现代摄影/光
作为摄影背后的原始媒介，了解光的基本性质至关重要。
有时，光线根据其相对方向进行描述。请注意，虽然以下术语描述了光线此属性的极端情况，但实际上从环境光到定向光之间存在一个持续的过渡。
环境光或“全方位”光，是一种良好的自然光，从多个方向照亮所有物体。它类似于“阴天视图”中没有明显阴影的物体所呈现的光线。来自太阳的环境光在晴天中午最强，并且可能足够明亮以完全遮蔽任何可见的人造定向光的影响。
漫射光是指来自多个方向的光（环境光是一种漫射光）。漫射光的一个很好的例子是肖像摄影师使用的灯光，它们将恒定光或闪光灯从一个宽阔的曲面上反射出来，从而将其散射到多个方向。漫射光可以提供出色的细节分辨率，并防止出现硬阴影。
定向光是指来自一个方向的光，因此会投射出阴影。“点光”或“聚光灯”这两个术语有时可以互换使用，但通常仅指人造定向光，例如来自灯的光。在一天中的早些时候和晚些时候，自然光会提供定向光，但在此期间光线也会更柔和（见下文）。相机角度与光线角度之间的关系可以对图像色调的质量产生巨大影响。
阳光，有效温度为 5,780 开尔文，由近乎热谱辐射组成，其中超过一半是红外辐射。在中午，阳光在海平面提供的辐照度略高于每平方米 1 千瓦。在此能量中，527 瓦是红外辐射，445 瓦是可见光，32 瓦是紫外线辐射。
在早晨和傍晚，自然光比中午的光线更柔和（不太明亮，投射的阴影更模糊，更漫射），中午的光线被认为是强光（非常明亮，投射的阴影非常强烈，具有高度方向性）。
了解和成功运用各种自然光照条件是摄影师的一项关键技能，对于体育和婚礼摄影师、记者等活动摄影师以及不想用人造光照射主题以减损其自然外观的自然摄影师来说尤为重要。
如今，我们可以用人造照明设备可靠地生成任何特性的光线。曾经可以对人造光进行分类，但如今由于可用的设备种类繁多，这已经无法实现。我们将在下面的“光线和摄影”部分探讨人造照明的发展。
强光或硬光是指明亮且定向的（非漫射）光。它会投射出非常强烈的阴影，并强调主题的形状以及某些角度下某些表面的纹理。晴天中午的阳光是强光/硬光的一个典型例子。
与强光或硬光相反的是柔光。柔光是指亮度较低且方向性较弱（更漫射）的光。它会投射出更柔和的阴影，并强调主题的细节，而不会强调纹理。熔岩灯或数字显示屏的灯光是柔光的一个典型例子。
红外线 (IR) 是不可见的辐射能，即电磁辐射，其波长比可见光长，从可见光谱的标称红端（700 纳米，频率 430 太赫兹）延伸到 1 毫米（300 吉赫兹），尽管人们可以在实验中看到高达至少 1050 纳米的红外线。大多数物体在室温附近发射的热辐射是红外线。
红外光谱通常被分为近红外 (NIR)、短波红外 (SWIR)、中波红外 (MWIR)、长波红外 (LWIR) 和远红外 (FIR)。NIR 和 SWIR 有时被称为“反射红外”，而 MWIR 和 LWIR 有时被称为“热红外”。由于黑体辐射曲线特性，典型的“热”物体，如排气管，在 MW 中比在 LW 中看到的相同物体更亮。
当可见光不足以看清物体时，红外线用于夜视设备。[21] 夜视设备通过将环境光光子转换为电子，然后通过化学和电气过程放大，最后再转换回可见光。[21] 红外光源可用于增强环境光，以供夜视设备转换，从而在不使用可见光源的情况下提高黑暗中的可见度。
红外光和夜视设备的使用不应与热成像混淆，热成像通过检测从物体及其周围环境散发出的红外辐射（热量）来创建基于表面温度差异的图像，如果已知发射率，则可用于远程确定物体的温度。这被称为热成像，或者对于 NIR 或可见光中的非常热的物体，称为高温测量。热成像（热成像）主要用于军事和工业应用，但该技术正以汽车上的红外摄像头的形式进入大众市场，因为生产成本大幅降低。
热成像相机检测电磁频谱红外范围内的辐射（大约 900-14,000 纳米或 0.9-14 μm），并生成该辐射的图像。由于根据黑体辐射定律，所有物体都会根据其温度发射红外辐射，因此热成像可以在有或没有可见光照射的情况下“看到”周围环境。物体发射的辐射量随着温度的升高而增加，因此热成像可以让人们看到温度的变化（因此得名）。
在地球表面，温度远低于太阳表面，几乎所有的热辐射都包含在不同波长的红外线中。在这些自然热辐射过程中，只有闪电和自然火灾足够热以产生大量的可见能量，而火灾产生的红外能量远大于可见光能量。
紫外线
[edit | edit source]可见光
[edit | edit source]
可见光通常被粗略地划分为颜色。彩虹是由光线穿过空气中的水滴而形成的可见光谱的自然展示。在下表中，可见光之前的颜色是紫外线。可见光之后的颜色是红外线。
 | |||
|---|---|---|---|
| 颜色 | 波长 | 频率 | |
| 紫色 | 380–450 nm | 668–789 THz | |
| 蓝色 | 450–495 nm | 606–668 THz | |
| 绿色 | 495–570 nm | 526–606 THz | |
| 黄色 | 570–590 nm | 508–526 THz | |
| 橙色 | 590–620 nm | 484–508 THz | |
| 红色 | 620–750 nm | 400–484 THz | |
基础光学
[edit | edit source]反射
[edit | edit source]反射是光线从物体上反弹的过程。在这种情况下，入射角（光线接近平坦物体时的角度）等于反射角（光线离开平坦物体时的角度）。需要注意的是，很少有表面是完美的反射体，实际上反射光线在其反射角中仅近似于入射角，这是由于反射介质中的表面不完美。因此，反射光通常比反射前的光更漫射（方向性更差）。
折射
[edit | edit source]折射是指波（在摄影中，光）由于传播介质变化而导致的传播方向变化。在摄影中，我们当然需要半透明（不透明）介质，即允许光线穿过的介质。该介质的密度也必须大于空气。摄影中最常用的折射介质是水和玻璃或其他晶体固体。一半在一种介质中，一半在另一种介质中的物体看起来会弯曲，就像放在一杯水里的铅笔，或者池子里的游泳者一样。
透明和半透明
[edit | edit source]当物体允许光线穿过而不发生散射，以至于无法辨认图像时，该物体被称为透明。例如，玻璃窗户通常是透明的。当物体允许光线穿过但发生散射，以至于无法辨认图像时，该物体被称为半透明。例如，不透明的玻璃窗，或厚实的玻璃砖。透明度（允许光线穿过并在另一侧形成图像）的反面是不透明度。完全不透明的物体是你根本无法透视的。这样的物体被称为不透明物体。木板就是不透明物体的例子。
光的测量
[edit | edit source]光与摄影
[edit | edit source]现在我们对光的普遍特性有了了解，让我们更具体地看一下光在摄影中的应用。
可用光摄影
[edit | edit source]使用场景中已有的光线拍摄的照片被称为可用光照片。可用光照片承诺以最自然、最真实的视角展现场景，从整体场景平衡、色彩还原、色调深度和纹理可见度等方面来看。然而，有些场景对拍摄照片来说太暗了，有些场景很平淡无奇，而且有时我们想添加戏剧效果或只是进行实验。
在摄影的早期，摄影介质不像今天可用的数字传感器那样灵敏，所以在非强烈的日光下拍摄一张好照片往往需要很长的曝光时间（几秒甚至几分钟），因此会导致由于移动（即使是肖像拍摄中微小的呼吸运动）而产生的问题，因此变得非常麻烦。今天，我们很幸运没有这样的问题，并且在大多数情况下通常可以获得良好的可用光结果。
人工光摄影
[edit | edit source]使用人造光拍摄的照片通常被称为闪光摄影，其中使用短暂的光源，例如经典的相机附件（或内置）定向闪光灯，虽然还有其他类型的人造光照片。打开房间里的灯也属于人造光摄影，就像设置非相机连接的照明系统一样，该系统提供持续的而不是短暂的额外光源。
摄影史上第一批人造光源是19世纪中期开发的基于燃烧镁的闪光灯。
通常情况下，闪光灯并不完全依赖于人造光或自然光，而是用来补充现有的光线，以达到不同的、更有用的效果。典型的例子是补光，例如拍摄站在窗户或夕阳等光源前的人，这些光源可能会造成相对的剪影效果（颜色深度、亮度和细节的损失），使用闪光灯可以重新照亮主体，防止其出现暗淡无光的轮廓。但是，闪光灯补光的色调深度很少能与自然光相媲美。
闪光灯通常被设置为在另一个闪光灯触发时触发（有时被称为从属/主控配置），或者在按下相机快门时触发，或者根据光线、声音或其他形式的传感器触发。