遮光定向反射鏡用于同軸光源攝影的實驗

康 衛(wèi)

(四川警察學院，四川瀘州 646000)

0 引言

在微距攝影、高精度近距離攝影領域，針對物表面防止產生耀眼光斑、減弱凹陷部位陰影、消除物表面雜散光干擾等攝影技術性難題，有人曾經研制過不少專用型攝影附件或裝置，推廣應用過不少專門的攝影技法與技巧。其中，專用型同軸攝影儀、遮光定向反射鏡的研制與同軸光源攝影方法的推廣應用就是一個例證。

同軸光源攝影，特指使用可產生與攝影鏡頭中心主光軸方向一致的垂直照明光源的配光專門設備或配光裝置，進行人工配光攝影的方法。同軸光源攝影原理與方法示意圖見圖1。

同軸光源攝影是一種專業(yè)攝影方法，必須要有同軸垂直照明光源的發(fā)生裝置或同軸光源攝影專用設備。遮光定向反射鏡是根據同軸光源攝影原理而專門研制的一個照相機附件，與照相機、平行照明光源配合使用，可滿足在亮室環(huán)境條件下進行近距離同軸光源攝影的基本要求，在工業(yè)產品攝影、商業(yè)攝影、科技攝影等眾多行業(yè)里都有著一些特殊性用途。為了幫助廣大專業(yè)攝影工作者和業(yè)余攝影愛好者更加深入地了解使用遮光定向反射鏡進行同軸光源攝影的方法，本文試圖通過選擇一款遮光定向反射鏡用于同軸光源攝影實驗，介紹遮光定向反射鏡的一般功能，闡述同軸光源攝影的基本原理與方法。

圖1 同軸光源攝影原理與配光示意圖

1 實驗目的與要求

使用一款遮光定向反射鏡，在常態(tài)下對同一實驗樣品，分別采用同軸光源攝影與普通攝影的方式進行拍攝，觀察與對比其拍攝效果，并做出分析與評價。

2 實驗器材與環(huán)境

本項目研究主要使用了以下器材:佳能450D數碼照相機，17～55變焦鏡頭，多功能翻拍攝影架，遮光定向反射鏡，微型聚光燈，調光式強光手電筒，鏡頭接口轉換圈，背景襯底布。拍攝環(huán)境選擇在普通的房間內進行。

1)多功能翻拍攝影架

多功能翻拍攝影架是用于室內微距攝影、高精度近距離攝影的專業(yè)設備。帶有平面載物臺、照相機水平安裝支架、普通攝影用柔和的相向雙燈配光裝置，色溫5400°K，是本項目研究中比較實驗的工作平臺。

2)遮光定向反射鏡

遮光定向反射鏡是用于同軸光源攝影的照相機附件。在其鋁合金材質的圓柱形鏡筒頂部是連接攝影鏡頭前端接口的轉換接圈螺紋，鏡筒內外表面經消光處理，內壁帶有細密均勻的機器刻制線條，具有一定的防雜散光干擾的作用，在鏡筒主體中上部一側，開有一個圓形的進光窗口，從圓柱形鏡筒頂部向下或進光窗口向內觀看，可見鏡筒內進光窗上方固定有一塊呈45°角的橢圓形透光反光鏡片，透光反光鏡片朝下一面鍍有鏡面反光膜，其功能是既能接受外部光源照明時生成定向反射的垂直照明光，又能讓被拍物的光學影像透過透明鏡片進入鏡頭，實現從取景、調焦到配光、曝光的一系列拍攝過程的操作。在鏡筒底部連接了一個同等材質的硬質折疊式遮光罩。折疊式遮光罩的功能是阻止處于不同物距取景與拍攝中的雜散光干擾，保證同軸定向垂直照明反射光具有較好的單向性，有助于提高其照明的有效性和成像質量。鏡筒主體長度150 mm，外徑74 mm，遮光罩最大外徑84 mm，伸縮調節(jié)范圍0～250 mm，轉換接圈配送規(guī)格為49 mm轉55 mm、52 mm轉55 mm、58 mm轉55 mm、62 mm轉55 mm四種。收折后的最小體積150 mm×84 mm，使用中的最大體積401 mm×84 mm，重量約500 g。

3)聚光式、強光直射照明燈具

聚光式、強光直射照明燈具是用于配合遮光定向反射鏡生成同軸垂直反射光照明光效的傳統(tǒng)燈具，由于聚光光源內置透鏡作用，可產生比較均勻的、相對平行的強光束，以及便于調節(jié)光束直徑和照度，有效控制定向透光反射照明范圍、亮度大小，本實驗研究中選擇的燈具種類有微型聚光燈(色溫3200°K)，調光式強光手電筒(色溫5800°K)等。

3 攝影器材與實驗樣品的備制

選擇并準備幾類適合同軸光源攝影的實驗樣品，具體種類為:

①紐扣、硬幣等小件物品;

②有光澤的商標、表面印刷字跡或圖案的吊牌;

③木質或塑料材質表面有凸凹狀立體圖案或字跡;

④手表、指甲刀等強反光或鏡面物體上的灰塵手印或擦劃痕跡。

檢查所選攝影器材運行正常與否，特別是需要檢查所用遮光定向反射鏡的內部消光處理效果如何，檢查的具體方法是:用強光手電筒水平照射其定向反射鏡的進光窗內半透明鏡片，觀察其視場內有無帶狀反光或光暈現象。本實驗選擇使用的這款定向反射鏡內部消光方式不太理想，觀察和試拍中發(fā)現視場中央有一條明顯的帶狀反射光，導致圖像中部出現了光暈現象，此時，我們采用了簡易消光處理方法，克服了器材上的這一缺陷。簡易消光處理的具體方法是:剪一小塊粗紋黑布粘貼到定向反射鏡正對進光窗的內壁上。

4 實驗過程與方法

在普通房間內，拉上遮光窗簾形成相對較暗環(huán)境，將實驗樣品放在桌面上，一邊用燈光照射定向反光鏡的進光窗，一邊用定向反射鏡的折疊式遮光裝置罩住被拍物整體或局部，從定向反光鏡頂部向下觀看鏡筒內的配光效果，從而決定此類實驗樣品是否采用此種方法進行拍攝，然后，將篩選出的實驗樣品集中放置備用。

實拍開始時，將多功能翻拍攝影架水平放置，安裝好數碼照相機，對每一實驗樣品，分別采用同軸光源攝影與普通攝影的方式進行拍攝，分別記錄其拍攝結果，編號存檔備查。完成所有實驗樣品的拍攝任務之后，對每一實驗樣品采用不同方法所攝的所有照片，依次進行人工分析與拍攝效果的比較，綜合評價。其一般步驟與具體方法為:

1)普通配光攝影法實驗

在多功能翻拍攝影架載物臺中央放置所拍實驗樣品，在翻拍攝影架的照相機固定支架上安裝數碼照相機，攝影鏡頭主光軸正對實驗樣品中心部位，以像平面與物平面相互平行、攝影鏡頭主光軸與物平面垂直為基準，人工校正平行度與垂直度，開啟翻拍架上的燈光，根據不同實驗樣品、不同拍攝要求，進行光源種類、光照強弱、配光方向與角度、照明效果、取景范圍、對焦點、曝光量控制等的相應調整，最后，拍攝出相應的照片若干。

2)同軸光源攝影法實驗A

在普通配光攝影法實驗的基礎上，關閉數碼照相機上的自動對焦功能，置于手動對焦狀態(tài)，選擇合適的鏡頭轉換接圈與數碼照相機前端螺紋連接后，再安裝好一款遮光定向反射鏡，參照普通配光攝影法實驗中相機固定與人工校正方法，重新校準相機與所拍實驗樣品的平行度與垂直度，然后，選擇并開啟一款聚光式、強光直射照明燈具，從遮光定向反射鏡的進光窗口照射到反光鏡片上(光源入射角45°)，光源經反光鏡下方鏡面的45°定向反射，垂直照射到實驗樣品表面，此時，照相機取景框內能見到的光學影像是來自于透過透明反光鏡片經攝影鏡頭成像的所拍實驗樣品光學影像，根據不同實驗樣品、不同拍攝要求，進行光源種類、光照強弱、取景范圍、手動對焦點、遮光罩長度、曝光量控制等的相應調整，最后，拍攝出相應的照片若干。

3)同軸光源攝影法實驗B

在普通配光攝影法實驗的基礎上，開啟數碼照相機上的自動對焦功能，相機前端不安裝轉換接圈，相機鏡頭與遮光定向反射鏡頂部保持1～0.5 cm空隙，便于實現自動對焦，參照普通配光攝影法實驗中相機固定與人工校正方法，重新校準相機與所拍實驗樣品的平行度與垂直度，然后，將遮光定向反射鏡罩住被拍物或物體局部，相機鏡頭對正遮光定向反射鏡中心，選擇并開啟一款聚光式、強光直射照明燈具，從遮光定向反射鏡的進光窗口照射到反光鏡片上(光源入射角45°)，光源經反光鏡下方鏡面的45°定向反射，垂直照明到實驗樣品表面，此時，照相機取景框內能見到的光學影像是來自于透過透明反光鏡片經攝影鏡頭成像的所拍實驗樣品光學影像，根據不同實驗樣品、不同拍攝要求，進行光源種類、光照強弱、取景范圍、自動對焦點、曝光量控制等的相應調整，最后，拍攝出相應的照片若干。

4)拍攝效果的人工比較

將同一實驗樣品，即采用同軸光源攝影與普通攝影方式拍攝的所有數碼照片，使用Photoshop CS進行簡單的圖像大小、畫面裁切、亮度與對比度調整之后，在圖像瀏覽器中打開，利用電腦屏幕顯示畫面，從拍攝技術路線、拍攝方法和拍攝效果上進行人工比較與分析，并記錄比較與分析的結果。

5)拍攝效果的綜合評價

在對所拍照片進行初步比較與分析的基礎上，分別進行優(yōu)劣排序、成因分析，總結遮光定向反射鏡用于同軸光源攝影的經驗，以及提出相關改進方法的方案及建議。

5 實驗結果與評價

1)硬幣、鈕扣表面立體圖案及字跡表現

硬幣表面圖案及字跡本身是立體形態(tài)的，使用普通雙燈散射光照明，配成明暗照明效果，比較適合表現立體圖案及字跡的立體感及兼顧質感的表現。

使用遮光定向反射鏡拍攝硬幣表面立體圖案及字跡，整體趨向于平面化，主要利用圖案或字跡自身邊緣輪廓的勾勒，突出其幾何形狀。主體與背景均為淺色調的硬幣拍攝時故意曝光略過，以利于查找立體圖案或字跡邊緣、提取其圖案或字樣圖形進行處理。但是，深色背景的紐扣圖案、文字，采用普通攝影法與加用定向反射鏡拍攝的效果相當，沒有太大差別。

2)紡織品表面印刷字跡表現

本實驗樣品中，衣服布料原色為軍綠色，上面印有深綠和白色相間的圖案及字跡，采用普通散射光照明拍攝時，白色圖案及字跡細節(jié)清晰，質感很好，但深綠色圖案及字跡不清。改用低角度直射側光照明和縮短物距進行拍攝，其紡織品表面印刷圖案及字跡，由于油墨的定向反光作用，其深綠色小車圖案呈現淺色調與背景分離，而白字襯底的深綠色反光增強，也顯示出長方形狀，其圖案邊界變得比較清晰，但局部的深綠色小字母反光較弱，仍然難以全部辨讀。

針對圖案及字跡中深綠色小字母內容需要辨讀的特殊性要求，使用遮光定向反射鏡拍攝，并采用鹵鎢聚光燈照明和選擇不同曝光組合，相對增大背景與文字色差、對比，結果其深綠色小字母多數可辨讀。

3)鋼卷尺表面商標立體圖案及字跡表現

此鋼卷尺背面亞光塑料面的黑色熊貓圖案及字跡的拍攝，由于熊貓圖案的凸凹感較強，字跡和背景中的竹葉的凸凹感較弱，顏色純黑，反光較弱，因此，在拍攝中，采用了普通近距離散射側光照明的配光方式，圖案與文字整體呈現出形象逼真、色彩還原精確的拍攝效果。

采用遮光定向反射鏡和配合暖色調照明光源的拍攝，與普通攝影法所拍效果完全不同，色調由深變淺，圖案及字樣的邊界突出，可看清黑色熊貓圖案及字跡的輪廓形狀特征，呈現一種趨于線條狀的淺表圖案及字樣的效果。

圖2 不同客體用不同方法拍攝效果比較

圖3 同一客體用不同方法拍攝效果比較

圖4 凸形立體圖案的反光客體采用遮光定向反射鏡拍攝效果對照

4)手表背面機器刻制立體圖案及字跡表現

采用普通攝影方法拍攝的手表背面機器刻制立體圖案及字跡，呈深色襯底淺色圖文，實物感較強，表面細節(jié)再現較好，但深陷部位陰影過重，局部細節(jié)有所損失。

采用遮光定向反射鏡拍攝的手表背面機器刻制立體圖案及字跡，呈淺色襯底深色圖文，重點在于表現物表面紋理結構和凹陷狀圖文邊緣形狀特征，其圖案與文字細節(jié)更加豐富。

圖5 凹形立體圖案的反光客體采用遮光定向反射鏡拍攝效果對照

圖6 細小微痕的反光客體采用遮光定向反射鏡拍攝效果對照

5)手表表盤上的擦劃痕跡表現

采用普通柔化散射光拍攝的表盤照片，表面光潔、指針與刻度清晰，掩蓋了表盤上固有擦劃痕跡特征，而采用遮光定向反射鏡、配合弱光照明和適當減少曝光量拍攝同一手表時，表盤上原有擦劃痕跡所在部位形狀及細微特征一覽無遺。

6)指甲刀的商標及無色汗垢手印表現

指甲刀表面呈現鏡面效果，拍攝時易產生反光帶或光斑，配光難度較大，普通柔和反射光拍攝的指甲刀上機刻商標與指印紋線重疊，反映不清晰、不完整。

如果將其放置在燈箱上，并采用柔和的散射光，較低角度側向照明，可以消除原有指甲刀表面的全部投影、倒影和指印紋線的干擾，呈現出黑底襯托線性化白色圖文效果，商標圖文的形狀特征反映很好。

如果采用遮光定向反射鏡拍攝時，商標圖文被弱化，而普通攝影方法無法清晰、完整表現的潛在無色汗垢指印，被細膩地顯現了出來，其紋線細節(jié)特征清晰可辨。

圖7 弱反差印跡的反光客體采用遮光定向反射鏡拍攝效果對照

以上實驗結果表明，遮光定向反射鏡用于同軸光源攝影，能產生與普通攝影方法不同的拍攝效果，對于立體圖文平面化、圖形線條邊緣形狀、重疊圖案分離等的表現有獨到之處。

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