生物摄影讲义 主讲田润刚博士 电邮：trg@cella.cn网址：www.cella.cn 话泥而不，道而 (邦分圆片来自于王联用，由于时间仓桂，木能注明出处 在此向原作者谋衰酸意) 生命科学学院绍兴市城南大道900号
生物摄影讲义 主讲 田润刚博士 电邮：trg@cella.cn 网址：www.cella.cn （部分图片来自于互联网，由于时间仓促，未能注明出处， 在此向原作者深表歉意！） 生命科学学院 绍兴市城南大道 900 号
目 录 第一章绪论 第一节摄影简史 第二节数码相机相机的选购与保养」 6 第二章照相机及其附件 .14 第一节照相机的类型 第三节快门 26 第四节取景与调焦装置。 .28 第五节照相机的其它装置及附件 30 第三章感光材料 33 第一节传统感光材料。 33 第二节CCD感光元件 38 第四章曝光与用光 41 第一节噪光. 41 第二节光源. 44 第三节用光 .46 第五章构图与拍摄技巧 .51 第一节构图 .51 第二节拍摄技巧 .60 第六章暗房工艺64 第一节传统黑白冲印。 .64 第二节数码图片处理 68
a 目 录 第一章 绪论 . 1 第一节 摄影简史. 1 第二节 数码相机相机的选购与保养. 6 第二章 照相机及其附件 . 14 第一节 照相机的类型. 14 第三节 快门. 26 第四节 取景与调焦装置. 28 第五节 照相机的其它装置及附件. 30 第三章 感光材料 . 33 第一节 传统感光材料 . 33 第二节 CCD 感光元件 . 38 第四章 曝光与用光 . 41 第一节 曝光. 41 第二节 光源. 44 第三节 用光. 46 第五章 构图与拍摄技巧 . 51 第一节 构图. 51 第二节 拍摄技巧. 60 第六章 暗房工艺 . 64 第一节 传统黑白冲印. 64 第二节 数码图片处理. 68
第一章绪论 广义地讲所谓生物摄影就是以生物为题材的摄影，如：自然风光摄影、生态 摄影、标本摄影和显微摄影等等均属于生物摄影的范畴。但是狭义的来讲生物摄 影就是利用摄影技术来描述生物生命活动的形态特征，主要包括各类标本摄影和 生态摄影，服务于教学和科研目的，因此生物摄影特别强调以下几个方面： ①真实性，也就是科学性，一定要如实客观地拍摄，只有反映真实存在的生 物形态或行为的照片，才是有价值的照片： ②准确性，要求准确的反映生物本来的面貌，通常不需要特技处理： ③简洁性，构图要简洁明了，尽可能地突出重点，而消除非重点的影响： ④美观性，图像要清晰美观、布局合理。 生物图象的获得，除了用照相机拍摄以外，还可以利用X射线成像、电子 显微镜成像、放射自显影成像和扫描成像，尤其是扫描成像，具有较高的分辨率， 常用于扫描凝胶电泳图谱和一些平面的标本，如生物化石、蝴蝶的翅脉也可以通 过扫描成像。 生物摄影显著不同于艺术摄影，因为不需要强调作者当时的情绪，或试图表 达的一种意境。而艺术创作要求： ①主题鲜明，一幅好照片要有一个鲜明的主题（有时也称之为题材）。或是 表现一个人，或是表现一件事物，甚至可以表现一个故事情节。主题必须明确， 毫不含糊，使任何观赏者一眼就能看得出来： ②构思新颖，一幅好照片必须能把注意力引向被摄主体，换句话说，使观赏 者的目光一下子就被吸引到了画面的主题： ③画面简洁，一幅好照片必须画面简洁，只包括那些有利于把视线引向被摄 主体的内容，而排除或压缩那些可能分散注意力的内容。 第一节摄影简史 早在亚里士多德和中国墨子年代人们就己发现了针孔成像的奥秘，直至今 日，针孔成像这一原理仍然适用于摄影术。 据史料记载，1826年法国发明家尼埃普斯(Joseph Nicephore Niepce)己
1 第一章 绪论 广义地讲所谓生物摄影就是以生物为题材的摄影，如：自然风光摄影、生态 摄影、标本摄影和显微摄影等等均属于生物摄影的范畴。但是狭义的来讲生物摄 影就是利用摄影技术来描述生物生命活动的形态特征，主要包括各类标本摄影和 生态摄影，服务于教学和科研目的，因此生物摄影特别强调以下几个方面： ①真实性，也就是科学性，一定要如实客观地拍摄，只有反映真实存在的生 物形态或行为的照片，才是有价值的照片； ②准确性，要求准确的反映生物本来的面貌，通常不需要特技处理； ③简洁性，构图要简洁明了，尽可能地突出重点，而消除非重点的影响； ④美观性，图像要清晰美观、布局合理。 生物图象的获得，除了用照相机拍摄以外，还可以利用 X 射线成像、电子 显微镜成像、放射自显影成像和扫描成像，尤其是扫描成像，具有较高的分辨率， 常用于扫描凝胶电泳图谱和一些平面的标本，如生物化石、蝴蝶的翅脉也可以通 过扫描成像。 生物摄影显著不同于艺术摄影，因为不需要强调作者当时的情绪，或试图表 达的一种意境。而艺术创作要求： ①主题鲜明，一幅好照片要有一个鲜明的主题（有时也称之为题材）。或是 表现一个人，或是表现一件事物，甚至可以表现一个故事情节。主题必须明确， 毫不含糊，使任何观赏者一眼就能看得出来； ②构思新颖，一幅好照片必须能把注意力引向被摄主体，换句话说，使观赏 者的目光一下子就被吸引到了画面的主题； ③画面简洁，一幅好照片必须画面简洁，只包括那些有利于把视线引向被摄 主体的内容，而排除或压缩那些可能分散注意力的内容。 第一节 摄影简史 早在亚里士多德和中国墨子年代人们就已发现了针孔成像的奥秘，直至今 日，针孔成像这一原理仍然适用于摄影术。 据史料记载，1826 年法国发明家尼埃普斯（Joseph Nicéphore Niépce）已
拍摄出被认为是世界上的第一幅永久性“照片”。他采用的拍摄技术是把涂有油溶 性白沥青的铅锡合金版置于暗箱中进行长时间曝光，受光照的沥青便会硬化，成 为白色，未受光照的沥青背薰衣草油溶解，露出黑色的金属色，使铅锡合金版上 产生正像影像。这幅名为View from the Window"的照片，曝光时间长达18小 时。尼埃普斯的这种摄影术由于所需曝光时间太长而局限了实用价值。 世界上第一张照片View from the Window(Joseph Nicephore Niepce1826 一、达盖尔摄影法 1839年8月19日法国画家达盖尔在法国科学院和美术学院公布了他发明 的达盖尔银版摄影术"，宜告一种新技术的诞生。达盖尔的摄影方法是将铜板镀 银抛光，罩在碘容器上，生成可感光的碘化银。将己光敏的板片在暗箱中放入照 相机，曝光约15-30分钟。曝光后的板片放入盛有水银的暗箱中加热，汞蒸汽与 板片上受光从碘化银中析出的银粒生成汞银合金影像，这就是“显影”。此后将汞 蒸汽熏蒸过的板片放入热食盐溶液中漂洗，未受光碘化银与氯化钠作用失去感光 性能并溶解于水，形成影响的黑色部分。于是由汞银合金组成的影像便永久固定 于铜板基上面。银版摄影是直接正像，其影像品质极其优良，由于银粒细腻，汞 合金明亮悦目，整个影像精微细腻，层次丰富充实。但成本很高，曝光时间过长。 Louis Jacques Daguerre
2 拍摄出被认为是世界上的第一幅永久性“照片”。他采用的拍摄技术是把涂有油溶 性白沥青的铅锡合金版置于暗箱中进行长时间曝光，受光照的沥青便会硬化，成 为白色，未受光照的沥青背薰衣草油溶解，露出黑色的金属色，使铅锡合金版上 产生正像影像。这幅名为“View from the Window”的照片，曝光时间长达 18 小 时。尼埃普斯的这种摄影术由于所需曝光时间太长而局限了实用价值。 世界上第一张照片 View from the Window（Joseph Nicéphore Niépce 1826） 一、达盖尔摄影法 1839 年 8 月 19 日法国画家达盖尔在法国科学院和美术学院公布了他发明 的“达盖尔银版摄影术”，宣告一种新技术的诞生。达盖尔的摄影方法是将铜板镀 银抛光，罩在碘容器上，生成可感光的碘化银。将己光敏的板片在暗箱中放入照 相机，曝光约 15-30 分钟。曝光后的板片放入盛有水银的暗箱中加热，汞蒸汽与 板片上受光从碘化银中析出的银粒生成汞银合金影像，这就是“显影”。此后将汞 蒸汽熏蒸过的板片放入热食盐溶液中漂洗，未受光碘化银与氯化钠作用失去感光 性能并溶解于水，形成影响的黑色部分。于是由汞银合金组成的影像便永久固定 于铜板基上面。银版摄影是直接正像，其影像品质极其优良，由于银粒细腻，汞 合金明亮悦目，整个影像精微细腻，层次丰富充实。但成本很高，曝光时间过长。 Louis Jacques Daguerre
巴黎街景(1838年Daguerre拍摄，曝光约15分钟，以至于当时繁华的巴黎街头 看上去很萧条，只留下了女郎和擦鞋小工的影像) 二、卡罗摄影法 又称"塔尔博特摄影法"，由英国人Henry Fox Talbot1840年发明。是世界 上最早的负-正”摄影术，也是现代负-正"摄影的基础。Talbot在一种优质书写纸 上涂碘化钾和硝酸银，制成一种半透明的纸质负片，先拍摄和冲洗负像，再以负 像为模板，用涂有氯化银的纸张冲印正像。卡罗摄影法的正像照片具有木炭画的 素质，色调柔和而又浓厚。由于纸质负片的纸张纤维在印相过程中要挡住一些光 线，因而印制的照片稍有朦胧感，清晰度稍差。 Oak Tree in Winter (Henry Fox Talbot 1842)
3 巴黎街景（1838 年 Daguerre 拍摄，曝光约 15 分钟，以至于当时繁华的巴黎街头 看上去很萧条，只留下了女郎和擦鞋小工的影像） 二、卡罗摄影法 又称“塔尔博特摄影法”，由英国人 Henry Fox Talbot 1840 年发明。是世界 上最早的“负-正”摄影术，也是现代“负-正”摄影的基础。Talbot 在一种优质书写纸 上涂碘化钾和硝酸银，制成一种半透明的纸质负片，先拍摄和冲洗负像，再以负 像为模板，用涂有氯化银的纸张冲印正像。卡罗摄影法的正像照片具有木炭画的 素质，色调柔和而又浓厚。由于纸质负片的纸张纤维在印相过程中要挡住一些光 线，因而印制的照片稍有朦胧感，清晰度稍差。 Oak Tree in Winter （Henry Fox Talbot 1842）
三、湿版摄影法 又称"火棉胶摄影法”，由英国雕塑家Frederick Scott Archer发明于1851年。 是将火棉胶(collodin)和感光化学药品的混合液涂于玻璃板上，在玻璃板上的 乳剂尚未干燥前装入相机进行拍摄曝光1分钟左右。曝光后立即进行显影、定影 和水洗，制成负像，再将影像印到涂有硝酸银的相纸上。这种火棉胶负片必须即 制即拍，乳剂必须在潮湿状态条件下才能进行拍摄，因火棉胶干燥后便失去感光 性能了，故称之为“湿版摄影法”。湿版摄影法的影像清晰度高，代价较低，只相 当于达盖尔摄影法代价的十分之一，感光性也较卡罗摄影法好些 湿版摄影照片 四、干版与胶卷摄影法 19世纪70年代，在摄影史上又发生了另一重大变化。这就是采用明胶代替 湿版摄影的火棉胶。在玻璃板上涂布明胶溴化银乳剂，待干燥后使用，故称“干 版"。干版摄影法是由英国人马多克斯(Richard Leach Maddox)首先提出的。 采用这种干版不仅影像质量良好，而且使用便利，不必由拍摄者在拍摄前自己动 手制作感光片。当时的商店有这种干版供应。由于干版是由工厂生产，这也保证 了干版质量的稳定。此外，更有实用价值的还在于明胶干版的感光性能大大提高， 曝光时间己可缩短至125秒。 1887年，美因牧师歌德温发明了透明的赛璐珞片基，代替了易碎而笨重的 4
4 三、湿版摄影法 又称“火棉胶摄影法”，由英国雕塑家 Frederick Scott Archer 发明于 1851 年。 是将火棉胶（collodin）和感光化学药品的混合液涂于玻璃板上，在玻璃板上的 乳剂尚未干燥前装入相机进行拍摄曝光 1 分钟左右。曝光后立即进行显影、定影 和水洗，制成负像，再将影像印到涂有硝酸银的相纸上。这种火棉胶负片必须即 制即拍，乳剂必须在潮湿状态条件下才能进行拍摄，因火棉胶干燥后便失去感光 性能了，故称之为“湿版摄影法”。湿版摄影法的影像清晰度高，代价较低，只相 当于达盖尔摄影法代价的十分之一，感光性也较卡罗摄影法好些。 湿版摄影照片 四、干版与胶卷摄影法 19 世纪 70 年代，在摄影史上又发生了另一重大变化。这就是采用明胶代替 湿版摄影的火棉胶。在玻璃板上涂布明胶溴化银乳剂，待干燥后使用，故称“干 版”。干版摄影法是由英国人马多克斯（Richard Leach Maddox ）首先提出的。 采用这种干版不仅影像质量良好，而且使用便利，不必由拍摄者在拍摄前自己动 手制作感光片。当时的商店有这种干版供应。由于干版是由工厂生产，这也保证 了干版质量的稳定。此外，更有实用价值的还在于明胶干版的感光性能大大提高， 曝光时间已可缩短至 1/25 秒。 1887 年，美国牧师歌德温发明了透明的赛璐珞片基，代替了易碎而笨重的
玻璃片基。标志者摄影胶片的出现。 1888年美国柯达公司生产出了新型感光材料一柔软、可卷绕的胶卷”。 同年，柯达公司发明了世界上第一台安装胶卷的可携式方箱照相机。 1889年，更薄的硝酸纤维素片基又取代了赛璐珞。 1930年，醋酸纤维素片基又取代了易燃、易断的硝酸纤维片基。 1970年又有更为坚韧而不易膨胀的涤纶片基问世。 五、全色与彩色摄影法 早期的明胶干版与火棉胶乳剂一样，感色性为色盲的，只感蓝光。能感受蓝 光和绿光的分色片是1882年问世的。能感受红光、绿光、蓝光的全色性干版直 至1906年才有出售。 世界上最早在市场上出售的彩色片，是出现在1907年的“天然彩色片” (Autochrome),由法国人吕米埃(Lumiere)兄弟发明。现代普遍使用的多层 彩色片的开山鼻祖则是美国柯达(Kodak)1936公司在年首先推出的柯达彩色 幻灯片(Kodachrome)。这种多层彩色片至今仍在广泛使用，当然，其照相性 能有了飞速的提高。 世界上第一张水久性彩色照片(James Clerk Maxwell1861) 柯达彩色胶卷
5 玻璃片基。标志着摄影胶片的出现。 1888 年美国柯达公司生产出了新型感光材料——柔软、可卷绕的“胶卷”。 同年，柯达公司发明了世界上第一台安装胶卷的可携式方箱照相机。 1889 年，更薄的硝酸纤维素片基又取代了赛璐珞。 1930 年，醋酸纤维素片基又取代了易燃、易断的硝酸纤维片基。 1970 年又有更为坚韧而不易膨胀的涤纶片基问世。 五、全色与彩色摄影法 早期的明胶干版与火棉胶乳剂一样，感色性为色盲的，只感蓝光。能感受蓝 光和绿光的分色片是 1882 年问世的。能感受红光、绿光、蓝光的全色性干版直 至 1906 年才有出售。 世界上最早在市场上出售的彩色片，是出现在 1907 年的“天然彩色片” （Autochrome），由法国人吕米埃（Lumiere）兄弟发明。现代普遍使用的多层 彩色片的开山鼻祖则是美国柯达（Kodak）1936 公司在年首先推出的柯达彩色 幻灯片（Kodachrome）。这种多层彩色片至今仍在广泛使用，当然，其照相性 能有了飞速的提高。 世界上第一张永久性彩色照片 （James Clerk Maxwell 1861） 柯达彩色胶卷
六、数码摄影 1969年，美国的贝尔公司发明了CCD。第一部数码相机却是日本索尼公司 发布的，该公司的研究人员最初的研究成果仅仅实现了用64个像素记录一个粗 糙的英文字母S”,通过8年奋战，终于在1981年发布了全球第一款磁记录方 式的电子静物照相机样品"MAVIKA”。1986年佳能开始销售世界上最早的商品化 “电子静物摄像机”-RC701.1995年普及型数码相机卡西欧QV-10上市，仅38 万像素。2003、04年主流数码相机的像素数已达到400万像素，目前已达到千 万像素。 刚进入21世纪后胶片摄影还是主流的摄影方式，而短短的儿年里，数码相 机就将这个曾经辉煌的照相产业送进了博物馆，如今无论是生活摄影还是专业摄 影到处都是数码相机的天下，时代的脚步是多么的迅速！ 第二节数码相机相机的选购与保养 一、数码相机的选购 数码相机大致可分为单反、家用和数码机背三种，单反式数码相机的镜头 口径和感光元件尺寸较大，成像清晰，而且可以更换广角、中焦、长焦或变焦等 不同镜头，以便适合于不同的拍摄要求，可分为专业级、入门级和准专业级等类 型。专业级的通常为全尺寸感光元件(36×24mm),价格昂贵，入门单反相机通 常为APS-C标准的（约24.9×16.6mm左右），价格从几千元到万元不等。家用 数码相机的镜头是不能更换的，其中小巧轻薄的一类被称为卡片机，携带方便， 但光线暗淡的情况下成像质量较差。数码机背采用大尺寸的感光元件，价格昂贵， 适合于商业用途。 6
6 六、数码摄影 1969 年，美国的贝尔公司发明了 CCD。第一部数码相机却是日本索尼公司 发布的，该公司的研究人员最初的研究成果仅仅实现了用 64 个像素记录一个粗 糙的英文字母“S”，通过 8 年奋战，终于在 1981 年发布了全球第一款磁记录方 式的电子静物照相机样品“MAVIKA”。1986 年佳能开始销售世界上最早的商品化 “电子静物摄像机”—RC701。1995 年普及型数码相机卡西欧 QV-10 上市，仅 38 万像素。2003、04 年主流数码相机的像素数已达到 400 万像素，目前已达到千 万像素。 刚进入 21 世纪后胶片摄影还是主流的摄影方式，而短短的几年里，数码相 机就将这个曾经辉煌的照相产业送进了博物馆，如今无论是生活摄影还是专业摄 影到处都是数码相机的天下，时代的脚步是多么的迅速！ 第二节 数码相机相机的选购与保养 一、数码相机的选购 数码相机大致可分为单反、家用和数码机背三种，单反式数码相机的镜头 口径和感光元件尺寸较大，成像清晰，而且可以更换广角、中焦、长焦或变焦等 不同镜头，以便适合于不同的拍摄要求，可分为专业级、入门级和准专业级等类 型。专业级的通常为全尺寸感光元件（36×24mm），价格昂贵，入门单反相机通 常为 APS-C 标准的（约 24.9×16.6mm 左右），价格从几千元到万元不等。家用 数码相机的镜头是不能更换的，其中小巧轻薄的一类被称为卡片机，携带方便， 但光线暗淡的情况下成像质量较差。数码机背采用大尺寸的感光元件，价格昂贵， 适合于商业用途
入门单反相机佳能E0S50D 专业单反相机尼康D3X 家用数码相机PowerShot G10 卡片机索尼T500
7 入门单反相机佳能 EOS 50D 专业单反相机尼康 D3X 家用数码相机 PowerShot G10 卡片机索尼 T500
数码机背禄菜6008AF 拍摄生活纪念照和旅行照片，可选用不同档次小型家用数码相机，这类相 机重量轻、携带方便：用于业余生物摄影或业余创作用途的可购买单反式数码相 机，配件（主要是镜头）的选购要符合创作要求，合理利用资金，因为照相机的 配件往往要比机身还要昂贵，如喜欢拍摄昆虫、花卉等小型对象，可配一只具有 微距功能的定焦或变焦镜头，喜欢拍摄鸟类的可配备一只500mm左右的超长焦 镜头，另外还要考虑镜头的接口问题，不同的相机类型使用不同接口的镜头，不 能互相换用。 1.感光元件 数码相机所采用的感光器件分为CCD和CMOS两种，CCD的全称为电荷 耦合装置(Charge Coupled Devices),CMOS全称互补金属氧化物半导体 (Complementary Metal-.Oxide-Semiconductor)。一般的说法是CCD成像像素 高、清晰度高、色彩还原系数高、夜拍能力强，但成本比CMOS高：而CMOS 具有造价低、功耗小、响应速度快等特点。如今CMOS技术已经非常成熟，成 像质量和CCD相似。 感光元件的像素数：像素数直接影响数码相片的最大分辨率。作为旅行纪 念拍摄的话，以200~300万像素拍摄出来的数码照片，完全可以冲印成6寸大 小、与传统胶卷画质相当的照片。但作为显微摄影1200万像素的高分辨线性 CCD也可能还不足以显示一些细节特征。但象素数并非越多越好，现在主流数 码相机的像素数已经超过了1000万象素，对于其小面积的感光元件来说，其集
8 数码机背禄莱 6008AF 拍摄生活纪念照和旅行照片，可选用不同档次小型家用数码相机，这类相 机重量轻、携带方便；用于业余生物摄影或业余创作用途的可购买单反式数码相 机，配件（主要是镜头）的选购要符合创作要求，合理利用资金，因为照相机的 配件往往要比机身还要昂贵，如喜欢拍摄昆虫、花卉等小型对象，可配一只具有 微距功能的定焦或变焦镜头，喜欢拍摄鸟类的可配备一只 500mm 左右的超长焦 镜头，另外还要考虑镜头的接口问题，不同的相机类型使用不同接口的镜头，不 能互相换用。 1．感光元件 数码相机所采用的感光器件分为 CCD 和 CMOS 两种，CCD 的全称为电荷 耦合装置（Charge Coupled Devices），CMOS 全称互补金属氧化物半导体 （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）。一般的说法是 CCD 成像像素 高、清晰度高、色彩还原系数高、夜拍能力强，但成本比 CMOS 高；而 CMOS 具有造价低、功耗小、响应速度快等特点。如今 CMOS 技术已经非常成熟，成 像质量和 CCD 相似。 感光元件的像素数：像素数直接影响数码相片的最大分辨率。作为旅行纪 念拍摄的话，以 200~300 万像素拍摄出来的数码照片，完全可以冲印成 6 寸大 小、与传统胶卷画质相当的照片。但作为显微摄影 1200 万像素的高分辨线性 CCD 也可能还不足以显示一些细节特征。但象素数并非越多越好，现在主流数 码相机的像素数已经超过了 1000 万象素，对于其小面积的感光元件来说，其集