卡城的气温又到零下二十度左右了，每年到这个时候户外的活动都被迫严重减少。呆在家干什么呢？想想这两年读了不少数码摄影的东西，打算不定期地写一些知识性的帖子发上来。同很多摄影爱好者不同的是，我喜爱摄影除了喜欢它的艺术表达之外，还喜欢关注摄影技术本身的发展、喜欢弄清楚各种技术背后的工作原理。这同本人从事的技术职业有关，我甚至曾经干过一段图像/视频的编解码的工作，也算是对这一行较一般人有更深的了解吧。即使对不知道的东西，读起专业的文献来也不很吃力。

打算写这一个系列的另一个原因是有时候我在网上看到同样的问题被一遍又一遍地提出来，有些东西还以讹传讹，如果有一个较集中的帖子正确地回答了这些问题，别的网友也就不用另外浪费时间了，提问者也能得到准确的答案。当然，我自己也想通过写一些东西把掌握的知识再回顾一下、以求印象更深。

我的阐述会尽量地让读者知其然，也知其所以然，这样在实际应用时不再是机械地照搬，而是有方向性地使用。一个困难的地方是我看的文献都是英文的，而我又不太熟悉有些术语的中文表达，所以有表达不准的地方，请网友指正。关于原理的部分如果同别处说的不一样，则请以我的为准：）——开玩笑的，也请提出来，我会尽量查证，如果是我的错，我会改正。

这个系列只在《新摄影》论坛发表，请不要转载，谢谢。

下面是系列的标题，点击可以直接阅读您赶兴趣的主题。前面几个主题是据我以前回答网友问题的帖子略加修改而成。没有链接的主题是我准备写的，它们没有编号，因为我可以随时根据写作的兴趣调整它们的顺序：）

1. 图像传感器尺寸和成像效果的关系
2. 谈谈景深
3. 为什么感光元件尺寸大小会影响景深？
4. 白平衡
5. RAW格式的优越性
6. 国外名摄影师介绍——Galen Rowell
7. 动态范围、曝光范围和曝光宽容度
8. 数码相机的动态范围
9. 数码相机的曝光
10. 数码相机的快门
色彩空间
色彩——8比特、16比特和32比特
色彩管理
谈谈自动对焦技术
打印机
CCD vs CMOS
闪光灯
超焦距
照片清晰度

当图像传感器的大小一定时（比如24mmx36mm），其最佳像素尺寸取决于两个相反方向作用的因素：

（1）像素尺寸越小，单位面积上的像素越多，传感器的分辨率越好。学电子和通信的都知道有一个奈奎斯特采样频率，这个频率决定采样后能够恢复的原来信号的最高频率。对一幅图像来说，信号的最高频率指的就是图像中最小的细节。传感器的面积和像素数目决定了它的奈奎斯特采样频率，那么它所能恢复（分辨）的最小的细节也就决定了。也就是说像素面积越小，它恢复细节的能力就越高。

（2）像素尺寸越小，感光面积就越小，单位时间内落到它上面的光量也就越小，产生的光电信号也就越小。而电子产品都会有噪声，当信号的强度减小时，信号和噪声的比例（简称信噪比(SNR)）就会降低。极端的情况，当信号和噪声的比例相当或信号比噪声更小时，我们就无法分辨图像和背景的噪声了。反之，当像素尺寸大时，感光的面积大，图像信号相对噪声强，我们就感到很好的画质了。

综上所述，我们可以说：“单位面积的像素越多，图像质量越好，但超过一定的程度后， 像素越多成像效果反而越差。”

最后在说点题外话：明白了上面说的信噪比，就会明白为什么高ISO的噪点为什么高了。高ISO实际上是通过放大电路实现的，也就是说把低曝光值下微弱的感应图像信号通过放大电路放大。不幸的是，这个放大电路把噪声也放大了，因此我们看到的噪点就更显著了。

理论上，相机焦点所对的那个点是真正合焦的，它在感光器上形成的图象是一个点。同理，通过焦点、和镜头轴线垂直的那个平面上（暂且称为焦点平面）所有的点也是合焦的。场景中焦点前和后的点都不是合焦的，在感光器上形成的图象不是点，而是一个个光斑，通常假设它是圆形的并称之为弥散园（COC：Circle of Confusion)。这些点离焦点平面距离越远，它们在感光器上形成的光斑越大。

人眼睛的分辨率有限，当你站在一定的距离看一个不大的光斑时，你觉察到的可能不是一个光斑，而是一个点，因为眼睛不能分辨光斑内部的结构。同理，当我们看放大的照片时，焦点平面前后一定距离的点形成的光斑会被我们认为是一个个的点，换句话说，就是我们也认为它们是合焦的。焦点平面前后我们认为还算清晰的点（实际上应该是平面）之间的最大距离就是我们说的景深。

上面说到“站在一定的距离”，看一个“不大的光斑”，这些都是很主观的因素。工业界有些事实上的标准（de facto)规定这个距离是多远、看多大的一幅图，这个可接受的光斑是多大。有了标准后，把这幅图缩小到底片或感光器的面积就可以计算出底片或感光器上的光斑应该是多大。比如，常用的35mm相机和镜头的标准是底片上的弥散园直径应该小于0.03mm，也就是说焦点平面前后的点如果在底片上形成的弥散园直径小于0.03，那么它们就在景深的范围内。当然厂商在标定景深标尺时完全可以自己定义更严格一些的弥散园直径。

景深的计算并不复杂，有了初中的物理和几何知识就可以推导出来，我在后面的帖子里再具体地谈。

对这个问题的回答从两个方面来说比较好一点：

1. 如果把同一焦距的镜头（如28mm)放到5D和30D上，它们的景深是一样的吗？答案并不简单。如果拍摄距离相同，光圈相同，COC相同，那么它们的景深就是一样的。但是，上面提到景深是放大后看到的可接受的图像，COC是通过这个反推过来的。5D和30D的感光器的尺寸不一样，放大到同样的画幅，放大倍数不一样，所以同样的COC放大到最后的照片时形成的光斑的直径也不一样，也许30D的放大照片的景深就不能为人所接受了。所以有人认为小数码的COC定义应该同它们感光器的面积联系起来，不是35mm大小的感光器应该除以一个系数，比如30D的COC应该用0.019mm。这样来看的话，同一焦距的镜头在5D和30D上应该有不同的景深。实际应用时，如果是放在显示器上看小图，取什么COC可能无所谓。个人认为玩摄影不玩玩放大有点不爽，所以我的350D都是按0.019计算景深的。

2. 同一焦距的镜头放到5D和30D上产生的视角并不同，所以常用的比较是把不同焦距的镜头放到5D和30D上，使它们的视角相同。在这种情况下，当拍摄距离相同，光圈相同，COC相同时，两只镜头的景深是不一样的，因为它们的焦距不同。5D上要使用长一点距离的镜头才能同30D上短头的视角相同。因此，5D有更小的景深。不过，考虑30D的小COC就是另外一回事了。最后要说的一点是，一个焦距的镜头放到30D上，它的焦距并没有乘1.6，仅仅只是它的视角同乘1.6的镜头在全幅上的视角相同，镜头的焦距在设计定了后就定了，同它在什么相机上使用没有关系。

白平衡并不是数码摄影特有的东西，胶片也有白平衡，只不过胶片的白平衡是预设的，如钨丝灯型胶卷在钨丝灯光源的照射下拍出的照片就可以有正确的白平衡。换句话说，在胶片时代，摄影师根据光源的不同而选择不同的胶片就是在“调节”白平衡了。但数码技术允许我们后期几乎不受限制地的白平衡，无疑它要灵活得多，给摄影师提供了更多的创作手段。

白平衡的本质是让白色的物体在任何颜色的光源下都显示为白色。这一点对人眼来说很容易办到，因为人眼有自适应的能力，只要光源的色彩不超出一定的限度，就可以自动还原白色。但相机就不同了，无论是图像传感器还是胶卷都会记录光源的颜色，白色的物体就会带上光源的颜色，白平衡所要做的就是把这个偏色去掉。

自动白平衡是一个很复杂的问题，目前还没有一个万能的方法可以解决所有场景的白平衡问题。有些统计数据表明大部分场景的颜色平均值是中性的，即没有颜色【见注一】。一种自动白平衡算法就是依据这个统计数据设计的，它计算出图像颜色的均值，再算出均值和同等亮度的中性灰的差别，这个差别就是偏色值，对每个像素的颜色值用这个偏色值校正就得到正确的自动白平衡了。网上有一个开源的RAW处理软件——dcraw——就是用这种方法自动校正白平衡的（要知道dcraw有多牛，你只要知道早期很多商业软件、包括Adobe Camera Raw都是基于它的源代码的就够了）。

自动白平衡的问题是有时会给出同拍摄者希望相反的结果，比如拍摄一个金色阳光的早晨的场景，自动白平衡可能会算出光线偏红黄而减少照片中的红黄，结果我们美丽的朝阳变成了苍白的阴天。同样，如果一个场景中某种颜色占了很大的比重，如大面积的緑树，相机的自动白平衡算法也有可能被糊弄从而产生不可预知的结果。

问题的根本是我们有时候想保留光源的色彩（如日落、日出），有时候则想去掉光源的色彩，再牛的软件也不知道拍摄者的意图是什么，因此所有的数码单反都允许用户预设白平衡光源，如晴天、多云、日光灯等，拍摄者只要根据不同的光源预设不同的白平衡值就可以得到很好的色彩还原了。对于户外的风光摄影，很多人都喜欢偏暖的色调。胶片时代的摄影师通常用一些暖色的滤镜（如红、黄滤镜等）来解决这个问题，在数码时代有些摄影师则建议把白平衡一直设置在多云上，实际上我的很多风光片都是这么设置的。

预设白平衡可以较好地还原色彩，可以满足我们的大多数要求。我们有时候希望更准确的色彩还原，不同厂商的预设白平衡也可能并不相同，，这时候就需要手动调整白平衡了。手动调整白平衡的原理很简单，我们只要告诉相机或图像处理软件图片中的某个物体是中性的就可以了，软件会根据实际拍摄的物体的颜色值自动地计算出光源的颜色，进而调整整个画面的色彩。一种常见的手动调整白平衡方法是在拍摄的场景中放置一块白卡或灰卡，后期告诉软件它是中性的。

有人可能会问，我们应该用白卡还是灰卡？理论上两者都可以，只要白卡是真正的中性色，灰卡是真正的中性灰。实际使用时，很多市面上的灰卡（如柯达灰卡）并不是中性灰的，这是因为这些灰卡是给测光用的，只要保证它们反射18%的入射光就行了，而不用考虑它们是否是真正的中性灰。目前市面上有售专门为数码白平衡设计的白卡，它们是真正的中性的，如果需要的话，是个不错的选择。我推荐使用白卡手动调整白平衡的另外一个理由是白色的曝光值高（假设拍摄者能正确地曝光），曝光值高的像素有更好的信号和噪声的比例，因而得到的感光数据能更好地用来测试白平衡。

说到这里，是不是我们解决了所有的白平衡问题? Not so fast！最后我要提一下的是白板法仅适用于光照均匀的情形。设想一下，一位拍摄者站在阴影底下拍摄一座阳光照射的大山，这时白板法显然不行，因为拍摄者和拍摄物所处的光源不一样。在这种情况下，没有什么好的机械的手动白平衡调整方法，只有靠记忆后期调整光源的色温了。

【注一】在色彩科学里，中性色是指没有其它颜色，而只有灰色、白色或黑色的颜色。在计算机里面，红（R）、绿（G）、蓝（B）三个值相等就是中性色，白色的（R，G，B）是（255，255，255），是一种中性色；黑色是（0，0，0），也是一种中性色。 不幸的是，我们常常看到中性灰的提法，似乎白和黑不是中性色，这是不对的。

谈RAW格式的优缺点先要弄清楚什么是RAW数据。RAW数据是数码相机图像传感器感光出来、没有经过任何数字信号处理的原始数据。当然，这里说没有经过任何数字信号处理不太严格，因为一般情况下，为了节省存储空间，数码相机都会对原始的数据进行无损压缩。在压缩之前，还要把原始数据从模拟信号转换成计算机可以处理的数字信号。

如果我们选择JPEG格式，数码相机内部的软件会对这些原始数据进行数字信号处理。具体地说，处理过程分以下几步：（1）去马赛克（图像传感器每个像素只记录红、緑、蓝一个颜色的值，其它两个颜色值由去马赛克处理得到。将来我会专门开一个帖子介绍去马赛克。）；（2） 根据参数设定将数据转化为指定的色彩空间；（3）根据白平衡设置调整白平衡；（4）降噪处理 ；（5）曲线调整；（6）压缩成JPEG格式数据；（7）存盘。如果我们选择RAW格式，相机跳过（1）——（6）步，直接做（7），（1）——（6）则由我们在计算机里面用RAW处理软件完成。

知道了上面的过程，就可以讨论RAW格式的优缺点了。先说优点，如果我们选择RAW格式，无疑我们可以控制（1）——（6）步的处理，所以RAW格式的第一个优点是它给摄影师提供了极大的灵活性。比如我们可以任意选定色彩空间、我们可以任意后期调整白平衡、我们可以选择我们想要的曲线调整而不用担心损失画质。当更好的去马赛克算法被提出来的时候，我们甚至可以选择不同的去马赛克算法来提高图像的质量，例如用开源软件dcraw，用户可以选择不同的去马赛克算法。

同JPEG相比，RAW格式的另一个优点是它完整地保存了原始图像的颜色信息。这是因为JPEG图像每个像素只用8比特来记录一种颜色（三种颜色总共占用24比特），而数码相机的图像传感器可以对每种颜色记录12比特的信息。如果选择JPEG格式，相机在进行（1）-（5）的处理后，就把12比特的颜色信息转换成8比特了。如果拍摄者想后期对这个JPEG图像进行调整，他（她）就不得不在8比特的颜色空间进行调整了，这会造成颜色过渡不均匀。

RAW格式的第三个优点可能有些人还没有意识到，它就是后期可以一定程度地补救高光过曝。其原因是如果过曝得不是太厉害，过曝的区域通常只有红、緑、蓝三个颜色通道中的一个或两个过曝。如果用JPEG，相机直接把没有过曝的通道信息丢掉了，但用RAW格式，新的算法可以根据没有过曝的通道把过曝的颜色通道的值给计算出来。

总之，RAW就象胶片时代的底片一样，是摄影师的原始数据。风光摄影大师安塞尔•亚当斯把底片比喻为钢琴的曲谱，把放大照片的过程比喻为钢琴师据曲谱演奏，意思是说同一张曲谱可以弹奏出非常不同的效果。同理，同一张底片也可以用暗房技术放大出不同效果的照片。一种常见的情形是，摄影师一段时间后或因技术提高或因审美口味改变而重新放大老的底片。数码也是一样，保存了RAW数据，所有的都可以重新再来，而JPEG就不行。可能是摄影师的技术提高了，他（她）想重新处理一下以前的照片，也可能是RAW处理软件技术本身提高了，他（她）可以重新处理以得到更高质量的影像。

上面说的是RAW格式的优点，那么它的缺点呢？显然，它增加了摄影师的工作量，还有就是它对存储空间的要求增加了。但在存储器越来越便宜的情况下，第二个缺点不应该是什么大问题。第一个缺点跟它的优点比较起来，可能算不了什么，所以我建议影友都用RAW拍摄。

最后值得一提的是，如果影友实在存储空间有限，佳能公司推出了一种新的RAW格式，即小RAW（sRAW）。这种格式兼有JPEG的文件小的优点，又有RAW格式灵活的优点。实际上它就是一种RAW格式，只不过是一种缩小了的RAW格式——同原始的RAW相比，sRAW具有更少的像素。sRAW是相机在内部对RAW格式的图像进行缩图处理后存储的，就象人们后期在PS里缩图一样。个人建议常规拍摄时不要用sRAW格式，因为它毕竟减少了原始图像的信息。只有在一种情况下可能使用这一功能——如拍摄体育和野生动物使用连拍的功能。因为小的文件可以让相机内的缓存器（注意不要把缓存器同外存如闪存搞混了，前者是内存，速度快很多。）存储更多的图像，从而使相机保持连续的高速拍摄。

觉得我的这个系列如果没有国外摄影师的介绍就不能算完整，所以我打算间或地加插一些国外名摄影师的介绍，有时也挑一幅他（她）们的代表作来说说它的拍摄过程。我喜欢风光摄影，所以我介绍的主要是风光摄影师。不过国外的风光摄影师很多也都是野生动物摄影高手，说他（她）们是自然摄影师（Nature Photographer）也许更准确一些。

今天要说的是已故的风光和探险摄影师Galen Rowell。Galen Rowell是一位摄影师，他同时又是一个攀岩者和登山运动员，所以最先使他出名的是他在攀岩过程中拍摄的那些只有攀岩者才能看到镜头。Galen Rowell的足迹遍及世界各地，他的镜头的视角一般都很独特，主要是他去的都是一些常人去不了的地方（比如高山之巅、悬崖）。同其它风光摄影师不同的是，Galen Rowell的风光照中常常出现人，表达了人类同自然和谐共处的意思。 他前期的作品个人觉得记录更多一些，但他后期开始在自己住处周围寻找好的风景，感觉表达性更强一点。

Galen Rowell喜欢爬山，所以他的器材以轻便的35mm相机为主，他用的是尼康相机和镜头。Galen Rowell帮助Singh-ray设计了渐变镜，他的很多片子有明显的渐变镜的痕迹，这应该是他的一个缺点。Galen Rowell不幸在2002年由于小型飞机失事去世。

Galen Rowell的照片可以在http://www.mountainlight.com/看到。

下图是链接的Galen Rowell的一幅作品。作者说他在拍摄这幅照片时，“……在黄昏的夜空下云彩具有绝好的细节，但缺少一点方位的感觉。”……（所以）“我开车前行直到我看到了这个25米高的大石头。我架起了我的相机，一直等到云层飘到大石头的后面”……

谢谢老师这样专业的讲解,虽然这不是我的专业,但基本上可以看明白.等着下文.

说的明了, 很容易理解. 等待拜读下文.

期待高手继续辛苦为我们开课

楼主辛苦了 好专业的课程啊 搬个板凳听课

好文，通俗易懂，深入浅出的文章！

好文，通俗易懂，深入浅出的文章！

噢，终于高明白白平衡的问题了。继续学习，多谢Tim老师

谢谢