kidd 2007-3-18 13:36
数码相机常用技术白皮书
[font=宋体][size=3]这里介绍一些DC的术语,希望对想买DC的朋友有所帮助:) (这是本人第一次发帖,不足之处,欢迎大家拍砖.)[/size][/font]
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[b][font=宋体][size=10][size=3]感光器件[/size][/size][/font][/b][size=10]
[font=宋体][size=2] [/size][/font][/size][color=#333333][font=宋体][size=2] 电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。
互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象.[/size][/font][/color]
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[color=#333333][size=2][b][font=宋体][size=12pt]CCD尺寸[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]说到CCD的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积大小，CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]如果分解CCD，你会发现CCD的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。[/size][/size][/font]
[size=2][b][font=宋体][size=12pt]第一层“微型镜头”[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展CCD的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。[/size][/size][/font]
[size=2][b][font=宋体][size=12pt]第二层是“分色滤色片”[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先，我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue，这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。[/size][/size][/font][font=宋体][size=12pt][size=2] [/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感光度，一般都可设定在800以上[/size][/size][/font]
[size=2][b][font=宋体][size=12pt]第三层：感光层[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]CCD的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为对角长度，35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机，对角长度约接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中，很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm，达到了35mm的面积，所以成像也相对较好。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。CCD/CMOS尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸也越大。[/size][/size][/font]
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[font=宋体][size=12pt][size=2][b][font=宋体][size=12pt]光学变焦[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]光学变焦英文名称为Optical Zoom，数码相机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码相机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]数字变焦[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]数字变焦也称为数码变焦，英文名称为Digital Zoom，数码变焦是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放大目的。这种手法如同用图像处理软件把图片的面积改大，不过程序在数码相机内进行，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用"插值"处理手段做放大,将CCD影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]相于当35mm尺寸[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]目前数码相机的成像器件面积都小于普通的135胶卷（即35mm胶卷相机）的面积，所以其镜头焦距很短，说到其镜头焦距时常不会涉及到其实际的物理焦距，而说与其视角相当的35mm（国内的135）相机的镜头焦距，也就是说，其“镜头的视角相当于XX”。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]35mm胶片的尺寸是36 x 24mm，也就是我们平时在照相机馆中看到的最为普遍的那种胶卷，由于35mm焦长的广泛使用，因此它成为了一种标尺，就像我们用米或者公斤来度衡长度和重量一样，35mm成为我们判断镜头视野度的一种标注。例如，28mm 焦长可以实现广角拍摄，35mm焦长就是标准视角，50mm镜头是最接近人眼自然视角的，而380mm镜头就属于超望远视角，可捕捉远方的景物。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]根据相机的光学原理，焦长越小，视角就越大，焦长越大，视角就越小，这对于数码相机和传统相机而言都是不变的道理。现在相机的焦长都是由mm（毫米）来标注的，而无论相机的类型是什么：35mm传统相机,、APS或者数码相机。镜头的焦长代表的是镜头和对焦面之间的距离，对焦面可以是胶片或者传感器。更准确地定义应该是“焦长等于对焦点和镜头光学中心之间的距离”。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]现在通常的数码相机的焦长都非常的短，这是因为绝大多数数码相机的传感器都很小，往往对角线长度还不到一英时，为了在这么小的传感器上能够成像感光，因此镜头和对焦面之间的距离就很小，这就是为什么数码相机镜头的焦长数值都很小的缘故。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]不过在数码相机上采用35mm等值来表现焦长，并非是人们不习惯数码相机上的焦长过短，而是因为每款数码相机上标注的实际焦长往往获得的视野不一样，比如都是6－18mm焦长范围，但是不同的数码相机上这个焦长所表现出来的效果往往是不一样的。这是由于数码相机采用的传感器各有所别。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]对焦范围[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]对焦范围即数码相机能清晰成像的范围，通常分为一般拍摄距离与近拍距离。相机的一般拍摄距离通常都标示为"**cm--无穷远”，而且大部分数码相机则往往还会提供近距离拍摄功能（Macro），来弥补一般拍摄模式下无法对焦的问题。有些相机就非常强调具有支持1厘米近拍的神奇能力，适合用来拍摄精细的物体。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]目前低端的数码相机（300万像素以下）一般都能自动对焦，而且大部分对焦范围都比较广；而中高端的数码相机机除了自动对焦外，还提供有手动对焦，来满足拍摄者的需求。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]近拍距离[/size][/font][/b][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]微距摄影是数码相机的特长之一，用微距拍摄可以把很普通的场景拍成戏剧性的场面，微距特别擅长表现花鸟鱼虫等细小的东西，对细节可以充分展示，而且也可以随心所欲地表现自己在选题、构图、用光方面的创意，不像拍摄风光、人物、民俗文化等题材，要受很多条件的制约。微距上手比较快，虽然多为小品，但其中也往往包含很多作者的良苦用心，也能称得上是精品。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]微距摄影的目的是力求将主体的细节纤毫毕现的表现出来，把细微的部分巨细无遗的呈现在眼前。在微距摄影中，有一个名词是必须要认识的，它就是放大率（Magnificatlon）。因为微距摄影其实就即如放大摄影，故放大率直接影响著微距拍摄的效果。由于放大率是由菲林表面所得的影像和实物主体大小的比例来定义，故此放大率是以一个比例来表达。由于这缘故，放大率又称为「影像比例」。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]日常经常听到镜头能拍到1：1、 1：2的微距效果，这些比例便是指镜头的放大率。左边的数值代表菲林平面上影像的大小，而右边的数值则代表实际主体的大小，当镜头能做到1：1的放大率时，即镜头可将实物的真实大小完全投射在菲林平面上。试举一个简单的例子：135菲林的面积为24mmx36mm，若我们使用的镜头能把一个面积同样为24mmx36mm的主体完整地记录在135菲林上，这支镜头便有1：1的放大率，大家应记住左边的数字越大，放大的倍数便越高，2：1的放大率便比1：1高。若右边的数值较左边大，放大率便越小。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]现在的消费级数码相机微距功能不等，有的为10cm—20cm，有的可以达到1cm—2cm的微距。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]光圈范围[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]光圈英文名称为Aperture，光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。我们平时所说的光圈值F2.8、F8、F16等是光圈“系数”，是相对光圈，并非光圈的物理孔径，与光圈的物理孔径及镜头到感光器件（胶片或CCD或CMOS）的距离有关。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]表达光圈大小我们是用F值。光圈F值 = 镜头的焦距 / 镜头口径的直径从以上的公式可知要达到相同的光圈F值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]当光圈物理孔径不变时，镜头中心与感光器件距离愈远，F数愈小，反之，镜头中心与感光器件距离愈近，通过光孔到达感光器件的光密度愈高，F数就愈大。完整的光圈值系列如下： F1， F1.4， F2， F2.8， F4， F5.6， F8， F11， F16， F22， F32， F44， F64。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]这里值得一题的是光圈F值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多，而且上一级的进光量刚是下一级的一倍，例如光圈从F8调整到F5.6，进光量便多一倍，我们也说光圈开大了一级。多数非专业数码相机镜头的焦距短、物理口径很小，F8时光圈的物理孔径已经很小了，继续缩小就会发生衍射之类的光学现象，影响成像。所以一般非专业数码相机的最小光圈都在F8至F11，而专业型数码相机感光器件面积大，镜头距感光器件距离远，光圈值可以很小。对于消费型数码相机而言，光圈F值常常介于F2.8 - F16。此外许多数码相机在调整光圈时，可以做1/3级的调整。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]快门类型[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]快门英文名称为Shutter，快门是相机上控制感光片有效曝光时间的一种装置。[/size][/size][/font][size=2]目前的数码相机快门包括了电子快门、机械快门和B门。首先说说电子快门和机械快门的区别。两者不同之处在于它们控制快门的原理不同，如电子快门，是用电路控制快门线圈磁铁的原理来控制快门时间的，齿轮与连动零件大多为塑料材质；机械快门控制快门的原理是，齿轮带动控制时间，连动与齿轮为铜与铁的材质居多。前者受到风沙的侵袭容易损坏，后者虽也怕风沙的侵蚀，但是清洁方便。[/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]再说说B门，当需要超过1秒曝光时间时，就要用到B门了。使用B门的时候，快门释放按钮按下，快门便长时间开启，直至松开释放钮，快门才关闭。这是专门为长曝光设定的快门。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]快门的工作原理是这样的，为了保护相机内的感光器件，不至于曝光，快门总是关闭的；拍摄时,调整好快门速度后，只要按住照相机的快门释放钮（也就是拍照的按钮）,在快门开启与闭合的间隙间,让通过摄影镜头的光线,使照相机内的感光片获得正确的曝光，光穿过快门进入感光器件，写入记忆卡。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]至于单反相机常见的B快门功能，虽然可由你自由决定曝光时间的长短，拍摄弹性更高，不过目前大多数的消费性数码相机都还不能支持，最多提供如2秒、8秒、16秒等较慢速度的默认值。[/size][/size][/font]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]快门速度[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]快门速度是数码相机快门的重要考察参数，各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的，因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时，一定要先了解其快门的速度，因为按快门时只有考虑了快门的启动时间，并且掌握好快门的释放时机，才能捕捉到生动的画面。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]通常普通数码相机的快门大多在1/1000秒之内，基本上可以应付大多数的日常拍摄。快门不单要看“快”还要看“慢”，就是快门的延迟，比如有的数码相机最长具有16秒的快门，用来拍夜景足够了，然而快门太长也会增加数码照片的“噪点”，就是照片中会出现杂条纹。另外，主流的数码相机除了具有自动拍摄模式外，还必须具有光圈优先模式、快门优先模式。光圈优先模式就是由用户决定光圈的大小，然后相机根据环境光线和曝光设置等情况计算出光进入的多少，这种模式比较适合照静止物体。而快门优先模式，就是由用户决定快门的速度，然后数码相机根据环境计算出合适的光圈大小来。所以，快门优先模式就比较适合拍摄移动的物体，特别是数码相机对震动是很敏感的，在曝光过程中即使轻微地晃动相机都会产生模糊的照片，在实用长焦距时这种情况更明显。在选购数码相机时，你最好选购具有这几种模式的机型以保证拍摄的效果。[/size][/size][/font]
[font=宋体][size=12pt][size=2]至于单反相机常见的B快门功能，虽然可由你自由决定曝光时间的长短，拍摄弹性更高，不过目前大多数的消费性数码相机都还不能支持，最多提供如2秒、8秒、16秒等较慢速度的默认值。[/size][/size][/font]
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[b][color=#333333][font=宋体]短片拍摄功能[/font][/color][/b][color=#333333][/color]
[color=#333333][size=2]短片拍摄功能即数码相机具备拍摄视频文件的功能。有别于DV（数码摄像机），数码相机只可以把视频文件存放在记忆卡里面，由于记忆体的空间有限，所以视频文件的质量跟大小都比较差。[/size][/color]
[color=#333333][size=2]集中用于数码相机拍摄短片的文件多为AVI，有少数的照相机可以MPEG4来储存视频文件。以AVI格式记录的视频文件分辨率为320 x 240，每秒16帧的速度记录图片，这样的视频文件非常大，10分钟就可以消耗2G的空间。另一种是MPEG4格式的视频文件，以分辨率为320x 240，每秒16帧的速度记录，以这种格式记录视频，体积较小。因为画质高，占容量少，MPEG4的记录模式已经在多款数码相机上使用。[/size][/color]
[color=#333333][size=2]索尼推出的数码相机，可以分辨率为640 x 480，每秒16帧的速度记录短片，在分辨率上已经接近DV短片的720 x 576 (PAL制)，但在记录速度上，还是有所不及DV的25帧每秒。而另一种记录格式是以160 x 112的分辨率，每秒30帧的速度记录短片，在记录速度上超过了DV带，而分辨率上有所差距。[/size][/color]
[color=#333333][size=2]一些数码相机在拍摄短片的时候，可以通过自带的麦克风进行现场录音。大部分的其它功能，例如变焦、白平衡调节等，在拍摄短片的时候都不可以使用。[/size][/color]
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[size=2][b][font=宋体][size=12pt]存储介质[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]数码相机将图像信号转换为数据文件保存在磁介质设备或者光记录介质上。如果说数码相机是电脑的主机，那么存储卡相当于电脑的硬盘。存储记忆体除了可以记载图像文件意外，还可以记载其他类型的文件，通过USB和电脑相连，就成了一个移动硬盘。市面上常见的存储介质有CF卡、SD卡、SM、记忆棒和小硬盘。[/size][/size][/font]
[align=center][font=宋体][size=12pt][size=2][/size][/size][/font] [/align][size=2][b][font=宋体][size=12pt]电池类型[/size][/font][/b][font=宋体][size=12pt][/size][/font][/size]
[font=宋体][size=12pt][size=2]数码相机需要电池以维持正常运作。一般情况下，数码相机可以采用干电池、碱性锌锰电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池以及锂电池等作为其电源。[/size][/size][/font]
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