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昆虫形态生态摄影技术  

2014-07-23 09:31:30|  分类: 摄影 |  标签: |举报 |字号 订阅

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分类学离不开形态学,准确的记录昆虫的形态和行为特征,不仅仅有利于种类鉴定,更有利于开展学术交流和进一步的深入研究。过去昆虫分类方面主要靠手工绘图来表达形态或生态特征,绘图的好处是鉴别特征明确,而且便于印刷;但缺点是和实物有一定差距,并且绘图非常费时,也不是人人都会的一项技术。

随着数码摄影技术的普及,以及图像处理和分析软件的日臻完善,采用数码照片来记录昆虫分类特征更加便捷和易于交流,而且有利于建立物种图像数据库,从而为网络在线鉴定提供便利。

本文主要对昆虫数码摄影的器材和技术做简明的介绍,以期为昆虫分类工作者获取清晰美观的昆虫图片提供一些有用的帮助。

一、器材

1. 镜头

1)微距镜头:包括50mm微距,100mm微距、180mm微距三种规格,在全画幅数码相机上的放大倍率均为1:1。其中50mm微距最近对焦距离约为20cm,可用于拍摄小型而且不活泼的种类,如蚜虫、介壳虫和各种蛹;180mm微距最近对焦距离约为50cm,主要用于拍摄蝴蝶、蜻蜓等大型昆虫种类,因为大型昆虫往往警觉性较高,需要从较远的距离拍摄;100mm微距镜头的最近对焦距离为30cm左右,介于50和180微距之间,能兼顾拍摄大型和小型昆虫,但拍摄警觉性较高的大型种类时,由于对焦距离较近,容易惊飞拍摄对象。

除了以上三种微距镜头以外,佳能还有一款MP-E 65mm f/2.8 1-5X Macro,最大放大倍率可达5倍,特别适合拍摄粉虱、蚜虫、花蝽等体型小,又不太活泼的种类,该镜头只能采用手动对焦,因此相机的对焦屏最好更换成裂像式对焦屏,或者直接采用数码实时对焦,而且应该注意的是,在放大5倍的情况下,景深极浅,对焦一定要精准。

2)长焦镜头

长焦镜头是指焦距长于标准镜头的焦距,其特点是焦距长,视角小,适于远距离拍摄,故名摄远镜头。一般把焦距85毫米至300毫米的长焦镜头称为普通摄远镜头,把焦距大于300毫米的摄影镜头称为超摄远镜头。

一些大型昆虫警觉性高,不易靠近,或者栖息在较高的枝头或较远的水草上,难以到达,因此要采用长焦镜头拍摄。不过昆虫并不像鸟类那么难以接近,因此拍摄也不需要特别长的焦距,一般300mm的定焦或变焦镜头即可满足要求,最近对焦距离为2米左右。

3)近摄镜

由于昆虫体型通常较小,需要近距离拍摄,才能获得较大、较清晰的图像。在300mm左右的长焦镜头上加装近摄镜是一个很好的解决方案。一是原厂高级复合镜片组的近摄镜售价仅千元左右,大大低于定焦微距镜头的价格;二是可使300mm的定焦镜头的近摄距离缩短到30-50cm,相当于100-180mm微距镜头,并获得1:1的图像放大效果;三是成像质量取决于定焦镜头本身的素质,如果定焦镜头质量尚可,则成像可与微距镜头媲美;四是可采用普通机顶闪光灯补光;五是具有很好的便携性,一套近摄镜+定焦长焦镜头几乎可以满足全部外出拍摄昆虫的任务,加装近摄镜可拍微小物种,去掉近摄镜则可利用长焦优势远摄大型物种。

2. 照相机

目前的单反数码相机主要有三类,一是全画幅单反数码相机,如EOS 5DIII、EOS 1DX,传感器尺寸为36mm×24mm,二是APS-C规格的,如尼康D7000、宾得 K-5 II,传感器尺寸为23.7×15.7mm,第三是4/3系统,如奥林巴斯E-5,传感器尺寸为17.3×13。一般说来,在同等总像素的情况下,全画幅数码相机的高感光度表现好,信噪比高,在野外摄影时,能够较好的克服光照不足的问题,成像质量较好;而APS-C和4/3系统则分别具有1.5和2.0倍的数码变焦作用,能有效的利用像素,通俗地讲就是能够使微小的昆虫形成较大的图像,因此在光照充分的情况下,利用APS-C和4/3系统拍摄昆虫图像具有一定的优势,因为昆虫体型普遍较小,而且此类相机的价格远远低于全画幅相机。

3. 闪光灯

为了获得高反差和大景深,以突出昆虫的分类特征,昆虫摄影往往采用较小的光圈,f值一般取11,甚至22,这样即使在大晴天,也难以达到足够的光照要求,因此有经验的摄影师常用闪光灯补光。

常用的闪光灯有3种,一种是普通的机顶闪光灯(图1A),另一种是环形闪光灯(图1C),还有一种是相机的内置闪光灯(图1B)。由于内置闪光灯的闪光指数较低,最好是采用机顶闪光灯或者环形闪光灯。

对于180微距镜头,或者长焦镜头+近摄镜的配置,由于对焦距离较远,镜头不太遮挡闪光灯,可以直接采用普通机顶闪光灯,闪光指数一般为30-50。

对于50和100微距镜头,以及MP-E 65mm这样的镜头,由于对焦距离很近,镜头会遮挡普通机顶闪光灯,则必须采用安装在镜头前方的环形闪光灯。另外一个解决方案是采用离闪的办法,也就是把闪光灯安装在灯架上,在照相机上安装引闪器,按下快门的时候引发闪光灯。这种方式的优点是可以采用多灯照明,一个灯作为主光源,安装在被摄昆虫的侧上方,形成高位侧光,描绘正面细节;另一个灯作为辅助光源,安装在被摄昆虫的后方,形成逆光或侧逆光照明,勾画出轮廓。一般主光源的亮度要设置高一些,而辅助光源的亮度要设置低一点。


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图1. 三种常用闪光灯

A机顶闪光灯;B内置闪光灯;C环形闪光灯

4. 三脚架和云台

三脚架的材质主要有铝合金和碳素二种,由于昆虫野外摄影所携带的装备较多,为了减轻摄影师的负担,应尽量购买价格高,而重量轻的碳素三脚架。另外,昆虫摄影常为微距摄影,应购买一个微距专用三脚架,以便拍摄在寄主植物上位置较低的昆虫。

云台是连接照相机和三脚架的装置,如用长焦镜头拍摄,可采用三维云台、球型云台、液压云台和齿轮云台,其中球型云台的便携性最好,但构图精度不如上述其它三种类型。如采用微距镜头拍摄,由于物距很短,云台上最好是有微调相机前后移动的导轨,因此应采用专用的微距云台,如金钟Super Mag Slider。

二、构图

1. 纯粹用于分类学研究的昆虫摄影不需要太多的构图技巧,原则上是尽量突出分类特征,并让虫体占据最大画幅,后期处理时,可裁切掉画面空白的部分,如图2所示。


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图2 食虫虻

f/20、1/200秒,EOS 5D2、EF 70-300 f/4.5-5.6+ Canon500D近摄镜,闪光灯开

2. 用于生态研究和教学目的的图片可从以下几个方面考虑。

1)尽量使虫体的大部分都位于焦平面上,尤其是拍摄蝴蝶、蜻蜓的背面或侧面时,只有这样才能使所有的翅脉清晰成像。


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图3 直带黛眼蝶

f/13、1/200秒,EOS 5D2、EF 70-300 f/4.5-5.6

2)画面选择时,要尽量保留较多的信息,反映出昆虫与环境及昆虫与其它生物的关系。


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图4 桑宽盾蝽

f/22、1/200秒,EOS 5D2、EF 70-300 f/4.5-5.6+ Canon500D近摄镜

3)可采用黄金分割式构图,将主体置于画面黄金分割线上,或将主体的重要部位,如蜻蜓的复眼、螳螂的捕捉足、蜜蜂的口器等置于画面黄金分割线上。


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图5 中华大刀螂

f/8、1/200秒,EOS 5D2、EF 100 f/2.8 Macro

4)选择适宜的背景,或者使拍摄主体和背景之间有一定距离,使画面干净利落。


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图6 青凤蝶

f/5.6、1/400秒,Eos 5D2、EF 100mm f/2.8 Macro

5)尽量选用正面光拍摄,以准确的反映色彩和细节。虽然采用逆光和侧逆光照明,很容易营造艺术氛围,但分类学照片强调的是真实再现,而不是艺术提升。


图片

图7 孔雀蛱蝶

f/14、1/200秒,EOS 5D2、EF 70-300 f/4.5-5.6+ Canon500D近摄镜

三、景深控制

昆虫摄影图片一般都需要大景深,以突出细节,表达立体结构。景深控制的基本规律是:

1. 光圈越小,景深越大,如采用同一支100mm微距镜头,在f/2.8,放大倍率为1:1时,景深范围为2mm,而在f/22时,景深范围则可达到14mm,这就有利于将一些立体感较强的鞘翅目昆虫拍摄清晰。

2. 物距越近,景深越小,如采用50mm微距镜头拍摄,在f/8,对焦距离为0.2米时,景深仅为9mm,而对焦距离为2米时,则景深可接近1米。

3.焦距越短,景深越大,如35mm镜头和300mm镜头,在光圈值为f/4时,同样聚焦于1.5m处的目标,前者的景深有530mm,后者的仅为7mm。

此外,拍摄昆虫照片时,为了使细节放大,往往采用较高的放大倍率,使CMOS或CCD传感器上的成像比例能够达到1:1,甚至5:1。而放大倍率越大,镜头则必需离拍摄目标越近,基于上述第二条原则,景深将变得非常浅,例如在f/11,放大倍率为2:1时,景深只有0.5mm。

四、精确对焦

正因为昆虫摄影时,常面临景深很浅的问题,因此昆虫摄影一定要尽一切努力提高对焦精度,可采用的措施包括:

1.使用三脚架稳定相机,同时使用快门线控制相机,并采用相机的反光板预升功能,反光镜升起时的振动过程大约会持续1/15秒,所以反光镜锁的适用范围大约在1/30-1/2秒之间;如果机身没有反光镜锁或者快门线功能,可使用自拍装置,以尽量减轻手按快门引起的震动。

2.先设定大约的放大率,接近主体,构图,再对焦。先粗略对焦,再构图,再精确对焦。

3.一般采用手动对焦,有利于确保画面清晰。采用自动对焦时可先对焦,然后半按快门锁定曝光参数,再移动相机构图,同时注意取景屏中拍摄主体的清晰程度。

4.手持拍摄时,应采用较高的感光度(如ISO200-800)和较高的快门速度 (1/125秒以上)。

5.注意挡风,在户外拍摄昆虫时,即使用了三脚架,仍要注意风的影响,可用遮阳伞或设置障碍物挡风。

6.采用小光圈、长时间曝光的方法有利于提高景深,描写细部结构和质感,如蝴蝶翅面的鳞粉。正因为曝光时间较长,拍摄物和照相机都要固定起来,照相机用快门线或遥控器控制。

五、脱影摄影

在拍摄昆虫标本时,我们不希望画面上留下浓重的阴影,是图片便于印刷出版。脱影的方法有很多种,但无非是通过改变照明方式,达到消除影子的目的。此外,在当今数码时代,也可以将照片输入计算机后,用软件如PhotoShop处理,去除照片的背景阴影。

1.利用日光散射光,在阴天或晴天高大建筑物的阴影处、室内无直射阳光的部位,利用柔和的散射光线能有效消除或减弱阴影,但其缺点是由于光照不足,照片的反差和分辨力不高。

2.透明玻璃板脱影法,将拍摄的标本放置于悬空的玻璃板上,玻璃板的下方放一块背景布,利用自然光照明,此时拍摄物的影子会落到镜头的景深之外。背景布的反光率不宜过高,否则会产生炫光干扰。

3.利用脱影箱,其原理就是利用脱影箱内置的光源将本该产生阴影的部位照明。

此外,笔者曾使用过一个简单易行的方法(图9):1)在一个简易翻拍架的底座中央安装一根直径1.5mm,长20cm左右的钢丝;2)在钢丝顶端用502胶水粘一根2mm左右的注射针管(去除针头的塑料连接口);3)拍摄时将昆虫标本插在针管中;4)采用较强的灯光,或室外自然光照明,由于标本影子离镜头较远,而正面拍摄时钢丝会被标本遮挡,能获得清晰而背景干净的标本照片。


图片

图8 一种简易有效的标本拍摄装置

五、蝴蝶等大型昆虫的摄影

蝴蝶、蜻蜓等大型昆虫由于警觉性较高,往往不易靠近。一是采用300mm的长焦镜头远距离拍摄,容易获得成功,但是缺点是成像的精细度不如微距镜头。二是采用微距镜头或近摄镜拍摄,应事先等在蝴蝶、天蚕蛾经常出没的花前,或者蜻蜓喜欢落上去的水草前,调好曝光参数,一旦目标进入镜头视野,即可拍摄。拍摄者的着装最好是迷彩装,在守候拍摄时,尽量不要移动身体,因为昆虫对任何移动的目标是敏感的。

六、其它成像方法

1.小型不活泼的昆虫,或是针插标本,可采用数码摄影体视显微镜拍摄。照明装置建议采用双支光纤冷光源,其特点是亮度高,两个“触角”可随意调整,以达到最佳照明效果。但由于体视显微镜的景深很浅,尤其是在高倍放大下,景深更浅,为了获得虫体整体清晰的图像,数码摄影体视显微镜应配备图像处理仪,或图像叠加软件,通过连续对焦,拍摄多张不同焦深的图片叠加成超大景深照片。

2.蜻蜓和蝴蝶的翅脉标本,以及其它完全平面化的昆虫结构可以采用高精度扫描仪直接扫描成像(图9A),此类照片还可以用专用图像处理软件或者Coreldraw软件直接转绘为矢量线条图(图9B),以便出版和交流。


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图9 昆虫翅脉
 A 扫描仪扫描成像,B 扫描后的位图经软件处理成为矢量图 


参考文献(略)

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