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　　本文為中國(guó)數(shù)碼攝影與后期處理系列教程，在本文中中國(guó)教程網(wǎng)祁連山老師將向我們介紹數(shù)碼攝影與后期處理中光的控制與鏡頭原理，本系列教程將陸續(xù)發(fā)布，敬請(qǐng)朋友們關(guān)注~~

　　將光控制會(huì)聚？光摸不著，如何控制會(huì)聚呀？ 

　　我們首先做一做實(shí)驗(yàn)，就可以了解到鏡頭成像的基本原理。 

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)：
我們使用一塊凸透鏡，將物體發(fā)出的光線(xiàn)收集起來(lái)，并投射到一面白色的屏幕上。凸透鏡是由透明材料制作而成，是一塊邊緣薄，中間厚的透鏡，如下圖所示：

我們所能找到的最常見(jiàn)的凸透鏡，就是放大鏡啦，本例我們使用它來(lái)作實(shí)驗(yàn)：

我們將實(shí)驗(yàn)物品如此擺放：
被攝物為兩顆小彩球，固定放置；
中間放置凸透鏡；
后方放置投影屏；
因?yàn)橥雇哥R成像非常弱，所以我們加強(qiáng)打在被攝體上的光線(xiàn)，本例我們使用閃光燈得到強(qiáng)烈的光線(xiàn)。

關(guān)閉室內(nèi)燈，這樣我們沒(méi)有其它光線(xiàn)的干擾。利用手電照射被攝物，并移動(dòng)鏡片和投影屏以得到最為清晰的投射圖像，拍攝！我們來(lái)觀察得到的影像。

　　可以看到，在投影屏上出現(xiàn)了被攝物弱弱的影像。它和被攝體是相互顛倒的鏡像關(guān)系。 

　　我們來(lái)做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，鏡頭成像實(shí)驗(yàn)。將上次實(shí)驗(yàn)的凸透鏡換成鏡頭，本例我使用了尼康的105mm F2.8 VR微距鏡頭。大家可以使用其他鏡頭，改變鏡頭與被攝體、投影屏之間的距離測(cè)試得到最清晰的圖像，每個(gè)鏡頭都可以實(shí)驗(yàn)成功。 

　　將光圈設(shè)置為最大狀態(tài)，這樣可以得到比較明亮的成像。一些老鏡頭可以設(shè)置光圈值，而本例中，沒(méi)有光圈環(huán)，于是我使用一個(gè)紙團(tuán)將光圈聯(lián)動(dòng)撥桿卡在最大位置，從而得到最大光圈。 

　　如圖所示，為使用手電對(duì)好焦的鏡頭擺放方式：

拍攝后觀察影像，可以發(fā)現(xiàn)投影屏上顯現(xiàn)的圖像，畫(huà)質(zhì)明顯優(yōu)于凸透鏡成像。

在投影屏上，有一個(gè)非常清晰的被攝體圖像。與閃光燈照射被攝體的光照度相比，成像的亮度明顯較弱。

　　通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)，我們可以看到，凸透鏡和鏡頭都可以將物體發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行收集并將它形成影像投射在鏡后。如果在鏡后放置感光材料，我們就可以記錄影像。這就是照相機(jī)的成像來(lái)源。 

　　那么這個(gè)成像是怎么來(lái)的呢？下面我們來(lái)講講鏡頭的原理。

　　我們先來(lái)看看，如果沒(méi)有控光元件，比如凸透鏡、鏡頭等，直接將感光材料面對(duì)被攝體，會(huì)發(fā)生什么情況。
　　在本例中，被攝體草莓上的每一個(gè)點(diǎn)，都會(huì)反射光線(xiàn)。為了將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，我們?nèi)〔葺项伾煌膬蓚€(gè)點(diǎn)，葉子上的１號(hào)點(diǎn)、果體上的２號(hào)點(diǎn)、感光材料上?。程?hào)點(diǎn)進(jìn)行研究

　　葉子和果體都會(huì)反射光源的光線(xiàn)，所以我們可以把它們當(dāng)作發(fā)光體看待。葉子發(fā)出綠色的光，果體發(fā)出紅色的光。這些光都是向四周發(fā)散的，不僅僅照射在感光材料的３點(diǎn)處，感光材料任何部位都可以接收到這兩個(gè)點(diǎn)發(fā)出的色光。 

　　再加上有其它發(fā)光體發(fā)出的光照射在感光材料上，光線(xiàn)不受控制，雜亂的光線(xiàn)無(wú)法在感光材料上留下圖像。

　　那么怎樣將光線(xiàn)進(jìn)行控制呢？在最早期，攝影者使用在暗箱上開(kāi)一個(gè)小孔的方法控制光線(xiàn)。

　　針孔太小，進(jìn)入的光線(xiàn)非常微弱。如果用于拍攝，快門(mén)速度會(huì)非常慢。為了適應(yīng)我們拍攝的需要，人們使用凸透鏡代替了針孔，將光線(xiàn)匯集成像投射在感光元件上。 

　　我們來(lái)看一看凸透鏡成像原理示意圖：

　　我們以草莓柄上一個(gè)點(diǎn)為例來(lái)看一下凸透鏡是如何成像的。

　　該點(diǎn)反射光源的光線(xiàn)，向四周散射。其中部分光線(xiàn)進(jìn)入凸透鏡，在凸透鏡中改變方向會(huì)聚投射在感光材料上，形成一個(gè)顏色點(diǎn)。被攝體的各個(gè)部位發(fā)出的光都經(jīng)過(guò)凸透鏡的會(huì)聚，并放置在對(duì)應(yīng)點(diǎn)上，最后形成圖像。

　　使用小孔成像，光線(xiàn)只能通過(guò)一個(gè)很小的孔洞，成像非常弱；而使用凸透鏡成像，則可以接收更大范圍的光線(xiàn)用于成像，成像清晰明亮，可以有效改進(jìn)攝影器材，使其更能適應(yīng)拍攝環(huán)境。

　　單純使用一枚凸透鏡，得到的成像效果并不理想，容易出現(xiàn)難以接受的像差。為了對(duì)像差進(jìn)行糾正處理，人們使用多組透鏡相結(jié)合的方法，得到較好的畫(huà)質(zhì)。于是鏡頭出現(xiàn)了。

　　我們常見(jiàn)的透鏡分為凸透鏡和凹透鏡，凸透鏡起會(huì)聚光線(xiàn)的作用，凹透鏡起發(fā)散光線(xiàn)的作用，常見(jiàn)的透鏡形式見(jiàn)下圖：

　　凸透鏡和凹透鏡都是球面鏡，事實(shí)證明，球面鏡并不是最完美的。在會(huì)聚光線(xiàn)時(shí)總是有那么一點(diǎn)誤差。人們使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行光路研究后，制造出非球面鏡，它的形狀根據(jù)聚焦誤差進(jìn)行了形狀校正。非球面鏡價(jià)格昂貴，常用在較高級(jí)的鏡頭上。

　　看過(guò)剖視圖，再看鏡頭結(jié)構(gòu)圖，就很容易理解了。不同的鏡頭，基本結(jié)構(gòu)是一致的，都是通過(guò)光學(xué)鏡片對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行收集和誤差糾正，最終在鏡后形成畫(huà)質(zhì)優(yōu)秀的圖像。

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