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显微摄影 编辑
中文名:显微摄影
外文名:Photographicphotography
拍摄工具:显微镜
用途:教学和科技影片
方法:通过显微镜来拍摄
显微摄影是一门借助显微镜拍摄“肉眼直接看不到的东西”的技术。19世纪中期以前,没有摄影术的帮助,科学家只能不辞辛苦地将他们看到的东西通过绘图记录下来。其中最引人瞩目的是罗伯特·胡克,他于1665 年发表《显微术》一书,内有不少精确而美丽的素描,描绘了肉眼从来没有看到过的显微镜观察结果,如蜜蜂刺器官的形状、跳蚤和虱子的解剖图、羽毛的结构以及霉菌的形成等。显微摄影器材在相机发明后不久问世,由德国人威廉姆凯瑞发明,在认识世界、认识美的过程中,显微摄影发挥了不容小觑的力量。与传统摄影相同,显微摄影也利用了光学成像原理,通过光的直线传播性质和光的折射与反射规律,以光子为载体,把某一瞬间的被摄景物的光信息量,以能量方式经照相镜头传递给感光材料,最终成为可视的影像。显微摄影一直紧随传统摄影的轨迹发展,从最初的胶片相机到数码相机,显微摄影技术也进行了一次华丽的变身。拍摄的样品从蚂蚁、蜜蜂等生物的细微结构到染色切片、活细胞,再到荧光下的亚细胞结构;成像作品也从胶片升级到电子照片,再到视频录像。显微镜下的观察越来越清晰,拍摄到的图片越来越夺目。
显微摄影看似与人们的生活相距甚远,其实它广泛应用于生物医学领域的各个学科当中,在真实记录科学家们观察、研究各种生物组织、微细结构等方面起着至关重要的作用,为守护美丽生命贡献着巨大的力量。根据世界卫生组织数据显示,预计到2020年前,全球癌症发病率将增加50%,即每年将新增1500万个癌症患者。不仅如此,全球有20%的新发癌症病人在中国,癌症呈现年轻化、发病率和死亡率“三线”走高的趋势。在癌症治疗中,药物治疗是一个很重要的环节,有效抗癌药物的使用,可以帮助患者获得更长的生存时间。显微摄影在检测抗癌药物治疗效果方面“大有作为”,利用显微摄影拍摄下来治疗药物与癌细胞的“斗争”过程,可以帮助研究者有效分析疾病的发展变化和药物的治疗效果,为确定新的治疗方案提供可靠支持。
除了疾病防治之外,显微摄影对病理的探索也很有帮助。比如在研究血栓形成的时候,就可利用显微摄影技术拍摄血小板凝结成血栓的动态过程,生动且立体地感知疾病的变化。随着科学技术的发展,显微摄影能够纵向延伸人们的视野,不断探寻人类的奥秘,助力守护人们的生命安全。 。
选择相机,入门就好
在使用相机拍摄显微图片时,需要与显微镜或者显微镜头连接,连接方式有两种,第一种叫做目镜后摄影,就是用相机镜头对准目镜中的画面进行拍摄。这种拍摄方式要求相机镜头小巧,一般来说手机、卡片机适用于这种拍摄,特别适用于IXUS系列之类的带有变焦的卡片机使用。拍摄方法很简单,先在显微镜中看到清晰的画面,然后将相机镜头对准显微镜目镜,用自动模式,自动对焦即可。因为镜头结构的原因,有时需要上下调整相机的位置,直至画面大而清晰时,就可以按动快门进行拍摄。如果光线较暗,就可以自己做一个套筒,或者用三脚架进行固定,满足较慢快门的拍摄。
如果使用单反、微单之类的可换镜头相机,我们可以采用第二种方法,叫做直焦摄影法,直接将相机的镜头拆除,显微镜的目镜取下,然后通过一个简单的装置将相机和显微镜连接在一起(这个装置很容易买到,比如佳能相机就采用显微镜转EOS口即可),一般的显微镜只支持APS画幅的相机,如果用全画幅相机拍摄,会出现一个很大的黑圈,只有少数的显微镜可以支持全画幅相机(通常是因为内部有扩束光路),所以用APS相机就足以应对绝大部分题材。
按下快门,需要等待
如果说日常摄影是一种快门摄影,那么显微摄影大多数情况下是慢门摄影,因为何显微镜进行了连接,相机得以固定妥当,不用再考虑手抖的问题,因此可以放心降低ISO来获得高画质。例如使用佳能600D进行拍摄,大多数情况下的拍摄参数是这样:M挡拍摄,ISO100,快门速度2秒,或者5秒。为何选择2秒到5秒这样一个时间呢?首先,虽然相机已经足够稳定,但反光板和快门的震动,以及按下快门时的力道,都会对稳定程度造成影响,成像容易出重影。当然,使用快门线加反光板预升,是可以部分解决这个问题,但快门的运动依然会产生抖动,好在这个抖动并不剧烈,而且会很快衰减,因此适当延长快门时间,会抵消掉抖动的影响。不过,过长时间的曝光是会带来暗流噪声的,所以曝光时间也不宜过长。
显微镜与相机相连接,显微镜的物镜充当了相机的镜头,而大多数显微镜头是不带光圈结构的,这是因为显微镜物镜的最大光圈就是分辨率最佳的,使用光圈会降低成像分辨率。因此光圈是一个固定数值,而且需要换算参数才能得到,所以我们在拍摄时可以忽略光圈的影像,而是多拍摄几张,试出一个合适的曝光参数。
一张不行,多拍几张
显微摄影是科学摄影的一种,它的拍摄策略与普通摄影不同,甚至与微距摄影也迥异。很多显微摄影作品不单单只靠一张照片拍出来的,有可能是多张照片的联合。比如,有些亮度很低的目标,需要的曝光时间很长,带来了大量噪点,画质受到了很大损失,因此采用多张连续拍摄,叠加降噪的方式可以大大提高画质,类似的方法还有暗场扣除法等。
显微摄影由于倍数高,拍摄照片的景深很小,即便收缩光阑,景深的增大也很有限,反而由于衍射定律的限制,降低了图像的分辨率。因此对于大景深拍摄,多采用焦点堆叠技术,也就是从上至下依次拍摄,后期通过软件,将清晰的部分叠合起来,形成一张全景深图片。这些技术都是在普通摄影中极少用到的。
空气中细小的霾颗粒到底是什么样子呢?由显微镜1000倍(目视)拍摄,有复合体,有生物颗粒,有矿物质的,形状各异,看上去触目惊心
光线变化,超乎想象
显微摄影的光线运用也比普通摄影复杂很多,明堂五花八门。比如暗场效果的拍摄,使用专用的暗场聚光镜,利用丁达尔散射效应,可以拍出背景漆黑,主体明亮的效果,而且分辨率比一般的显微拍摄还要高。偏振光拍摄是专门拍摄晶体的一门技术,利用两枚偏振片正交,这样就将拍摄晶体的折射特性凸显出来,营造出五彩缤纷的色彩。对于摄影者,会体会到这种神奇的效果,对于研究者,可以利用这些颜色从事分析工作。
高倍的显微摄影存在着高分辨与高反差不能兼得的问题,利用光线的技术,可以达到分辨率和反差相对双高的效果。常见的有相差、霍夫曼干涉、微分干涉等方法,其中相差法利用利用环形的结构实现较低分辨率的高反差,拍摄物体的边缘极为分明,而且能将透明物体内部的模糊影像清晰呈现。微分干涉是在较高分辨率部分实现高反差,拍摄出来的物体有立体浮雕效果,细节变得更为显著。
而普通摄影中的一些光线运用,也可以在显微摄影中得到体现,比如斜射光照明、多色照明,特别是柔光技术运用在显微摄影中后,可以将高反光物体的细节展示清晰,正因为这些技术的应用,让显微摄影的效果不断刷新,达到一个又一个新的高度。
虽然显微摄影也有“摄影”二字,但其实它与传统摄影还是有很大的差别。显微摄影的拍摄光源很独特,传统摄影一般是利用自然光源或者人工光源,比如聚光灯、白炽灯等,而显微镜在机身内部需要使用激光、汞灯、卤素灯、LED灯等光源拍摄,对光源的要求更加严格。第二个不同是拍摄方法,以往人们在拍照片时,只需按下快门即可成像,而现代的显微摄影受益于电子感光元件和计算机技术的飞速发展,不是在显微镜的机身上控制拍摄,而是通过软件在电脑上完成拍照过程。
此外,与传统摄影的光学镜头有所不同,显微摄影的镜头是由若干个透镜组合而成的专业物镜,可以将被摄物体放大,观察微观的对象。除了软件、硬件上的种种差别外,在作品评判标准方面,显微摄影也是“独树一帜”。现代人拍照时往往追求“完美”,相机自带的滤镜功能、后期的修图软件轮番上阵,缺一不可。显微摄影刚好与之相反,追求百分之百的还原真实,不管是被摄物体的形态、数量、还是颜色,都力求“原汁原味”地呈现,过度修饰是作品评判时的致命硬伤。但是,这并不代表显微摄影作品就不考虑美观,拍摄者可以通过前期对标本染色来丰富画面的色彩,在分享微观世界的同时,将科学与艺术完美结合。