大家都知道,我們的攝影在日常生活中是離不開相機的,但是隨著科技的發展,如今市場上出現了性能優異、種類繁多的新型相機,為攝影創作提供了更加便利的條件。 為了方便您學習攝影技術,這里對相機成像原理進行介紹。
相機成像原理——“小孔成像”
如果用一塊有小孔的板覆蓋屏幕和物體,屏幕上就會產生物體的倒像。 我們將這種現象稱為小孔成像。 當前后板連接到中板時,圖像的大小會突然發生變化。 這些現象反映了光沿直線傳播的特性。
相機成像原理——小孔成像示意圖
相機的成像原理——被攝體反射的光線通過相機鏡頭(攝影鏡頭)和控制曝光量的快門聚焦后,被攝體在黑匣子內的感光材料上產生潛像透鏡成像原理ccd相機,潛像形成潛像。通過水洗處理(即定影、定影)構成永久圖像。
相機成像原理——小孔成像示意圖
當平行于凸透鏡主軸的光束通過凸透鏡時,會被凸透鏡另一側左側的凸透鏡會聚成點。 該點稱為焦點,焦點到凸透鏡光學中心的距離稱為凸透鏡的焦距。 凸透鏡的每個外側都有一個焦點。
理論上,只有鏡頭焦距處的景物才能清晰成像,而在焦點前后,光線開始聚焦和擴散,圖像變得模糊,成像點產生一個放大的圓:彌散圓(的),而人眼的辨別能力有限,只有當擴散圓的半徑大到一定程度時,我們才會感到模糊。 說白了,這個“看起來清晰”的距離就是白平衡()。
焦點前后有允許的模糊圈。 這兩個彌散圓之間的距離稱為焦深,它對應于拍攝點的白平衡。 也就是說,在被攝體前后的白平衡距離內,出現在成像平面上(傳統單反的感光器件是膠片,數碼單反的感光器件通常是CCD、CMOS傳感器)。 圖像上的圖像模糊在允許彌散圓的范圍內,如右圖所示:
相機成像原理——小孔成像模型示意圖
影響白平衡的因素包括鏡頭焦距、光圈值、拍攝距離等。 焦距是單反鏡頭中的一個機械裝置,可以改變中間孔的大小,如右圖所示。
相機成像原理-光圈示意圖
它對于單反成像有兩個主要功能:控制進光量和白平衡。 焦距對白平衡的影響如右圖所示:
相機成像原理——光圈對白平衡的影響
在其他條件不變的情況下,兩者對白平衡的影響總結如下:
焦距越大,虛化越小,適合背景虛化效果,例如人像; 相反,焦距越小,散景越大。
焦距也會影響散景。 一般來說,焦距越大,散景越小。 例如,變焦鏡頭的散景相對較小,而廣角鏡頭的散景相對較大。
拍攝距離越遠,散景越大; 距離越近,散景越小。
相機成像原理中兩個容易混淆的概念:
相機成像原理-對焦示意圖
測光:是改變鏡頭(光心)與成像平面的距離,即像距。 用于調整成像的虛實度,以達到使圖像清晰的目的。 對焦時,您可以看到鏡頭拉伸或收縮。
聚焦:改變鏡頭的焦距,可以讓不同距離的物體在膠片上聚焦,產生清晰的圖像。 鏡頭焦距的變化是通過鏡頭內框的變化來實現的,光心到膠片的距離保持不變,因此鏡頭不會被拉長或縮短。
在計算機視覺應用中,由于拍攝散景的限制,在清晰采樣空間中不同物距的物體之前需要進行測光操作,而測光過程會輕微改變鏡頭到成像平面的距離,從而導致單反相機內部參數的變化。
焦距示意圖
之前說過焦距可以控制進光量,快門也可以。 焦距在空間上限制光線的入射區域以控制入射光的量,而快門則控制光線的曝光時間。
可以簡單理解為:快門擋在鏡頭或膠片前面,平時是關閉的。 成像時,快門打開一段時間,然后關閉,完成成像。 快門開啟時間即快門時間,一般以1/N秒為單位。
快門不僅可以控制進入的光線量從而影響照片的曝光,還可以創造一些非凡的攝影效果。 如果快門時間太長,圖像就會太亮,即曝光過度; 如果快門時間太緊,圖像就會太暗,即曝光不足。
對于SLAM應用來說,在保證圖像質量的前提下透鏡成像原理ccd相機,保持曝光時間盡可能短是一件好事,這樣可以減少卷簾快門()帶來的“果凍效應”以及傳感器因傳感器造成的偏差。時間異步。
相機按鍵功能示意圖
當我們看手中的相機時,從外觀上看,有那么多的按鈕、數字、開關。 新手肯定會覺得很復雜。 雖然我們在上面“相機的基本部件及工作原理”章節中已經介紹過,但中端單反相機是由鏡頭和機身這兩個最基本的部件組成的。 這里我想補充一下,是的,無論多么復雜的相機成像原理都是一樣的。