遮光定向反射镜用于同轴光源摄影的实验

2012-03-15康卫

中国人民公安大学学报（自然科学版） 2012年2期

康卫

(四川警察学院，四川泸州 646000)

0 引言

在微距摄影、高精度近距离摄影领域，针对物表面防止产生耀眼光斑、减弱凹陷部位阴影、消除物表面杂散光干扰等摄影技术性难题，有人曾经研制过不少专用型摄影附件或装置，推广应用过不少专门的摄影技法与技巧。其中，专用型同轴摄影仪、遮光定向反射镜的研制与同轴光源摄影方法的推广应用就是一个例证。

同轴光源摄影，特指使用可产生与摄影镜头中心主光轴方向一致的垂直照明光源的配光专门设备或配光装置，进行人工配光摄影的方法。同轴光源摄影原理与方法示意图见图1。

同轴光源摄影是一种专业摄影方法，必须要有同轴垂直照明光源的发生装置或同轴光源摄影专用设备。遮光定向反射镜是根据同轴光源摄影原理而专门研制的一个照相机附件，与照相机、平行照明光源配合使用，可满足在亮室环境条件下进行近距离同轴光源摄影的基本要求，在工业产品摄影、商业摄影、科技摄影等众多行业里都有着一些特殊性用途。为了帮助广大专业摄影工作者和业余摄影爱好者更加深入地了解使用遮光定向反射镜进行同轴光源摄影的方法，本文试图通过选择一款遮光定向反射镜用于同轴光源摄影实验，介绍遮光定向反射镜的一般功能，阐述同轴光源摄影的基本原理与方法。

图1 同轴光源摄影原理与配光示意图

1 实验目的与要求

使用一款遮光定向反射镜，在常态下对同一实验样品，分别采用同轴光源摄影与普通摄影的方式进行拍摄，观察与对比其拍摄效果，并做出分析与评价。

2 实验器材与环境

本项目研究主要使用了以下器材:佳能450D数码照相机，17～55变焦镜头，多功能翻拍摄影架，遮光定向反射镜，微型聚光灯，调光式强光手电筒，镜头接口转换圈，背景衬底布。拍摄环境选择在普通的房间内进行。

1)多功能翻拍摄影架

多功能翻拍摄影架是用于室内微距摄影、高精度近距离摄影的专业设备。带有平面载物台、照相机水平安装支架、普通摄影用柔和的相向双灯配光装置，色温5400°K，是本项目研究中比较实验的工作平台。

2)遮光定向反射镜

遮光定向反射镜是用于同轴光源摄影的照相机附件。在其铝合金材质的圆柱形镜筒顶部是连接摄影镜头前端接口的转换接圈螺纹，镜筒内外表面经消光处理，内壁带有细密均匀的机器刻制线条，具有一定的防杂散光干扰的作用，在镜筒主体中上部一侧，开有一个圆形的进光窗口，从圆柱形镜筒顶部向下或进光窗口向内观看，可见镜筒内进光窗上方固定有一块呈45°角的椭圆形透光反光镜片，透光反光镜片朝下一面镀有镜面反光膜，其功能是既能接受外部光源照明时生成定向反射的垂直照明光，又能让被拍物的光学影像透过透明镜片进入镜头，实现从取景、调焦到配光、曝光的一系列拍摄过程的操作。在镜筒底部连接了一个同等材质的硬质折叠式遮光罩。折叠式遮光罩的功能是阻止处于不同物距取景与拍摄中的杂散光干扰，保证同轴定向垂直照明反射光具有较好的单向性，有助于提高其照明的有效性和成像质量。镜筒主体长度150 mm，外径74 mm，遮光罩最大外径84 mm，伸缩调节范围0～250 mm，转换接圈配送规格为49 mm转55 mm、52 mm转55 mm、58 mm转55 mm、62 mm转55 mm四种。收折后的最小体积150 mm×84 mm，使用中的最大体积401 mm×84 mm，重量约500 g。

3)聚光式、强光直射照明灯具

聚光式、强光直射照明灯具是用于配合遮光定向反射镜生成同轴垂直反射光照明光效的传统灯具，由于聚光光源内置透镜作用，可产生比较均匀的、相对平行的强光束，以及便于调节光束直径和照度，有效控制定向透光反射照明范围、亮度大小，本实验研究中选择的灯具种类有微型聚光灯(色温3200°K)，调光式强光手电筒(色温5800°K)等。

3 摄影器材与实验样品的备制

选择并准备几类适合同轴光源摄影的实验样品，具体种类为:

①纽扣、硬币等小件物品;

②有光泽的商标、表面印刷字迹或图案的吊牌;

③木质或塑料材质表面有凸凹状立体图案或字迹;

④手表、指甲刀等强反光或镜面物体上的灰尘手印或擦划痕迹。

检查所选摄影器材运行正常与否，特别是需要检查所用遮光定向反射镜的内部消光处理效果如何，检查的具体方法是:用强光手电筒水平照射其定向反射镜的进光窗内半透明镜片，观察其视场内有无带状反光或光晕现象。本实验选择使用的这款定向反射镜内部消光方式不太理想，观察和试拍中发现视场中央有一条明显的带状反射光，导致图像中部出现了光晕现象，此时，我们采用了简易消光处理方法，克服了器材上的这一缺陷。简易消光处理的具体方法是:剪一小块粗纹黑布粘贴到定向反射镜正对进光窗的内壁上。

4 实验过程与方法

在普通房间内，拉上遮光窗帘形成相对较暗环境，将实验样品放在桌面上，一边用灯光照射定向反光镜的进光窗，一边用定向反射镜的折叠式遮光装置罩住被拍物整体或局部，从定向反光镜顶部向下观看镜筒内的配光效果，从而决定此类实验样品是否采用此种方法进行拍摄，然后，将筛选出的实验样品集中放置备用。

实拍开始时，将多功能翻拍摄影架水平放置，安装好数码照相机，对每一实验样品，分别采用同轴光源摄影与普通摄影的方式进行拍摄，分别记录其拍摄结果，编号存档备查。完成所有实验样品的拍摄任务之后，对每一实验样品采用不同方法所摄的所有照片，依次进行人工分析与拍摄效果的比较，综合评价。其一般步骤与具体方法为:

1)普通配光摄影法实验

在多功能翻拍摄影架载物台中央放置所拍实验样品，在翻拍摄影架的照相机固定支架上安装数码照相机，摄影镜头主光轴正对实验样品中心部位，以像平面与物平面相互平行、摄影镜头主光轴与物平面垂直为基准，人工校正平行度与垂直度，开启翻拍架上的灯光，根据不同实验样品、不同拍摄要求，进行光源种类、光照强弱、配光方向与角度、照明效果、取景范围、对焦点、曝光量控制等的相应调整，最后，拍摄出相应的照片若干。

2)同轴光源摄影法实验A

在普通配光摄影法实验的基础上，关闭数码照相机上的自动对焦功能，置于手动对焦状态，选择合适的镜头转换接圈与数码照相机前端螺纹连接后，再安装好一款遮光定向反射镜，参照普通配光摄影法实验中相机固定与人工校正方法，重新校准相机与所拍实验样品的平行度与垂直度，然后，选择并开启一款聚光式、强光直射照明灯具，从遮光定向反射镜的进光窗口照射到反光镜片上(光源入射角45°)，光源经反光镜下方镜面的45°定向反射，垂直照射到实验样品表面，此时，照相机取景框内能见到的光学影像是来自于透过透明反光镜片经摄影镜头成像的所拍实验样品光学影像，根据不同实验样品、不同拍摄要求，进行光源种类、光照强弱、取景范围、手动对焦点、遮光罩长度、曝光量控制等的相应调整，最后，拍摄出相应的照片若干。

3)同轴光源摄影法实验B

在普通配光摄影法实验的基础上，开启数码照相机上的自动对焦功能，相机前端不安装转换接圈，相机镜头与遮光定向反射镜顶部保持1～0.5 cm空隙，便于实现自动对焦，参照普通配光摄影法实验中相机固定与人工校正方法，重新校准相机与所拍实验样品的平行度与垂直度，然后，将遮光定向反射镜罩住被拍物或物体局部，相机镜头对正遮光定向反射镜中心，选择并开启一款聚光式、强光直射照明灯具，从遮光定向反射镜的进光窗口照射到反光镜片上(光源入射角45°)，光源经反光镜下方镜面的45°定向反射，垂直照明到实验样品表面，此时，照相机取景框内能见到的光学影像是来自于透过透明反光镜片经摄影镜头成像的所拍实验样品光学影像，根据不同实验样品、不同拍摄要求，进行光源种类、光照强弱、取景范围、自动对焦点、曝光量控制等的相应调整，最后，拍摄出相应的照片若干。

4)拍摄效果的人工比较

将同一实验样品，即采用同轴光源摄影与普通摄影方式拍摄的所有数码照片，使用Photoshop CS进行简单的图像大小、画面裁切、亮度与对比度调整之后，在图像浏览器中打开，利用电脑屏幕显示画面，从拍摄技术路线、拍摄方法和拍摄效果上进行人工比较与分析，并记录比较与分析的结果。

5)拍摄效果的综合评价

在对所拍照片进行初步比较与分析的基础上，分别进行优劣排序、成因分析，总结遮光定向反射镜用于同轴光源摄影的经验，以及提出相关改进方法的方案及建议。

5 实验结果与评价

1)硬币、钮扣表面立体图案及字迹表现

硬币表面图案及字迹本身是立体形态的，使用普通双灯散射光照明，配成明暗照明效果，比较适合表现立体图案及字迹的立体感及兼顾质感的表现。

使用遮光定向反射镜拍摄硬币表面立体图案及字迹，整体趋向于平面化，主要利用图案或字迹自身边缘轮廓的勾勒，突出其几何形状。主体与背景均为浅色调的硬币拍摄时故意曝光略过，以利于查找立体图案或字迹边缘、提取其图案或字样图形进行处理。但是，深色背景的纽扣图案、文字，采用普通摄影法与加用定向反射镜拍摄的效果相当，没有太大差别。

2)纺织品表面印刷字迹表现

本实验样品中，衣服布料原色为军绿色，上面印有深绿和白色相间的图案及字迹，采用普通散射光照明拍摄时，白色图案及字迹细节清晰，质感很好，但深绿色图案及字迹不清。改用低角度直射侧光照明和缩短物距进行拍摄，其纺织品表面印刷图案及字迹，由于油墨的定向反光作用，其深绿色小车图案呈现浅色调与背景分离，而白字衬底的深绿色反光增强，也显示出长方形状，其图案边界变得比较清晰，但局部的深绿色小字母反光较弱，仍然难以全部辨读。

针对图案及字迹中深绿色小字母内容需要辨读的特殊性要求，使用遮光定向反射镜拍摄，并采用卤钨聚光灯照明和选择不同曝光组合，相对增大背景与文字色差、对比，结果其深绿色小字母多数可辨读。

3)钢卷尺表面商标立体图案及字迹表现

此钢卷尺背面亚光塑料面的黑色熊猫图案及字迹的拍摄，由于熊猫图案的凸凹感较强，字迹和背景中的竹叶的凸凹感较弱，颜色纯黑，反光较弱，因此，在拍摄中，采用了普通近距离散射侧光照明的配光方式，图案与文字整体呈现出形象逼真、色彩还原精确的拍摄效果。

采用遮光定向反射镜和配合暖色调照明光源的拍摄，与普通摄影法所拍效果完全不同，色调由深变浅，图案及字样的边界突出，可看清黑色熊猫图案及字迹的轮廓形状特征，呈现一种趋于线条状的浅表图案及字样的效果。