面效果。1.1.3数字摄影的优势1．无污染2．影像处理方式多样3．直接印刷2010年8月，佳能（中国）有限公司发布了旗下小型照片打印机新产品炫飞SELPHYCP800，可以快速、方便地打印照片4．呈现方式多样5．传输方便、快捷6．复制的无限性和保存的永久性数码画面是以数字文件形式存在，在进行复制时，只要文件数据不被破坏和修改，复制后的画面就与原件完全一样，这在传统感光材料的复制过程中是做不到的。此外，保存在各类存储介质上的画面文件，只要存储介质完好无损，就能够永久保存。数字化科技给摄影带来的技术变革是多向的、多元的，变革还将持续进行，其影响极为深远，势必冲击整个摄影文化生态环境。1.2数码相机的基本介绍1.2.1数码相机的特性1．即拍即现2．直接存储3．直接删除4．拍摄视频1.2.2数码相机的种类1．按用途分类家用级数码相机专业级单镜头反光数码相机数码机背2．按图像传感器分类1）CCD数码相机矩阵型CCD传感器线型CCD传感器2）CMOS数码相机CMOS传感器1.2.3数码相机的参数1．尺寸这里的尺寸是指图像传感器的物理尺寸，是划分数码相机等级的重要依据。常见的有1/1.8英寸、2/3英寸、APS-C画幅（23.6×15.8mm）、全画幅（36×24mm）等。一般情况，图像传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。家用级数码相机的图像传感器尺寸通常小于2/3英寸，以1/1.8、1/2.3英寸最为常见。大尺寸的图像传感器主要用于专业级数码相机图像传感器尺寸越大，制造成本越高，因此，这也是专业级数码相机售价昂贵的重要原因。2．分辨率数码相机的分辨率取决于相机中图像传感器上像素的多少，像素多则分辨率高。在实际使用中，通常以数码相机所拍摄画面的水平和垂直方向上的最大像素数，来示数码相机的实际分辨率，如2592×1944。就同等级别的数码相机而言，分辨率越高，清晰度越高，相机的档次越高。3．光学变焦光学变焦（OpticalZoom）是数码相机镜头的一个极为重要的参数，数码相机依靠光学镜头的结构来实现变焦。数码相机的光学变焦方式与传统135相机差不多，都是通过镜片移动来放大或缩小被摄景物，镜片向前移动时，焦距变大，镜头视角变小，远处的景物变得更清晰，给人的感觉就好像物体在不断靠近。因此，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。4．色彩深度色彩深度又称为色彩位数，它反映了数码相机的色彩分辨能力，其值越高，就越能更加真实地还原画面明暗变化的细节。数码相机通常采用R、G、B三基色通道，在此通道中每一种颜色为n位，总的色彩深度即为3×n，可分辨的颜色总数为23n。普通数字摄影采用24位色彩深度的数码相机就能满足，广告或其他专业摄影一般应选用30位甚至更高色彩深度的数码相机。5．感光度数码相机标识的感光度是根据传统胶片的感光度值等效转换而来的，又称为相当感光度，用ISO表示。它反映了图像传感器的感光速度，是衡量数码相机感光灵敏度的重要指标。感光度越高，对光线的要求就越低。但对于数码相机而言，感光度设置越高，图像传感器的增益越大，画面越容易出现噪点，画面质量就越差感光度分别为ISO800和ISO1600照片对比6．噪点噪点又称为噪声、噪音或杂色，是指图像传感器在接收和输出光电信号时，一种不应有的外来像素对正常画面的干扰，使拍摄的画面布满细小的粗糙点。噪点的多少，是衡量图像传感器性能的重要指标。噪点的产生主要有以下几个原因：①图像传感器自身产生的噪点，如面积小；②像素点密度过大，导致像素与像素之间产生的噪点；③在光电转换过程中，精度不高产生的噪点；④长时间曝光、使用高感光度以及存储画面的压缩比过大产生的噪点。7．光学防抖光学防抖包括镜头防抖和CCD防抖。光学防抖技术，并不是让机身不抖动，而是依靠特殊的镜头或CCD感光元件的结构，在最大程度上降低使用过程中由于抖动造成的影像模糊。镜头防抖主要以佳能和尼康为代表，它们依靠磁力包裹悬浮镜头，从而有效克服因相机振动产生的画面模糊，这对于大变焦镜头的数码相机所能起到的效果更加明显。1.3数码相机的结构与原理1.3.1数码相机的组成结构数码相机组成1．光学镜头镜头是数码相机最重要的部件，它的作用是使被摄物在焦点平面位置上形成清晰的画面，画面质量的高低是评价镜头好坏的。根据镜头的用途和作用，可分为标准镜头、广角镜头、长焦镜头、变焦距镜头等。1）标准镜头镜头的视角介于40°~55°之间，称为标准镜头。标准镜头的焦距与画幅的对角线基本相等。由于这种镜头视角与人眼视角相似，拍摄景物的透视效果符合人眼的透视标准和习惯，在摄影中应用广泛。标准镜头的特点是有效孔径大、光学性能好、不易失真。标准镜头及拍摄效果2）广角镜头镜头的视角大于60°的称为广角镜头。广角镜头的焦距小于画幅对角线长度。普通广角镜头的视角在60°~85°，超广角镜头的视角大于120°，鱼眼镜头的视角可达到180°~220°。广角镜头又称为短焦距镜头，其特点是焦距短、视角大、视野宽、景深长。拍摄动态物体或需要景物前后有较大清晰度，或在较狭窄的环境中拍摄较大场面时，可采用广角镜头。超广角镜头和鱼眼镜头拍摄的景物变形较严重，在特定情况下使用，有助于突出主题、渲染气氛，一般情况使用较少。广角镜头及拍摄效果3）长焦镜头长焦镜头的视角小于人眼的正常视角，它的焦距长度大于画幅的对角线。长焦镜头又称为远摄镜头或望远镜头，它的特点是焦距长，视角窄，相对口径小；与标准镜头相比，同样的拍摄距离可获得较大的画面，但是景物的透视关系大大压缩，远近关系不显著。长焦镜头及拍摄效果4）变焦距镜头变焦距镜头的焦距是可以调节的，拍摄者站在一个固定位置，只要推拉变焦钮或旋转变焦环，便可拍得大小不同的画面，克服了更换镜头的麻烦，有利于及时掌握抓拍时机和构图，还可以利用曝光瞬间的变焦来创造特殊效果。变焦距镜头最长焦距与最短焦距之比称为变焦比，即光学变焦倍数，一般有4倍、6倍、10倍、12倍、20倍等。2．光电转换部分CCD或CMOS图像传感器是光电转换部分的核心，主要任务是将图像从光信号转换为电信号，一般是一个长方形的感光面，位于镜头的后面，与镜头在同一轴线上，镜头拍摄的景物画面就在此感光面上成像。简单来说，它扮演的是传统相机中胶片的作用。从感光面的面积来说，它比胶片要小（全画幅除外），因此，想要得到较高品质的画面，就要求数码相机的镜头具有更高的精度和光学性能。3．图像信号处理电路1）图像预放电路2）A/D转换器3）DSP4．图像数据压缩电路图像数据压缩电路主要完成数据的压缩存储，其目的是为了节省存储空间，目前大多数数码相机采用的压缩格式为JPG，即静止图像压缩格式。采用这种压缩格式虽然能够节省存储空间，但它属于一种有损压缩（以牺牲图像质量为代价），因此，不宜追求过高的压缩比。高档相机往往可以选择其他压缩格式，如TIFF格式，这是一种无损压缩，用于出版等重要场合；RAW格式，它是图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据。5．存储与输出系统存储系统主要包括图像记录再生电路，其任务是把经过数字处理、压缩后的信号，以指定的格式记录到存储卡上。输出系统主要完成数字图像信号的输出显示，包括LCD显示屏的回放和各信号接口的图像输出。6．电源电路电源电路是为数码相机中各电子元件提供工作电压的电路，它主要是由DC/DC转换器和电池等部分组成。因为在数码相机中，不同的电子元件需要不同的工作电压，如镜头驱动马达、LCD、背光等，而电池只能提供一种电压，经DC/DC转换后可输出多种电压供各部分使用。7．机能控制部分数码相机的机能控制部分是由一套完善的总线控制电路组成。它是整个数码相机的“管理员”，通过主控程序完成对相机的所有部件及任务的统一管理，从而实现多种运算和逻辑操作功能，如测光、自动光圈控制（AE）和自动聚焦控制（AF）等。并且，通过各按钮进行手控操作。同时使用相机的固化程序，对相机的工作预先做好设定。1.3.2数码相机的工作原理数码相机的工作原理示意图1.4数码相机的基本操作1.4.1选择拍摄模式1.4.2设定画面尺寸1.4.3设定存储格式1．JPEGJPEG（JointPhotographicExpertsGroup，联合图像专家组）图像格式的文件扩展名为JPG，是目前网络中和计算机上最常见的图像文件格式。它具有更快的存储速度和更高的软件兼容性，占用的存储空间小，是一种有损压缩格式，也就是它在压缩的过程中丢掉了原始画面的部分数据，而且这些数据是无法恢复的。对于大众摄影，JPEG是最好的选择，因此它是使用最广泛的存储格式。2．TIFFTIFF（TaggedImageFileFormat，标签图像文件格式）图像格式是真正意义上非失真的压缩格式，目前大部分数码相机都支持这种格式，扩展名为TIF。它的优点是图像质量好，细节丰富，过渡自然，而且兼容性较高，一般不会受到处理软件的限制。但TIFF格式的缺点也非常明显，它有着异乎寻常的庞大数据量，如图1-14所示，而且在存储时也需要更多的时间。对于专业摄影，TIFF是使用较多的存储格式。TIFF格式具有庞大的数据量3．RAWRAW是一种数据文件，扩展名为RAW（尼康使用的扩展名为NEF）。它是CCD或CMOS感光元件在成像时所记录的原始数据，不经过压缩也不会损伤画面的质量。而且由于存储的是感光元件的原始画面数据，以后还可以对画面的曝光量、色阶曲线、白平衡、清晰度、色温值、锐利度等参数进行调整，为照片的后期处理提供了更为广阔的创作空间。RAW的缺点是需要特殊的软件来处理，同时在拍摄时，数码相机的液晶显示屏上只能看到RAW文件的JPEG副本，而且为了避免浪费存储空间，这个副本的压缩比大，画面质量比较差，直接导致了部分用户误以为RAW格式不如JPEG格式。RAW是数字摄影高端领域经常使用的存储格式。1.4.4测光1．平均测光2．中央重点平均测光3．点测光4．多区域测光5．3D矩阵测光中央重点平均测光示意图点测光示意图多区域测光示意图矩阵测光示意图1.4.5曝光1．手动曝光1）快门快门是相机上控制感光元件有效曝光时间的一种装置。与光圈配合使用，共同控制相机内部感光元件的曝光量。光圈不变，快门开启的时间长，相机的曝光量就大，快门开启的时间短则曝光量少。快门速度用数字表示，由慢到快分别为30s、15s、8s、4s、2s、1s、1/2s、1/4s、1/8s、1/15s、1/30s、1/60s、1/120s、1/250s、1/500s、1/1000s、1/2000s等。相邻两档快门速度大致相差一倍，因此，在相同条件下使用相邻两档快门分别拍摄，相机的进光量和曝光量也相差一倍。2）光圈光圈（IRIS）又称为相对口径，它是由若干金属薄片组成的可调节大小的进光孔，位于镜头内。光圈大小用光圈系数表示，简写为f值，如f1、f2、f4、f5.6、f8等。光圈系数的计算公式为f=镜头焦距÷光孔直径。因此，在焦距不变的情况下，f值越小，表示光孔越大；f值越大，表示光孔越小。如f2的光孔大于f4，f8的光孔小于f5.6。光圈系数与光孔大小2．自动曝光1）全自动曝光2）程序化自动曝光3）光圈优先自动曝光4）快门优先自动曝光5）景深优先自动曝光6）自动包围式曝光1.4.6白平衡调节1．自动白平衡2．手动白平衡1.4.7对焦1．手动对焦手动对焦是指在拍摄时，拍摄者必须用手去调节数码相机上的对焦调节装置，从而达到对焦准确的目的。这种对焦方式通常是通过相机的对焦调节旋钮或相机镜头上的对焦环来实现，能获得十分精确的对焦，被专业摄影师广泛采用。2．自动对焦数码相机的自动对焦模式主要有单次自动对焦、连续自动对焦、智能化自动对焦和焦点预测自动对焦等。1.5数码相机的选购与维护1.5.1数码相机的选购1．用途2．品牌3．外观数码相机的外观造型不光要考虑好看与否的问题，还应从相机的整体外观设计、所用材质、按键分布、机身大小、颜色和重量等细节来综合考虑。整体外观只是给使用者的第一印象，数码相机最终是要通过亲自拍摄才能获得画面，相机的局部细节将直接影响到操作的舒适度和便捷性。例如，LCD屏幕的位置很重要，如果一款数码相机采用可折叠和旋转的LCD屏幕，即意味着拍摄时将有更大的取景自由度。1.5.2数码相机的维护1.保持清洁2.避免受潮