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出版者:福建科学技术出版社/万里机构

作者:S.乔因森

出品人:

页数:176

译者:

出版时间:1999

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787533515720

丛书系列:

图书标签:

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掌镜千里：现代光学与影像技术深度探索 书籍信息： 书名： 掌镜千里：现代光学与影像技术深度探索 作者： [此处可自行设定一位资深光学工程师或摄影理论家的笔名，例如：林远航] 出版社： 蓝山科技出版社 出版时间： 2024年秋季 --- 内容简介： 在信息爆炸的时代，我们每天都在用眼睛和镜头记录世界。然而，从光子进入镜头的那一刻起，到最终形成我们眼前的图像，这背后蕴藏着一套严谨、精妙且不断进化的科学体系。《掌镜千里：现代光学与影像技术深度探索》并非一本教你如何操作相机的指南，而是一部深入剖析影像捕获、处理与感知本质的硬核技术专著。本书旨在为那些对“光如何成像”、“传感器如何感知”、“色彩如何还原”等核心问题抱有强烈求知欲的工程师、高级摄影爱好者、视觉艺术家及相关领域的研究人员，提供一个全面、深入且富有洞察力的知识框架。 本书的叙事逻辑遵循“光——介质——信号——感知”的路径，层层递进，力求揭示现代影像技术背后的物理学、数学模型与工程实现。 第一部分：光线的几何与物理（基础理论的重构） 本部分彻底摒弃了初级教材中简化的光路图，转而从费马原理和惠更斯-菲涅耳原理出发，构建严谨的光学系统分析基础。 1. 像差的精细解析与校正： 我们将详细探讨五大主导性几何像差（球差、彗差、像散、场曲、畸变）的数学表达式，并着重分析现代非球面镜片设计如何通过Zernike多项式实现高效矫正。书中特别加入了光线追迹算法（Ray Tracing）的简化实现思路，让读者理解复杂的镜头设计软件是如何工作的。 2. 衍射与衍射极限： 阐述了光波的波动性对成像质量的终极限制——艾里斑的形成机制。通过对傅里叶光学的基本概念介绍，解释了MTF（调制传递函数）的物理意义，以及它如何作为衡量镜头分辨力的黄金标准，并提供了一套手工计算基础MTF的案例分析。 3. 光的偏振态与干涉现象在成像中的应用： 深入讨论了偏振光在自然界中的分布，以及偏振滤镜如何精确控制反射光。此外，书中还探讨了先进的计算光学（如计算全息成像）如何利用光的干涉特性来突破传统透镜的衍射限制。 第二部分：介质的革命——从胶片到数字传感器的演进 本部分专注于记录介质的物理特性及其对最终影像的影响，重点剖析了现代数字成像的核心：CMOS与CCD技术。 1. 感光材料的量子效率探秘： 详细对比了银盐乳剂的化学反应过程与半导体材料的光电效应。对于数字传感器，我们深入讲解了光子到电子的转化效率（QE），以及如何通过陷波（Trench）结构和背照式（BSI）技术来优化光的捕获能力。 2. 噪声的源头与抑制策略： 噪声是数字成像的“阿喀琉斯之踵”。本书将噪声分解为光子散粒噪声、暗电流噪声、读取噪声和固定模式噪声，并从电路设计和固件算法两个层面，阐述了如何通过降噪算法（如非局部均值滤波的理论基础）和硬件优化来提高信噪比（SNR）。 3. 色彩科学的基石：拜耳阵列与色彩空间： 解析了拜耳滤镜阵列的结构原理及其带来的去马赛克（Demosaicing）插值算法的数学难题。随后，我们详尽对比了CIE XYZ、sRGB、Adobe RGB以及更宽广的Rec. 2020色彩空间的数学定义和转换矩阵，解释了色域映射（Gamut Mapping）的必要性。 第三部分：后处理的计算美学（从信号到图像的升华） 现代影像处理不再是简单的曝光调整，而是一系列复杂的计算过程。《掌镜千里》将计算摄影提升到了理论高度。 1. 高动态范围（HDR）的合成理论： 阐述了HDR成像不仅仅是简单的曝光包围合成，而是基于响应函数估计（Merge Function）和色调映射（Tone Mapping）的非线性过程。书中提供了关于Luminance-Preserving Mapping算法的详细数学推导。 2. 锐化与逆滤波： 从维纳滤波的角度审视图像锐化，解释了点扩散函数（PSF）与图像退化的关系。读者将理解，所有锐化操作本质上都是对PSF的逆运算，并能辨析何时使用反卷积算法，何时使用增强高频分量的经验法则。 3. 深度学习在影像增强中的应用前景： 虽然本书不侧重于编程实践，但它会探讨生成对抗网络（GANs）和超分辨率（Super-Resolution）模型在重建丢失细节方面的潜力，分析这些算法对传统光学理论的颠覆与补充。 --- 本书特色： 理论深度远超操作指南： 本书假设读者已具备基础的微积分和线性代数知识，旨在提供工程学和物理学层面的洞察。 聚焦核心科学原理： 每一个技术名词的背后，都有严谨的公式和模型支撑，帮助读者建立起稳固的知识体系，而非停留在“是什么”的层面。 跨学科视野： 将光学设计、半导体物理、信号处理和色彩科学有机地结合在一起，展现现代影像系统作为一个复杂耦合系统的全貌。 适合读者： 光电工程师、图像处理算法开发者、光学设计师、对成像科学有深入钻研兴趣的研究生及高级摄影爱好者。阅读本书后，您将不再仅仅是“使用”影像设备，而是真正“理解”影像的诞生过程。

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与其他摄影书动辄提及昂贵的全画幅设备不同，这本书展现出一种令人耳目一新的“包容性”。作者似乎非常体谅那些刚刚起步，或者预算有限的爱好者。在讲解镜头选择时，他没有一味推崇“大光圈定焦”，而是花了大量篇幅去论述“标头”的哲学意义，强调了人文摄影中“恰到好处”的视角比极致的虚化更重要。更难得的是，它对手机摄影的篇幅也处理得非常得体，没有将其视为“玩具”，而是深入探讨了计算摄影的底层逻辑，以及如何在有限的传感器上最大化发挥创意。这让我觉得作者的视角非常现代化，他理解当代人与图像创作的关系正在发生变化。这种不傲慢、不精英化的教学态度，极大地降低了摄影学习的门槛，让人觉得，拿起任何可以成像的工具，都可以进行有深度的创作。这本书真正做到了，让技术服务于创意，而不是让创意被技术所绑架。

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这本书的封面设计简直是视觉的盛宴，那种深邃的蓝与跳跃的橙色的撞击，一下子就抓住了我的眼球。我是在一个阳光明媚的周末午后，在一个独立书店的角落里发现它的。当时我正对着一堆技术类书籍感到头晕目眩，但翻开这本的瞬间，所有的焦虑都烟消云散了。它的排版极其考究，每一页的留白都恰到好处，仿佛在邀请你慢慢品味。我尤其欣赏作者在字体选择上的匠心独运，那种略带复古的衬线体，用在讲解光圈快门这些现代概念时，居然产生了一种奇妙的和谐感，让人在阅读枯燥参数时，心境也能保持平和。装帧的质感也非常棒，硬壳的包裹让人感觉手里拿的不是一本工具书，而是一件值得珍藏的艺术品。虽然我还没有完全深入到内容层面，但仅凭这份对阅读体验的极致追求，就足以让我对接下来的学习充满期待。这不仅仅是一本可以摊在桌上随时查阅的参考资料，它更像是一个精心布置的阅读空间，让人愿意沉浸其中，享受知识带来的宁静和美感。我甚至觉得，光是把它放在书架上，都能提升整个房间的格调。

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阅读这本书的过程，更像是一场与一位经验丰富的老前辈的深夜长谈。它的语言风格非常个人化，充满了真诚的经验分享和偶尔的自嘲，这使得阅读体验极其轻松愉快，完全没有传统教材那种严肃到令人窒息的距离感。我尤其欣赏作者在谈论失败案例时的坦诚。他没有隐瞒自己早年在拍摄某个重大活动时，因为对测光理解偏差而毁掉重要瞬间的经历。通过剖析那些血淋淋的“翻车现场”，他不是在炫耀自己的成功，而是在教会我们如何建立强大的“预判力”和“容错机制”。这种基于真实战场经验的教训，比任何教科书上的理论都要来得扎实和深刻。它教会我的不仅仅是曝光值，更是面对突发状况时的心理素质。每次合上书本，我都会感到一种充实的疲惫，那是大脑在高速运转后留下的满足感，仿佛自己真的跟随作者走过了一趟漫长而精彩的影像学习之旅。

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老实说，我最初买这本书是抱着“试一试”的心态，毕竟市面上的摄影教程汗牛充牛，大部分都是千篇一律的公式化教学。但这本书最让我惊艳的地方，是它那股子“不走寻常路”的讲解气质。它没有一上来就堆砌那些让人望而生畏的专业术语，反而用了大量非常生活化的比喻来解释复杂的成像原理。比如，它把景深比作了你与爱人之间的距离感，用情感的拉近或疏远来阐述焦距和光圈的关系，这种叙事手法简直是天才。我过去一直对“曝光三角”感到头疼，总觉得快门速度和ISO是两个互不相干的变量，但这本书里，作者通过一个模拟舞台灯光的场景，将三者变成了一个有机的整体，你甚至能“听见”快门开合的声音，体会到感光元件接收光子的微妙变化。这种沉浸式的教学，远比那些干巴巴的图表有效得多。阅读过程中，我好几次忍不住放下书，拿起相机，立刻去实践书中的某个小技巧，那种即时反馈带来的成就感，是其他教材无法给予的。

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这本书的深度和广度，远远超出了我对一本“手册”的预期。它似乎并不满足于教你“如何拍出清晰的照片”，而是更进一步，引导你思考“为什么而拍”以及“如何用光线讲故事”。我特别喜欢其中关于“情绪光线”的章节。作者没有给出标准的布光图，而是分析了伦勃朗、卡拉瓦乔等大师的画作，解析了他们在特定光照条件下是如何营造戏剧张力和人物内心世界的。这种跨学科的融合，让摄影从一门技术活，提升到了艺术表达的层面。我曾经为了理解“侧逆光”对主体轮廓的勾勒效果，反复阅读了那几页的分析，作者对光线质感的描述，细腻到仿佛可以用手触摸到空气中漂浮的尘埃。它没有提供标准答案，而是提供了一套思考的框架，鼓励读者去观察、去感受环境本身的光影语言。读完这一部分，我出门看世界的方式都变了，街道上的霓虹灯、窗户投射进来的几何光斑，都成了可以被捕捉和利用的素材。

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