通过交互式网页学习相机成像原理

​
入门摄影这门艺术，你是否有以下这些题目？
焦距、光圈、CMOS是什么？为什么光圈越大，背景虚化结果越好？什么是过曝？…
今天我将分享一个简朴的、可交互的相机成像模子，可供大家以可视化的方式深入学习和明白这些术语。
1. Ray Optics Simulation 光学模拟平台

使用者可以交互式的方式，利用该平台提供的光源、镜子、透光物、遮光物等工具创建和模拟 2D 几何光学场景，并与其互动。此外，该平台还提供画廊，使用者可将本身创建的光学场景上传，供其他用户使用与学习。
以下是几个比较故意思的画廊作品，分别构建了日食、变焦镜头、菲涅尔透镜的光学模子。有爱好的小同伴也可以本身做一些故意思的模子。
   

  

  

  2. 相机成像原理模子的使用

在这里，我通过简朴修改该画廊 Camera obscura - Ray Optics Simulation 作品，实现相机成像原理模子的创建。大家可通过如下方式使用：
2.1 创建一个 json文件

这里我创建一个名为 The principle of camera imaging.json 的文件，内容如下：

1. {
2.   "version": 5,
3.   "name": "The principle of camera imaging",
4.   "objs": [
5.     {
6.       "type": "Blocker",
7.       "p1": {
8.         "x": 1060,
9.         "y": 680
10.       },
11.       "p2": {
12.         "x": 760,
13.         "y": 680
14.       }
15.     },
16.     {
17.       "type": "Blocker",
18.       "p1": {
19.         "x": 1060,
20.         "y": 400
21.       },
22.       "p2": {
23.         "x": 760,
24.         "y": 400
25.       }
26.     },
27.     {
28.       "type": "Ruler",
29.       "p1": {
30.         "x": 1063.0130526315788,
31.         "y": 698.7886315789475
32.       },
33.       "p2": {
34.         "x": -141.88572433595814,
35.         "y": 694.8105495423805
36.       }
37.     },
38.     {
39.       "type": "Aperture",
40.       "p1": {
41.         "x": 760,
42.         "y": 400
43.       },
44.       "p2": {
45.         "x": 760,
46.         "y": 680
47.       },
48.       "p3": {
49.         "x": 760,
50.         "y": 504.62570743711734
51.       },
52.       "p4": {
53.         "x": 760,
54.         "y": 575.3742925628826
55.       }
56.     },
57.     {
58.       "type": "TextLabel",
59.       "x": 199.55899596667035,
60.       "y": 367.9691032858637,
61.       "text": "Objects outside",
62.       "alignment": "right"
63.     },
64.     {
65.       "type": "TextLabel",
66.       "x": 913.5043956043952,
67.       "y": 392.9062845651083,
68.       "text": "Camera",
69.       "alignment": "center"
70.     },
71.     {
72.       "type": "CropBox",
73.       "p1": {
74.         "x": -139.83866396761127,
75.         "y": 326.32154443423786
76.       },
77.       "p4": {
78.         "x": 1133.424493927126,
79.         "y": 779.921544434238
80.       }
81.     },
82.     {
83.       "type": "CropBox",
84.       "p1": {
85.         "x": 704.0034412955467,
86.         "y": 362.3215444342379
87.       },
88.       "p4": {
89.         "x": 1086.74028340081,
90.         "y": 745.058386434238
91.       }
92.     },
93.     {
94.       "type": "IdealLens",
95.       "p1": {
96.         "x": 786.0224861903579,
97.         "y": 405.29349691080154
98.       },
99.       "p2": {
100.         "x": 786.3857418161693,
101.         "y": 675.2470299262627
102.       },
103.       "focalLength": 155
104.     },
105.     {
106.       "type": "PointSource",
107.       "x": 432.30290724298936,
108.       "y": 470.70739164764365,
109.       "brightness": 0.43,
110.       "wavelength": 434
111.     },
112.     {
113.       "type": "PointSource",
114.       "x": -191.5518295991161,
115.       "y": 572.4623390160647,
116.       "brightness": 0.68,
117.       "wavelength": 669
118.     },
119.     {
120.       "type": "Detector",
121.       "p1": {
122.         "x": 1059.5017824181016,
123.         "y": 397.5102132692092
124.       },
125.       "p2": {
126.         "x": 1059.5017824181016,
127.         "y": 679.7590553744725
128.       },
129.       "irradMap": true
130.     },
131.     {
132.       "type": "TextLabel",
133.       "x": 1066.2885915124061,
134.       "y": 423.45358025984,
135.       "text": "CMOS"
136.     }
137.   ],
138.   "width": 1500,
139.   "height": 800,
140.   "rayModeDensity": 1.224337645235499,
141.   "origin": {
142.     "x": 286.1284655189088,
143.     "y": -55.57492358816593
144.   },
145.   "scale": 0.8255126868265552,
146.   "simulateColors": true
147. }

复制代码

2.2 打开平台导入并使用

打开网站 https://phydemo.app/ray-optics/simulator/ , 左上角文件 – 打开 – 选择刚刚创建的json文件，就可以使用啦！

3 交互式相机模拟器网站

交互式相机模拟器，答应用户调整光圈、快门速率、ISO 等设置，模拟差别场景下的拍摄结果。这个网站直观地展示了差别设置如何影响曝光和照片质量，非常得当明白相机的根本原理。
https://www.camerasim.com/

摄影曝光三要素，光圈、快门、ISO 如何平衡

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