探索数码摄影的奥秘－镜头跑焦解析

3.5 放大镜的应用

　　让我们回忆一下在上文提到的儿童时代拿着放大镜找树叶的那一幕吧。在用放大镜照射树叶时，如果你仔细地观察那个穿过放大镜所形成的带有巨大热量的焦点，你会发现这个焦点事实上是一个缩小的太阳。现在，我来告诉你怎样通过对放大镜的前后调节来寻找适合的距离并产生焦点吧，你只要看着树叶上太阳形状的大小来调节距离，形状越小，焦点的面积也就越小，焦点的能量就越集中。说到相机调焦，其实会有很多控制键和传感器来协助摄影师调焦，尽管如此，仍然需要前后调节镜头来调焦。

7.当光线触击到一个对象，比如说飞速的赛车时，赛车会吸收一些光线。然后，剩下的光线会按照不同的方向散射开。

8.看上图的A点，除了橙色的光线之外的所有光线都被赛车吸收了。橙色的光线以A点为始点向周围散射微弱的橙光。橙光散射得越远，光线变得越薄。如果没有镜头，除了图中A点到B点的光线之外，其余的反射光线都会散射消失。余留下来的那束光线由于比较微弱，所以当它触击到影像传感器的表面之后，仍然对成像起不了太大的作用。

9.如果把相机的镜头置于A、B点之间，数以百万计的从A点散射出的光线就会通过同样数以百万计的物镜表面。所谓的物镜是指由六片镜片组合而成的镜头中的第一片镜片，也可以说它是相机镜头组中的一片普通的镜片。其他镜头中独立的并为调焦做出贡献的玻璃片，我们将其称之为镜片。此外，镜头组由多种正透镜和负透镜组合而成，相互弥补自身在弯曲光线方面的不足（用镜头来消除紫边现象就是一个很好的例子）。当然，所有的镜头组都要具备精确调焦和变焦的能力。

透镜

　　在现实生活中存在着正透镜和负透镜这两种简单的透镜。正透镜的功能就是当平行的光线穿过镜体之后在镜体的另一侧形成一个焦点。负透镜的功能就是当平行光线穿过镜体之后光线会呈一定的角度散射，在镜面的另一端形成一个虚拟的焦点。基于这两种透镜的形状之上，光学工程师创造出了多种形式的用透明胶水把两片镜片整合而成的镜片组合。然后，通过镜片和镜片组合的使用创造出能够将光聚拢到胶片、肉眼和影像传感器的镜头组。上图是一些简单的透镜，它们是普通相机中经常被使用的。

11．通过相机，我们可以看到赛车表面的光点其实都经历了上述的对焦过程（当然，车体上的焦点是相对于被车体散射的光线而言的）。当车体上所有的焦点聚在一起时就会形成一个焦平面。你可以在相机的影像传感器或胶片的表面看到焦平面。只要光线在焦平面上聚焦，拍出的照片就肯定会很清晰。

10．尽管从A点散射出的光线会以不同的角度进入物镜，但是这些被改变路径的光线穿过物镜和其他透镜之后，所有的光线会在焦点汇合。然而，这些微弱的橙光积聚而成的能量所形成的焦点，其亮度或者说能量足够使影像传感器将其转变成电信号。

3.6 镜头跑焦的原因

12.如果你看过一些跑焦的照片，就会很快明白什么是对焦。由于光线的对焦，被摄物的影像会以焦点的形式出现在焦平面上，其变化轨迹形成一个类似于圆锥体的形状。如果焦平面上没有影像传感器或胶片，光线会继续穿过焦平面在其另一侧形成另一个光线圆锥，这与镜面成像的原理相同。

13.两个光线圆锥的顶点会在焦平面上相遇，如果把影像传感器放置在顶点的前面或后面，都会在其上形成一个圆形的光圈而不是一个光点，这就是跑焦的原理。因为光线不能聚到一起，所以形成的光圈就会比焦点要模糊一些。我们将照片中跑焦的部分（如果是艺术创作需要的话）称为焦外成像。

14.焦平面的位置会受到镜头光学特征和镜头与被摄物之间的距离这两大因素的影响。距离镜头太近或太远的被摄物都会产生跑焦现象。

打破定焦的限制

　　有些相机装配有定焦镜头，这意味着在拍摄时不需要进行对焦距的调整。这类镜头的特点是不管被摄物距相机多近（可能只有几英尺）或多远（无限远），镜头都会尝试着把它们进行对焦。这样做其实并不妥当，因为没有任何被摄物可以被真正对焦（包括特写）。

16.调焦环是具有螺旋形凹槽结构的镜筒上的一部分。当调焦环与凹槽一起联动时，位于镜筒另一端的销子就会移动，从而实现调焦环从圆周运动到线性运动的转变。

17.上述运动之间的转变，其实质是调整镜片的方向和距离（例如：两片镜片相对或是一片镜片远离另一片镜片等等），不同的镜片距离和方向会改变镜片之间的光学效果以及改变光线进入镜头的路径。当光线触击到影像传感器时，通过光学效果的调整就可以或近或远地对焦被摄物了。

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书　　名　　探索数码摄影的奥秘(第二版)(彩印)

丛 书 名　　--
标准书号　　ISBN 978-7-115-17968-5/J4
编目分类　　TB86
作　　者　　[美]Ron White 著
译　　者　　张匡匡 詹凯
责任编辑　　李际
开　　本　　20 开
印　　张　　10.6
字　　数　　311 千字
页　　数　　197 页
装　　帧　　平装
版　　次　　第1版第1次
初版时间　　2008年7月
本 印 次　　2008年7月
首 印 数　　4000 册
定　　价　　49.00 元

内容提要
　　本书以简洁、准确的语言配合精心设计、引人入胜的插图，生动地揭示了数码摄影——这一神奇技术隐藏的奥秘。书中紧密配合、相映成趣的插图和文字，将数码相机的结构、数码相机捕捉图像的工作原理、数码后期处理、数码冲印过程解释得明晰易懂。特别是书中通过充满趣味性的彩色插图，诠释了许多深奥难懂的概念，帮助人们进一步理解许多习以为常但又不明就里的幕后关键技术。
　　本书适合那些渴望了解相机结构并想用数码相机拍摄出优秀照片的摄影爱好者阅读。此外，本书对那些从事相机硬件方面工作的人员也很适用。

目　录

第一部分：认识数码相机　1

第1章　数码相机的工作原理　4
1.1　光线采集　6
1.2　图像生成　8
1.3　图像储存　10

第2章　数码摄像机的内部结构　12
2.1　便携式数码摄像机捕捉图像的工作原理　16
2.2　专业数码摄像机的工作原理　18

第二部分：数码相机捕捉图像的工作原理　21

第3章　相机镜头的工作原理　24
3.1　光线的工作原理　26
3.2　镜头折射光线的工作原理　28
3.3　人类察觉细节的能力　30
3.4　镜头对焦成像的工作原理　32
3.5　放大镜的应用　34
3.6　镜头跑焦的原因　36
3.7　活跃式聚焦拍摄出清晰照片的工作原理　38
3.8　被动式自动对焦分辨模糊和清晰的工作原理　40
3.9　高科技电机调整透镜的原理　42
3.10　眼睛控制自动对焦的工作原理　44

第4章　光线与感知　46
4.1　相机取景器取景的工作原理　48
4.2　长焦镜头和广角镜头　50
4.3　数码镜头整合拍摄空间的原理　52
4.4　光学变焦的原理　54
4.5　数码变焦为何形同虚设　56
4.6　感知创造景深的原理　58

第5章　电子曝光、测距以及分光的工作原理　60
5.1　光圈控制光线的原理　62
5.2　快门分割时间的原理　64
5.3　数码相机的测光原理　66
5.4　测光表感知世界的原理　68
5.5　数码相机曝光系统与摄影创新的关系　70
5.6　曝光系统平衡光圈和快门的原理　72
5.7　数码摄影师如何保证被摄物的色彩正确性　74
5.8　数码相机怎样创造出白色中的白色阴影　76
5.9　速度造成数码照片噪点的原因　78
5.10　直方图控制色域的原理　80

第6章　闪光灯与人工照明　82
6.1　电子闪光灯的工作原理　84
6.2　闪光灯择时停止闪光的原理　86
6.3　快门和闪光同步　88
6.4　闪光导致红眼的原因　90
6.5　填充闪光的工作原理　91
6.6　摄影棚照明的工作原理　92
6.7　摄影师应用光线和阴影的技巧　94

第7章　光信号是如何变成数据的　96
7.1　胶卷相机拍摄照片的原理　98
7.2　微芯片捕捉影像的工作过程及原理　100
7.3　不同的影像传感器　102
7.4　Foveon影像传感器　104
7.5　图像转变成数据的工作原理　106
7.6　数学算法算出照片大致色点的工作原理　108
7.7　软件压缩图片并存储的工作原理　110
7.8　存储卡存储照片的原理　112
7.9　数码摄像机压缩其拍摄影像的工作原理　114

第8章　新技术升级摄影的过程　116
8.1　数码技术改变镜头工作的过程　118
8.2　4/3数码相机创建的新标准　120
8.3　数码相机修补拍照抖动的工作原理　122
8.4　电子影像稳定器　124
8.5　可变角度棱镜系统　125
8.6　压电超声波线性驱动防抖器　126
8.7　移位图像稳定透镜　127
8.8　镜头倾斜图像的原理　128
8.9　具有两种镜头功能的镜头　130
8.10　光域相机为何能对焦任何拍摄物　132
8.11　相机保持整洁的秘诀　134

第三部分： 数码后期处理探秘　137

第9章　图片编辑软件改变照片像素的工作原理　140
9.1　运用像素来修改图片的原理　142
9.2　如何使用数码暗房来继续调焦拍好的照片使其变得更加清晰　144
9.3　怎样使用模糊功能使照片的效果变得更好　146
9.4　图像编辑软件如何继续修改照片的曝光度　148
9.5　图片编辑软件如何校正不良光线　150
9.6　大尺寸照片造成的细节流失　152
9.7　数码暗房提高照片质量(曝光正常)的方法　154
9.8　Photoshop增加照片动态区域的方法　156
9.9　图层保护和服务照片的工作原理　158

第10章　如何润色修改和拯救家里的老照片　160
10.1　怎样用图片编辑软件修改照片中的尘埃和碎片　162
10.2　怎样用数码暗房来修复老照片　164
10.3　怎样使用数码暗房软件使照片恢复生机　166

第11章　怎样使用数码暗房使照片变得更加完美　168
11.1　怎样使红玫瑰变成蓝玫瑰　170
11.2　数码照片怎样取悦你　172
11.3　如何用软件把多张照片组合成一张　174
11.4　全景程序把多张照片拼合成全景式照片的工作原理　176

第四部分：数码照片的打印输出　179

第12章　电脑和打印机生成图片的工作原理　182
12.1　相机的LCD展示照片的原理　184
12.2　色彩是如何形成的　186
12.3　色彩校正的工作原理　188

第13章　照片打印机的工作原理　190
13.1　打印机存储墨水打印出照片的工作原理　192
13.2　照片喷墨打印机的工作原理　194
13.3　热升华打印机的工作原理　196