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攝影是一門(mén)藝術(shù)，如今更是一門(mén)被大眾學(xué)習和使用的技術(shù)，學(xué)好攝影可以更好地記錄生活中的美好。計算機很多領(lǐng)域和攝影是分不開(kāi)的，比如圖像的質(zhì)量評價(jià)，自動(dòng)裁剪，圖像增強，各類(lèi)圖像編輯技術(shù)，都屬于攝影和計算機視覺(jué)以及圖像處理的交叉領(lǐng)域，這還誕生了一個(gè)學(xué)科，即圖像美學(xué)(computer aesthetics)，又可以稱(chēng)之為計算機美學(xué)，或者干脆俗稱(chēng)計算攝影。

第一幅攝影作品與第一部原型萊卡相機

現在我們單獨開(kāi)這么一個(gè)專(zhuān)欄，除了分享相關(guān)的技術(shù)之外，其實(shí)也是想與大家一起追求快樂(lè )工作和品質(zhì)生活。玩攝影可以提高我們的生活品味以及獲得樂(lè )趣，而玩技術(shù)則可以?huà)赍X(qián)養家，為何不一起玩呢？那么接下來(lái)就跟緊我們的腳步，認真關(guān)注我們的新專(zhuān)欄《計算攝影》吧。

在這里，攝影的歷史我們是不講的，畢竟有三AI不是攝影公眾號。另外關(guān)于圖像的很底層的基礎，比如圖像分辨率這一些知識，我們公眾號已經(jīng)有過(guò)相關(guān)主題，見(jiàn)文章《【技術(shù)綜述】圖像與CNN發(fā)家簡(jiǎn)史，集齊深度學(xué)習三巨頭》。

本小節主要講的是攝影學(xué)的一些基礎知識，不過(guò)我們聚焦于圖像，而不是相機本身，所以一些相機相關(guān)的概念，大家還是要自己去學(xué)習。

2.1 焦距

相機鏡頭是一組透鏡，當平行于主光軸的光通過(guò)透鏡時(shí)，光會(huì )聚到一點(diǎn)，這一點(diǎn)被稱(chēng)為焦點(diǎn)，從焦點(diǎn)到透鏡中心(即光學(xué)中心)的距離稱(chēng)為焦距。具有固定焦距的鏡頭是定焦鏡頭，焦距可以調節的鏡頭是變焦鏡頭。

焦距越大，越能拍攝出遠處的作品，比如下圖所示為在不同焦距下拍攝的太陽(yáng)，左圖是用Canon EOS M3的套頭EF-M 18-55mm f/3.5-5.6 IS STM在39mm焦距拍攝，右圖是用佳能長(cháng)焦鏡頭 EF 70-200 f/4.0L USM 在 200mm 焦距拍攝，可以看出兩者的太陽(yáng)尺度差異很大。目標越遠，需要使用焦距越長(cháng)的鏡頭。

不同焦距拍攝的日落圖

2.2 光圈

光圈是鏡頭內控制進(jìn)入機身感光面的光量的裝置，它的大小決定了通過(guò)鏡頭進(jìn)入感光元件的光線(xiàn)多少。在快門(mén)不變的情況下，光圈越大，進(jìn)光量越多，畫(huà)面越亮。

光圈大小用 f 值表示。其中 f 值=鏡頭焦距/鏡頭有效口徑的直徑。常見(jiàn)的光圈值包括f1.0、f1.4、f2.0、f2.8、f4.0、f5.6、f8.0、f11、f16、f22、f32、f44、f64，f 后面的數值越小，光圈越大。由于光圈可以限制由鏡頭進(jìn)入的光通量，所以它可以調節影像的亮度，下圖所示為不同光圈值下的日落照片，可以看出控制光圈值可以獲得顏色完全不同的落日。

不同光圈拍攝的日落圖

2.3 ISO與噪點(diǎn)

ISO感光度指圖像傳感器 CCD/CMOS 或膠卷對光線(xiàn)的敏感程度。在光圈固定時(shí)，更高的ISO 能夠使用更高快門(mén)速度獲得同樣的曝光量。如果在固定場(chǎng)景中，ISO等于100，快門(mén)2秒可獲得正確曝光，那么ISO等于 200 時(shí)只需 1 秒快門(mén)時(shí)間，ISO 等于 400 則只需 0.5 秒快門(mén)時(shí)間。

常用的 ISO 檔位從 100、200、400 開(kāi)始倍增，好的相機可以高達 25600。雖然高的 ISO可以使用較高的快門(mén)速度獲取正確曝光的照片，但是圖像噪聲也會(huì )隨之增加，因此高 ISO 配置下的圖片質(zhì)量也成為衡量數碼相機的最重要指標之一。

一般來(lái)說(shuō)，我們在白天或者光照充足條件下使用較低的 ISO，在晚上拍攝時(shí)使用較高的ISO，下圖是在不同時(shí)間拍攝的同一建筑物的圖片，左圖ISO=200，右圖ISO=3200。

不同ISO拍攝的統一建筑物

2.4 快門(mén)與慢門(mén)

快門(mén)用來(lái)控制相機曝光時(shí)間的長(cháng)短，快門(mén)越快，曝光時(shí)間越短，反之則越長(cháng)。

當我們想要拍攝快速運動(dòng)的目標時(shí)，就需要使用高的快門(mén)速度進(jìn)行快速曝光，才能定格瞬間，不至于獲得模糊的圖片，如下圖動(dòng)物的抓拍。

快門(mén)抓拍貓圖

所謂“慢門(mén)”是指較低的快門(mén)速度，它也被稱(chēng)為長(cháng)曝光，我們可以通過(guò)降低快門(mén)速度延緩時(shí)間的流逝，常用于車(chē)流，水流等拍攝，制造一種時(shí)空靜止的感覺(jué)。

慢門(mén)與長(cháng)曝光圖

2.5 色溫與白平衡

當我們以溫度來(lái)區別某種色光的特性，誕生的概念即色溫。色溫越高，光色越偏藍，色調風(fēng)格為冷色；色溫越低，光色越偏紅，色調風(fēng)格為暖色。

在攝影機中依據色溫的不同有各種模式，包括自動(dòng)、日光、多云、陰天、鎢絲燈(白熾燈)、閃光燈、熒光燈等，各種模式也對應不同的溫度。

不同色溫

需要注意的是色溫和冷暖色調的關(guān)系與我們日常感受不同，色溫的‘溫度’越低，圖片越偏暖色系。

我們這一個(gè)專(zhuān)欄是計算攝影，光有圖像處理的知識是不夠的，還需要大家有一定的審美功底，這也是學(xué)習后面內容的基礎，我們從3個(gè)角度簡(jiǎn)單聊一聊。

3.1  顏色的運用

世界是由各種顏色搭配組合而成的，不同的色彩和色調會(huì )給人帶來(lái)不同的心理感覺(jué)，一個(gè)優(yōu)秀的攝影師一定善于運用顏色和色調來(lái)創(chuàng )造能夠強化所需要表達主題的作品。

下圖展示了一些紅色主題的作品，包括灼燒的落日，鮮美的食物，代表姻緣的飾物，節日的燈籠，它們都展現出了熱情和溫暖的氣氛。

紅色系作品

下圖展示了一些黃色主題的作品，包括秋天的銀杏，春天的花，設計的 LOGO，它們相對于紅色，更加輕快活潑，同時(shí)黃色系也常用于設計等較為正式的領(lǐng)域。

黃色系作品

下圖展示了一些綠色主題的作品，包括植被特寫(xiě)，5月的稻田，它們代表著(zhù)生機和希望。

綠色系作品

下圖展示了一些藍色主題的作品，包括天空，遠山，水面倒影，它們的氣氛寧靜祥和，可以表達廣闊的空間感。

藍色系作品

一幅作品要有較好的美感，往往滿(mǎn)足一定的色調學(xué)原理，常見(jiàn)的包括單一色調和互補色調。

所謂單一色調，即整張圖表現為統一和諧的顏色，如下圖彩色圖和對應的色相直方圖。

統一色調

所謂互補色調，即圖中存在著(zhù)兩種色調，并且在色相環(huán)上相隔 180 度，如下圖。

互補色調

恰當的顏色會(huì )賦予作品恰當的感情，是每一個(gè)攝影愛(ài)好者應該掌握的基本素質(zhì)。

3.2 構圖

構圖來(lái)源于繪畫(huà)，它指的是根據題材和主題思想的要求，把要表現的形象適當地組織起來(lái)。攝影構圖方法是根據優(yōu)秀的攝影作品歸納總結出來(lái)的一套實(shí)踐經(jīng)驗進(jìn)而上升而成的“理論方法”，好的構圖方法一定要能夠表達作品的核心思想內容并有一定的藝術(shù)感染力。

常見(jiàn)的構圖包括對稱(chēng)構圖，三分構圖，消失點(diǎn)與引導線(xiàn)構圖，框架式構圖，對比構圖等。

對稱(chēng)式構圖是指所攝內容，在畫(huà)面正中垂線(xiàn)兩側或正中水平線(xiàn)上下呈現出對等或大致對等，下圖展示了一些采用對稱(chēng)構圖的建筑，倒影作品，其中虛線(xiàn)表示對稱(chēng)線(xiàn)。

對稱(chēng)構圖

三分構圖是大家比較熟悉和非常經(jīng)典的構圖方法，將一張圖劃分為九宮格，會(huì )有四條線(xiàn)和四個(gè)交點(diǎn)，把主體放在這些線(xiàn)條或者交點(diǎn)的附近會(huì )得到比較和諧的作品。

下圖展示了一些將動(dòng)物，植物，落日，云朵主體放在三分之一位置的作品，其中虛線(xiàn)表示主要參考線(xiàn)，實(shí)際拍攝不嚴格處在三分之一位置。

三分法構圖

消失點(diǎn)是一個(gè)無(wú)窮處多條線(xiàn)的匯聚點(diǎn)，當畫(huà)面中存在消失點(diǎn)時(shí)，觀(guān)眾的注意力焦點(diǎn)會(huì )自然轉移到該點(diǎn)，因此我們可以善用引導線(xiàn)，以線(xiàn)條方向指向要表達的重點(diǎn)。

下圖展示了一些包含遠處消失點(diǎn)的作品，其中虛線(xiàn)表示消失線(xiàn)，它們的交匯就是消失點(diǎn)。

消失點(diǎn)構圖

框架式構圖需要在拍攝的場(chǎng)景中尋找可以圍繞著(zhù)拍攝主體的東西，它可以是人造的門(mén)、籬笆或者是自然生長(cháng)的樹(shù)干、樹(shù)枝等?？蚣苁綐媹D利用視覺(jué)遮擋，可以增強畫(huà)面的吸引力，空間縱深感和立體感。

框架式構圖

對角線(xiàn)構圖法是一種導向性很強的構圖形式，通過(guò)把主題安排在對角線(xiàn)上，使得畫(huà)面有延伸感。另外，這一類(lèi)構圖中常常會(huì )包含突出的曲線(xiàn)元素。

對角線(xiàn)構圖

在前面介紹的三分構圖等方法聚焦于讓照片畫(huà)面中前背景分布和諧，而對比構圖則致力于制造強烈的反差，這可以來(lái)自于前背景的大小，多少，布局位置，顏色明暗對比，淺景深帶來(lái)的虛實(shí)，動(dòng)靜對比。下圖展示了一些常見(jiàn)的對比構圖案例。

對比構圖

仰視構圖所拍攝的主題經(jīng)常是樓宇、樹(shù)林以及天空，拍攝出的作品會(huì )使觀(guān)眾有種置身其中的感受。俯視構圖常用于從高樓拍攝車(chē)流，動(dòng)物等，它可以用上帝視角觀(guān)察全貌，獲得獨特的感受。

俯仰構圖

通常情況下我們會(huì )采用橫排的模式拍攝照片，但是有的時(shí)候采用豎拍會(huì )更加符合主題的空間分布特點(diǎn)，如下圖。

豎直構圖

為了獲得更好的構圖，有時(shí)候還需要借助外部設備，比如無(wú)人機，有待讀者去進(jìn)行實(shí)踐。

3.3  用光

攝影就是用光線(xiàn)在進(jìn)行繪畫(huà)，因此攝影用光是一種基本功。光線(xiàn)的運用主要在兩個(gè)方面，第一個(gè)是正確曝光，第二個(gè)是學(xué)會(huì )使用各類(lèi)光線(xiàn)來(lái)拍攝作品。

(1) 曝光

怎樣才算正確曝光，這取決于攝影者具體的創(chuàng )作意圖，并沒(méi)有完全統一的標準，但是錯誤的曝光卻很容易被識別，包括兩種，即欠曝光和過(guò)曝光。

所謂欠曝光，即曝光不足，重要元素偏暗，在外部光線(xiàn)不足的情況下容易發(fā)生，如下圖。

欠曝光

所謂過(guò)曝光，即曝光過(guò)度，出現大量亮度超出動(dòng)態(tài)范圍的像素，或者某些主體亮度過(guò)高，在光照充足場(chǎng)景下使用錯誤的參數或者逆光等場(chǎng)景下容易發(fā)生

過(guò)曝光

欠曝光的作品在后期比較好調整，因為照片細節往往都被記錄下來(lái)，只是亮度較低。而過(guò)度曝光的作品則往往難以拯救，因為被過(guò)度曝光的部分容易丟失紋理細節，難以恢復。

(2) 光線(xiàn)的運用

攝影作品的質(zhì)量高低和光線(xiàn)的運用有很大關(guān)系，常見(jiàn)的光分為自然光和人造光兩種。

自然光是最常見(jiàn)的光照，當我們在室外進(jìn)行拍攝時(shí)多半采用自然光，自然光按照光的強度和方向分為許多種。以強度來(lái)說(shuō)，可簡(jiǎn)單分為強光，弱光，微光。以方向來(lái)說(shuō)，可以簡(jiǎn)單分為 4 種，順光，逆光，側光，散射光。

順光，就是順著(zhù)光的方向拍攝，此時(shí)拍攝者背對光源，光線(xiàn)直接照射在被攝物體上。在這樣的光線(xiàn)環(huán)境下，主體色彩以及形態(tài)等細節特征都可以得到很好的表現，適合記錄自然風(fēng)景。不過(guò)順光拍攝會(huì )使主體沒(méi)有明顯的明暗變化，從而缺乏層次感和立體感，使畫(huà)面表現略顯平淡，如下圖第一幅圖。

側光，此時(shí)光源與拍攝方向形成夾角，可以使被攝主體產(chǎn)生鮮明的明暗對比效果，用于表現層次分明，具有較強立體感的畫(huà)面，如下圖第二幅圖。

逆光，就是逆著(zhù)光的方向拍攝，此時(shí)前景背景在亮度上有著(zhù)很大的反差，常用于在清晨或者傍晚拍攝人像和景物，制造唯美的氛圍，如下圖第三幅圖。另外，逆光環(huán)境下可以拍攝各種剪影作品，突出主體的輪廓。

散射光，常見(jiàn)于陰天戶(hù)外，此時(shí)光線(xiàn)沒(méi)有方向感。散射光下適合記錄，作品光線(xiàn)表達能力平淡。

除了自然光的運用，我們還會(huì )經(jīng)常使用人造光，比如室內和夜景中的各種燈光，閃光燈等，下圖左邊第一幅圖就是使用浴室燈光拍攝。

人造光往往需要有專(zhuān)門(mén)的設備，那如果沒(méi)有設備怎么辦呢？就需要善于借助道具，如下圖第二三幅圖就是利用了一些家具進(jìn)行遮擋獲得特殊的光影效果。

用光的恰當與否，可以直接影響攝影作品的藝術(shù)魅力，各種光線(xiàn)的熟練運用需要大量的實(shí)踐。

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