1.1.1 摄影相关知识

通常，标准的VR全景图是一张画面比例为2:1的图像，其实质就是等距圆柱投影所得到的展开图像。等距圆柱投影是指将球体上的各个点投影到圆柱体侧面上的一种投影方式，投影完之后再展开就得到一张长宽比为2:1的矩形图像。一个球体展开成平面的步骤如图1-1所示。VR全景图也是静态图像，它和普通照片的基本原理是相同的，只是图像的上下两端会被拉伸。将投影方式改为直线投影，或者使用全景播放器播放全景图就可以看到正常无变形的画面。

VR全景摄影也是摄影技术的一个门类，学习VR全景摄影之前，首先需要对摄影这门技术的基本术语和原理进行学习。摄影技术所涉及的知识点非常多，本项目对摄影涉及的重要知识进行了梳理和讲解。在学习摄影的过程中，还需要多思考如何将摄影技术应用在VR全景摄影中，这样的VR全景作品才会更加出彩。

1. 基础概念

摄影又称摄影术，就是人们通过相机把反射在景物上的光线通过镜头投射在感光元件上感光而形成影像的过程。相机成像的原理和景物在人眼视网膜上成像的原理相同，人通过眼睛看景物会在视网膜上形成影像，摄影是通过相机使光线在感光材料（胶片）上形成潜影，从而记录下被摄物的过程。

被摄物发出的光线被相机镜头汇聚，由摄影者调整镜头和曝光等参数，使其在感光材料平面产生清晰的影像，相机便可以记录下想要的内容。

理解了这个基本原理，就可以开始了解影响影像的因素有哪些了，通过调整这些因素，获得自己想要的画面是一个摄影师的基本技能，下一步才是随心创作。

如果想要拍摄出一个优秀的摄影作品，还需要对摄影相关的参数和基本概念有一个清楚的认识，例如相机的成像原理、光圈、快门速度、感光度等。

2. 图像分辨率

自从摄影技术出现以后，人们一直在追求创造一个与人眼相媲美，甚至超过人眼的相机来记录更大、更清晰的图像。那么相机的分辨率和像素是什么呢？

首先需要了解像素，像素是组成图像的最基本元素，而分辨率是指图像中存储的信息量，是用于度量图像内数据量多少的一个参数。通常表示成ppi（Pixel Per Inch，每英寸像素数）和dpi（Dots Per Inch，每英寸点数）。ppi和dpi常会出现混用现象。从技术角度说，“像素”（P）只存在于计算机显示领域，而“点”（D）只出现于打印或印刷领域，请注意分辨。

日常提到的300ppi就是每英寸上有300个像素点。如图1-2所示的圆脸的大小在100%缩放的情况下与本书的正文文字一样大，但是放大后就可以看到整齐排列的像素点。在分辨率低的情况下适当放大图片就可以看到像素点，在稍大一些的屏幕上观看分辨率比较低的图片，会感到图片模糊。为了保证每英寸的画面上拥有更多的像素点，在做大幅的喷绘时，要求图片分辨率要高。

可见，图像分辨率决定了图像输出的质量，另外，图像分辨率和图像尺寸（高和宽）的值一起决定了图像文件的大小。图像的分辨率越高，尺寸越大，图像文件占用的磁盘空间就越大。如果保持图像尺寸不变，将图像分辨率提高1倍，则其文件大小增大为原来的4倍。

常说相机最大有多少像素，就是指相机中CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合器件）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）感光元件芯片上最大像素点的多少。相机感光元件（CCD/CMOS）为相机中间的感光装置，如图1-3所示，其密集排列的像素点越多，拍摄出的图像分辨率就越高。感光元件放大后得到的示意图（并非真实放大拍摄），如图1-4所示，数码相机的最大分辨率也是由感光元件的生产工艺决定的。就同类数码相机而言，最高像素数量越多，通常相机的档次越高。

例如，2400万像素的微单相机所记录的最大图像尺寸为6000×4000像素，通常按照350dpi的印刷标准，最大可输出20in×13.3in（对角线为24in）画布的图像（当然也可以通过PS处理降低dpi，从而获得更大尺寸画布的图像），所以如果想要获得更大并且清晰的图片可以使用相机感光元件更大的数码相机。

人眼就好比一台像素高达5亿的“超级相机”，目前使用的相机所能记录的图像像素值距离人眼的像素值还差很多。

3. 镜头视角

众所周知，使用长焦镜头拍摄出来的照片画面范围会比较小，而使用广角镜头拍摄出来的照片画面范围会比较大。从拍摄物体的左右边缘作引向视点的两根直线所形成的夹角就是镜头视角，这是以成像画幅的尺寸定义的视角，如图1-5a所示。除此之外，视角还可以以镜头可视范围定义，即镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角也是视角，如图1-5b所示。一般以镜头可视范围来定义镜头视角。

视场角（FOV）是指镜头所能覆盖的范围大小。有很多摄影师疑惑：我明明用了广角镜头却拍摄不出大场景效果的图像，这是怎么回事呢？这就需要弄懂摄影中的像场和视角等概念了。

4. 相机的画幅

从镜头视角和视野之间的关系可以看出，视角实际上是镜头的开口角度，视野是镜头在相应距离内可以拍摄的物体的范围，因为镜头是圆形的，所以镜头的视野也是圆形的。

但人们看到的照片显然是矩形的，为什么说视野是矩形的？这是拍摄时存在像场的缘故，像场即在镜头视野范围内可清晰成像的区域。

为了符合人们的视觉习惯，相机的感光元件是矩形的，如图1-6所示。为了保证拍摄出来的照片是矩形的，就不能让感光元件的最大幅面超过镜头像场的范围，这样拍摄出来的照片才是清晰的。

换句话说，我们看到的照片只是镜头像场区域的一部分。不同相机的传感器是不同的，一些广角镜头不能捕获大型场景的影像，可能是因为这些相机不是全画幅相机。以前的相机是用胶片作为感光元件进行图像记录，但现在是用电子感光元件进行图像记录。就像胶片有很多尺寸一样，数码时代不同的相机画幅代表了不同尺寸的感光元件（包括CCD和CMOS）。感光元件的面积越大，捕捉到的光越多，摄影性能就越好。自诞生以来，数码相机一直有多种尺寸的传感器，不同的传感器有不同的名称，例如全画幅、APS-C画幅、M4/3画幅、1in等，图1-7所示为它们所对应的尺寸大小。

画幅是对相机中感光元件大小的一种称呼，人们通常称拥有全画幅感光元件的相机为全画幅相机，画幅为感光元件大小的单位。全画幅相机的感光元件尺寸为36mm×24mm。全画幅是针对传统的35mm胶卷的尺寸（也可以称为35mm画幅，如图1-7所示，其对角线尺寸为43.4mm）来说的。

为什么要制造不同大小的传感器呢？在胶片行业还未衰落，还需要讨论使用胶片相机好还是数码相机好的时代，想要快速提高数码相机的市场占有率，必须要降低成本。当时传感器的成本十分高昂，尤其是全画幅传感器，各个厂商开始将传感器做小，以达到降低成本的目的，于是介于成本和画幅之间，市场所能接受的平衡点的产物诞生了——APS-C画幅传感器的数码相机。

全画幅传感器可以将镜头转化的像场完整地记录下来，但是APS-C画幅传感器只可以记录像场的一部分，就像是对全画幅传感器记录的影像进行剪裁后所获得的画面。APS-C画幅覆盖的像场更小，如图1-8所示。

VR全景摄影可将小画幅照片“变”成大画幅照片。

在镜头焦距、拍摄距离和传感器密度相同的情况下，相机所能记录的场景大小由传感器的尺寸所决定。传感器的尺寸越大，所能记录的场景就越大，画幅就越大，照片输出尺寸就越大，成像表现自然就更好。但是像飞思、哈苏、宾得等公司的顶级全画幅相机价格都高达20万元左右，普通消费者根本难以负担。一般对于初学者而言，销量比较大的单反、微单相机往往是APS-C画幅相机和全画幅相机，它们在售价与性能上有着不错的平衡，但是很多商业摄影都需要大画幅出图，这时就可以通过数码接片来解决此类问题。使用APS-C画幅相机，通过中长焦镜头为一个场景拍摄多组照片再进行后期拼接，就可以将一张照片的像素值提升至上亿。至于拍摄方法，会在任务实施中进行详细讲解。这里的拍摄方法与VR全景的拍摄方法同理，这样就可以使手上的小画幅照片“变身”为大画幅照片，从而为你的创作空间打开一扇窗。

5. 镜头焦距

镜头焦距是指镜头光学后主点到焦点的距离，是镜头的重要性能指标。

前面提到视场角是指镜头所能覆盖的范围大小，镜头的焦距是镜头另一个非常重要的指标，它决定了该镜头拍摄的被摄物在传感器上所形成的影像大小。假设以相同的距离面对同一被摄物进行拍摄，那么镜头的焦距越长，则被摄物在传感器上所形成的影像就越大。

镜头焦距的长短决定了成像大小、视场角大小和景深，以及画面的透视强弱。根据不同的用途，相机镜头的焦距差别很大，有短到几毫米的镜头，例如10mm焦距的镜头，可用于风光摄影等；也有几百毫米长的镜头，例如200mm焦距的镜头，可用于鸟类摄影等。根据焦距和拍摄范围，镜头可分为鱼眼镜头、广角镜头、标准镜头和长焦镜头等。

在同一位置用不同焦距的镜头拍摄景物并进行对比，如图1-9所示，可以看到24mm焦距的镜头视野宽广，取景范围大，容纳的景物多；105mm焦距的镜头视野窄，取景范围小，容纳的景物少。

总的来说，焦距数值越小，焦距越短，视野越宽广，取景范围就越大，反之亦然。

6. 画幅的等效焦距

目前有很多不同类型的相机画幅，这里有一个问题需要特别注意，如果使用APS-C画幅相机，安装的镜头上标注的焦距其实不是真实的焦距。通过对画幅的理解可以知道，APS-C画幅传感器只可以记录像场的一部分，就像是对全画幅传感器记录的影像进行剪裁后所获得的画面，所以APS-C画幅传感器的取景范围变小了，这会导致画面被放大，这时就需要计算出等效焦距。那等效焦距怎么计算呢？

将不同尺寸的感光元件上成像的视角转化为全画幅相机上同样的成像视角所对应的镜头焦距，这之后的焦距就是等效焦距。全画幅传感器的焦距转换系数是1.0，可以理解为全画幅相机上的镜头实际焦距是多少，等效焦距就是多少。

APS-C画幅传感器相机的焦距转换系数与品牌有关，通常尼康、索尼、富士公司相机的焦距转换系数是1.5，佳能公司相机的焦距转换系数为1.6，实际焦距乘以1.5或者1.6就是这些相机镜头的等效焦距，相当于画面放大了1.5倍或1.6倍。

不同画幅相机的等效焦距计算方法为：实际焦距×对应的焦距转换系数。

例如，18～55mm焦距的镜头，如果搭配一个APS-C画幅相机，虽然它的广角端实际焦距是18mm，但转化为等效焦距就是27mm，所以只要记住使用的相机机身的焦距转换系数，然后乘以实际焦距，就能知道这个镜头放在自己的相机机身上的等效焦距到底是多少了。充分了解这一点，在后期利用拼接软件进行拼接处理的时候按照等效焦距进行填写，才可以成功识别并拼接。

27mm的等效焦距视角只能算是广角。对于等效焦距要记住：只要机身不是全画幅的，就有焦距转换系数，就要考虑等效焦距。这也就是用广角镜头拍不出大场景效果图像的原因。