闪光灯与足迹灯在足迹拍摄中的比较研究

摘要：闪光灯是一种最常见的摄影光源，但是在痕迹物证拍摄实际工作中却很少得到应用。无线引闪器可以把闪光灯与照相机分开单独使用，实现闪光灯的掠入射照明和侧光照明的目的，进一步提高了闪光灯的实用性。实验证实：与足迹灯相比，采用闪光灯照明配光，不仅可以在黑暗环境下，而且能够在明亮环境下对平面灰尘足迹和立体沙土足迹进行显现和拍摄，效果良好。因此，闪光灯在痕迹物证的拍摄中具有一定的推广和应用价值。

关键词：闪光灯；足迹；无线引闪器

中图分类号：DF794.1 文献标识码：A 文章编号：1674-4853（2014）01―0028―05

足迹是一种常见的痕迹物证，在现场勘查工作中，通常采用专用的足迹灯光源对其进行搜寻、显现和拍摄。在黑暗环境下，这种光源效果良好，但是在明亮环境下，它的效果却不尽如人意。同时，它体积和重量偏大，携带不便，这使得足迹灯在现场勘查工作中应用的普遍性受到一定程度的影响。

闪光灯是一种最常见的摄影光源。目前，大多数照相机都自带闪光灯，这种把闪光灯固定或安装在照相机镜头上方的闪光照明方法称之为通用单灯闪光法，它是闪光灯最常用的方法，一般用于远距离摄影。因此，在实际办案过程中，现场勘查技术员通常不把闪光灯作为拍摄痕迹物证的光源，甚至禁忌使用闪光灯配光进行近距离拍摄。

然而，闪光灯具有瞬间发光强度大，体积小、重量轻和携带方便等特点，如果把闪光灯与照相机分开单独使用，采用分体单灯闪光法配光，通过无线引闪器触发闪光灯离机闪光，就可以实现闪光灯的掠入射照明和侧光照明的目的。无线引闪器应用于分体单灯闪光法，使闪光灯的配光变得更加灵活方便，进一步提高了闪光灯的实用性。为此，笔者通过实验，分别在黑暗环境和明亮环境下，以拍摄油漆地面上的平面灰尘加层足迹和松软地面上的立体沙土足迹为例，对足迹灯和闪光灯的拍摄效果进行比较与分析，指出两种光源在应用上存在的差异，说明闪光灯在痕迹物证的显现和拍摄中的实用性和应用前景。

一、材料与方法

（一）实验材料

实验器材：尼康D90数码照相机1台，尼康微距镜头（f=60mm）1只，永诺YN-622N无线TFL引闪器2只，普通闪光灯（闪光指数GN=50）1只，YZ-SPL5F-FOOT多波段现场足迹勘查灯（简称足迹灯）1台，足迹专用比例尺1条。

引闪器是一种能实现闪光灯离机闪光的摄影配件，分为有线和无线两种。有线的称为离机引闪线，它通过导线和连接装置达到闪光灯离机闪光的目的，效果理想，但使用不便；无线的称为无线引闪器，通常是成对使用，发射器安装在照相机热靴上，闪光灯插在接收器上，具有无线引闪功能。本实验采用永诺YN-622N无线引闪器，它支持TTL和手动闪光模式，性能优良，使用方便。

实验检材：在黑暗环境下，油漆地面上的平面灰尘加层足迹和松软地面上的立体沙土足迹各1枚；在明亮环境下，油漆地面上的平面灰尘加层足迹和松软地面上的立体沙土足迹各1枚，共4枚足迹。

（二）实验方法

1.拍摄前的准备

采用尼康D90数码照相机和微距镜头，安装并设置无线引闪器，在黑暗环境和明亮环境下，分别利用足迹灯和闪光灯对油漆地面上的平面灰尘加层足迹和松软地面上的立体沙土足迹进行拍摄。为了获得近似的平行光，减轻因照射距离的差异造成的光照不均匀现象，光源与足迹之间的距离不小于1米。拍摄前，镜头光轴必须垂直于被摄物面，以确保拍摄的足迹影像不变形，并在足迹旁放置足迹专用比例尺。（见图1）

2.黑暗环境下的足迹拍摄

在黑暗环境下，采用掠入射照明方法对平面灰尘加层足迹进行拍摄。利用足迹灯的拍摄方法：为了避免影像模糊，照相机的曝光模式设置为快门优先模式S，曝光时间1/200秒，感光度设定为ISO800，拍摄的图像如图1所示。利用闪光灯的拍摄方法：为了让闪光灯全功率输出，照相机的曝光模式设置为手动模式M，光圈系数设定为17/22，曝光时间和感光度与上述相同，拍摄的图像如图2所示。

减小入射光的角度，采用侧光照明方法分别使用足迹灯和闪光灯配光对立体沙土足迹进行拍摄，照相机的设置方法与在黑暗环境下拍摄平面灰尘加层足迹的设置方法一致，得到的图像如图3和图4所示。

3.明亮环境下的足迹拍摄

在明亮环境下，采用掠入射照明方法对平面灰尘加层足迹进行拍摄。利用足迹灯的拍摄方法：照相机的曝光模式设置为程序曝光模式P，感光度设定为ISO100，拍摄的图像如图5所示。利用闪光灯的拍摄方法：照相机的曝光模式设置为手动模式M，感光度设定为ISOl00，光圈系数设定为17/11，曝光时间设定为1/200秒，拍摄的图像如图6所示。

减小入射光的角度，采用侧光照明方法分别使用足迹灯和闪光灯配光对立体沙土足迹进行拍摄，照相机的设置方法与在明亮环境下拍摄平面灰尘加层足迹的设置方法一致，得到的图像如图7和图8所示。

二、结果与分析

（一）足迹的光学显现原理

1.平面灰尘足迹

在一般情况下，平面灰尘足迹分为平面加层和平面减层足迹，油漆地面上的平面灰尘加层足迹属于典型的平面痕迹，通常采用掠入射照明方法进行观察和显现。对于平面灰尘足迹，无论是用足迹灯还是闪光灯照明，其光学显现的原理都是相同的。（如图9）

光源足迹灯或者闪光灯发出的光线以80°～90°的入射角照射到油漆地面上的平面灰尘足迹，这种掠入射照明方法可以最大限度地降低油漆表面的内反射光，有效地抑制在垂直方向上的亮度分布。灰尘可以近似认为是漫反射物质，它的反射光线空间分布形式与照明光线入射角度无关，在照相机的拍摄方向（垂直方向）上就可形成深色的油漆表面与浅色的灰尘足迹，在拍摄后这种亮度差被记录下来。

本实验的检材是平面灰尘加层足迹，对于减层足迹，其显现原理与平面灰尘加层足迹完全相同。由于掠入射照明的入射角很大，对客体表面的平整度要求很高，否则就会产生严重的投影，因此，在实际应用中，有必要连续微调入射角的大小，在没有明显投影的基础上让油漆表面的内反射光最小，并分别拍摄若干次，从中选取一张效果最佳的图像。

2.立体沙土足迹

侧光照明方法主要用于拍摄各种可塑性物体上的立体痕迹。这种配光检验方法可以将立体痕迹的纹线再显为深色调，背景再显为浅色调，两者之间存在较大的亮度反差。松软地面上的沙（泥）土形成的足迹就是一种典型的立体痕迹，因此

光源足迹灯或者闪光灯发出的光线①和光线②照射到塑形形变后的痕迹凹凸表面，在光线①的作用下凸起的痕迹面被照亮，显示为浅色调；在光线②的作用下凹下的痕迹面产生阴影，显示为深色调。在照相机的拍摄方向上，凸起的痕迹面和凹下的痕迹面有明显的亮度差，从而拍摄后被记录下来。

利用侧光照明方法显现立体痕迹，要根据立体痕迹凹凸深浅程度确定入射角0的大小。立体痕迹凹凸深度越深，入射角θ应该越小，否则，就必须越大。在实际拍摄中，应该根据足迹纹线的走向确定光照方向，在两者相互垂直的情况下，连续调整入射角θ大小，并分别拍摄，从中选用一张效果良好的图像。

根据痕迹的光学显现原理，拍摄平面灰尘足迹采用掠入射照明方法，拍摄立体沙土足迹采用侧光照明方法。从图1至图8的拍摄结果可知，足迹灯与闪光灯在配光技术上没有本质区别，它们均可实现掠入射照明和侧光照明的目的。

（二）黑暗环境下的拍摄结果与分析

根据图9和图10示意图，不论是足迹灯还是闪光灯，都可用于掠入射照明和侧光照明，足迹灯和闪光灯在拍摄效果上几乎没有区别。因此，在黑暗环境下，足迹灯和闪光灯都能很好地显现平面灰尘加层足迹和立体沙土足迹。（见图1至图4）。

在黑暗环境下，利用足迹灯照明配光，拍摄平面灰尘加层足迹和立体沙土足迹，照相机的曝光模式设置为快门优先模式S，能够保证拍摄的影像曝光量正确，避免太亮或太暗。曝光时间设定为1/200秒，是为了在手持照相机拍摄的情况下避免影像模糊，为此设定了较高的感光度ISO800。

在没有外界光线影响下，利用闪光灯照明配光，曝光量与光圈系数、灯距和入射角有关，与曝光时间无关。曝光模式设置为手动模式M，不仅闪光灯闪光会全功率输出，而且我们可以通过光圈大小的调节控制曝光量。实验表明，感光度设定为ISO800，光圈系数设定为F/22可以获得正确的曝光量，曝光时间设定为1/200秒只是为了与使用足迹灯一致，没有实质性意义。在实际应用中，感光度和光圈系数可以作适当改变，以上设置仅供参考。总之，在黑暗环境中，无论是采用足迹灯还是闪光灯，在配光角度、光照方向和光照距离相同的情况下，只要曝光量正确，它们的拍摄效果都是一致的。

（三）明亮环境下的拍摄结果与分析

1.足迹灯照明拍摄的结果与分析

利用足迹灯照明拍摄平面灰尘加层足迹的图像见图5。从实验结果来看，在明亮环境下，利用足迹灯掠入射照明拍摄，这种方法几乎无法显现平面灰尘加层足迹。其原因是：在较强的环境光线影响下，依据图9示意图可知，足迹灯发出的光线和环境的干扰光线同时照射到灰尘足迹上，经过灰尘散射后在拍摄方向上有一定的亮度分布。足迹灯的配光采用掠入射照明方法，能最大限度地降低油漆面上的内反射光。然而，环境的干扰光线从四面八方照射到油漆表面，不仅产生物面的反射光，而且产生严重的内反射光。此时，灰尘上的散射光被物面的反射光和内反射光所“淹没”，它们之间没有出现明显的亮度差。

利用足迹灯照明拍摄立体沙土足迹的图像见图7。依据图10示意图可知，立体沙土足迹的显现是利用侧光照明技术将凸起的沙土照亮，让凹下的沙土产生阴影，通过阴影表现沙土足迹的立体细节，在平面图像上给人产生立体感。但是，在复杂的环境光线影响下，这些阴影有可能被照亮，或者阴影的分布情况发生改变，立体感较差，这种现象容易给人产生一种错误的立体感。实验证实：采用足迹灯配光时，环境光线对平面灰尘加层足迹影响严重，显现效果差；对立体沙土足迹容易产生不规律阴影，影响足迹特征的表现。在一般情况下，拍照立体痕迹和样本的侧光照明方向必须一致，这样在同时观察检材和样本照片图像时才会有相同的立体感，严重的环境光线影响，可能会造成检材和样材特征表现不一致，给检验鉴定带来不必要的麻烦和困难。

足迹灯照明的拍摄效果与曝光时间无关。足迹灯发出的光线是可控的，用它照明我们称之为配光，环境光线虽然是干扰光线，难以控制，但是它们都是连续照明光源。由此可见，在明亮环境下，照相机设置快门优先模式s或者程序曝光模式P仅仅是为了获得正确的曝光量和清晰的图像。由于足迹灯发出的光线和环境的干扰光线对足迹的照射都是连续不断的，因此在曝光量正常的范围内，拍摄效果与曝光时间无关。

2.闪光灯照明拍摄的结果与分析

利用闪光灯照明拍摄平面灰尘加层足迹的图像见图6，与足迹灯的配光技术一样，采用掠入射照明方法。唯一不同的是，闪光灯在瞬间发出的光线强度远大于足迹灯和环境光线的强度，如果能在这一瞬间拍摄，就可以把环境光线的干扰减轻甚至消除，如同在黑暗环境下的拍摄效果，最大限度缩短曝光时间是获得良好拍摄效果的关键。

利用闪光灯照明拍摄立体沙土足迹的图像见图8，与利用闪光灯照明拍摄平面灰尘加层足迹一样拍摄效果良好。为此，我们可以根据足迹检材纹线走向调整光照方向而基本不受环境光线的影响，在拍摄足迹样本时，完全可以按照拍摄足迹检材的相同方向照明，让检材和样本足迹具有相同的立体感，方便比对检验工作。

闪光灯照明的拍摄效果取决于曝光时间。由于闪光灯的闪光时间约为10-3秒，因此利用闪光灯照明拍摄足迹，曝光时间越短，拍摄效果越好，否则，拍摄效果就越差。根据相关使用说明，利用永诺YN-622N无线引闪器，配合永诺全系列闪光灯或尼康原厂闪光灯，最高同步时间可达1/8000秒。虽然本实验采用普通闪光灯，最高同步时间仅达1/200秒，但是拍摄效果已经比较理想。

（四）两种光源的应用分析

足迹灯是一种连续照明光源，既可用于平面足迹的搜寻和拍摄，也可用于立体足迹的配光和显现，它输出的多波段光线可用于分色照相，或查找有色客体上的各种足迹，是现场足迹勘查的专用光源。然而，这些功能都应当在相对黑暗环境下才能发挥应有的作用。

闪光灯是一种间断照明光源，瞬间的发光强度极大，它仅适用于显现和拍摄，不适用于观察和发现，因此搜寻和发现足迹必须借助其他的连续照明光源，如：警用强光手电、现场勘查灯、多波段光源或者足迹灯等，闪光灯存在的这些不足使它在拍摄痕迹物证方面的应用受到很大的限制。然而，闪光灯瞬间发出的强光是其他所有光源所不及的，它可以最大限度地抑制环境光线的干扰，在相对明亮的环境下发挥自己应有的优势。虽然闪光灯无法搜寻和观察足迹，但是在实际应用中可以借助警用强光手电等轻便光源来发现足迹所在的位置，确定范围后加以拍摄固定。

三、结论

闪光灯瞬间的发光强度极大，虽然它仅适用于显现和拍摄足迹，不适用于观察和发现，但是，与现场勘查足迹专用的光源足迹灯相比，不仅具有体积小，重量轻，携带方便等特点，而且配合无线引闪器可以实现掠入射照明和侧光照明的目的，使用方法灵活方便。实验证实：与足迹灯相比，采用闪光灯照明配光，不仅可以在黑暗环境下，而且能够在明亮环境下对平面灰尘足迹和立体沙土足迹进行显现和拍摄，效果良好。同理，它也适用于灰尘指印和502胶指印等痕迹物证的显现和拍摄，因此在痕迹物证的拍摄中，具有一定的推广和应用价值。

参考文献：

[1]杨玉柱.刑事图像技术[M].北京：中国人民公安大学出版社，2007.