数码摄影实验讲义

数码摄影

编写：桂容 王贤锋

[注意事项]

特别提醒：损坏相机要按学校和理学院的有关规定赔偿！

数码相机价格比较昂贵而且各种器件都比较精密，对相机的保养是必不可少的。

1、在未使用三脚架时最好把相机的安全带直接套在手腕或脖子上拍照，避免意外摔落损坏。

2、镜头和液晶显示屏是精密部分，严禁玷污指纹和灰尘，应用实验室专用指定清洁软布擦除，不可自作主张随意用其它物质擦除，以免划伤镜头和液晶显示屏。

3、注意防热、防寒和防水，切勿让照相机暴露于阳光直接照射的地方太久以及受潮（如雨淋）等，数码相机应远离类似电视机或者音响一类的强磁场环境。 [参考资料与网页]

1、Canon PowerShot A640/A630 相机使用者指南（基本）、（高级）以及本讲义电子文档下载网址：http://wlsyzx.hzau.edu.cn/wlkt/index.html

2、科技摄影http://www.phylab.sdu.edu.cn/html/wulichuangxinshiyan/20070125/76.html 3、数码照相馆http://www.enet.com.cn/eschool/zhuanti/photo/ 4、色影无忌http://www.xitek.com/

讲 义

摄影是一门科学，同时也是信息传播的重要手段。随着数码相机的普及，摄影在我们生活、学习和工作中几乎无处不在，掌握一定的摄影理论和技术是非常必要的。

数码摄影的基本过程是利用数码相机拍摄图像，然后下载图像到计算机进行编辑，再将编辑好的图像保存或发布到互联网，同时也可以冲印或打印出来。 [实验目的]

1、了解数码摄影的基本过程。

2、初步掌握数码摄影的基本知识和摄影技巧。 3、初步掌握图像处理方法。 [数码摄影的基础知识] 1、数码相机

镜头 模拟图 光线 CCD 像信号 数字图压缩图 模数转换器 像信号 图像处理器 像信号 存储器

采用数字成像技术摄取和存储景物影像的照相机称为数码相机，它是由暗盒、镜头、快门、CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）、A/D（模/数转换器）、MPU（微处理器）、

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内置存储器、LCD（液晶显示器）、输出接口等部分组成。当按下快门时，镜头将光线会聚到CCD上, CCD是半导体器件，它的功能是把光信号转变为电信号。这样，我们就得到了对应于拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上被送去计算机处理，还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换，A/D器件用来执行这项工作。接下来MPU对数字信号进行压缩并转化为特定的文件格式，例如JPEG格式。最后，图像文件被存储在内置的存储器中，就可以下载到计算机了。 2、CCD像素数

CCD像素数是指CCD上光电转换元件的数目。普及型数码相机像素数大都在500万到1000万之间，像素越高的相机就越能够得到高清晰的数码图像。例如800万像素的CCD最大约能记录3264×2448像素数的图像，这里3264是指矩形CCD元件点阵中横向排列的像素数，2448指纵向排列的像素数。 3、感光度

感光度反映了CCD对光线的敏感程度，一般用ISO值表示。可以自由设定感光度的大小（一般设定范围为50~800），这样就可以在不同的光照环境中进行拍摄。感光度对摄影的影响表现在两方面：一是速度，更高的感光度能获得更快的快门速度；二是画质，越低的感光度带来更细腻的成像质量，过高的感光度则会使图像产生较多的噪点。 4、镜头与焦距

平行光通过镜头将会聚为一点，这点到镜头之间的距离称为焦距f。聚焦时，物体到镜头之间的距离称为物距S，镜头到CCD之间的距离称为像距S′。S、S′和f有如下关系：

111?? SS'f 镜头焦距是镜头的一个非常重要的指标。镜头焦距的长短决定了被摄物在CCD上成像的大小，也就是相当于物和像的比例尺。镜头根据其焦距的长短，也即拍摄时的视角，可分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头等。消费级数码相机上的镜头一般都是变焦镜头，即可以根据拍摄需要改变焦距长短，非常方便。 5、光圈

镜头中间由数片互叠的金属叶片组成的可变孔径光阑，称为光圈。改变光圈直径的大小可以控制进入相机的光通量，即控制像的照度。对于一定感光度的CCD，其曝光量H是像的照度E和曝光时间t的乘积，即H=Et，像的照度与透镜有效使用面积成正比，即与光圈直径D的平方成正比，此外，照度还与像到透镜的距离S′的平方成反比，在普通照相中因物距远大于像距，故像距S′大致与焦距f相近，因此：

DH?()2t

fD/f称为相对孔径（相对孔径越大物镜的最小分辨距离越小），它的倒数称为光圈系数（简称光圈数），用F表示，即F= f / D。故有：

1H?()2t

F可见，t一定时，光圈数F越小曝光量越大。镜头上常见的光圈数刻度值是以2为等比排列的，如1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等，光圈每改变一个刻度，则像的照度增加（或减小）了一倍，普及型数码相机镜头上一般只标出最小光圈数，我们可以在功能菜单中调节使用镜头的各种光圈数。

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6、快门

快门是照相机中控制曝光时间长短的装置。单镜头反光相机一般都采用焦平面快门。焦平面快门拥有前幕和后幕两张帘幕，它们是靠一个上紧的弹簧装置来驱动，水平或垂直地通过CCD平面，以往水平走向的焦平面快门较多，现在几乎都被垂直走向的快门所取代。当按下快门钮时，前幕开始自上往下走动，然后依照快门速度留下一定的空隙，后幕紧跟着追赶下来，光线就从前幕和后幕之间所预留的空隙投射到CCD上。空隙越宽，通过的光量会越多，空隙越窄，通过的光量便会越少。快门速度越快，空隙便会变窄，速度越慢，空隙便会变宽，焦平面快门就是这样以时间长短来调节通光量的。在快门速度的标示序列中可以看到1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125等，不难看出，它们之间是倍数关系，是指几分之一秒的曝光时间。例如：1/30秒是1/60秒的两倍时间，而通过快门的光量也是两倍。 7、景深

根据透镜成像原理，距离透镜远近不同的物体经透镜成像后，像点显然不在同一平面上，若像点不在CCD的平面上就会扩展成一光斑，如果光斑的直径很小，超过眼睛的分辨能力，看起来与点无异，也就可以认为这时清晰成像，所以我们把清晰成像的最远物体和最近物体之间的距离叫景深。景深长短的形成与三个因素密切相关：光圈、摄距和镜头的焦距。光圈越大，摄距越短，镜头焦距越长则景深越短；光圈越小，摄距越长，镜头焦距越短则景深越长。

8、白平衡

物体反射出的光彩颜色会随着光源的色彩不同而改变，人类的眼睛之所以把一些物体看成白色的是因为人的大脑可以侦测并且更正光源引起的色彩改变，因此不论在阳光、阴雨的天气、室内或荧光下，人们所看到的白色物体颜色依旧。人眼可以进行自我适应，但是CCD感光元件却没有这种适应功能。为了贴近人的视觉标准，数码相机就必须模仿人类大脑并根据光线来调整色彩，也就是需要自动或手动调整图像中红、绿、蓝三色的强度以修正色彩偏差，这就是白平衡调整。数码相机的白平衡感测器一般位于镜头的下面，可以自动地感知周围环境，从而调整色彩的平衡。 9、数码相机的自动控制系统

(1)自动对焦。数码相机的自动对焦是指根据被摄物体的距离，镜头自动前后移动完成调焦。按自动对焦分区方式可分为中心区域自动调焦和多区域自动调焦；按调焦系统的工作方式可分为单次调焦、连续调焦、动体预测调焦及陷阱式调焦。

(2)自动测光。数码相机一般都具有自动测光系统，常见的是TTL（Through the Lens）测光方式，即测光系统的光线直接取自镜头。按照拍摄要求不同可以分为全视场平均测光、中央重点测光、点测光、分区域综合测光等。

(3)自动曝光。在一定的感光度下，当测光系统测定光线的强弱后，就得出光圈和快门的曝光组合，进行自动曝光。自动曝光模式有很多，最常见的有三种： ①程序自动：相机自动设置快门速度和光圈系数以匹配拍摄主题的亮度。 ②快门优先：摄影者根据拍摄现场的光线以及被摄动体的需要，先手动设置快门速度，然后相机自动选取相应的光圈组合进行准确曝光。 ③光圈优先：摄影者根据拍摄现场的光线以及被摄画面景深的需要，先手动设置光圈数，然后相机自动选取相应的快门速度组合进行准确曝光。 [拍摄技巧]

要想获得一张新奇，明快，富有动感的照片，在准备拍摄之前，仍需要考虑更多的因素。 1、构图和思考非常重要。若不是拍摄特写，可参考三分之一原则，一般可以把图像区各边都分成三份，然后把拍摄主体摆在分割线的交叉点上，避免整个拍摄主体占据画面中心区域，同时尽量避开杂乱的背景；从特别的视角来拍摄，尽量捕捉物体的细节与个性，利用一些斜

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线或曲线的背景构图会让整体画面看上去更为生动。

2、光是摄影的灵魂。因此我们要留心光线的变化，不仅是光的强度，还有光的方向，用心与光线对话。

(1)分辨光的强度。硬调光通常是由单一光源发出的，比如：太阳、聚光灯、闪光灯或单只灯泡。在这种照明下，被摄体反差较大，细节和质地被突出。你可以运用这种光线获得纪实效果。与此相反，漫射光线产生的光质较软，室内间接的照明，户外的树阴和阴天时都属于这种情况。在这种光线条件下拍摄肖像和静谧的户外风景都是再理想不过的了。

(2)讲究用光角度。用光的角度不同，被摄体的质感会相应地被强化或削弱，被摄体的形状就会被突出或被淡化。照片的基调是愉快的还是忧郁的，也会因用光的角度不同而有所不同。从相机上方或后方（通常称之为正面光）投射过来的光线会降低被摄体的层次感，原因是正面光不利于营造高光和阴影。较好的选择是让光源偏于一侧，同被摄体成大约45°角的侧光，就可以很好地表现被摄体的形状和细节。当光线从被摄体身后射来，正对着相机时就会产生逆光。拍摄对象在逆光中显得富于戏剧性。在拍摄肖像时，逆光在人物的头发边际产生漂亮的轮廓光。反差大的逆光可以产生剪影的效果。

3、不迷信自动模式，注意、光圈、快门、感光度及白平衡等参数的设定。

4、任何情况下拍摄时都应把稳相机，需平稳、轻快地按动快门，有条件时最好用三脚架和自拍功能。

[数码照片的后期处理]

由于摄影经验的欠缺或相机本身的性能限制，拍摄出来的照片可能不是十分理想，特别是使用消费级数码相机拍摄出来的照片颜色往往有所偏差，而且相机的LCD屏幕很小，在拍摄的时候有些细节难以看清，对于拍摄后的照片做适当编辑处理有利于提高图像的质量。

Photoshop是美国Adobe公司开发一个集图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意、图像合成、图像输入/输出、网页制作于一体的专业图形处理软件。它是全球图像处理业的标准化软件，学习和使用Photoshop是非常必要的。

使用Photoshop软件主要有两个作用。一是对图像作适当的修正，就是在不改变原图属性的基础上作修改，主要是针对图像作需要忠实于原稿的处理，包括修改偏色、纠正倾斜、裁切多余的内容、适当调整图像的亮度或反差等等。这样的处理主要用于新闻摄影、纪实摄影或档案资料等数据文件的处理。这些操作主要通过图像主菜单中的栏目完成。另一个作用是根据需要对数码图像进行创作性修改或调整。比如你可以将数码图像处理为线条划效果，将画面的局部变色，彻底改变图像原来的影调和色彩关系，将正像转变为负像等。还可以将图像处理为壁画、水彩画、版画等不同效果。这些操作主要通过滤镜主菜单下的项目来实现。 此外它还可以用“移花接木”、“张冠李戴”等手段，将不同地点、不同时间拍摄的不同内容天衣无缝地组合在一起。这主要通过复制、移动和合并图层等操作完成。 [实验仪器]

数码相机 Canon PowerShot A630/640、三脚架、计算机（内装Photoshop软件） [实验内容] 1、 准备工作

(1) 阅读相机使用者指南，熟悉数码相机的基本使用方法。 (2) 删除相机中现有的全部图像。（设置模式开关为播放，按MENU键，再按下移键选择全部删除，然后按FUNC./SET确认，按右移键选择OK，再次按FUNC. /SET确认。） 2、 拍摄照片

(1) 选择AUTO\\P\\Tv\\Av\\M等拍摄模式拍摄同一场景，试着改变光圈快门等参数，取得最好的拍摄效果。

(2) 用微距模式（）拍摄花卉或小物体等，可以利用长焦和大光圈（即减小光圈系数）来

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虚化背景、突出主题。

(3) 选择AUTO和Tv两种模式拍摄暗处同一静物。注意：在Tv模式中关闭闪光灯、设置较慢的快门速度（例如几秒钟）、驱动模式选择自拍、设置感光度ISO值为80。 拍摄参数记录(可以在计算机中查看未编辑的原始图像的拍摄参数) 图片感光度 白平衡快门速度镜头焦距拍摄模式 像素数 压缩率 光圈系数 光照环境 ISO WB (mm) 序号 (秒) 1 2 3 4 5 6 7 8 AUTO P Tv Av M 微距 AUTO Tv 80 3、 编辑照片

参照相机使用者指南，将照片下载到计算机，查看照片及其属性（右击照片>属性>摘要>高级），根据拍摄结果选择下列必要的步骤对照片进行编辑处理，不用处理的照片根据拍摄内容重新命名即可。

(1) 启动Photoshop。单击开始>所有程序>Adobe Photoshop CS。 (2) 打开照片。单击菜单栏的文件>打开>找到照片后双击它。

(3) 确定照片水平。单击菜单栏的图像>旋转画布>任意角度，输入适当的角度后确认。 (4) 裁切图像。对于旋转后的照片以及为了突出照片主体，可以适当裁切多余的画面。首先选择要保留的图像区域，方法是：单击工具箱的裁切工具，按住左键在照片上拖动建立矩形选区；然后在选区双击即可。 (5) 用自动色阶调整颜色。其功能是将画面上好像色罩的轻微偏色除去，方法是：单击图像>调整>自动色阶。 (6) 调节对比度。在阴天或光线较差的环境下拍摄的照片，如果反差不理想，可以单击图像>调整>自动对比度。

(7) 调节色彩平衡。单击图像>调整>色彩平衡，然后移动滑块来调节色彩。

(8) 保存图像。单击文件>存储为，填写合适的文件名，注意在格式一栏选择JPEG格式。 [思考题]

1、 什么是景深，如何利用景深来表现图像特点？

2、 在光线较暗的环境下拍摄，怎样才能提高图像画质？

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相机座[附录：伟峰FT-6307三脚架使用说明] 锁扣本三脚架主要由支架、升降杆和云台组成。

锁扣保险支架由三根可伸缩的支脚和中心圆管连接而成；

云台中心圆筒内装有升降杆，升降杆上端和云台连手柄接；云台上装有三维调节手柄，云台顶部是相机座。下面是具体使用方法：

升降杆升降摇把1、放置三脚架。 升降杆锁定螺丝一定要平稳放置三脚架。一般把三根支脚完全张开，再锁定支架连桥；遇到非常狭小的地方支脚不能完全张开，可以适当上移支架连桥，再

中心锁定。在一般地面上，让脚垫着地；遇到沙、土

支脚圆管等无法站稳时，可以向上转动脚垫，让脚钉着地。 支架支架连桥2、调节三脚架高度。

锁定螺丝每根支脚有两个锁扣，先拨开离地面较高的

支架连桥锁扣，抽出较粗的脚节，锁住，再抽出细的，逐步将三脚架的三个支脚分开，直到合适的高度。

支中心的升降柱只作微调高低使用，尽可能避免升脚锁到最高处，防止\头重脚轻\。拍摄完毕时，将三

扣脚架调整到最低高度放置，并且让脚垫着地。

脚钉3、安装相机。

脚垫(1)向右拨动锁扣保险，打开保险。 (2)拨开锁扣，将相机座从云台上取下。 (3)将相机座中央螺丝和相机底部螺丝孔对

(2) (1)

齐，旋紧螺丝，让相机和相机座平行地贴合。 (4)将相机连同相机座压入云台，控制压力刚好使锁扣自动弹回。

(5)关闭锁扣保险，以防意外拨动锁扣，弹出相机。

(6)拍摄完毕时，请按照相反的过程从云台取出相机，还原相机座。 (4)

(5)

用相机座压 该点，使锁扣(3) 自动弹回。 关闭锁扣保险 4、调节拍摄角度。

首先以手柄自身为轴转动手柄，稍微松动即可；再沿垂直手柄轴向扳动手柄，调节到合适的拍摄角度；然后绕轴反向转动手柄，拧紧固定。拍摄完毕时，将相机座调整到水平。

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相机座[附录：伟峰FT-6307三脚架使用说明] 锁扣本三脚架主要由支架、升降杆和云台组成。

锁扣保险支架由三根可伸缩的支脚和中心圆管连接而成；

云台中心圆筒内装有升降杆，升降杆上端和云台连手柄接；云台上装有三维调节手柄，云台顶部是相机座。下面是具体使用方法：

升降杆升降摇把1、放置三脚架。 升降杆锁定螺丝一定要平稳放置三脚架。一般把三根支脚完全张开，再锁定支架连桥；遇到非常狭小的地方支脚不能完全张开，可以适当上移支架连桥，再

中心锁定。在一般地面上，让脚垫着地；遇到沙、土

支脚圆管等无法站稳时，可以向上转动脚垫，让脚钉着地。 支架支架连桥2、调节三脚架高度。

锁定螺丝每根支脚有两个锁扣，先拨开离地面较高的

支架连桥锁扣，抽出较粗的脚节，锁住，再抽出细的，逐步将三脚架的三个支脚分开，直到合适的高度。

支中心的升降柱只作微调高低使用，尽可能避免升脚锁到最高处，防止\头重脚轻\。拍摄完毕时，将三

扣脚架调整到最低高度放置，并且让脚垫着地。

脚钉3、安装相机。

脚垫(1)向右拨动锁扣保险，打开保险。 (2)拨开锁扣，将相机座从云台上取下。 (3)将相机座中央螺丝和相机底部螺丝孔对

(2) (1)

齐，旋紧螺丝，让相机和相机座平行地贴合。 (4)将相机连同相机座压入云台，控制压力刚好使锁扣自动弹回。

(5)关闭锁扣保险，以防意外拨动锁扣，弹出相机。

(6)拍摄完毕时，请按照相反的过程从云台取出相机，还原相机座。 (4)

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用相机座压 该点，使锁扣(3) 自动弹回。 关闭锁扣保险 4、调节拍摄角度。

首先以手柄自身为轴转动手柄，稍微松动即可；再沿垂直手柄轴向扳动手柄，调节到合适的拍摄角度；然后绕轴反向转动手柄，拧紧固定。拍摄完毕时，将相机座调整到水平。

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