Introduction

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光學與光電科技專業網頁

Overview

Overview 總覽

Research interests 研究興趣與專業:

1. Dynamics of solid-state and fiber lasers 固態雷射與光纖雷射
2. Photonic and multifunctional materials 光電與多功能材料
3. Optical properties of wide bandgap ZnO semiconductor 寬能隙氧化鋅光電特性
4. Photon transport phenomena and quantum optics in photonic crystals
光子晶體之光學傳輸與量子光學現象
5. Dynamics of microcavity polariton Bose-Einstein Condensates
微腔光極子波思-愛恩斯坦凝聚現象
6. Light-field imaging and optical system design 光場解像與光電系統設計

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2021年6月27日 星期日

第七章 建構賞心悅目的影像(ㄧ)


  構圖是用視覺元素組合而成的,站在哪裡用什麼視點拍攝一張照片並不是偶然決定的,就像我前面所說的像開車一樣,是本能地不加思索的決定。是您特意在那個位置和那個角度(視點)擺設相機,取景後拍攝的具有個人情感和風格的影像。如上圖用iPad mini拍攝的台中武界水庫的風光,我使用前景中圓形樹冠的視覺效果完美地反映了遠處的山脈和弧形雲朵的形狀。在相框右側包括弧形蘆葦和鮮豔的黃色藺草創造動力(視覺能量感),中景的三角形的山腳與水收斂引導視線到遠山與藍天白雲。 圓形和三角形的對比形狀導致這種競爭關係爭奪注意力。

畫家繪畫時,從空白畫布開始,混合塗料,並以線條、幾何形狀、圖案、顏色和紋理的形式將這些元素添加到畫布上而形成一幅畫。如果場景中有他們不想要的東西,他們就不畫上去。因此,如果在山坡上有一個巨大的電線杆,那麼好吧,畫家根本就不畫它。如果天空的顏色錯誤,那也沒關係。畫家只需混合塗料獲得所需的顏色即可。天上沒有烏雲,沒問題,畫家可以添加一些。繪畫是一門添加的藝術。

攝影是相反的。當您通過取景器查看時,您的影像已經為您畫上了一個完整的場景,具有其自然的奇觀和榮耀,包含了您需要的所有元素,但可能是雜亂無章的。作為攝影師,您的工作是確定場景中的哪些元素和物體對您的構圖很重要,而哪些是不重要的。重要的是需要有序;更重要的是不重要的部分必須刪除。因此,攝影是一門刪除的藝術。

最後,畫家和攝影師達到同一目的:創作反映他們個人觀感與感情的影像。但是,他們達到目的的方式有何不同呢?畫家添加繪畫的元素,攝影師必須將不要的拿掉。這就是構圖的全部內容以及照片的拍攝方法。

學習刪除的藝術

從影像空間中刪除視覺信息所需的所有工具都就在您手中—-相機的控制。在前面的章節中我已介紹了相機控制的物理和技術(它們在哪裡和能做什麼)。在本章裡,我想解釋如何創造性地使用它們。

相機裁剪

從影像空間中刪除物體和細節的最明顯方法是,拿起三腳架移近物體(或者,如果您手持相機就走靠近一點)來進行物理(實質地)裁剪。我強調此方法不是停留在原地,使用更長焦距的鏡頭來縮小視角,其原因與焦距的改變對空間的影響有關。當然,使用更長焦距的鏡頭來減小視角,從而裁剪主要拍攝對象的周邊細節是您可以使用的工具。不過,影響兩個或多個物體在不同平面上的關係可以忽略(或不重要)時,它是一種完全合適的方法。

以下兩張系列的影像清楚地顯示了從影像空間邊緣進行物理裁剪信息的效果。第一張影像,我將相機移近主體,並用標準鏡頭對焦在前景的小瀑布上。結果,裁剪了邊緣細節,但是前景對象(小瀑布)和背景對象(大瀑布)之間的空間關係保持不變,從而保持了深度感。第二張影像是我保持在較遠的位置,並變焦到更長的焦距,邊緣細節也被裁剪,讓大瀑布接近一樣大小,但是,前景對象(小瀑布)和背景對象(大瀑布)的關聯方式(空間關係)也發生了變化。兩個對象之間的空間已被壓縮,使它們看起來更靠近,從而使影像更平坦。

這兩個影像雖都複製原始場景,但它們是不同的。這個例子說明了攝影藝術的重要意義。攝影就像音樂。一旦有了基本音符,就可以用許多不同的方式來演奏它們。您也許聽過交響樂團和搖滾樂隊演奏的貝多芬第九交響曲的合唱部分。音符雖是相同的,但每個樂團對這些音符的詮釋都非常不同。不是風格的對與錯,只是有所不同。在數位攝影中音符表示視覺數據(場景的元素);數據的詮釋通過照片的處理(即構圖、曝光、列印或數位顯示)的形式來表示。

有時也有必要消除醜陋的光線。攝影師知道,觀眾的眼睛首先被吸引到影像中的最亮區域,所以我們可以明智地選擇故意排除森林中的小瀑布,它被太陽光照射得太亮了。這不僅僅是一個構圖問題,消除瀑布的明亮部分也可以幫助確保場景的對比度不超過相機的動態範圍。


一些攝影師拒絕緊密構圖,因為他們隨後可以在拍攝完後製時裁圖。這很容易做到,我也經常在必要時裁切一點點。裁剪可以產生精緻的影像,但它有潛在的缺點。如果裁剪丟棄大量像素,則可能沒有足夠的餘量列印高品質的印刷品。但是,對於較小的列印文件,或者對於Web應用,適度裁剪通常是可以接受的。這是您的選擇。我的選擇,我認為最好的方法是在相機中嚴密而仔細地進行構圖,這樣就不需要進行進一步的裁剪。

對焦與景深

當裁切是不可行或不合需要時,必須採用其他方法去除影像中不要的細節。其中一種選擇是讓它模糊掉。鑑於我們的主要意識是視覺,人類是視覺的生物。 在攝影中,我們可以通過使用清晰度(對焦)和表現清晰度(景深)來強調和賦予影像空間中物體的次序。

讓我們看一個例子。 在下一張影像中,背景混亂且分散注意力。 但是,使用大的鏡頭光圈會使背景中的細節模糊到消失的程度。因為我們是視覺生物,所以我們將注意力集中在看起來清晰而忽略了失焦細節的物體上。細節越模糊,大腦越無法從大腦的角度對其進行處理。 順便說一句,這也是在野生動物照片中,在大多數情況下動物的眼睛應顯得清晰的原因。 


除了隱藏或顯現拍攝對象外,對焦和景深還可用於決定在影像空間中看到多個拍攝物體的順序。重點不是二元的;相反地,越少強調的對象和細節就讓它們越模糊。因此,使用選擇的景深會在影像空間中出現多個物體時產生一種秩序感。用這些術語來思考構圖,將使構圖的力量和攝影師創造影像的能力變得更加明顯,而不僅僅是簡單地記錄事件或時刻。

消失在光中

您可以使用來刪除場景細節的第三個工具是曝光。當我們想到曝光時,通常會考慮在整個色階範圍內揭示細節。但是,從相反的角度來看,可以使用曝光來隱藏不需要的細節。例如,讓陰影區域曝光不足,可以讓它們變得沒有細節的黑色;或者可以過度曝光淺色階,使它們變得毫無特徵。


 
過度曝光淺色階的效果可能微妙或顯著。例如,在右圖的夫妻樹照片中,我拍攝一個高調影像,很明顯地過度曝光明亮單調的濃霧對光的散射(有人稱之為白牆)。為此,我向明亮濃霧測光,並增加2.3擋曝光。在後製處理時添加對比度,以強調形狀、圖案和紋理。

您還可以使用不同的技術來獲得相同的結果。在拍攝昆蟲影像中,將主題放置在從下面照亮的半透明架子上,然後使用閃光燈將主體照亮。背光會使背景過度曝光為無特徵的白色。使用這種技術可以免除後製的需求。另外,充分利用了空白的力量,針對高光的過度曝光來獲得藝術和創意效果。同樣地,您也可以將主體置於單調對比色的背景,以便凸顯主題。

在曝光光譜的另一端,剪影是使用曝光不足去除視覺細節的一個明顯例子。在拍攝剪影影像中,讓陰影細節曝光不足,以去除設計元素的顏色、圖案和紋理。在這樣線條和/或形狀成為主要的圖形特徵。在右邊的「恩愛老夫妻」人像攝影中,白天的天然背光照明呈現人物剪影,而天花板的微弱螢光燈泡充當關鍵燈。我偏向於較明亮的人物曝光,導致昏暗的牆壁、天花板和地面的的陰影區域曝光不足,這導致觀者對人物的更多關注。在此影像中,我故意使掛著雜物的牆壁的陰影區域曝光不足,隱藏於深色階陰影中,以強調人物的輪廓形狀和他們的影子,這是另一個使用曝光作為去除多餘細節的工具的例子。


使用曝光不足來去除不需要的細節的另一個例子是低調微距攝影。右邊的照片是利用微距拍攝陽光照射的小雞,而背景隱藏在深色階陰影中,將被攝對像從分散注意力的背景中 分離出來。雖然是大白天離拍攝對像很遠的陰影來的光線強度比從拍攝對像的反射光弱得很多,因此前景物體比背景物體接收到更多的光。 通過對前景進行曝光(更多的光需要更短的曝光),需要長時間曝光的弱光背景將被曝光不足,並且呈現無特徵的黑色,讓小雞的絨毛清晰可見。另外,前景分岔的枯竹枝狀似雞腳,完全沒有違和感。


2021年6月11日 星期五

第六章 掌控您的相機(六)

 拍攝飛行中的鳥

首先,將相機設置為AI-伺服對焦模式(佳能)或連續對焦(尼康),再選擇中央自動對焦目標感測器,並將驅動模式設置為最快的設置。然後根據自己的經驗將拍攝對象保持在相框內靠近中心,連續曝光幾張。在某種程度上,按照平均定律工作,拍攝的次數越多,就會拍到越多清晰的影像。通常,選擇一個中等範圍的快門速度,大約為1/60秒,以使鳥類的某些部分模糊,例如,機翼的運動比鳥類的飛行更快,但要保持眼睛和頭部的銳利。但是,如果您要凝結野生動物的動作,您可能需要用到1/1000秒以上的快門速度,端看動物的運動速度。

優先考慮

在某些數位單反相機,隱藏在相機選單內的另一個自動對焦選項是自動對焦模式優先選項。在默認設置(對焦和鎖定模式)下,相機僅在拍攝對象處於對焦狀態時才可啟用快門,以最大程度地降低(但不會消除)散焦照片的可能性。在對焦和跟踪模式下,優先釋放快門,無論拍攝對象是否對焦,都可以拍攝照片。通過自定義設置選單,通常可以更改這些優先級設置以適合您的個人喜好。例如,將尼康相機上對焦和跟踪的優先模式(連續伺服模式)更改為對焦優先級,這樣快門一直保持不啟動狀態直到拍攝對象清晰對焦才啟動,這是我在拍攝野生動植物時首選的模式

並非所有的自動對焦系統表面上看起來都一樣

似乎乍看之下所有這些技術都使拍攝移動物體變得毫無問題。對於任何曾經嘗試過的人,您都會知道這句話與現實有多遠。

所有自動對焦系統都存在兩個主要缺陷:追蹤速度和響應速度。要跟踪移動的物體,相機必須首先識別出物體正在移動。即使高端相機中,這也可能需要0.2秒左右的時間,足以讓飛行中的鳥兒或衝刺的獵豹從相框中消失。其次,為了追踪物體,鏡頭和/或相機中驅動自動對焦系統的電機必須發揮它們作用,但坦率地說,有些電機還是不夠快。

因此,從理論上講,當選擇對焦和跟踪模式時,相機將代替您管理對焦,但實際上該系統並不可靠。不可靠的程度在一定程度上取決於您使用的相機級別,因為並非所有自動對焦系統都是一樣的。在這方面,專業規格相機的較高成本為您帶來了更多的潛力。雖然並非總是如此。

預測重點

當自動對焦無法充分追踪移動的物體時,您可以使用一種稱為預測對焦的技術。這個技術就好像士兵射擊移動物體時,需要取一個「前置量」一樣。如果可以預期拍攝對象的位置,則這個技術將很有用。以拍攝獵鷹者圈養的鳥類為例。想像一下,一隻鳥是從T型廣告看板上飛到鷹獵者的手套上的。根據經驗,您知道隨著鳥兒的飛行會先俯衝到貼近地面,然後筆直而水平地飛行,然後再次上升,落在手套上。因此,您知道小鳥會經過某個點,所以您可以先用手動對焦該點的距離(自動對焦和鎖定起作用)。然後,當鳥兒開始飛行時,我可以通過取景器對其進行跟踪,並在到達預定位置時按下快門。在實踐中,我可能會在預先確定的對焦點之前拍三到五張,作為對焦點包圍的一種形式。儘管這只是ㄧ個例子,但理論上它適用於任何主題。關鍵是要能夠預測被攝者將要做什麼。

使用自動曝光/對焦鎖定(AE/AF-L)按鈕和啟動自動對焦(AF-ON)按鈕

在對焦和跟踪自動對焦模式下,按AE/AF-L鎖定按鈕將對焦鎖定在當前對焦距離,從而有效地禁用對焦和跟踪模式。對焦鎖定可用來在對焦後改變構圖,使您能對焦於將不在最終構圖中的對焦點上的主體。若相機使用自動對焦無法對焦時,對焦鎖定也可用來在對焦於具有與原始主體相同距離的其他物體之後重新構圖。當AF區域模式選為自動區域自動對焦以外的選項時,對焦鎖定效果最為顯著。 操作步驟如下:

鎖定對焦(AE/AF-L)按鈕

1 對焦。 將主體置於所選對焦點上,並半按快門釋放按鍵開始對焦。確認觀景器中出現清晰對焦指示或單響蜂鳴音。 

2 鎖定對焦。在AF-A AF-C 對焦模式下,清晰對焦後釋放半按快門釋放按鍵,按住 AE-L/AF-L 按鍵 可鎖定對焦和曝光 (觀景器中將出現一個 AE-L 圖示)。按住AE-L/AF-L按鍵期間,對焦將保持鎖定,即使您稍後鬆開快門釋放按鍵也不會解除鎖定。AF-S 對焦模式下,當清晰對焦指示器出現時,對焦自動鎖定,並保持鎖定直至您鬆開快門釋放按鍵。透過按下 AE-L/AF-L 按鍵也可鎖定對焦。 

3 重新構圖並拍攝。 若保持半按快門釋放按鍵 (AF-S)或保持按下AE-L/AF-L 按鍵,拍攝期間對焦將保持鎖定,這樣可在同一對焦設定下連續拍攝幾張相片。 

當對焦鎖定時,請勿改變相機和主體之間的距離。若主體位置發生變化,請以新距離重新對焦。 

啟動自動對焦(AF-ON)按鈕

佳能(如,EOS 5D Mark IV)和尼康(如,D800E)在相機背後都配置有「AF-ON」按鈕,它被用於取代半按快門釋放按鍵對焦的功能,因此,功能與半按快門釋放按鍵相同。

1 對焦。 將主體置於所選對焦點上,半按快門釋放按鍵或按下「AF-ON」按鈕開始對焦。確認觀景器中出現清晰對焦指示或單響蜂鳴音。

2 鎖定對焦。在任何AF-SAF-A AF-C  對焦模式下,按住AF-ON按鈕清晰對焦和鎖定。按住AF-ON按鈕期間,對焦將保持鎖定,半按快門釋放按鍵失去對焦功能,相機不會重新對焦。

3 重新構圖並拍攝。

4 重新對焦。放開AF-ON,再將主體置於所選對焦點上,按下AF-ON按鈕或半按快門釋放按鍵對焦和鎖定。

利用手動對焦或使用對焦鎖定獲取良好拍攝效果


在以下情況時自動對焦的效果不佳。若相機無法在這些情形下對焦,快門釋放按鍵可能無法使用,但也可能出現清晰對焦指示且相機會發出蜂鳴音,使您在主體未清晰對焦時也能釋放快門。在 這些情況下,請手動對焦或使用對焦鎖定先對焦於相同距離的其他主體,然後再重新構圖。  

  • 主體與背景之間對比差異很少或沒有差異。例如:主體和背景的色彩相同。 
  • 對焦點內包含距離相機不同遠近的物體。例如:主體在一個籠子裡。 
  • 主體由規則的幾何圖案組成。例如:百葉窗或摩天大樓上的一排窗戶。 
  • 對焦點內包含亮度對比強烈的不同區域。例如:主體有一半在陰影內。 
  • 背景物體比主體大。例如:主體後面有樓房。
  • 主體包含很多細節性景物。 例如:一片開滿鮮花的原野,或者其他細小或缺少亮度變化的主體。
  • 在茂密的花叢中拍攝野生動物時,手動對焦或單點對焦通常是準確對焦相機的最快的方法。 

摘要:
  • 在攝影中利用控制光圈與快門速度來管理入射到感測器的光量,稱為曝光值(EV)
  • 鏡頭光圈的f-數表示透鏡的焦距與光圈開口直徑的比例。f-數越小光圈開口直徑越大,進光量越大;f-數越大光圈開口直徑越小,進光量越小。f-數的擋變化等於將光圈區域的面積加倍或減半,也就是進光量加倍或減半。控制光圈設置很小或很大的光圈時,鏡頭性能會下降。
  • 設置相對於運動和時間的快門速度將使拍攝物體靜止,使細節脫穎而出,或使拍攝物體模糊,從而產生速度和運動感。
  • 對等定律。快門速度或鏡頭光圈的1擋變化等於曝光值加倍或減半,稱為對等定律,這意味著如果將到達感測器的光量加倍(加大鏡頭光圈),則必須將曝光時間減半(提高快門速度)以保持相同的曝光值,反之亦然。
  • 暸解曝光要暸解測光,通過鏡頭測光儀將真實世界的所有內容視為18%反射的中間色階灰色。場景色階從黑到白可以細分為中等色階代表18%的灰色,比中色階高1擋是淺灰色,比中色階高2擋變成白色;比中色階低1擋是深灰色,比中色階低2擋變成黑色。
  • 用點測光模式分別測量高光區域與陰影區域來評估場景的動態範圍。場景的動態範圍超過相機動態範圍可考慮包圍曝光或其他策略拍攝,再合併拍攝影像創建高動態範圍影像。
  • ISO與曝光的關係。ISO術語就是光轉換為電子訊號的放大倍率,ISO比標準值(ISO100)高一倍(升一級)對應EV值高一擋,因此與快門速度或鏡頭光圈符合對等定律。
  • 使用直方圖和高光警示。拍攝完後立即檢視直方圖,讓高光部分盡量接近但不接觸圖形的右邊緣,避免高光色階裁切以便保留高光的細節,陰影部分盡量接近但不接觸圖形的左邊緣,以便保留陰影的細節。對於高動態範圍的場景,數位曝光法則:對高光準確曝光再處理陰影。
  • 特定的場景使用特定的測光模式,動態影像矩陣測光模式相當有效,其他靜態場景點測光模式很有效,尤其是拍攝主體隱藏在前景後方和高調與低調的影像時特別有用。
  • 自動曝光模式會受到取景器遮蔽與否、構圖改變、背景變化和主體的影響,我常用手動曝光。

2021年5月26日 星期三

第六章 掌控您的相機(五)

 ISO與曝光的關係

在數位攝影中,術語「ISO」與放大有關,它是調節光量以記錄可接受的影像的手段。數位ISO相對於底片的優勢在於可以為每張單張底片更改ISO值(一捲底片一般可拍攝36張照片,但都是固定的ISO),這是以前僅對單張底片(即大幅面攝影)用戶開放的優勢。這意味著,如果在設定的ISO值下無法實現所需的光圈/快門速度組合,則可以在不影響以前或以後的曝光的情況下增大或減小訊號放大率(ISO)。

例如,假設您正在拍攝瀑布,目的是使水的運動模糊以產生空靈的效果,但是將相機設置為ISO400時,因為照明太亮而無法實現足夠慢的快門速度。通過將ISO等級降低到100,放大倍數減少了四分之一,要求快門保持四倍的打開時間,這可能足以實現所需的效果。

相反地,想像一下嘗試拍攝快速移動的物體,例如飛行中的猛禽。凍結高速運動需要超過1/1,000秒的快門速度,這可能需要將ISO值設置為非常高,例如800,特別是在光線不足的情況下。每次拍攝更改ISO的能力讓數位相機提供靈活性。但是,沒有免費的午餐之類的東西,而這種靈活性是有代價的。

重要的是要認識到數位ISO與底片不同。對於底片,ISO等級與感光度有關,感光度主要由其製造中使用的滷化銀晶體的大小和數量決定。在數位攝影中,ISO與訊號放大有關,也就是說,電荷耦合元件(CCD)根據電容器(像素)中的電荷或互補金屬氧化物半導體(CMOS)根據電流(CMOS)計算出的電壓測量值「乘上」或「調高」的程度,與您調高電視機或收音機的音量的方式幾乎相同。

這兩種上調或下調光記錄程度的方法之間差異,對影像的品質有潛在的影響。在數位攝影中,影像品質受到稱為雜訊或噪音(Noise,隨機產生的錯誤像素)的影響。設定的ISO值越高,雜訊對影像品質的不利影響就越大。因此,儘管數位相機確實增加了曝光設置的靈活性,但是如果要保持影像品質,則這種靈活性的真實程度會降低。

雜訊污染

各種訊號產生器和電子電路的雜訊主要來自所謂的「散粒雜訊(Shot noise)」和熱雜訊(Thermal noise)。光源本身存在著雜訊(散粒雜訊),相機使用的感測器— CCDCMOS,以及信號放大器都會產生散粒雜訊和熱雜訊。散粒雜訊是固有的雜訊是無法避免和消除的,而我們可以盡量降低系統操作溫度來避免熱雜訊,因為系統操作溫度越高熱雜訊就越大。

感測器吸收光子轉換成電子後電子電路將其轉換成電壓,這個電壓再由訊號放大器將其放大,放大的電壓訊號再經數位化後輸出到相機內建計算機處理並儲存。感測器將光子轉換成電子的效率並非百分之百,部份損失產生熱量。產生的熱量越多熱雜訊就越大。因此使用長時間的快門速度時,會產生熱量導致熱雜訊增加。快門速度的實際時間取決於相機,但是通常曝光持續幾秒鐘或幾分鐘可能會導致明顯的噪點。目前的大多數數位單反相機設定快門打開時間最長為30秒意味著它是避免熱雜訊的最大極限。

產生曝光所需的光訊號降低將導致訊噪比(訊號除以噪音)降低,從而增加了可見的雜訊,所以需要在控制最低熱雜訊的情況下,訊號的放大率大於雜訊的放大率。放大器對訊號的放大率定義為輸出訊號功率除以輸入訊號功率。

目前的數位相機都是使用低雜訊放大器。低雜訊放大器將訊號放大100倍時,對應的雜訊只會放大2倍,因此,假設數位放大前訊噪比為1:1,放大後的訊噪比變成50:1,沒有到100倍。那是為什麼現今數位相機的最高ISO定為6400的原因。標準ISO100,放大100倍的ISO10000,而ISO的等級以二進位標示,因此最高ISO定為6400。另外,如果低雜訊放大器只放大10倍的話,雜訊相對小很多,只有增加約25%,即噪音放大率為1.25倍。因此,解決雜訊的方法是始終使用低值ISO等級(例如ISO等級低於1000)拍攝,並避免長時間曝光。當然,這使得某些攝影應用比底片更適合,例如夜間攝影。您可能已經有經驗,在低ISO時,ISO可以與光圈f-數擋和快門速度滿足倒數和線性的關係,然而隨著ISO增加,電子熱雜訊(ISO>1000)起了關鍵的作用,讓信號和雜訊被同時放大。這樣不但影像品質沒改善(訊噪比沒增加)存在的雜訊還變得更加明顯。所以我強烈建議您使用ISO等級低於8001600(考慮2的次方)拍攝,並以不同的ISO值和較長的快門速度測試相機,以真正了解相機在雜訊上的局限性。在JPEG壓縮可能會引入類似雜訊的偽像,並且可能會加劇雜訊的出現。

降噪軟體

可以應用降噪軟體解決方案來克服或最小化雜訊的影響。其中一些解決方案可通過選單選項在相機內使用,並作為一個選項(降噪)或有時作為兩個單獨的選項(降噪-ISO或降噪-時間)。當選項分開時,它們以不同的方式工作。高ISO降噪使用邊緣柔化隱藏噪點,導致影像清晰度下降。另一方面,長時間曝光降噪通過相機產生「暗影像」來進行。有效地,在初次曝光後,照相機記錄了相同曝光時間但關閉了快門簾幕的第二張影像,從而生成了與原始影像相匹配的雜訊模式,從而將雜訊像素內插到影像像素中。以我的經驗,它在低雜訊下有效,但在存在大量雜訊時效果不佳。這也大大增加了相機內的影像處理時間,並增加了電池消耗。

使用電腦的降噪軟體的解決方案比相機內解決方案更為複雜,但是它們共同存在一個問題,即它們都在邊緣柔化的基礎上工作,因此當需要降低雜訊時,影像品質將會受到影響。

為藝術效果使用白平衡

我解釋了當太陽全天升起時光的色溫發生了什麼變化。白平衡(WB)的目的是抵消所產生的偏色,以記錄我們看到的中性白光。當白平衡設置為自動時,相機將始終嘗試消除由當前照明造成的任何色偏條件。但是,這通常會對影像的外觀產生負面影響,例如拍攝美麗的金色日出只是發現相機已有效濾除橙/黃光。

出於速度和簡便性的考慮,我幾乎總是將相機上的白平衡設置為自動,然後在RAW轉換過程中進行任何調整。由於可以在RAW狀態下更改WB,就像在拍攝時已在相機上對其進行更改一樣,因此我不會損失任何影像品質,但可以在現場獲得寶貴的時間。當然,如果要以JPEG模式拍攝,則必須改變WB設置。我測試過我的相機的自動白平衡設置,對於環境光改變的反應還相當精準。您可以在各種照明的情形下,相機設定手動對焦,設置正確曝光(曝光指示器對齊零位置)拍攝一張灰卡或描圖紙。無論照明為何,您都可以得到RGB直方圖和亮度直方圖都重疊(且峰值位置都落在正中央)。

選擇合適的鏡頭焦距

讓我描述一個熟悉的場景。攝影師出現在一個場景中,環顧四周,俯伏在三腳架上,安裝相機(配有變焦鏡頭),然後放大和縮小以達到最佳構圖。當然,有時在無法更改相機位置的情況下不可避免地採用這種構圖方法。但是,這種情況很少見。

這種方法的問題根源可以在光學定律中找到。通過放大或縮小或通過在主鏡頭之間移動來更改鏡頭的焦距時,不僅會改變視角(鏡頭涵蓋了多少場景),而且空間關係也會改變。「空間關係」是指場景中距離不同的拍攝對象在影像框中如何相互關聯。例如,前景中的物體可能會出現在遠離背景的位置,或與背景在同一平面上,這取決於它們的拍攝方式。就空間關係而言,焦距是控制因素。

使用標準焦距鏡頭(相當於50毫米左右),拍攝出來的空間關係就像在人類視覺下看到的那樣。這是因為人眼的彩色視覺的視角類似於50毫米鏡頭(35毫米/全畫幅數位格式)的視角。當焦距朝較長的望遠端(70毫米及以上)改變時,物體之間的空間會縮小,從而使物體看起來比彼此更近。下圖在飛行大白鷺的影像中清楚地顯示了這種效果。在這張照片中,大白鷺的翅膀似乎接觸到水面。實際上,它離水面還有數公尺的距離。使用一個較長的長焦鏡頭(120毫米)導致它們之間的視覺空間接近,從而使場景更加平坦。

相反地,當焦距朝鏡頭的廣角端減小(35mm及以下)時,鏡頭中物體之間的視相空間會伸展,從而提供更大的空間感。這是廣角鏡適合風景攝影的原因之一,在這種攝影中,通常要營造一種空間感。

因此,鏡頭的選擇應確定相機的位置,而不是相反。也就是說,在選擇用於任何給定場景的鏡頭時,選擇應取決於您如何描繪場景中的拍攝對象之間的關係彼此靠近、相距很遠或介於兩者之間。 


有效使用自動對焦

儘管自動對焦在現代是一種有用的攝影工具,它有可能加劇攝影師的懶惰。毫無疑問地,在某些攝影領域,自動對焦​​是一種神奇的工具,例如,拍攝一些野生動物影像,如果沒有它,這些影像很難拍攝到。例如有老花又有近視和散光,手動對焦幾乎是一件不可能的任務,尤其是使用長焦距鏡頭,因此,我時常使用自動對焦和有時加上自動對焦鎖定按鈕的功能(此功能很有用,並將詳述於後)。對其他的人或別的方面,自動對焦可能是多餘的,也會造成麻煩。問題是,什麼時候對您有用而不是不利於您?

追踪還是不追踪

當前大多數數位單反相機都具有兩種類型的自動對焦系統:對焦和鎖定(佳能稱為單次自動對焦,大多數其他製造商稱為單次或單次伺服自動對焦)或對焦與追踪(佳能稱之為人工智能AI伺服和其他人都稱為連續或連續伺服自動對焦。

在自動對焦模式(對焦和鎖定)下,相機會檢測到對焦點並將對焦鎖定在這個距離。當拍攝對象靜止時,這是理想的選擇,因為除非攝影師移動位置,否則相機到拍攝對象的距離(對焦距離)不可能改變。但是,如果拍攝對象靠近或遠離相機,則由於相機仍然對焦於原始(鎖定)對焦點之上,因此會失焦或散焦。這是散焦影像的最常見原因之一。 

對於移動的主體,相機提供了第二個自動對焦模式的選項:對焦與追踪。在此模式下,相機會檢測到對焦點,並以這個距離對焦。但是,它不能鎖定對焦點,取而代之的是,它使用取景器中可見的AF(自動對焦)目標感測器,繼續評估拍攝對象的位置;如果檢測到拍攝對象移動,它將相應地調整對焦距離,從而保持準確的對焦。

例如,假設您正在拍攝一輛駛向您的汽車。第一次對焦在汽車上時,它的距離可能是20米,但是,當您按下快門時,它會移近例如10米的距離。將相機設置為對焦和鎖定模式後,按下快門時,對焦距離將保持在20米不變,從而導致汽車無法對焦10米。但是,在對焦與追踪模式下,相機將不斷重新評估拍攝對象的距離,調整對焦距離,以便在拍攝照片時,對焦點將設置為(在本例子中的汽車)10米。

因此,適當的自動對焦模式設置很大程度上取決於拍攝對象是靜止的還是運動的。對焦和鎖定模式非常適合靜態拍攝對象,例如風景。但是,當對象移動(例如野生動植物)時,對焦與追踪是更合適的選擇。

定位正確的區域

另一個考慮是選擇相框內的多大區域作為對焦檢測,稱為自動區域對焦模式。這個選項視相機的不同而有所差別。所有數位單反相機共有的一種選擇是單點對焦模式,在此設置下,您可以選擇自動對焦目標感測器中的一個(可以在觀景窗中看見的一個小方框)作為主動感測器,而相機將會對這個目標感測器所覆蓋區域內的任何物體進行對焦。這可為提供您一定程度的控制權,尤其常見於對焦於偏離中心位置的靜態拍攝對象(例如,在風景攝影中應用三分之一的規則時)。

此選項的局限在於相機僅使用所選的這個目標感測器提供的信息,而所有其他感測器均處於非啟動狀態。如果拍攝對象移到感測器覆蓋區域之外,則相機將重新對焦在這個覆蓋區域的物體。結果拍攝對象就離焦了。

為了克服此限制,另一個可用的自動對焦區域模式選項稱為動態區域(有時稱為廣域)。 在這裡,您可以預先選擇首選的主動感測器,但是如果拍攝對象移出最初選擇的區域,則其他已啟動的其中一個自動對焦目標感測器,將會抓到拍攝對象的動作並接管自動對焦的過程。 當拍攝對像在相框內移動時,例如在拍攝飛行中的鳥類或移動野生動物時,此選項是理想的選擇。

無論使用哪種選項,重要的是您首先要選擇最適合您的自動對焦目標感測器(通常是最接近影像空間中拍攝對象位置的感測器)。同樣重要的是決定主題是什麼。例如,在風景攝影中,它可能是一個突出特徵的物體,例如橋樑、建築物或岩層。但是,拍攝動物或人,您一定要對焦在拍攝對象的眼睛上,這需要您正確地放對目標傳感器的位置。

在某些相機上有第三個選項,那就是「最接近拍攝對象的自動對焦區域模式」。在該模式下,相機會對焦在最靠近鏡頭的物體上,並自動選擇合適的自動對焦目標測感器。通常被認為最適合傻瓜攝影,此選項也特別適合於不存在前景的不規則移動的物體,例如飛行中的鳥。

2021年5月11日 星期二

山海經(2)--蛙叫和蟲鳴

煮青蛙(四腳魚)到底是山味還是海味。青蛙屬於兩棲動物,兩棲動物料理不知道要歸山味還是海味。我只知道如何釣青蛙和如何煮青蛙。

    四十年前的鄉下灌溉水溝和稻田都可以聽到蛙叫和蟲鳴,尤其是夏秋時期。從傍晚開始蛙叫和蟲鳴不絕於耳,但是不知道從什麼時候開始,不知不覺的好像沒有聽過蛙叫,然而蟲鳴卻不絕於耳。隨著年紀增長發覺蟲鳴越來越大聲,甚至沒有特定的時間,才能聽得到蟲鳴。蟲鳴是無時無刻的,從來也都不太在意它。退休後閒來無事,才發現這些蟲鳴不會跟以前一樣,您跺一下腳就會稍微減少。跺腳嚇一下昆蟲,讓昆蟲們暫時停止唱歌,一般來說是相當有效的方法。這個方法隨著年紀增長也逐漸失效。蟲鳴仍然是不絕於耳,但是很少聽到蛙叫。

第六章 掌控您的相機(四)

 何時使用哪種曝光模式

在四種主要曝光模式中,除非在非常特殊的情況下,否則我只使用其中兩種。儘管我經常控制快門速度,但我還是使用設置光圈優先自動曝光(AE)模式來拍攝大多數的野生動物影像。出於簡單的原因,我使用光圈優先模式而不是快門優先模式。最廣範圍的鏡頭具有八種光圈設置(f/2.8f/32)。相比之下,相機有19種快門速度設置。如果將相機設置為快門優先模式,將有11種快門速度,在該速度下將沒有相應的光圈產生適當的曝光,從而導致快門鎖定。通過選擇鏡頭光圈,除了在極端照明條件下(例如在夜間)之外,極不可能沒有相應的快門速度。我唯一偏離使用光圈優先曝光模式控制快門速度的方法的時候是我需要非常特定的快門速度時,尤其是在使用閃光燈時。拍攝風景時,我幾乎總是選擇手動曝光模式。這部分是由於缺乏對風景攝影的緊迫感,這與我的許多野生動物攝影不同。

手動曝光模式

在許多方面,手動曝光更容易補償。手動曝光模式下的數位相機不會自動設置光圈或快門速度 ,您必須手動完成。這很簡單。相機在取景器內顯示曝光指示器。它通常出現在取景器顯示屏的底部或右側。通常情況下,曝光指示器也會相機的LCD面板上顯示。

您設置相機讓曝光指示器刻度對齊零的位置,則您的曝光按照測光儀的建議而不進行任何曝光補償。如果需要引入補償,只需將指示的曝光與零以外的其他數值對齊。在曝光標尺上將指示的曝光設置為+1以添加一個光源擋數,到-2以減去兩個曝光擋數,依此類推。大多數數位相機的曝光指示器刻度允許以1/31/2擋的增量進行調整。

如果您的相機在曝光標尺上沒有+ - 標誌顯示哪個方向的變化增加光線和哪個方向減去光線,請進行以下簡單測試:測量場景並將曝光指示設置為零。通過將相機更改為較慢的快門速度來調節相機以增加光線。曝光指示器移動的方向是正補償方向。另一個方向是負補償。

我已經說過,我幾乎所有的數位攝影都使用手動曝光,因為手動曝光可以更容易地獲得我所需的精確曝光。手動曝光的缺點是必須在測光時手動調節快門速度和光圈控制,因為相機不能主動為您完成。這也是一個很大的優勢!我稍後會告訴您為什麼。我承認當環境光線亮度頻繁變化時,手動曝光的效率也會略微降低。

讓我來描述一下我如何使用手動曝光自然風景攝影。我在遊覽車上拍攝覆蓋靄靄白雪的山丘和藍天白雲,因為需要快速取景消除雜亂不想要的東西,我以24-120 mm的變焦鏡頭並設定焦距98mm拍攝。 車子移動很快又要有足夠景深讓前景的白雪山丘和背景的藍天白雲都銳利對焦,我設置ISO800和鏡頭光圈f/8,並事先調好超焦距讓整個場景都十分清晰。首先我對雪景測光,並移動快門速度控制,直到曝光指示器與零位置對齊,這意味著沒有曝光補償。 拍攝影像並檢查直方圖。 獨特的雪景大多是白色的,如前面所述測光錶把它當中灰色階,所以計量導致直方圖低於右測邊緣。我將快門速度調慢1.3擋來移動直方圖(我的相機設置為使用1/3擋增量),然後拍攝另一張影像。


新的直方圖幾乎觸及右邊緣而沒有色階裁切,得到快門速度為1/640秒,這正是我想要曝光RAW影像的方式。雖然我們經歷了幾個步驟,但達到最佳曝光時間不到10秒,它快速、簡單、精確。接著,我就用同樣的設置沿路拍攝跑過的風景。

將場景拉到最近(焦距120mm),以同樣的曝光條件在拍攝一張如下圖。如果我重新測光,移動快門速度控制,直到曝光指示器與零位置對齊,要得到正確曝光可能需要將快門速度調慢2擋,但是我沒有時間這麼做,因為機會稍縱即逝。所以手動曝光是最佳、最有效的方法。 


自動曝光的問題

我們知道絕大多數自然攝影師,在必要時依靠自動曝光模式和曝光補償來獲得精細曝光。 大多數人對自動曝光感到滿意,確實有效,但我真的不認為這是拍攝大多數自然影像的最佳方式。特別是對於風景攝影,自動曝光將是一種損害。以下我來說明為何比起自動曝光,使用手動曝光反而是更快、更容易、更精確。

通過取景窗的光線

當您的相機設置為自動曝光,在實際曝光時您的眼睛是離開取景器的,可能會出現曝光不足的影像。這是景觀照相時的常見現象,因為大多數人傾向於將相機安裝在三腳架上,通過取景器進行構圖,然後在按下快門時眼睛再離開取景器。他們這樣做是為了避免在實際曝光期間觸摸和晃動相機。然而,當攝影者的眼睛沒有遮擋目鏡時,取景器沒有遮擋,雜散光進入目鏡。雜散光增加了透過鏡頭的光線並錯誤地使測光儀認為測量的光線比正確的光線更亮。測光儀相應地減少了其推薦的曝光,場景基本上曝光不足。這個問題不會一直發生。如果相機處於陰影部位,但場景被照亮太陽,你可能不會有困難。然而,如果您正在拍攝的場景很暗或者您使用濾鏡對其進行了暗化處理,如果取景器上有相當明亮的環境光線,您可能會得到曝光不足的影像。請注意,在這種情況下使用曝光補償添加曝光無濟於事。

這個問題對於相機製造商來說是眾所周知的,一些製造商提供了一個目鏡蓋的配件,以便在使用自動曝光時關閉取景器。如果您的相機沒有取景器的開關或蓋子,請將手緊緊靠在取景器前面,而不要觸碰相機。用暗色的帽子遮住取景器以避免雜散光可以解決這個問題。

在手動曝光模式下進行測光時,您的眼睛會遮擋取景器。一旦設置了曝光,您可以忽略進入取景器的環境光,因為曝光設置不會改變。由於雜散光不再是攝影師的問題,您可以專注於其他的事。只有這個好處足以讓您選擇手動曝光!

構圖改變

使用自動曝光時,改變構圖是另一個困難的來源。假設你正在拍攝一個可愛的瀑布。你首先將瀑布框架相當緊,所以影像是大約80%的白水,周圍是20%的黑色岩石和松樹。使用直方圖和曝光補償控制,可以確定最佳曝光。一切都很好,直到您做新的構圖,使瀑布更小,並包括更多的黑暗環境。如果使用的自動曝光,因為受到深色岩石區域的影響,測光儀將會看到物體變暗並且會增加其推薦曝光的光線。額外的光線可能很容易使白水過度曝光。當然,應該始終檢查直方圖並突出顯示警報,這時您需要額外的時間以確保良好的曝光!

只要環境光線不變,您就可以再整天中隨意放大和縮小構圖框架,同時保持相同的曝光。在變焦時包含多一個黑暗岩石和一棵很亮的樹可能確實會引起了測光錶改變推薦曝光,但在使用手動曝光時,相機不能在沒有攝影師同意的情況下改變其快門速度或光圈。使用手動曝光時,改變構圖並不影響曝光條件,因此,使用手動曝光可以更快、更容易、更精確。

即使使用大多數可變光圈變焦鏡頭,前面的討論都是正確的,前提是您從最大光圈向下調曝光擋數。您可能大約以f/16拍攝以最大化景深,並且在較小光圈下的典型現代變焦鏡頭沒有問題。這些鏡頭可以在任何焦距下保持f/16。但是,如果您處於最大光圈,例如焦距最短時光圈為f/2.8,在增加焦距以放大瀑布時,光圈將自動朝向f/5.6或其附近變化。這需要相應的快門速度變化以保持相同的曝光。這種滋擾、最糟糕的是攝影災難。

主體的影響

如果您的主題從這一次拍攝到下一次拍攝已經改變,則可能會出現自動曝光問題。我認為景觀是相當固定的,但是一些景觀肯定會改變,即使您沒有改變構圖。您有沒有在有霧的早晨拍攝,當霧變稠然後變薄?當它被厚厚的白霧籠罩時,如果曝光對於場景是正確的,當霧變薄並且在場景中顯示更多黑暗的樹幹時,影像肯定會曝光過度。嘗試拍攝在岩石海岸線上撞擊的海浪。您希望在白色波浪中保留細節,因此您可以使用自動曝光、曝光補償和直方圖和高光警示,以獲得最佳的曝光。讓我們說波浪已經填滿了影像的三分之一。 當一個特別強大而引人注目的波浪填滿影像的三分之二時會發生什麼?儀表現在看到更多的白水,導致儀表減少曝光並使影像曝光不足。 這些情況都不是手動曝光的問題。 



當背景變化

不斷變化的背景是野生動物拍攝的常見問題。想想在鰲鼓濕地野生動物保護區飛行的一隻白色黑面琵鷺。當它離開水面時,它可能會遇到深藍色的水。然後它對著黃色的沙灘,當它飛得更高時,它出現在淺藍色的天空,甚至可能通過一片白雲。改變背景不斷改變自動曝光。然而,黑面琵鷺的環境光是恆定的,因此曝光變化是不正確的。

如果您改變您的位置,這也會發生在風景中。讓我們再回到我在遊覽車上拍攝雪景的例子,遊覽車快速行進,我從覆蓋靄靄白雪的山丘和藍天白雲的場景變換到大片黑色石頭岩壁與數棟紅瓦農舍。這時相機測光表會建議不同的曝光值,然而,還是在晴朗的天氣,沒有白雲遮蔽太陽,環境光線沒有任何改變,因此,實際上我不用改變曝光量就可以直接拍攝。在自動曝光模式下,因為比起前面的狀況,場景中增加了大部分的黑色岩壁,相機測光錶會建議提高曝光量,其結果會讓大部分場景過曝。這不是我想要的結果,所以,手動曝光還是最佳的曝光模式。

另外,在秋天的色彩尖峰與黑暗的森林背景很好地隔離一棵充滿活力的紅楓樹。使用常規技術將直方圖準確地放在您想要的位置。然後通過走下山來改變拍攝角度,使樹木同樣清晰地隔離,但是對著淺藍色的天空。大多數測光模式不僅會自動考慮樹木,還會自動考慮光線背景,並導致天空和樹葉曝光不足。這些例子都不是手動曝光的問題,但是自動曝光模式可以從攝影師的手中搶奪控制並在沒有他意識的情況下破壞影像。這正是我不喜歡自動曝光的原因!

不均一的全景曝光將數位影像拼接在一起的能力為每個人打開了全景攝影的世界。通過拍攝幾張水平掃瞄相互重疊30%的景觀影像,非常容易再將它們拼接在一起。這樣只有當影像具有相同的曝光時才能正常工作,這僅在使用手動曝光時才可能。假設您在拍攝中使用自動曝光,其中場景的一端充滿了深色的松樹,另一端是淺灰色的岩石。當您從一端平移到另一端時,主體色階的變化將導致相機改變曝光。岩石和樹木上的不同曝光可能不明顯,但全景的每個部分都會有不同的天空。但是您希望天空是均勻的藍色,而不是在影像的一側是亮,而在另一側是暗的。這是拍攝全景影像時我建議手動曝光的另一個原因!