照片“红眼睛”问题探究

员贵云 任俞曳 武伟 杨朝辉 杨佳文 王亚萍 赵娅娟

(秦安县魏店中学 甘肃 天水 741612)

1 课题性质

本课题属于现代数码照相机技术在人体摄影中的具体应用，学科类别属于物理、信息技术、研究性学习，实质是利用中国知网之CNKI中小学数字图书馆http://www.cfed.cnki.net/cfed/index.html

(简称CFED)数字资源解决研究性学习中的具体问题.

2 开题报告

2.1 问题的提出

高一几位爱好摄影的学生发现数码照片“红眼睛”的问题难以解决，于是,自愿结成研究小组进行研究，请本文第一作者为指导教师.

2.2 选题背景

本课题是在教育部颁发《教育信息化十年发展规划(2011～2020年)》不久，“第二届‘中国知网杯’全国中小学数字阅读活动”(http://www.cfed.cnki.net/szyd/index.html)期间开始实施研究的.

2.3 课题研究的现实意义

有利于落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010～2020年)》提出的“鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力”目标，为CFED数字资源运用于研究性学习创造经验，有利于各学科知识的融合与综合应用.

2.4 研究方法

文献资料法(纸质资料、数字资料等)，访谈法,自主法,合作法,探究法.

2.5 课题实施的可行性分析

课题组成员为爱好摄影且有一定的数码摄影基础的学生,指导教师主持过省级重点课题的研究工作(已结题),“第二届‘中国知网杯’全国中小学数字阅读活动”提供了CFED免费试用帐号，街道几家照相馆有摄影经验丰富的数码摄影技师.

3 主要活动记录剪辑

研究时间：2012年3月26日～5月31日.

主要活动记录剪辑如图1～8所示.

图1 组员讨论开题报告 图2 教师辅导从CFED检阅文献

图3 第一小组从CFED检阅文献 图4 第二小组请教实验员

图5 第三小组请教照相技师 图6 借阅CS书并请教

图7 小组汇报研究成果 图8 师生讨论结题报告

4 结题报告

4.1 照相机的原理

常见的照相机有传统的普通照相机和现代的数码照相机.

早在公元前468～376年，《墨经》中已经提到的“小孔成像”就是普通相机的基本原理.普通相机是物体发光或反射的光通过一个光学镜头使胶卷曝光成像的.数码相机操作方便且成像效果好，理论上基于“小孔成像”原理，实际结构比古老相机复杂.

数码照相机的原理.数码相机镜头拍摄到的人物或景物的图像转换成数字的图像文件，PC卡或电缆传送给计算机处理后,再送往显示器、打印机或者通过网络发送于对方.

4.2 照片“红眼睛”问题产生的原因

现象.数码照相机拍摄人像有时会产生“红眼睛”照片问题(即“红睛”问题)，即照片上人物眼睛的瞳孔呈现出红色的斑点,而不是黑眼睛.

联想与猜想.联想到在初中已经学过的物理知识——人的眼睛相当于照相机，晶状体和角膜相当于凸透镜(图9)，光线通过“凸透镜”聚焦到视网膜上成像；自然光是由七种色光复合而成的，太阳光或灯光通过三棱镜可以分解出红光等七种色光；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的.

图9 人的眼睛相当于照相机图

“红眼睛”照片是否与拍摄角度、光线、人眼结构、成像等因素有关？

“红眼睛”照片是怎么形成的呢?

理论探究.在距离较近、环境较暗，特别是使用闪光灯的情况下，拍摄人像照片时常会发生红眼现象，这是由眼睛视网膜反射闪光而引起的.拍照时，眼睛总是正视照相机，人的瞳孔在黑暗的环境下会自然放大.拍照时，若周围光线较暗，开启闪光灯时，如果闪光灯的位置和人眼的位置一般高低，被拍者正对着镜头，瞳孔与闪光灯处于同一轴线上.按下快门，闪光灯的强光瞬间射入眼睛，瞳孔还没预计到强光没有缩紧，大量光线直射视网膜，因眼底的毛细血管丰富，视网膜血管反射来的红色反射光就很有可能进入相机的拍摄视角，从而形成“红眼睛”照片.普通的傻瓜相机内藏闪光灯与镜头之间的垂直距离很近，这就更增加了造成红眼现象的几率.浅色眼睛的人通常呈现出较强的“红眼”效果，深色眼睛的人在眼睛后部有足够色素去掩盖“红眼”反射.

可见，“红眼”现象是人视网膜血管中反射出来的红光形成的，瞳孔上的红斑实际就是胶片捕获的视网膜的反射，是被拍者所处的环境、位置以及光线的反射等因素共同影响造成的结果.

摄影操作验证.按照上述出现“红眼睛”的条件，重新拍摄了几张人物照片，结果又出现了一张“红眼”照.

4.3 怎样才能有效避免“红眼”现象

(1)拍摄前预防、避免出现是最佳首选办法

单反机拍照消除法.单反机的外接闪光灯与镜头之间的垂直距离较长，反射夹角较大，造成红眼现象的机率极少.如果闪光灯转向借助天花板或墙壁打闪光，或用闪光灯连线，把闪光灯移离机身并远离相机镜头光轴打闪光，效果更佳.

具有“防红眼”功能的数码相机的消除红眼模式人为消除法.中、低档数码相机一般都具备自动闪光、消除红眼与关闭闪光灯三种闪光灯模式，再高级一点的还提供强制闪光，甚至慢速同步闪光功能.具有“防红眼”功能的数码相机预防“红眼”的基本原理正好是在正式闪光曝光前，先让闪光灯预先快速闪烁数次，使人的瞳孔收缩适应之后再进行主要的闪光与拍摄.

据上述两种方法，最好选购单反机或具有防红眼功能的数码相机拍照，可以将“红眼”现象减少到最低限度，从而达到避免红眼现象发生的目的.

短焦距镜头消除法.用短焦距镜头拍摄时让被摄者距相机近一点，不要正视镜头.

专用闪光灯消除法.现在许多专用闪光灯也具有防红眼功能，在拍摄时可直接使用.拍摄前先用较小的光照明，适当提高拍摄环境的亮度.

摄影操作验证.按照上述避免出现“红眼睛”的方法，又重新拍摄了一组人物照片，结果照片瞳孔上没有出现红色的斑点,是黑眼睛.

(2)拍摄后用电脑处理是补救措施

拍摄后一般使用图像处理软件Photoshop消除“红眼”.

1)Photoshop CS5“红眼工具”消除人物“红眼”法

用Photoshop CS5的“红眼工具”可轻松修复由于闪光灯拍摄而导致照片中人或动物出现的“红眼”现象.

第一步，双击Photoshop CS5，打开人物照片，右击“背景图层”以复制“背景副本图层”；

第二步，选择“缩放工具”，点击放大人物面部区域，便看到人物的红眼现象；

第三步，选择“红眼工具”，在属性栏中设置其参数[“瞳孔大小”(如28%)、“变暗量”(如30%)]，点击人物眼珠部分，去除“红眼”效果，恢复本来颜色.

2)Photoshop CS“颜色替换工具”消除动物“红眼”法

使用Photoshop CS “颜色替换工具”可以置换动物眼瞳的颜色，并保留原有的感觉和明暗关系.

第一步，在Photoshop CS中打开狗的照片，复制“背景副本图层”；

第二步，放大面部区域，便看到狗的“红眼”现象；

第三步，选择“颜色替换工具”，在属性栏中设置画笔参数(“直径”、“ 硬度”、“ 间距”等)；

第四步，设置“取样”选项，画笔“模式”保持默认，设置“限制”范围(如“查找边缘”)；

第五步，点击狗的眼瞳，便恢复本来颜色.

5 研究性学习活动的收获

(1)知识.学会了“照片‘红眼睛’问题”的避免、修复方法，为使用CFED数据库资源解决研究性学习问题做了有益的探索.

(2)过程.体验了研究性学习的全过程，有效使用了自主、合作、探究的新课程的学习方法.

(3)情感.增进了协作精神，培养了团队意识，增强了合作精神，学会了如何与人合作、沟通、分享.

本研究性学习案例(课题)

指导教师：员贵云 课题组长：任俞曳

课题成员：武伟 杨朝辉 杨佳文 王亚萍 赵娅娟

参考文献

1 方晨.photoshop CS中文版入门与提高.上海：上海科学普及出版社，2004