高速摄影的原理

由:约翰·富勒

摄影师是如何捕捉到这一水滴的图像的?查看更多 很酷的相机照片
迈克尔•达勒姆/盖蒂图片社

摄影的精神在于捕捉瞬间。生活有时会过得很快——匆匆而过——我们喜欢把记忆冻结起来,留到以后再回忆。

但是那些我们来不及记录的瞬间又该怎么办呢?那些我们无法用普通的傻瓜相机拍下的瞬间相机甚至用肉眼看到?如果你想拍一颗呼啸而过的子弹,很有可能除了背景什么都没拍到。类似地,如果你想用数码相机捕获蜂鸟在空中拍打翅膀,这只鸟的翅膀在你的照片上看起来就像一个巨大的三角形模糊。

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然而,人们拍过这样的照片:一颗子弹从苹果的一边射出来,苹果核刚刚开始爆炸,子弹清晰可见,就像你把它握在手里一样。乐动体育网站5.0《自然》杂志经常突出鸟儿在半空中冻结的照片,你可以数出它们翅膀上羽毛的数量。乐动体育网站5.0还有许多水球爆裂的照片,眼镜碎了,水滴溅到了表面——不管你怎么努力,你都看不见这些东西。他们是怎么做到的?

的艺术高速摄影记录这些快速移动的物体,记录人类通常看不见的东西眼睛。科学家们使用高速照片来研究物理运动,测量表面张力和引力效应等现象。军方用高速拍摄的照片来观察其准确性导弹还有火箭,甚至可以记录乐动体育网站5.0下核爆炸的核心发生了什么。体育摄影师也会使用高速摄影来拍摄快速移动的体育赛事,比如纳斯卡比如,自行车比赛和赛马比赛。高速摄影也有它的艺术价值,因为艺术画廊和杂志经常展示令人惊叹的高速照片。乐动体育网站5.0

人们拍摄高速运动的照片可能会看到一些以前从未见过的东西。那人们怎么能拍下高速子弹的照片呢?你需要什么样的相机来拍高速照片?这是容易做到的,还是需要大量的练习或昂贵的装备?要了解人们如何在胶片上捕捉无形的东西,请往下读。

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高速摄影基础知识

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一种手动单反相机,快门打开。
百分比/Dreamstime.com

要了解高速摄影的基本原理,重要的是首先要了解摄影的基本知识和相机的工作原理。更具体地说,它有助于理解手动相机的工作原理,而不是新的自动相机和数码相机。虽然可以用自动相机拍摄高速物体数码相机,说到高速摄影,相机越手动,拍出来的照片就越成功。因此我们将重点讨论手册系列单反相机的基本原理摄影

当然,相机最重要的部件之一是镜头。透镜是一种简单的弯曲玻璃,它可以弯曲并改变入射方向形成一个真实的图片,或者是对镜头前场景的精确再现。通过透镜弯曲的光本质上是“画”在透镜上的电影在相机;事实上,毫不奇怪,“photography”这个词的词根是希腊语,意思是“用光绘画”。

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你不能只是把镜头对准一个物体,就希望你的照片能照出来。有两个非常重要的因素决定了胶片如何曝光:

  • 有多少光穿过透镜
  • 胶片在光线下曝光的时间
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用高速摄像机拍下了一块飞溅入水中的岩石。
迈克尔•达勒姆/盖蒂图片社

第一个因素,进入胶片的光量,是由相机控制的孔径,这是一个可以扩大或缩小大小的圆形开口。光圈的工作原理和虹膜一样,需要更多光线的时候,光圈就会变大;当你需要遮挡一些光线时,圆圈就会变小。一组在相机光圈控制上的数字叫做太多描述圆的大小。f光圈与孔径大小成反比:f光圈数越高,孔径越小。例如,f/11的光圈比f/8的光圈要小,透光量也要小。

与光圈一起工作并决定第二个因素,即胶片暴露在光线下的时间长短的装置叫做光圈快门。快门基本上是一种帘子,它可以打开和关闭,使胶片暴露在光线下。更具体地说,它是快门速度——快门打开和关闭的速率——这真的会影响胶片的曝光。快门速度通常以几分之一秒来衡量,一般从1秒到1/1000秒不等。快门打开的时间越长,进入胶片的光线就越多。

那么这些因素是如何影响高速摄影的呢?要了解高速摄影师如何在胶片上捕捉如此快的动作,请阅读下一页。

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高速摄影:闪光持续时间,快门速度和曝光

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澳大利亚珀斯的高速公路十字路口。乐动体育网站5.0
约翰羊肉/盖蒂图片社

要了解高速摄影,我们也必须看一下它的反面:长曝光摄影。这项技术需乐动-软件要在摄像机中曝光更长的时间——从八分之一秒到几分钟不等。

交通在城市中,黄昏、黎明和夜晚的场景是你通常会在长曝光照片中看到的那种类型的照片——在那些照片中,汽车的前灯不是光点,而是交叉在画面上的长长的光条纹,彼此融合在一起。这是因为汽车前照灯的光实际上穿过了画面的框架,并暴露在画面上电影持续时间更长。

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水球爆裂的时候。
贾斯汀却把/Dreamstime.com

如果你想用同样的长曝光方法拍一张像子弹这样的东西,你几乎看不到边框上有一条细线。因为子弹的图像会穿过相机镜头在不到一秒的时间内,过多的光线会捕捉到子弹从图片的一边到另一边的整个路径。

高速摄影的成功在很大程度上取决于胶片曝光的速度。因此,高速摄像师严重依赖闪光灯要拍照,用极短的闪光持续时间——光爆发越短越好。正因为如此,许多高速物体都是在完全黑暗中拍摄的。在这种情况下,相机的快门只是在拍摄时打开;如果房间里没有光,胶卷就不会曝光。一旦物体穿过画框,闪光装置就会发出一束光,而那一刻是唯一被画到胶片上的东西。乐动体育网站5.0足够的flash持续时间可以短至30微秒或0.00003秒。

摄影师在户外拍摄自然场景或体育赛事显然不能让一切都处于完全的黑暗中。在这种情况下,摄影师依赖于极快的快门速度。通常在阳光下拍摄的照片,快门速度可能只有1/125秒,而高速摄影的快门速度要快得多——高达1/8000秒。

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像这样的闪光灯可以提供非常短的光线来捕捉快速移动的物体。
Paha_1 /Dreamstime.com

一个摄影师是如何将所有这些因素完美地组合在一起,从而得到如此清晰的照片的呢?要了解高速摄影的检测、同步和其他重要方面,请阅读下一页。

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高速摄影:检测、同步、成像

鲍勃Elsdale /盖蒂图片社

要想获得凝固在时间里的那一刻的完美、水晶般清晰的图像,需要三个重要因素共同作用才能制作出一张高速照片:

  • 检测
  • 同步
  • 成像

因为被记录的动作发生得太快了眼睛要看清楚,快速移动,有时不可预测的物体需要检测到远程。这基本上是照片的主体,让相机知道什么时候拍摄。通过电子连接各种触发器——包括声音、振动、接触或光中断——到a闪光单元时,高速物体几乎可以瞬间“辨别”闪光,何时释放出一束光。

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这张照片中的枪声触发了闪光灯,而不是摄影师。

声音触发器通常用于高速摄影,主要是因为它们易于制作和使用。声音触发器基本上有三个部分:麦克风,放大器和一个可控硅(SCR)。摄影师可以使用普通的麦克风,而不是你在剧院舞台上看到的那种压电薄膜乐动体育网站5.0这是一种压力敏感膜,能对气球爆裂、玻璃破碎或拍手声等尖锐声音做出反应。压电薄膜所接收到的声音由放大器,向SRC发送电流。SRC通过阴极和阳极连接到闪光单元上,通过缩短闪光时间来充当闪光爆发的开关。乐动体育网站5.0如果在一个完全黑暗的房间里拍摄物体,相机的快门可以保持打开而不暴露胶片。

如果摄影师是在室外拍摄,并且依靠快速快门速度,那么拍摄的时机当然也是非常重要的。相机一定是同步拍下一个物体穿过框架的瞬间。这包括了解物体运动和相机拍照所需时间之间的延迟时间。

成像就是光在胶片上画图像的过程。有时,摄影师使用的胶片类型会影响高速拍摄的效果。高速摄影也要考虑在内电影速度或胶片对光的敏感性。胶片速度的测量通常被称为ISO(国际标准化组织命名为ISO), ISO越低,胶片曝光所需的时间就越长。乐动体育网站5.0例如,速度为ISO 800的胶片比速度为ISO 100的胶片更快、更灵敏。因为高速摄影师使用的是低亮度,他们通常会用更快的速度来弥补短时间的光爆发。

即使有非常精确的准备,高速摄影师也要依靠运气和严密的组织才能拍出这么好的照片。要想捕捉到一颗形状完美的水滴,需要花费数小时的时间,拍摄100多张照片。然而,对一些人来说,让时间停止并看到一些从未有人见过的东西的可能性比投入的时间更重要。

有关摄影科学的更多信息,请参阅下一页。

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来源

  • 库克,约翰。高速摄影:对快速运动和瞬间事件成像的指南。HiddenWorlds.com。2005年4月7日。http://www.hidden-worlds.com/highspeed/index.htm
  • 冬天,罗兰。"高速闪光摄影的电子指南"HiViz.com。1999 - 2008。http://www.hiviz.com/activities/guidebook/eg_contents_full.html