現代攝影/光
作為攝影背後的原始媒介，瞭解光的基本性質至關重要。
有時，光線根據其相對方向進行描述。請注意，雖然以下術語描述了光線此屬性的極端情況，但實際上從環境光到定向光之間存在一個持續的過渡。
環境光或“全方位”光，是一種良好的自然光，從多個方向照亮所有物體。它類似於“陰天檢視”中沒有明顯陰影的物體所呈現的光線。來自太陽的環境光在晴天中午最強，並且可能足夠明亮以完全遮蔽任何可見的人造定向光的影響。
漫射光是指來自多個方向的光（環境光是一種漫射光）。漫射光的一個很好的例子是肖像攝影師使用的燈光，它們將恆定光或閃光燈從一個寬闊的曲面上反射出來，從而將其散射到多個方向。漫射光可以提供出色的細節解析度，並防止出現硬陰影。
定向光是指來自一個方向的光，因此會投射出陰影。“點光”或“聚光燈”這兩個術語有時可以互換使用，但通常僅指人造定向光，例如來自燈的光。在一天中的早些時候和晚些時候，自然光會提供定向光，但在此期間光線也會更柔和（見下文）。相機角度與光線角度之間的關係可以對影像色調的質量產生巨大影響。
陽光，有效溫度為 5,780 開爾文，由近乎熱譜輻射組成，其中超過一半是紅外輻射。在中午，陽光在海平面提供的輻照度略高於每平方米 1 千瓦。在此能量中，527 瓦是紅外輻射，445 瓦是可見光，32 瓦是紫外線輻射。
在早晨和傍晚，自然光比中午的光線更柔和（不太明亮，投射的陰影更模糊，更漫射），中午的光線被認為是強光（非常明亮，投射的陰影非常強烈，具有高度方向性）。
瞭解和成功運用各種自然光照條件是攝影師的一項關鍵技能，對於體育和婚禮攝影師、記者等活動攝影師以及不想用人造光照射主題以減損其自然外觀的自然攝影師來說尤為重要。
如今，我們可以用人造照明裝置可靠地生成任何特性的光線。曾經可以對人造光進行分類，但如今由於可用的裝置種類繁多，這已經無法實現。我們將在下面的“光線和攝影”部分探討人造照明的發展。
強光或硬光是指明亮且定向的（非漫射）光。它會投射出非常強烈的陰影，並強調主題的形狀以及某些角度下某些表面的紋理。晴天中午的陽光是強光/硬光的一個典型例子。
與強光或硬光相反的是柔光。柔光是指亮度較低且方向性較弱（更漫射）的光。它會投射出更柔和的陰影，並強調主題的細節，而不會強調紋理。熔岩燈或數字顯示屏的燈光是柔光的一個典型例子。
紅外線 (IR) 是不可見的輻射能，即電磁輻射，其波長比可見光長，從可見光譜的標稱紅端（700 奈米，頻率 430 太赫茲）延伸到 1 毫米（300 吉赫茲），儘管人們可以在實驗中看到高達至少 1050 奈米的紅外線。大多數物體在室溫附近發射的熱輻射是紅外線。
紅外光譜通常被分為近紅外 (NIR)、短波紅外 (SWIR)、中波紅外 (MWIR)、長波紅外 (LWIR) 和遠紅外 (FIR)。NIR 和 SWIR 有時被稱為“反射紅外”，而 MWIR 和 LWIR 有時被稱為“熱紅外”。由於黑體輻射曲線特性，典型的“熱”物體，如排氣管，在 MW 中比在 LW 中看到的相同物體更亮。
當可見光不足以看清物體時，紅外線用於夜視裝置。[21] 夜視裝置透過將環境光光子轉換為電子，然後透過化學和電氣過程放大，最後再轉換回可見光。[21] 紅外光源可用於增強環境光，以供夜視裝置轉換，從而在不使用可見光源的情況下提高黑暗中的可見度。
紅外光和夜視裝置的使用不應與熱成像混淆，熱成像透過檢測從物體及其周圍環境散發出的紅外輻射（熱量）來建立基於表面溫度差異的影像，如果已知發射率，則可用於遠端確定物體的溫度。這被稱為熱成像，或者對於 NIR 或可見光中的非常熱的物體，稱為高溫測量。熱成像（熱成像）主要用於軍事和工業應用，但該技術正以汽車上的紅外攝像頭的形式進入大眾市場，因為生產成本大幅降低。
熱成像相機檢測電磁頻譜紅外範圍內的輻射（大約 900-14,000 奈米或 0.9-14 μm），並生成該輻射的影像。由於根據黑體輻射定律，所有物體都會根據其溫度發射紅外輻射，因此熱成像可以在有或沒有可見光照射的情況下“看到”周圍環境。物體發射的輻射量隨著溫度的升高而增加，因此熱成像可以讓人們看到溫度的變化（因此得名）。
在地球表面，溫度遠低於太陽表面，幾乎所有的熱輻射都包含在不同波長的紅外線中。在這些自然熱輻射過程中，只有閃電和自然火災足夠熱以產生大量的可見能量，而火災產生的紅外能量遠大於可見光能量。
紫外線
[edit | edit source]可見光
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可見光通常被粗略地劃分為顏色。彩虹是由光線穿過空氣中的水滴而形成的可見光譜的自然展示。在下表中，可見光之前的顏色是紫外線。可見光之後的顏色是紅外線。
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|---|---|---|---|
| 顏色 | 波長 | 頻率 | |
| 紫色 | 380–450 nm | 668–789 THz | |
| 藍色 | 450–495 nm | 606–668 THz | |
| 綠色 | 495–570 nm | 526–606 THz | |
| 黃色 | 570–590 nm | 508–526 THz | |
| 橙色 | 590–620 nm | 484–508 THz | |
| 紅色 | 620–750 nm | 400–484 THz | |
基礎光學
[edit | edit source]反射
[edit | edit source]反射是光線從物體上反彈的過程。在這種情況下，入射角（光線接近平坦物體時的角度）等於反射角（光線離開平坦物體時的角度）。需要注意的是，很少有表面是完美的反射體，實際上反射光線在其反射角中僅近似於入射角，這是由於反射介質中的表面不完美。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（在攝影中，光）由於傳播介質變化而導致的傳播方向變化。在攝影中，我們當然需要半透明（不透明）介質，即允許光線穿過的介質。該介質的密度也必須大於空氣。攝影中最常用的折射介質是水和玻璃或其他晶體固體。一半在一種介質中，一半在另一種介質中的物體看起來會彎曲，就像放在一杯水裡的鉛筆，或者池子裡的游泳者一樣。
透明和半透明
[edit | edit source]當物體允許光線穿過而不發生散射，以至於無法辨認影像時，該物體被稱為透明。例如，玻璃窗戶通常是透明的。當物體允許光線穿過但發生散射，以至於無法辨認影像時，該物體被稱為半透明。例如，不透明的玻璃窗，或厚實的玻璃磚。透明度（允許光線穿過並在另一側形成影像）的反面是不透明度。完全不透明的物體是你根本無法透視的。這樣的物體被稱為不透明物體。木板就是不透明物體的例子。
光的測量
[edit | edit source]光與攝影
[edit | edit source]現在我們對光的普遍特性有了瞭解，讓我們更具體地看一下光在攝影中的應用。
可用光攝影
[edit | edit source]使用場景中已有的光線拍攝的照片被稱為可用光照片。可用光照片承諾以最自然、最真實的視角展現場景，從整體場景平衡、色彩還原、色調深度和紋理可見度等方面來看。然而，有些場景對拍攝照片來說太暗了，有些場景很平淡無奇，而且有時我們想新增戲劇效果或只是進行實驗。
在攝影的早期，攝影介質不像今天可用的數字感測器那樣靈敏，所以在非強烈的日光下拍攝一張好照片往往需要很長的曝光時間（幾秒甚至幾分鐘），因此會導致由於移動（即使是肖像拍攝中微小的呼吸運動）而產生的問題，因此變得非常麻煩。今天，我們很幸運沒有這樣的問題，並且在大多數情況下通常可以獲得良好的可用光結果。
人工光攝影
[edit | edit source]使用人造光拍攝的照片通常被稱為閃光攝影，其中使用短暫的光源，例如經典的相機附件（或內建）定向閃光燈，雖然還有其他型別的人造光照片。開啟房間裡的燈也屬於人造光攝影，就像設定非相機連線的照明系統一樣，該系統提供持續的而不是短暫的額外光源。
攝影史上第一批人造光源是19世紀中期開發的基於燃燒鎂的閃光燈。
通常情況下，閃光燈並不完全依賴於人造光或自然光，而是用來補充現有的光線，以達到不同的、更有用的效果。典型的例子是補光，例如拍攝站在窗戶或夕陽等光源前的人，這些光源可能會造成相對的剪影效果（顏色深度、亮度和細節的損失），使用閃光燈可以重新照亮主體，防止其出現暗淡無光的輪廓。但是，閃光燈補光的色調深度很少能與自然光相媲美。
閃光燈通常被設定為在另一個閃光燈觸發時觸發（有時被稱為從屬/主控配置），或者在按下相機快門時觸發，或者根據光線、聲音或其他形式的感測器觸發。