Light Science And Magic 记录

Posted by Lzz on May 23, 2023

什么是光

  • 光是我们能够看到周围世界的原因。更准确地说,光是一种电磁波,就像无线电波和X射线一样。它既有波动性(就像水面上的波纹那样传播),又有粒子性(我们可以将其视为一种叫做光子的粒子)。

    光的速度非常快,约为每秒300,000公里。这也是宇宙中的最高速度。所有的光都是以这个速度传播的,无论它的颜色(或者说频率)是什么。

    光的颜色取决于它的波长或频率。我们人类可以看到的光波长范围大约在400纳米(紫色)到700纳米(红色)之间,这被称为可见光谱。波长更长的光被称为红外光,我们不能看到但可以感到它的热量;波长更短的光被称为紫外光,我们也不能看到,但过多的紫外光会对我们的皮肤和眼睛造成伤害。

如何描述光线

我们首先要关注的是光线的亮度,色彩,和对比度

  • 亮度:亮度描述的是光的强度,或者说一定面积上照射到的光的数量
  • 色彩:可以通过描述光的色温来描述其颜色。色温是基于物体加热时颜色变化的概念,例如,较低的色温通常表示更红或更暖的颜色,而较高的色温表示更蓝或更冷的颜色。

  • 对比度 :对于单个光源而言,光源的面积大小影响对比度的主要因素,小型光源生产的往往是硬光,而大型光源产生的往往是柔光

光与用光

摄影用光远不止光线本身那么简单,摄影用光探讨的是光线,被摄影对象和观看者之间的关系,因此,如果我们想要谈论更多关于摄影用光的话题,我们就必须讨论被摄对象的特点

对于照射在被摄影对象上的光线,被摄影对象能够以3种方式做出反应 :透射吸收反射

光的透射

  • 折射 :折射是由光在不同介质中的传播速度不同而产生的,光线在进入密度较大的玻璃是传播速度减慢

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  • 直接透射 和 漫透射 :image-20230525002750946

光的吸收

  • 被物体吸收的光线不再被视为可见光,被吸收的能量依然存在,但会以一种不可见的形式,通常为热量,由物体释放出来

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光的反射

  • 光的反射是指光线照射到物体表面后被反弹回来的现象

反射的类型

  • 光线会在物体表面发生 漫反射直接反射偏振反射(它通常被称为“眩光”),大多数物体表面都会 同时 产生三种反射,只是每一种反射类型所占的比例因物体而异,在这种 混合反射 中,每种反射所占的比例使得某一物体的表面看起来与其他物体不同。

漫反射

  • 不论从哪一个角度看,漫反射的亮度都是一样的,这是因为来自光源的光线被物体表面向各个方向均匀地反射

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  • 光源的 对比度不会影响 漫反射的结果

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  • 从光源到被摄体表面的距离却影响着漫反射的效果,光源离被摄体越近,被摄体就越亮

  • 平方反比定律 :与物体保持特定的距离的光源照射在物体上所产生的亮度,将是两倍距离外的相同光源所产生的亮度的四倍,同样,是三倍距离外的相同光源所产生的亮度的九倍

直接反射

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  • 光线从光滑的表面以与照射角度相同的角度反射出去,更准确地说,入射角等于反射角,这意味着能够看到直接反射的点取决于光源和被摄体的角度以及照相机所处的位置

  • 我们不需要知道光源和物体的距离有多远,无论距离光源多远直接反射的影像亮度都是一样 的,但是需要注意的是,反射光的面积却发生了变化,这种面积上的变化并没有违反平方反比定律,我们把灯移近到一半的距离,镜子会反射四倍的光线,正符合平方反比定律,反射影像的覆盖面积也扩大到原来的四倍。

角度范围

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偏振反射

  • 偏振反射和普通光线的直接反射非常相似,摄影师通常采用同样的方式处理这两种反射光
  • 但与直接反射不同的是,偏振光的反射影像总是比光源本身的图像暗得多

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  • 偏振反射 不像 非偏振反射 那么亮

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  • 在两个孩子中间放一排栅栏,如下所示,现在绳子只是上下晃动,不再呈弧形旋转,上下晃动得绳子就像偏振光得光子路径上的电磁场

  • 就像栅栏阻隔了跳绳的振荡能量一样,偏振滤镜中的分子阻隔了光子的能量,使得光子只能在一个方向振荡,有些物体表面的分子结构也会以同样的方式阻隔部分光子能量,我们将这种光线看作 偏振反射 或 眩光

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偏振反射 还是 普通的直接反射

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理解的偏振反射

  • 偏振反射是一个光学现象,它涉及到光的电磁性质和如何与物体互动。当我们谈论光的偏振时,我们实际上在讨论光波电场振动的方向

  • 在自然环境中,光通常是无偏振的,这意味着光波的电场可以在任何方向上振动。然而,当光照射到某些表面(如水面或玻璃)时,反射的光可能会被偏振,也就是说,反射的光波的电场可能主要在一个特定的方向上振动

  • 当入射光在特定的角度(被称为Brewster角)照射到平面表面时,反射的光将完全偏振。这个角度取决于材料的折射率。

    我们可以利用偏振的特性来滤除反射光,这就是偏振镜片(如太阳镜或相机滤镜)的工作原理。它们可以阻止特定方向的光波通过,从而减少眩光或提高对比度。

    总的来说,偏振反射是光与物体互动的一种方式,影响了光的性质并可以被用于各种应用。

表现物体的表面

摄影师的处理工作

  • 摄影用光主要对付两种极端的情况:高光和阴影。当我们妥善处理好这两种极端情况时,两者之间的中间影调也基本会取得令人满意的结果。高光和阴影共同表现物体的构成,外形和立体感,但仅有高光通常已经足够表现物体的表面状态了

  • 用光的第一步是观察场景中的被摄对象, 确定是何种反射造成了被摄体的特定外形, 下一步是确定光

    源、 被摄体和照相机的位置, 以便能够很好地利用某种反射而将其他两种反射的影响降至最低。

    我们在进行这些工作时, 要明确我们想让观者看到的是哪种反射,然后再进行拍摄, 以确保他们看到

    的正是那种反射而非其他

利用漫反射

  • 漫反射能够使我们了解被摄体的明暗程度, 书本的印刷页面上黑白分明, 这取决于产生大量谩反射的

    区域(纸张), 以及几乎没有漫反射的区域(油墨)

  • 因为漫反射会对光波进行选择性地反射, 所以反射光中会包含被摄体的大部分色彩信息,如果我们用

    品红色油墨和蓝色纸张印刷本页,你就明白这个道理了, 因为页面的谩反射会告诉你一切

  • 注意漫反射并不能告诉我们更多有关被摄体材质的信息,如果我们不用白纸, 而是在光滑的皮革或者

    塑料上面印刷,那么漫反射看上去差不多还是相同的,(但你能够通过直接反射看出材料的不同

光源的角度

  • 情况一:

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  • 情况二:

    当无法移动原作,而且还是拍摄大型油画,而且有比较多展示柜和座椅的情况下

    • 当相机装上超广镜头,距离更近的方案

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    • 当相机距离比较远的方案

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光源的距离

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  • 实践中, 我们只需要将光源距被摄对象稍远一些,能产生可以接受的均匀照明就行了

通过漫反射和阴影表现质感

例子

  • 安装在照相机顶的独立闪光灯拍摄图4.14中浅蓝色海绵的表面细节,如果我们的目的是表现其

    质感的话, 那么这幅照片毫无疑问没有达到目的

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原因:海绵的明亮色彩导致了这个问题, 我们知道光照下的所有物体都会产生漫反射, 并旦理想的漫反射其亮度与照明角度无关,因此, 照射在海绵纹理颗粒侧面而反射回照祖机的光线几乎和照射到颗粒顶部的光线同样明亮

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解析 :如图4.15所示, 可通过将光源移到与海绵表面成较小角度, 使其 “掠过” 表面纹理的方法解决这一问题。 在这种用光设置下, 每个纹理颗粒都获得了一个高光面和一个阴影面

利用直接反射

例子

保持和上面的用光方式:图4.15的用光方式

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不好看的理由:侧光能够在纹理颗粒的一侧形成阴影,另一侧产生漫反射高光, 我们就是运用这种方式来表现海绵表面的细节的,在黑色皮面笔记本封面上, 相同的阴影存在于每个纹理颗粒的一侧, 但颗粒另一侧的漫反射高光消失了,这张照片的问题在于被摄对象本身,它是黑色的, 根据定义, 黑色物体几乎不产生漫反射

方案

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解析 :注意这种布光方式可能和成功拍摄海绵的布光没有太大区别, 只不过我们把光源放置在被摄体上方, 而不是位于被摄体一侧, 这就几乎消除了能够表现海绵纹理的小块阴影,我们采用大型光源取代小型光源,这意味着保留在纹理中的少量阴影会过于柔和, 以至于不能清晰地展现对象的质感

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表现复杂的表面

例子

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  • 直接反射只能够告诉观察者木头表面是光滑的,而漫反射则是表现光滑表面下的色彩和质感的关键因素