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每年秋天，看見金黃的銀杏葉，我拿出手機拍照，無論變換多少種角度，手機裏隻不過留下了一些平平無奇的照片，難道，是我的攝影天分不夠嗎？

後來又遇到了很多次這樣的情況，看見草地上成片的蒲公英，拿起手機，收獲了一張平平無奇的照片；看見春天滿樹盛開的桃花，拿起手機，又收獲了一張平平無奇的照片……

為(wei) 什麽(me) 眼睛觀察到的漂亮景物，拍下來就沒那麽(me) 好看，難道，問題出在相機上？思來想去，原來問題的根源是：我所見，非相機所得。

圖庫版權圖片，不授權轉載

01

相機與(yu) 我們(men) “看到”的風景

為(wei) 何不一樣？

看見美好的景物，打開相機，按下快門，記錄工作就完成了。在這個(ge) 過程中，相機傳(chuan) 感器記錄下景物信息，接著轉換為(wei) 數字信號存儲(chu) 起來。相機“看見”的景物，和屏幕顯示出的照片，它們(men) 之間是一致的，有嚴(yan) 格的數據作對照。

圖片來源：維基百科

可是人眼與(yu) 相機觀察同一景物的結果，可就大不一樣了，這是問題所在之處。在一定程度上來說，相機也是仿生學的作品，它和人眼的成像機製大體(ti) 上是一致的。人眼的晶狀體(ti) 能夠折射光線，相機鏡頭同樣如此；瞳孔能放大縮小，控製進入眼睛的光量，相機中的光闌也能放大縮小從(cong) 而控製進光量；視網膜上的視覺神經細胞將光信號轉變為(wei) 電信號並傳(chuan) 遞給大腦，現代數碼相機的感光元件也是將光轉換為(wei) 電信號，再將信號傳(chuan) 遞給處理器。成像原理大體(ti) 相似，成像效果非常不同。

02

雙目視覺與(yu) 單相機成像不同

兩(liang) 隻人眼觀察到的景象之間是有差別的（輪流眨眼可以體(ti) 會(hui) 到這種差別），大腦利用兩(liang) 隻人眼觀察到的景象“腦補”出了立體(ti) 的世界，相機拍攝的圖片則是一幅平麵圖。現在，閉上一隻眼睛，把自己左右手的兩(liang) 隻食指伸出來。你會(hui) 發現光憑一隻眼睛很難判定他們(men) 的位置關(guan) 係。相機拍攝的圖像也是這樣，物體(ti) 的空間位置關(guan) 係在圖片裏表現得不那麽(me) 明顯。在觀看照片時，也會(hui) 感覺它非常“單薄”。

你覺得哪一隻筆離相機更近？

下圖查看答案

製圖：海裏的鹹魚

解決(jue) 這一差異的技術已經出現了，隻是應用範圍還不太廣泛。在圖像的記錄端，已經出現了模仿人眼視角記錄影像的設備。它們(men) 往往有兩(liang) 個(ge) 鏡頭，鏡頭之間的距離與(yu) 人眼之間的距離相近，用於(yu) 記錄類似於(yu) 人的左右眼分別觀察到的圖片。這些設備可用於(yu) 3D電影的拍攝。

圖片來源：維基百科

在圖像的顯示端，目前還沒有便攜式的裸眼立體(ti) 圖像顯示設備。人們(men) 需要在電影院裏，佩戴專(zhuan) 門的3D眼鏡(由偏振鏡片構成)，才能觀察到立體(ti) 的場景。這對投影設備以及眼鏡都有特殊的要求。要想在生活中隨時觀察立體(ti) 圖像，還需要“光場顯示技術”的助力，這種技術能將兩(liang) 幅圖像分別送達人的雙眼，而且不需要佩戴眼鏡，具體(ti) 原理比較繁瑣，就不在這裏展開說啦。總之，由於(yu) 成本和設備體(ti) 積原因，這種顯示技術也沒有大規模應用。

03

清晰成像的橫向範圍不同

人眼能夠觀察到的範圍很廣，單眼的視場大約為(wei) 150°，雙眼視角能夠達到200°。但是能夠清晰成像的範圍很小，隻有幾度。正在看這篇文章的你，眼睛能夠清晰的字不超過十個(ge) 。

不信？我們(men) 不妨試一試，隨便盯著一個(ge) 字，然後感覺一下周圍還有多少字是清晰的。

這時候可能會(hui) 有人問了，那為(wei) 什麽(me) 還有“一目十行”的說法呢？這是眼球在快速轉動，利用狹小的清晰視野快速掃描不同位置的景象。相機則不是這樣，離相機距離一致，方位不同的物體(ti) ，都能夠清晰成像。一般來說，手機上配備的相機視場角大多在40°-120°，拍攝出的圖片在各個(ge) 角度都是清晰的。

製圖：海裏的鹹魚

從(cong) 拍照設備的角度看，把各個(ge) 位置都拍得很清晰當然很好，在攝影的角度可能就不是這樣了。

人們(men) 在欣賞美景時，清晰成像範圍內(nei) 往往是景物中美麗(li) 的那部分，雜亂(luan) 的次要元素則不在清晰成像範圍內(nei) ，變成了模糊的旁景。眼睛被美麗(li) 的景物所吸引，在我們(men) 眼中景物周圍的東(dong) 西都是模糊的，存在感很低。如果此時拿手機拍下一堆照片，在翻看照片時常常會(hui) 感覺拍得很一般，就是因為(wei) 景物周圍雜亂(luan) 的旁景在照片裏變得十分清晰，存在感十足。

04

清晰成像的縱向距離不同

前麵講了相機與(yu) 人眼的“橫向”成像特性，他們(men) 的縱向成像特性其實也不太一樣。一般大家把縱向的成像特性叫做“景深”，是說相機拍攝時能夠清晰成像的空間深度。

拿著手機拍攝兩(liang) 米外的景物，景物前一米到景物後四米這個(ge) 範圍內(nei) 的物體(ti) 在照片上都是清晰的，這說明清晰成像的空間深度（景深）為(wei) 5 米（不同參數的相機景深不一樣）。同樣的，人眼在觀察外界的時候也有清晰成像的範圍。當人眼注視正前方 25 厘米處的物體(ti) 時，能夠看清的空間深度為(wei) 23.6-26.6 厘米（景深為(wei) 3 厘米，這一數值會(hui) 因人員以及光照條件的變化而變化）。

人眼在觀察不同距離的物體(ti) 時，景深範圍不同。觀察近處時，景深範圍很小，觀察遠處時，景深範圍比較大。相機的景深範圍不僅(jin) 取決(jue) 於(yu) 拍攝物體(ti) 的距離遠近，還跟相機鏡頭的焦距，光圈值等參數有關(guan) 。

圖片來源：維基百科

觀察者人眼的景深與(yu) 拍攝設備的景深不相同時，人眼所觀察到的圖景與(yu) 照片記錄的圖景就有差別。這些差別或許讓照片看起來平平無奇，也可能使照片更加驚豔。手機攝像頭結構特定決(jue) 定了它的景深比較大，清晰成像的縱向距離很長。手機廠商往往利用圖像處理技術來模仿淺景深的拍攝效果——拍攝主體(ti) 清晰，背景進行模糊處理，使拍攝的照片看起來更漂亮。

05

從(cong) 相機的“視角”看世界

更能拍出好照片

目前的手機都裝配了三個(ge) 或是更多的照相係統（各個(ge) 係統的焦距不同，拍攝到的景象範圍不同），不同的係統拍攝所得的照片也各有特色。針對不同的場景選擇不同的相機，調用廣角相機（視場角很大）來拍攝宏大的場麵，局部的美景就用長焦相機（視場角比較小）去捕捉。

製圖：海裏的鹹魚

在成像視場內(nei) 盡可能突出主體(ti) ，使用小景深的相機（焦距越長、離景物越近，光圈越大，景深就越小）能夠很好的減小拍攝主體(ti) 之外的背景幹擾。摸清楚相機成像特性後，拍照會(hui) 更加得心應手。

最後，希望學習(xi) 了這些之後，大家都能在這絕美的秋季拍攝出一張又一張精彩的照片！

出品｜科普中國

作者｜海裏的鹹魚

監製｜中國科普博覽

選送單位：中國科學院計算機信息網絡中心

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