还在晒年夜饭？在家自制科学摄影大片吧～
2023-01-24 星期二
在科研人员眼中，科学拥有独特的魅力。科学的美即大自然的美，这种美隐藏在微小的浓度差异之中、镶嵌在丰富的肌理之下、游走在变幻莫测的光线之间……胚胎小丑鱼（两栖鲈鱼）从受精到生长发育的过程，来源：Daniel Knop如何将科学美带给大众？科学摄影便是一种直观的手段。用精美绝伦的视觉盛宴，呈现复杂的科学研究和数据分析结果。是把理性的思考和对世界的热爱，浪漫结合起来的科学艺术产物。离子束研磨技术切开癌细胞，来源：NSO/NSF/AURA在科学研究中，拍摄时会使用到复杂精密的仪器，如天文摄影中的长焦望远设备、扫描电子显微镜、投射电子显微镜、CT扫描仪等等。繁复的技术使普通人对科学摄影望而却步。移动卫星发出的光轨迹，来源：Karen Crawford其实科学摄影离我们并不遥远，我们同样可以用家中常见的设备来完成貌似高复杂难度的相片。本期as邀您一起学习MIT麻省理工科学家Felice Frankel的科学摄影方法。不同的光照和不同的扭曲角度，将仿獭兔毛绝缘材料以更生动的方式展示出来。新春假期里，让我们拿起手边的仪器，足不出户亲手创作科学摄影作品。这个过程可能会激发您独特的视角，崭新的观点，还可能对科学摄影产生别样的思考。Felice Frankel摄影作品刊登科学杂志封面（部分）生活中无法接触到科学成像设备，又想进行微距摄影的我们有没有其他选择呢？常见的办公设备——平板扫描仪就是个轻便又易操作的选择。扫描仪摄影是有别于传统静物摄影的一种记录形式。通过设置到足够高的分辨率，它可以将物体放大展示出肉眼无法轻易看到的细节，在30到50微米范围内，接近显微镜的成像效果。
相较于相机，平板扫描仪有以下几个优点：前期较简便的设置后即可快速拍摄，可以展示出更微小的拍摄物体局部；也可为正式拍摄做前期准备，快速制作出草稿照片。
平板扫描仪拍摄玛瑙，来源：Felice Frankel本属于“海洋杂草”的海藻，会使嬉水者被缠住，被阳光烘烤时，会发出阵阵馊味。但摄影师Josie Iselin发现了海藻别样的绚丽美——颜色可能是海藻最显着的特征，光线下的海藻呈现夺目的洋红、金棕或清澈的碧玺绿。这些令人惊叹不已的海藻摄影全部是用平板扫描仪拍摄。科学家Dr. Robert Berdan将显微镜与扫描仪搭配使用，成像效果既不像显微镜那样过于锐利，清晰度又优于单用扫描仪。平板扫描仪以 12,800 ppi 拍摄的松果横截面扫描仪的原理是利用扫描仪的CIS接触式传感器，通过对物体表面的接触来读取图像数据。在办公使用时只需盖上盖子、把文件压平进行扫描即可。当它用来摄影的时候，需要打开盖子，然后在弱光环境下进行扫描，这样可以减少环境光对于画面的影响。
在开始使用扫描仪拍摄之前，请确保扫描仪的玻璃台板是干净的。这非常重要，因为即使是微小的灰尘颗粒也会出现在您的最终图像中。在放置拍摄对象前我们需要设置扫描仪的分辨率（dpi）：即图像每英寸长度内的像素点数。分辨率（dpi）设置越高，也就是每英寸的点数越多，发送给传感器的信息就越多，扫描仪捕捉到的细节就越多。从左至右三张图片分别是由低至高分辨率（dpi）下拍摄的电子元件，清晰度有很明显的差别。当它置于扫描仪上时，是将被拍摄的一面对着玻璃台，玻璃台下便是光源和传感器的方位。由于无法像相机或手机拍摄时，可以通过屏幕调整物体摆放，我们需要凭感觉先拍摄一张作为后续调整的依据。我们会发现八音盒的发条摇把的摆放位置使画面构图不够和谐美观，且音筒上的文字会吸引观众的注意力，但这并不是我们想要突出的重点。
试拍摄照片
当我们将八音盒摆放角度是平行于光源时，照片中八音盒的音筒上有明显的高光带，这种突出的局部聚焦点也不是我们想要的。所以我们调整了发条摇把的摆放、音筒的旋转角度和与光源的位置关系。
最后，将调整前后拍摄的两张照片放在一起进行比较，是不是很明显的发现了不同之处？通常我们都是使用平板扫描仪的默认模式，即反射光模式拍摄，图中为用反射光模式拍摄的固体硅芯片，前文中的八音盒便是这样拍摄出的。光源从玻璃台下传来，被物体反射过后的光通过玻璃台下的传感器被读取。现在针对透光物质的拍摄，需要切换到透射光模式，即光源来自上方盖子，透过拍摄物体的光仍然被玻璃台下的传感器读取。图中左边两块黑色矩形，是上方的光源被阻止透过的固体硅芯片，光无法被下方传感器读取，而右侧可以透光的芯片中展示出了大量精美的细节，这是用反射光拍摄时所没有的。让我们对比看下反射光模式和透射光模式下拍摄的透光芯片细节。左图：透射光，右图：反射光
当然，无论是在科学研究还是艺术创作的过程中，都不要停止一切尝试，不拒绝任何的可能性，才可能会收获意想不到的结果。比如我们可以尝试将八音盒与光源产生斜角时会有怎样不同的结果？图中是我们的尝试：又比如，在拍摄透光硅芯片时，用反射光模式且不盖上盖子又会呈现怎样的效果？图中是我们的尝试：扫描仪摄影还有一个令人惊喜之处便是，在拍摄更为立体的物体时，与相机不同，它会将景深消除，产生一种独特的效果，屏幕前的您也可以尝试下拍摄出属于自己的独一无二的作品。创作科学艺术摄影的关键在于：如何在掌握各项技术、熟练使用设备的同时，不忘记观察、创造和审美？又是如何避免陷入尽善尽美的技术，不丧失最重要的创造力？答案在于练习、练习、练习，而后变得像呼吸一样自然——犹如音乐家必须首先掌握演奏乐器的技术，摄影师必须熟练掌握摄影的技术，偶然迸发出的创作灵感才能随时随地的实现，仿佛自信地将颜料涂抹成画。细菌说：新的一年要有光。
as科学艺术研究中心是一家非营利机构，以“跨界促生变革”为核心，致力于打造国内首家科学艺术家们的研究与创新平台，来促进不同学科领域间的高度交叉融合。中心集创作与传播为一体，推动科学知识的大众普及。