第二节 摄影感光成像原理

通过镜头形成的影像，必须固定和显示出来，这就要靠照相机内的感光元件来记录、存储影像。照相机的类型不同，主要是其感受和记录影像的元件不同，如目前最常用的数码照相机采用的是图像传感器（光电耦合器CCD、CMOS），而传统照相机采用的是感光胶片。这两种器材的感光成像原理是一样的，它们对光、色的接收和反应过程也大体相似（图1-3）。

1.光、色与影像感光元件的关系

光（色）是电磁波的一部分，范围很广，但人眼对光和色的感受是很有限的，大部分并不能直接看到。人眼只能感受到光谱中波长为380～760纳米这一范围内的光。常规的照相机感光元件，无论是数码感光元件（CCD或CMOS）还是传统感光胶片，都是根据人眼感受光、色的特性设计和制造的，并追求还原人眼的感受。

①光是感光元件记录影像的前提，没有光就没有影像。当你走进一间黑暗无光的室内，眼前漆黑一片，如果你拿起相机拍摄照片，那么无论是传统胶片还是数码摄影，它们都无法记录上任何影像。所以说光是摄影的前提和基础。

②感光元件与人眼的视觉感受有很大不同。不论是传统胶片还是数码感光元件，都有一定的局限性，它们记录和再现客观世界的本领不是万能的，与人眼差距很大。

一是人眼可以在白雪到黑炭这样明暗差距极大的范围内（1∶300以上）工作，并能迅速调整获得合适的视觉影像，而照相机感光元件就做不到，只适宜1∶128以下的明暗差距。若被摄景物的明暗亮度之比超出了影像明暗比值范围，就得不到理想的影像。过亮部分雪白一片，过暗部分漆黑一片，两者都缺乏影像的层次和细节。

二是不同光源（色温不同）照射到白色物体上，呈现不同的颜色，如钨丝灯下物体会偏橙黄色，日光灯下会偏浅蓝色。对于不同光源的照射，人眼可以自我调节，克服色差，将不同灯光下的白色物体都视为白色（实际上有差别）照相机感受光色时，如果不进行光源的白平衡调整，就会出现白色不白的问题。现在数码照相机通过白平衡装置调节，来适应不同光源光色的变化非常方便，能够保证白色的正确还原。传统胶片照相机则比较死板，日光型彩色片在日光下拍摄，灯光型彩色片在灯光下拍摄，才能保证白色的正确还原。

③获得特殊影像效果需要使用专门的照相机。有些影像效果的获得，是建立在特殊的感光元件基础之上的，如红外摄影就是使用红外线胶片来获得。像这种专门针对某类光线特点来完成特有的影像效果，从拍摄到制作，都有专门的材料及工艺，如X光胶片、黑白胶片、水下照相机等。为了获得特殊的影像效果，摄影者需要选择使用相关的器材。

2.数码照相机的要点

数码照相机是当前最受欢迎的影像工具，与传统照相机采用胶片记录影像不同，它是采用更为方便、快捷和实用的图像传感器、存储磁卡来感受、存储影像。

传统胶片以涂有卤化银乳剂的胶片为感光材料图［1-4（a）］，当其感受光线后便以模拟的方式记录影像。其工作过程是先由胶片上的卤化银乳剂层感应通过镜头透射来的光；然后通过化学方式处理胶片，对感光胶片上的潜影进行显影、定影等处理，获得固定可见的物体影像。

数码照相机的工作过程是利用CCD或CMOS等图像传感器，将镜头纳入的影像感光信号转变为电信号，通过A/D（模拟/数字）转换器记录下来［图1-4 （b）］，以数字影像方式保存、传送。这时就可以在显示屏上直接观看，或者通过网络传到各地。

两者相比，数码照相机（数字影像）具有非常明显的优势。

①从材料上看，数码照相机具有固定投入和长期使用的优点。一次性购置数码照相机后，可以反复使用拍摄；不需要像传统照相机那样不断重复购置大量胶片。

②从功能上看，数码照相机具有功能多、范围广的优点。例如感光度、白平衡这两项重要的工作性能，传统胶片都只是固定一个指标，拍照受到很大限制；而数码照相机就先进多了，目前数码照相机上最少设置有5挡（ISO100～1600度）感光度，等于拥有5种不同感光度的胶片，可以根据需要自由调节使用，白平衡也有6个模式可以选择，工作范围增加了许多倍，这就是传统胶片望尘莫及的。

③从操作上看，数码照相机具有直观易学、简便可靠的优点。数码照相机不用胶片而是数码感光元件，可以随拍随看，发现了问题可以及时更正，立刻重拍，有效地保证了拍摄的成功率和学习的有效性。

④从后期制作上看，数码影像及其制作具有无化学污染、明室操作、安全可靠、使用方便、传输简易等优点，极大地节省了人力和场地。传统影像则有化学污染、暗室操作、容易失误、操作麻烦、工作效率低、传输不易等弊端。

⑤数码影像能够直接以数字方式保存和瞬间传送（图1-5），快速转换为各种可视的图像。传统胶片只能通过照片实物来保存和邮寄传递，既浪费时间也消耗宝贵的资源。

⑥随着数码科技的新发展，数码照相机上又出现了照片拍摄和视频拍摄同步合一的功能设置。一台照相机既能拍摄照片图像，又能拍摄视频影像，一机两用，相互补充，为人们的学习、工作提供了极大的便利。

所以，当今数码摄影已经代替了传统胶片摄影，成为发展最快、最迅猛的摄影手段，最方便、最好用的摄影工具。而胶片摄影则变成了一种特殊的艺术创作手段，只有少数艺术家用它来创作具有胶片特色的摄影作品。