数码摄影技术-数码相机的光圈、快门与聚焦课件.pptx

1、光圈、快门、聚焦系统是各类相机里不可或缺的部件。对于专业型数码相机的使用者来说，注重光圈、快门的选用及聚焦调整，对提高拍摄水平至关重要。序言快门2聚焦与取景器3目录 CONTENTS光圈11光圈l 光圈的定义l 光圈的种类l 光圈系数l 光圈的特点l 光圈的作用l 光圈的合理应用光圈是数码相机中一组由若干金属薄片组成的，利用金属薄片的收缩、放大来调节、控制进光孔径大小的多边形或圆型进光孔，如图下页图。数码相机拍摄照片的过程是：快门开启后，被摄物的反射光透过镜头投射到传感器上，传感器在捕获到光线信息后，通过“数/模”转化器将光信号转化成数字信息，并在相机的存储卡上记录下来。这与传统相机的曝光过程

2、大体一致。而影像传感器（CCD或CMOS）准确曝光所需要的光是一个恒量（传统摄影用的胶片亦如此），若想得到层次丰富的影像，就要恰当控制投射到感光器上的光量。光圈就是调节进光量的重要装置之一。如果把相机的镜头当成眼睛，那么光圈就是眼睛瞳孔上的虹膜。从猫的瞳孔变化，我们可清楚地看到，中午光线明亮时，其瞳孔细小得像点；晚上却又大又圆。瞳孔就是靠这种大小变化来控制进入视网膜光线的多少，使外部物体能够清晰成像。光圈也是如此，它的大小决定着通过镜头进入感光元件光线的多少。当拨动光圈控制装置时，光圈的进光孔就会随之发生大小变化。进光孔大时光圈大，单位时间里通过的光线就多；进光孔小时光圈小，单位时间内通过的光

3、线就少，从而影响到图像的亮度。光圈的定义光圈光圈的定义光圈光圈可简单地分为固定式和可变式两种:（1）固定式光圈：往往只有最大、最小两个固定的圆孔，这是一种最简单的光圈结构形式，光圈大小不可调。通常用在一些廉价的普及型相机、手机及电脑摄像头上。光圈的种类光圈（2）可变式光圈：使用时可根据需要自行调节进光孔大小，其在中、高端数码相机中普遍运用。数码相机与传统相机的光圈调节不同，传统相机光圈的调节大多依靠转动相机镜头筒上的光圈环来调节光圈孔径，镜头筒上刻有表示光圈大小的F系数供拍摄者对照。但数码相机镜头上已普遍没有光圈标识，也不是靠转动镜头筒上的光圈环来调整光圈大小，而是利用相机机身上的拨轮，通过机

4、内的微处理器、微电机控制改变光圈的孔径。光圈的大小（F系数）可显示在取景屏和LCD屏上。光圈的种类光圈左图是大小不同的九种光圈孔径示意图。每个光圈的下方还有1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等数字，其为表示光圈大小的F值，也称为光圈系数或F系数。一般而言，完整的光圈值系列有： F/1， F/1.4， F/2， F/2.8， F/4， F/5.6，F/8， F/11， F/16， F/22， F/32， F/44， F/64，共13档。具体到某款相机，依据其相机、镜头的档次差别进行选择。每档光圈又可作1/2档、1/3档调节。光圈系数光圈光圈系数只是作为区别光圈大小的标记，并非光

5、圈的物理孔径，所以是没有单位的。它与光圈的物理孔径及镜头到感光器件（CCD或CMOS）的距离有关。对于不同的镜头，光阑（光圈叶片）的位置不同，焦距不同，入射瞳直径也随之不尽相同，但如果用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。光圈系数光圈为了方便在实际摄影中计算曝光量，以便用统一的标准来衡量不同镜头的孔径光阑，而引用了F系数这一“相对孔径”的概念。计算公式为：F系数 = 镜头焦距 光孔直径比如，某个镜头的焦距为50 mm，入射瞳直径为25 mm，那么该镜头的相对孔径就是5025=2，也可称之为光圈2。通常表示相对孔径的办法是在相对孔径前面加“F”，比如F /2、F / 2.8等。由于

6、采用了这样的标准化方式，对于不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要F系数相同，曝光量就相同。光圈系数光圈数码相机镜头上标有该镜头的最大相对孔径，大都采用1 x的方式。如1 2或1 2.8等，表示该镜头的最大光圈系数是F/2或F/2.8。在有些变焦镜头上标有1 3.5 5.6字样，表示在该镜头的短焦段最大光圈为F/3.5，而在长焦段最大光圈为F/5.6。光圈系数光圈（1）光圈的系数简称F系数。数值的大小与进光孔的大小成反比，数值越小，进光孔越大；数值越大，进光孔越小。（2）两个相邻的流行光圈系数的光通量相差一倍。如F/11的进光照度是F/16的2倍，F/16则是F/11的1/2。（3）每档光圈

7、作1/3档调节的两个相邻光圈系数相差1/3倍。如F3.5的进光照度是F4的1.3倍，即二者相差1/3档。光圈的特点光圈（1）调节进光照度：光圈好比房间里的窗户，在相同单位时间里，开大或开小，进入房间的光量是不一样的。开得大，进来的光线多；开得小，进来的光线少。在暗弱的光线下拍摄，需要使用大光圈。光圈大，单位时间内进光量大，感光元件受光就多，可获得更多的光量；而在明亮的场合，则使用小光圈，使感光元件受光减少，不至于曝光过度。（2）调节景深效果：所谓景深是指被摄景物中能产生较好清晰影像的最近点至最远点的距离。距离大的称作大景深，距离小的称作小景深。光圈与景深是成反比的。光圈大，景深小；光圈小，景深

8、大。景深的控制是摄影的重要技术手段之一。下页图是同一相机、同一镜头，在同一地点、同一时间段采用不同光圈拍摄的景深图例。图中的柱桩、铁链及后面景物清晰程度的变化，反映出光圈对景深的影响。光圈的作用光圈光圈（3）影响成像质量：由于光学原理和制造成本的限制，摄影镜头在光圈全开时的像质并不是最佳的，如图（a）。通常在适当收缩光圈后，像质会有明显的改善。任何镜头都有一档光圈的成像质量最好，俗称“最佳光圈”。在最佳光圈下，画面的质量最佳，分辨率高、反差均衡。不同的镜头，最佳光圈的位置也不相同。一般而言，最佳光圈出现在最大光圈收缩2档或者3档的位置，比如最大光圈为F/2.8的镜头，最佳光圈为F/5.6或者F

9、/8，如图（b）。一些光圈恒定的普及型相机，大多将光圈定在“最佳光圈”处，以获得该相机的最佳影像。光圈的作用光圈既然各种相机都有一档光圈的像质最好，是否应在开始拍摄时就用该光圈呢？其实不然，因为这样就会失去设置光圈的意义，而应该根据具体拍摄的需要，选定光圈的大小。那么， F系数究竟为多少的光圈称之为大光圈，多少的称为小光圈；什么时候需要选用大光圈，什么情况下需要使用小光圈呢？通常把大于F/2.8的光圈称之为大光圈，把小于F/11的光圈称之为小光圈。但我们所说的光圈大小也是一个相对概念，如有的相机最大光圈是F/3.5，长焦端是F/5.6，则不能说该相机没有大光圈，而具体使用哪级光圈应由被摄题材及

10、摄影者的主观意图决定。光圈的合理应用光圈总的来说，在拍摄人像、花鸟虫鱼、静物等具有某一个特定主体物时，一般采用大光圈，以达到虚化背景获取较浅景深的作用，如左图上。在拍摄风光、夜景、团体合影以及局部特亮如闪电、焰火等这类的照片时，往往采用较小的光圈值。这样，景深的范围比较广，可保证被摄主体在合理景深范围内，使远处和近处的景物都能兼顾到，如左图下。光圈的合理应用光圈2快门l 快门的意义l 快门的种类l 快门的开启时间l 快门的特点l 快门的作用l 快门的合理应用l 快门时滞快门是照相机上用来控制进光时间的装置，其与光圈一道来控制光线进入的多少。光圈与快门就像一扇装在影像传感器前的门。如果说光圈的大

11、小决定了这扇门开启的大小，那么快门则决定此门开启的时间长短。平时，这扇门是关闭的，当按下快门钮的一瞬间，快门打开让光线通过，并在感光元件上留下影像。打开的时间是预先设定的，时间一到，快门即自动关闭。快门打开时间的长短将决定进入光线的多少，如左图。快门的意义快门数码相机的快门分为机械快门、电子快门两种，而机械快门又有镜间快门和帘幕快门之分。（1）镜间快门：安装在镜头内部的快门，大多在普及型数码相机（卡片机）上使用，其最高快门速度很难超过1/1 000 s。（2）帘幕快门：安装在感光部件前面的快门，多在数码单反相机等高端相机上使用，最高快门速度通常为1/4 000 s。一般帘幕快门使用寿命约56万

12、次，高档数码单反相机帘幕快门的使用寿命可达10万次以上。快门的种类快门（3）电子快门：是用电路控制快门线圈磁铁的原理，利用驱动电路读出某一帧画面的“虚拟快门”， 其速度可以轻易达到1/8 000 s以上。值得一提的是，当今的主流数码相机大多将镜间快门与电子快门混合使用。快门的种类快门快门开启的时间以 s为计算单位，称为快门速度。一般慢至1 s，快至1/3 000 s，有的甚至慢至15 s、30 s，快至1/4 000 s、1/8 000 s。数码相机构造越精密，快门装置越完备，快门级数也越多，越能适应各种拍摄情况的需要。常见的快门速度系数有1、2、4、8、15、30、60、125、250、50

13、0、1 000等，但真正的快门速度则为这些数字的倒数，即将上述数字作为分母，如15是指1/15 s、250是指1/250 s。有些数码相机有1 s以上的速度，如2 s、5 s、10 s，在取景屏或显示屏中表示为1、2、4、8、15、30。大多数数码相机的上述快门速度，在相邻的两档快门之间还可作1/2档或1/3档调节（与光圈调节相一致）。有的数码相机的快门指示上还有一档B门标记，它可根据拍摄的需要对景物进行长时间曝光。B快门的开关时间由操作者自行控制，当按下B门不松手时，快门是一直开启的，直到松手才会关闭。使用者可根据实际曝光需要来决定整个曝光的时间。一般用于夜景拍摄。快门的开启时间快门（1）快

14、门速度的单位是 s，实际上是表示所标注数字的倒数。（2）数字的大小与速度的快慢成正比，数字越小速度越慢，数字越大速度越快。（3）数字的大小与进光量成反比，数字越小，进光时间越长，进光量越多；数字越大，进光时间越短，进光量越少。以上三点仅限于快于1 s以上的常用快门速度，如1/2 s、1/4 s等，慢于1 s的快门正相反。（4）两个相邻快门的光通量相差一倍，前面数字是后面数字的两倍或近似两倍。如1/2 s是1/4 s的两倍；1/60 s是1/125 s的近似两倍。快门的特点快门（1）控制进光时间：这是快门的基本作用。快门开启的时间越长，进入的光线就越多，感光元件得到的光就多；时间短，进入的光线就

15、少，感光元件得到的光就少。其与光圈配合，解决影像曝光量的需要。（2）影响成像清晰度：这是快门不可忽视的作用。快门开启时间长，被摄主体本身的运动，将影响成像的清晰度。比如一滴水下滴时，假定1 s钟下滴10 cm，则1/1 000 s滴了0.1 mm。拍摄也如此，用1 s的快门速度拍摄水滴，拍摄到的是1 s钟水滴的运行轨迹，影像模糊；用1/ 1 000 s的快门速度拍摄水滴，才能拍摄到水滴清晰的瞬间，如左图。快门的作用快门拍摄时的快门速度过低，会涉及摄影者持稳相机的问题。人手持相机的最低安全快门约为相机镜头焦距的倒数。如使用 28 mm 焦距镜头拍摄，最低安全快门速度应该为1/30 s；使用 40

16、0 mm 焦距镜头拍摄，最低安全快门为 1/400 s 。也就是说，如果所使用的快门速度高于安全快门速度，则拍摄出的照片基本不会因为手的抖动而变得模糊；相反，若低于此速度，则难以保证图像的成像质量。快门的作用快门选用何种速度的快门，取决于个人的拍摄意图。当你需要将运动的物体固定，而表现物体的动作细节和质感时，须选用高于该物体运动速度的快门，如左图。通常拍摄行人，需要1/125 s的快门速度才能保证人物不虚；而骑车的人要用1/250 s来拍摄；行驶的汽车一般要用1/500 s甚至1/1 000 s来拍摄，才能把动态的人或车拍清楚；如果想把高速飞行的子弹头穿过玻璃的瞬间拍下来，则需要1/2 000

17、 s以上的快门速度。具体效果如下页图。快门的合理应用快门快门慢速快门能将运动物体的动感拍下来。当你需要动感或是一种连续性的感觉，例如留下夜晚城市红色车灯轨迹，以及把瀑布或是小溪水拍得像丝缎般柔和，甚至如烟似云，就必须选用1/15 s乃至长达数秒的较慢快门，如图左图。若拍摄星星的运行轨迹，则需要数小时以至十几个小时的曝光时间。有时被摄体虽然静止，但拍摄者在动，如坐在汽车、轮船、火车、飞机上，也需选用快速快门拍摄。此外，运动中的被摄物与相机的距离也相关，运动物距相机越近，其所需要的快门速度也越快。快门的合理应用快门数码相机的快门时滞是指当您按下快门按键，到相机快门实际释放时的这段时间。数码相机的快

18、门时滞相对于传统相机来讲比较长，无论是专业数码单反相机，还是普及型数码相机均如此（专业数码单反相机比普及型数码相机的快门时滞要短得多）。目前，普及型数码相机的快门时滞一般为0.2 s2 s（依各种型号有所不同），专业单反数码相机的快门时滞一般在0.06 s左右。快门时滞由多种原因造成，如快门按键的机械结构在自动对焦的过程中需要耗费时间、曝光前须清空CCD（或CMOS）上的电荷信号等。这也使得许多刚刚开始使用数码相机的摄影者不太适应，甚至拍摄失败。快门时滞问题是现今数码相机行业内一直在努力攻克的技术瓶颈。针对数码相机的这一特点，使用时应注意如下问题：（1）熟悉数码相机的快门时滞问题，并首先了解自

19、己所使用的数码相机快门时滞的长短。（2）当你按下快门拍照时，数码相机的快门并不会同时释放，故要继续端稳一会儿数码相机。（3）预先完成自动对焦过程，或者干脆使用手动对焦。（4）对运动物体进行预测，提前按下快门。快门时滞快门3聚焦与取景器l 聚焦l 取景器由于被摄物体是存在于三维空间之中，要想把它准确复制到二维平面的照片 上，且其前后的其他物体又不对之产生干扰，就必须对该物体进行聚焦。 聚焦也称为调焦或对焦，是指将镜头对准被拍摄对象后，调整镜头的焦距，使 图像变得清晰。精确对焦是保证影像清晰的最基本且十分重要的环节，因为只有处于焦点上的被摄物才是最清晰的。否则，很难保证照片清晰度，或是该清晰处不清

20、 晰，可模糊处却反而清晰。 现在几乎所有的数码相机都采用自动对焦，但有些产品还同时具有手动对焦功 能。手动对焦在选择对焦点时更灵活，但因会受使用者的视力差异或拍摄环境等因 素的影响而造成对焦不准确，所以，常被采用的是自动对焦模式（即AF模式）。 “AF”系自动对焦（Automatic Focus） 的英文缩写，泛指相机以特定区域（一 般指中央，但高端数码相机已可将该区域指定在观景窗内的任何一点）对被摄物进 行测距，进而调整镜头中镜片的位置形成焦点，使照相机内的影像变得清晰。相对 于 MF（手动对焦），AF 已成为现代数码相机的标准配置。聚焦聚焦与取景器自动对焦装置是利用光反射原理使相机中的影像

21、传感器接受该反射光，然后 通过相机内电路处理后驱动电机进行对焦的。自动对焦装置分为被动式和主动式两大类。 被动式有点仿生学的味道，即直接接收并分析来自景物的反光，当CCD或 CMOS成像芯片输出信号达到最大即完成对焦。这种对焦方式比较精确，在室外阳 光充足时使用能充分完成自动对焦，甚至可在逆光情况下完成对远处景物聚焦，但 技术复杂、成本高。其缺点是当现场的照明光线较暗或主体与环境的反差太小时， AF 将无法精密测距，表现为对焦时间增长，反应速度慢。 主动式自动对焦是通过相机发射超声波或射线（一般是红外线），根据反射回 来的射线信号确定与被摄物体之间的距离，继而自动调节镜头实现自动对焦。主动 式

22、的优点是完全不受光线影响，也不会因为主体本身的反差条件而影响对焦操作， 甚至能在黑暗的情况下工作，反应速度快，成本低。虽然主动式AF弥补了被动式的 缺点，但同时也产生了更多的问题。超声波或红外线发射距离有限，对亮度大、距 离远的物体对焦困难，且不能透过玻璃工作（因为玻璃会把主动信号反射回来，而 被动式就没有这个问题）。对具有吸收红外线能力的主体也会得出不正确的测距结 果，大多只能对画面中心对焦。 聚焦聚焦与取景器成功进行自动对焦的关键是对于焦点的选择。在自动对焦模式中，通常照相机 自动把焦点锁在LCD或取景器中央带有“”或“ ”标志的物体上（该物体在照 相机对焦的能力范围内），照相机会在摄影者

23、半按快门时对该物体进行对焦。有的 数码相机具有多点对焦及自动选择对焦点位置的功能，可通过机身上的四向键或拨 轮来选择需要的对焦点及焦点位置，如下图。聚焦聚焦与取景器摄影初学者往往习惯于在默认的取景器中央对焦点进行聚焦，结果发现本应 该清晰的地方却变模糊了。要解决这一问题可采用先对焦后构图的方法来拍摄， 即将有效的对焦点移到画面中最需要表现清晰的地方进行对焦。如拍摄人像时可 将有效对焦点移到眼睛的部位对焦，且一直保持半按快门按钮不放以“锁定”焦 点，然后将相机稍做水平或上下移动来重新构图，最后全按快门完成拍摄。 此外，一些数码相机更为用户提供了单次自动对焦以外的人工智能自动对焦 （动态区域自动对

24、焦）、人工智能伺服自动对焦和焦点预测自动对焦、面部优先对 焦等多种自动对焦模式。单次自动对焦适合静止主体，如果主体开始移动，单次自 动对焦则自动切换至人工智能自动对焦。人工智能伺服自动对焦则是对运动主体进 行跟踪。焦点预测自动对焦能对运动主体在拍摄瞬间的对焦距离进行预测。在面部 优先对焦模式下，相机自动识别图像中人物的面部，最多可同时检测出数十张人 脸，并可优先选择需要对焦的人脸聚焦聚焦与取景器聚焦与取景器取景器是摄影师的眼睛。摄影师观察被摄主体和景物范围必须借助取景器。数 码相机的取景器有光学取景器和液晶取景器两大类。(1) 光学取景器 单镜头反光式棱镜取景器 单镜头反光式棱镜取景器又称为同

25、轴取景，其基本原理见左图。 单镜头反光式棱镜取景器多用于数码单反相机上。相机内装有五棱镜和反光 镜，取景时直接将从镜头进入的光线通过反光镜和棱镜系统转换为人眼可以看到的 正像，它与拍摄后的成像是通过同一镜头进行的。采用此取景器的优点是近距离拍 摄时不存在光学“视差”，视觉清晰度高，几乎没有“时滞”；缺点是体积相对较 大、重量稍重、价格较贵、易损活动部件多，拍摄时反光镜引起的噪声和震动也相 对大一些，容易使图片模糊。 取景器 聚焦与取景器 光学旁轴平视取景器 光学旁轴取景器基本原理见左图。 光学旁轴取景器大多用于低端消费级的普及型数码相机上。在机身上开一个 小孔，前后各装一块玻璃，拍摄者可透过小

26、孔看到被摄物体。其最大的优点是省电 （或根本不用电）、节约成本、轻巧简便、价格低廉；缺点是取景器中看到的不完 全是镜头中反映的影象，两者存在视差，在近距离拍摄时尤其要注意。取景器 聚焦与取景器（2）电子取景器 所谓电子取景器实际上是一个显示屏，把镜头所对的内容通过相机的内部装置 在显示屏上显现出来，以供取景。电子取景器有两种类型： LCD液晶取景器 几乎所有的数码相机都有彩色LCD液晶屏幕，只是像素数、大小及具体参数存 在差异有些数码相机的LCD液晶屏幕还能旋转，则取景角 度更多，也更方便。同时，在液晶屏上看到的影像即为拍成后的影像，几乎不存在 视差，视野率也比光学取景器大。缺点是需要电力支持

27、；在不同的角度观看，屏幕 常会感受到不同的颜色和反差；在阳光下观看困难；在昏暗的环境下又影像暗弱， 不利于取景；价格昂贵且机体脆弱，存在时滞问题。LCD液晶取景器的基本原理见 图右。取景器 聚焦与取景器 EVF电子取景器 EVF电子取景器是为了克服液晶屏幕在强光下亮度不足、显示效果差等缺点 而诞生的。EVF电子取景器的核心显示器件仍然是LCD液晶屏幕。所不同的是它的 像素、分辨率更高，且安装在相机内部，避免了强光干扰，又增加了光学放大系 统和屈光度调节装置，使用户在视觉感受上好很多，是一种非常人性化、智能化 的设计。EVF电子取景器基本原理见图右。 取景器 聚焦与取景器如今，LCD电子液晶取景器、EVF电子取景器被广泛应用在普及型数码相机上。因为普及型数码相机使用与机身一体的镜头，大多采用镜间快门，在正式曝光 前快门可以常开，正式曝光后再闭合，平时光线可以直达感光器件，因此很容易实 现LCD实时取景。专业型数码相机多是基于传统相机机身设计，使用电子控制焦平 面快门，且带有反光镜，导致正式拍摄前光线无法到达感光器件，因此不易实现 LCD取景。由于单反机型大多已经采用了TTL光学取景，LCD取景往往作为辅助工具 使用。取景器 THANK YOU谢谢观看