1.1.1 攝影攝像技術的原理

攝影攝像技術的基本原理是利用光的行為和膠片或圖像傳感器等感光物件來捕捉和記錄影像。攝影師可以利用相機等設備捕捉和記錄現實世界中的人、事、物。了解攝影攝像的基本原理，可以幫助攝影師創作出優秀的攝影攝像作品。

1.攝影技術的原理

攝影技術的主要原理是透鏡成像原理和感光顯像原理，由于傳統攝影與數碼攝影在技術上有所不同，所以它們的原理也有一定的區別。

（1）傳統攝影技術原理

傳統相機使用膠片作為感光介質，其內部的透鏡可以將光線聚焦到膠片上，透鏡的形狀和曲率（描述曲線或曲面彎曲程度的物理量）決定了光線的聚焦位置。圖1-1所示為某款傳統相機背面的內部結構，右側區域用于安裝膠卷，中間部分是相機的透鏡。

膠卷是膠片的載體，如圖1-2所示，膠片通常由一層光敏物質（如銀鹽晶體）涂覆在透明的塑料基底上，當光線通過透鏡進入相機時，會在膠片表面激發光敏物質，光敏物質發生化學反應，將光線的信息轉換為隱形的圖像，之后再經過顯影、定影、沖洗和干燥等處理，最終得到可長期保存的膠片。

就成像原理而言，傳統攝影技術主要涉及透鏡成像原理和感光顯像原理。

● 透鏡成像原理。透鏡成像原理是指當光線從被攝物體發出時，通過鏡頭進入相機，然后通過透鏡后發生折射現象，最終形成被攝物體的倒影，如圖1-3所示。

● 感光顯像原理。感光顯像原理是指透過相機鏡頭進入的光線通過透鏡聚焦到膠片上，膠片上的光敏物質發生光化學反應，將光線信息轉換為隱形圖像。膠片的基礎結構包括基片層、感光層、亮度調節層和保護層，如圖1-4所示。基片層是膠片的最底層，通常由聚酯薄膜（一種透明的塑料材料）制成，其表面平整，能夠承載整個膠片；感光層由一層或多層感光乳膠組成，其中包含感光劑和顆粒狀的銀鹽晶體，當光線照射到感光層上時，感光劑會與銀鹽晶體發生化學反應，形成隱形圖像；亮度調節層位于感光層上方，用于增加圖像的細節和對比度，可以提高膠片的表現能力；保護層位于頂部，通常用一種透明的樹脂或涂層進行覆蓋，以保護感光層免受機械損傷和環境影響。

技術講堂

彩色膠片存在多個感光層，每個感光層可以記錄不同的色彩信息，常見的有紅光感光層、綠光感光層、黃光感光層。另外，在基片層與感光層之間還可能存在膠層，甚至在感光層上方還可能存在紫外線過濾層。這些組成結構都豐富了膠片的功能，使成像更加逼真、自然。

（2）數碼攝影技術原理

數碼攝影需要借助數碼相機或其他數碼設備，這類設備基于光學、電子和計算機等技術，能夠將光線轉換為數字信號并存儲起來。其原理與傳統攝影技術原理類似，主要區別是數碼攝影技術原理用圖像傳感器代替傳統膠片來實現感光顯像。當光線進入數碼相機后，會通過透鏡系統（即多個透鏡組成的透鏡組）聚焦到圖像傳感器上，圖像傳感器上的光敏單元會根據光線的強弱產生電荷（即光電效應），每個光敏單元相當于一個像素，記錄著光線的亮度和顏色信息，所有像素便組成一組模擬圖像信號，接著利用模擬數字轉換器將模擬圖像信號轉換為數字圖像信號，并進一步借助圖像處理器將數字圖像信號進行壓縮處理，生成壓縮圖像信號，最后保存在存儲器中，供后期顯示和處理，其原理示意圖如圖1-5所示。

2.攝像技術的原理

攝影得到的是靜態圖像，攝像得到的則是動態影像，即視頻。實際上，視頻就是由一系列連續的靜態圖像組成的，構成視頻的每一張靜態圖像稱為“幀”，幀率則指的是每秒播放的圖像張數，常見的幀率有24、25、30、60幀/秒（英文單位為f/s）。

由于視頻是一系列連續的靜態圖像，所以攝像技術的原理是建立在攝影技術原理之上的，具體如下：數碼相機或攝像機等攝像設備通過透鏡組將光線聚焦到設備的圖像傳感器上，傳感器中的光敏元件將捕捉到的光信號轉換為模擬圖像信號，同時以固定的幀率連續捕捉靜態圖像，形成圖像序列。捕捉到的每一幀圖像都被模擬數字轉換器轉換為數字圖像信號，拍攝設備內置的視頻編碼算法會對連續的圖像幀進行壓縮和編碼，在形成視頻數據的同時減小數據量，并保持較高的畫面質量。編碼過程中，圖像中的冗余信息和視覺不敏感細節會被消除或減少，以提高壓縮比率。壓縮后的視頻數據可以存儲在攝像設備內部的存儲器中，供后期顯示和處理，其原理示意圖如圖1-6所示。