1.1.1 摄影摄像技术的原理

摄影摄像技术的基本原理是利用光的行为和胶片或图像传感器等感光物件来捕捉和记录影像。摄影师可以利用相机等设备捕捉和记录现实世界中的人、事、物。了解摄影摄像的基本原理，可以帮助摄影师创作出优秀的摄影摄像作品。

1.摄影技术的原理

摄影技术的主要原理是透镜成像原理和感光显像原理，由于传统摄影与数码摄影在技术上有所不同，所以它们的原理也有一定的区别。

（1）传统摄影技术原理

传统相机使用胶片作为感光介质，其内部的透镜可以将光线聚焦到胶片上，透镜的形状和曲率（描述曲线或曲面弯曲程度的物理量）决定了光线的聚焦位置。图1-1所示为某款传统相机背面的内部结构，右侧区域用于安装胶卷，中间部分是相机的透镜。

胶卷是胶片的载体，如图1-2所示，胶片通常由一层光敏物质（如银盐晶体）涂覆在透明的塑料基底上，当光线通过透镜进入相机时，会在胶片表面激发光敏物质，光敏物质发生化学反应，将光线的信息转换为隐形的图像，之后再经过显影、定影、冲洗和干燥等处理，最终得到可长期保存的胶片。

就成像原理而言，传统摄影技术主要涉及透镜成像原理和感光显像原理。

● 透镜成像原理。透镜成像原理是指当光线从被摄物体发出时，通过镜头进入相机，然后通过透镜后发生折射现象，最终形成被摄物体的倒影，如图1-3所示。

● 感光显像原理。感光显像原理是指透过相机镜头进入的光线通过透镜聚焦到胶片上，胶片上的光敏物质发生光化学反应，将光线信息转换为隐形图像。胶片的基础结构包括基片层、感光层、亮度调节层和保护层，如图1-4所示。基片层是胶片的最底层，通常由聚酯薄膜（一种透明的塑料材料）制成，其表面平整，能够承载整个胶片；感光层由一层或多层感光乳胶组成，其中包含感光剂和颗粒状的银盐晶体，当光线照射到感光层上时，感光剂会与银盐晶体发生化学反应，形成隐形图像；亮度调节层位于感光层上方，用于增加图像的细节和对比度，可以提高胶片的表现能力；保护层位于顶部，通常用一种透明的树脂或涂层进行覆盖，以保护感光层免受机械损伤和环境影响。

技术讲堂

彩色胶片存在多个感光层，每个感光层可以记录不同的色彩信息，常见的有红光感光层、绿光感光层、黄光感光层。另外，在基片层与感光层之间还可能存在胶层，甚至在感光层上方还可能存在紫外线过滤层。这些组成结构都丰富了胶片的功能，使成像更加逼真、自然。

（2）数码摄影技术原理

数码摄影需要借助数码相机或其他数码设备，这类设备基于光学、电子和计算机等技术，能够将光线转换为数字信号并存储起来。其原理与传统摄影技术原理类似，主要区别是数码摄影技术原理用图像传感器代替传统胶片来实现感光显像。当光线进入数码相机后，会通过透镜系统（即多个透镜组成的透镜组）聚焦到图像传感器上，图像传感器上的光敏单元会根据光线的强弱产生电荷（即光电效应），每个光敏单元相当于一个像素，记录着光线的亮度和颜色信息，所有像素便组成一组模拟图像信号，接着利用模拟数字转换器将模拟图像信号转换为数字图像信号，并进一步借助图像处理器将数字图像信号进行压缩处理，生成压缩图像信号，最后保存在存储器中，供后期显示和处理，其原理示意图如图1-5所示。

2.摄像技术的原理

摄影得到的是静态图像，摄像得到的则是动态影像，即视频。实际上，视频就是由一系列连续的静态图像组成的，构成视频的每一张静态图像称为“帧”，帧率则指的是每秒播放的图像张数，常见的帧率有24、25、30、60帧/秒（英文单位为f/s）。

由于视频是一系列连续的静态图像，所以摄像技术的原理是建立在摄影技术原理之上的，具体如下：数码相机或摄像机等摄像设备通过透镜组将光线聚焦到设备的图像传感器上，传感器中的光敏元件将捕捉到的光信号转换为模拟图像信号，同时以固定的帧率连续捕捉静态图像，形成图像序列。捕捉到的每一帧图像都被模拟数字转换器转换为数字图像信号，拍摄设备内置的视频编码算法会对连续的图像帧进行压缩和编码，在形成视频数据的同时减小数据量，并保持较高的画面质量。编码过程中，图像中的冗余信息和视觉不敏感细节会被消除或减少，以提高压缩比率。压缩后的视频数据可以存储在摄像设备内部的存储器中，供后期显示和处理，其原理示意图如图1-6所示。