每年秋天,看見金黃的銀杏葉,我拿出手機(jī)拍照,無論變換多少種角度,手機(jī)里只不過留下了一些平平無奇的照片,難道,是我的攝影天分不夠嗎?
后來又遇到了很多次這樣的情況,看見草地上成片的蒲公英,拿起手機(jī),收獲了一張平平無奇的照片;看見春天滿樹盛開的桃花,拿起手機(jī),又收獲了一張平平無奇的照片……
為什么眼睛觀察到的漂亮景物,拍下來就沒那么好看,難道,問題出在相機(jī)上?思來想去,原來問題的根源是:我所見,非相機(jī)所得。
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01
相機(jī)與我們“看到”的風(fēng)景
為何不一樣?
看見美好的景物,打開相機(jī),按下快門,記錄工作就完成了。在這個(gè)過程中,相機(jī)傳感器記錄下景物信息,接著轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)起來。相機(jī)“看見”的景物,和屏幕顯示出的照片,它們之間是一致的,有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)作對(duì)照。
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可是人眼與相機(jī)觀察同一景物的結(jié)果,可就大不一樣了,這是問題所在之處。在一定程度上來說,相機(jī)也是仿生學(xué)的作品,它和人眼的成像機(jī)制大體上是一致的。人眼的晶狀體能夠折射光線,相機(jī)鏡頭同樣如此;瞳孔能放大縮小,控制進(jìn)入眼睛的光量,相機(jī)中的光闌也能放大縮小從而控制進(jìn)光量;視網(wǎng)膜上的視覺神經(jīng)細(xì)胞將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并傳遞給大腦,現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)的感光元件也是將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再將信號(hào)傳遞給處理器。成像原理大體相似,成像效果非常不同。
02
雙目視覺與單相機(jī)成像不同
兩只人眼觀察到的景象之間是有差別的(輪流眨眼可以體會(huì)到這種差別),大腦利用兩只人眼觀察到的景象“腦補(bǔ)”出了立體的世界,相機(jī)拍攝的圖片則是一幅平面圖?,F(xiàn)在,閉上一只眼睛,把自己左右手的兩只食指伸出來。你會(huì)發(fā)現(xiàn)光憑一只眼睛很難判定他們的位置關(guān)系。相機(jī)拍攝的圖像也是這樣,物體的空間位置關(guān)系在圖片里表現(xiàn)得不那么明顯。在觀看照片時(shí),也會(huì)感覺它非?!皢伪 薄?/p>
你覺得哪一只筆離相機(jī)更近?
下圖查看答案
制圖:海里的咸魚
解決這一差異的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了,只是應(yīng)用范圍還不太廣泛。在圖像的記錄端,已經(jīng)出現(xiàn)了模仿人眼視角記錄影像的設(shè)備。它們往往有兩個(gè)鏡頭,鏡頭之間的距離與人眼之間的距離相近,用于記錄類似于人的左右眼分別觀察到的圖片。這些設(shè)備可用于3D電影的拍攝。
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在圖像的顯示端,目前還沒有便攜式的裸眼立體圖像顯示設(shè)備。人們需要在電影院里,佩戴專門的3D眼鏡(由偏振鏡片構(gòu)成),才能觀察到立體的場(chǎng)景。這對(duì)投影設(shè)備以及眼鏡都有特殊的要求。要想在生活中隨時(shí)觀察立體圖像,還需要“光場(chǎng)顯示技術(shù)”的助力,這種技術(shù)能將兩幅圖像分別送達(dá)人的雙眼,而且不需要佩戴眼鏡,具體原理比較繁瑣,就不在這里展開說啦??傊?,由于成本和設(shè)備體積原因,這種顯示技術(shù)也沒有大規(guī)模應(yīng)用。
03
清晰成像的橫向范圍不同
人眼能夠觀察到的范圍很廣,單眼的視場(chǎng)大約為150°,雙眼視角能夠達(dá)到200°。但是能夠清晰成像的范圍很小,只有幾度。正在看這篇文章的你,眼睛能夠清晰的字不超過十個(gè)。
不信?我們不妨試一試,隨便盯著一個(gè)字,然后感覺一下周圍還有多少字是清晰的。
這時(shí)候可能會(huì)有人問了,那為什么還有“一目十行”的說法呢?這是眼球在快速轉(zhuǎn)動(dòng),利用狹小的清晰視野快速掃描不同位置的景象。相機(jī)則不是這樣,離相機(jī)距離一致,方位不同的物體,都能夠清晰成像。一般來說,手機(jī)上配備的相機(jī)視場(chǎng)角大多在40°-120°,拍攝出的圖片在各個(gè)角度都是清晰的。
制圖:海里的咸魚
從拍照設(shè)備的角度看,把各個(gè)位置都拍得很清晰當(dāng)然很好,在攝影的角度可能就不是這樣了。
人們?cè)谛蕾p美景時(shí),清晰成像范圍內(nèi)往往是景物中美麗的那部分,雜亂的次要元素則不在清晰成像范圍內(nèi),變成了模糊的旁景。眼睛被美麗的景物所吸引,在我們眼中景物周圍的東西都是模糊的,存在感很低。如果此時(shí)拿手機(jī)拍下一堆照片,在翻看照片時(shí)常常會(huì)感覺拍得很一般,就是因?yàn)榫拔镏車s亂的旁景在照片里變得十分清晰,存在感十足。
04
清晰成像的縱向距離不同
前面講了相機(jī)與人眼的“橫向”成像特性,他們的縱向成像特性其實(shí)也不太一樣。一般大家把縱向的成像特性叫做“景深”,是說相機(jī)拍攝時(shí)能夠清晰成像的空間深度。
拿著手機(jī)拍攝兩米外的景物,景物前一米到景物后四米這個(gè)范圍內(nèi)的物體在照片上都是清晰的,這說明清晰成像的空間深度(景深)為 5 米(不同參數(shù)的相機(jī)景深不一樣)。同樣的,人眼在觀察外界的時(shí)候也有清晰成像的范圍。當(dāng)人眼注視正前方 25 厘米處的物體時(shí),能夠看清的空間深度為 23.6-26.6 厘米(景深為 3 厘米,這一數(shù)值會(huì)因人員以及光照條件的變化而變化)。
人眼在觀察不同距離的物體時(shí),景深范圍不同。觀察近處時(shí),景深范圍很小,觀察遠(yuǎn)處時(shí),景深范圍比較大。相機(jī)的景深范圍不僅取決于拍攝物體的距離遠(yuǎn)近,還跟相機(jī)鏡頭的焦距,光圈值等參數(shù)有關(guān)。
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觀察者人眼的景深與拍攝設(shè)備的景深不相同時(shí),人眼所觀察到的圖景與照片記錄的圖景就有差別。這些差別或許讓照片看起來平平無奇,也可能使照片更加驚艷。手機(jī)攝像頭結(jié)構(gòu)特定決定了它的景深比較大,清晰成像的縱向距離很長(zhǎng)。手機(jī)廠商往往利用圖像處理技術(shù)來模仿淺景深的拍攝效果——拍攝主體清晰,背景進(jìn)行模糊處理,使拍攝的照片看起來更漂亮。
05
從相機(jī)的“視角”看世界
更能拍出好照片
目前的手機(jī)都裝配了三個(gè)或是更多的照相系統(tǒng)(各個(gè)系統(tǒng)的焦距不同,拍攝到的景象范圍不同),不同的系統(tǒng)拍攝所得的照片也各有特色。針對(duì)不同的場(chǎng)景選擇不同的相機(jī),調(diào)用廣角相機(jī)(視場(chǎng)角很大)來拍攝宏大的場(chǎng)面,局部的美景就用長(zhǎng)焦相機(jī)(視場(chǎng)角比較?。┤ゲ蹲?。
制圖:海里的咸魚
在成像視場(chǎng)內(nèi)盡可能突出主體,使用小景深的相機(jī)(焦距越長(zhǎng)、離景物越近,光圈越大,景深就越?。┠軌蚝芎玫臏p小拍攝主體之外的背景干擾。摸清楚相機(jī)成像特性后,拍照會(huì)更加得心應(yīng)手。
最后,希望學(xué)習(xí)了這些之后,大家都能在這絕美的秋季拍攝出一張又一張精彩的照片!
出品|科普中國
作者|海里的咸魚
監(jiān)制|中國科普博覽
選送單位:中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)中心
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