【DIY】针孔相机完全自制指南(针孔相机 DIY)



来自加拿大的摄影师 Matt Bechberger,则分享了一个非常完整的针孔相机制作指引,还包括了数学上及物理学上的讲解,如果你也想自制一台如此认真的针孔相机,可以来参考参考!

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基础概念

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针孔相机其实是最原始的相机,光线在物体身上反射出来,然后透过相机上的小孔,聚焦于相机内的底片上,而任何可以遮挡着针孔的东西都可成为快门,手动控制曝光时间。就是这么简单。

 

数学计算

制作方面,首先你要制造出一个好的针孔,在互联网上都可以买得到,又或你能够自制一个。建议材料是一般的铝罐皮,越薄越好。然后使用小锤及针,轻轻地戳一个洞,在戳的时候最后在底先垫一块橡皮擦,以防止变形。完成后再用砂纸把铝片磨平,并且用显微镜或平板素描器之类(如果有),去检视针孔的圆度及质素。如果你选用一些硬质金属,则可能要特地使用电钻之类了。

然后你要找出针孔的直径,知道后就可以计算出所需焦距,也就是针孔与底片之间的距离。算式如下︰

焦距 = (针孔直径 / 0.03679)2

 

例如 0.3mm 针孔

焦距 = (0.3mm / 0.03679)2  = (8.17438)= 66.49mm

 

接下来要计算的就是“视角”(viewing angle),即是光线进入的最大角度,这取决于针孔的直径与物料的厚度。

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这个需要动用直角三角形的公式,要用上计数机。d 就是针孔直径,而 t 就是物料厚度,

简化版公式如下︰

视角 = tan-1( (d/2)/(t/2) ) x 2

 

例如︰

视角 = tan-1( (0.3/2)/(0.0762/2) ) x 2 = tan-1 (3.937) x 2 = 75.74 x 2 = 151.5 度

 

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视角的重要性,在于让你判断光线能否恰当覆蓋到底片,如果覆蓋不足的话,就会出现黑角及黑边。例如上图般,底片的对角线不应长于成像圈的直径。而成像圈的直径算式如下︰成像圈直径 (mm) = 2 x 焦距 x tan ((视角)/2)

 

例如︰

成像圈直径 (mm) = 2 x 66.49 x tan (151.5/2) = 132.98 x tan (75.75) = 132.98 x 3.937 = 523.61 mm

在这个例子里,成像圈非常大,所以配合弧面底片的话,就可以在 120 底片上拍出 17cm x 6cm 的超广角影像。

 

 

相机制作

按图放大
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完成了数学计算后,就到物理上的实践。弧面底片的就可以让整块底片都与针孔保持相等距离,从而得到均匀曝光。

相机材料方面没太大限制,最重要是能够阻止光线进入。

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卷动底片方面,则要使用如下图的扁状金属条 + 结他旋钮的东西,两边各一个,以松开底片及收紧底片之用。

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快门方面,丰俭由人,你可以像作者一样,自制一个以弹簧及快门线控制的快门。

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在相机背后需要钻一个小孔,以确定底片的使用量,最好在相机内部涂上黑漆,以消除任何杂散光。

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曝光计算

接下来要计算的是光圈值,这个会影响你所需要的曝光时间。算式如下︰光圈值 = 焦距 / 针孔直径

例如︰

光圈值 = 焦距 / 针孔直径
= 66.49mm / 0.3mm
= 221

这个世界恐怕没有什么相机或测光表有 f/221,所以我们要做下一步计算。

根据“标准全级光圈值尺度”,每一级光圈值之间,光线量是减半,亦即是光圈的面积也是每级减半。数字如下︰1.4,2,2.8,5.6,8,11,16,22,32,44,64,88,128,176,256,352。但是超过 f/22 的测光表是不存在的,因此我们可以透过计算自行找出倍数。

不过放心,一般的针孔摄影不是精准的科学,所以也不需要精确的数学。在这情况下 f/221 大概接近 f/256,就当作 f/256 可以了。相比起 f/16 即是有 8 级的差异,也就是说 f/16 的光量是 f/256 的 2^8 倍,也就是 256 倍。

因此你可以透过测光表之类,以相同的 ISO 值但用 f/16 作测量,得快门值后再乘以 256 倍,就是所需的曝光时间了。例如我们测出要曝光 1 秒,那么在此针孔相机上则要曝光 256 秒。

 

 

倒易律失效 (Reciprocity Failure)

直至现时为止,所有东西都很直接很数学,但是在摄影上来说,还有一样东西称为“倒易律”。简单说就是在同一感光物料上,曝光时间与曝光量是成正比例上升的,曝光时间两倍,则曝光量也有两倍。但在实际拍摄上,当曝光时间超过一定秒数,就会出现“倒易律失效”,两者不再成正比例,如果想得到正确曝光,则需要额外曝光时间。

下图就是额外曝光简表,很有用,留着它︰

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就用 256 秒曝光为例,因为倒易律失效,所以要用上 4 倍曝光时间,即是 1024 秒,由 4 分钟增至 17 分钟,差异当然很大,而且要在曝光环境良好稳定的情况下才是这样。不过放心,其实就算少几分钟也不会很差的,摄影师就曾试过仅用了应有曝光时间的  1/8  来拍摄,结果也不错。

最后提一提,由于针孔摄影往往需要很长曝光时间,所以使用脚架,或放置在稳定的平台上拍摄是很重要的。

 

以下是摄影师的部份作品︰

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这位摄影师还有不少有趣的制作,大家有兴趣可以按此浏览

 

DIY 针孔相机制作影片与纸板 PDF 档

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