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作者:admin 发布于:2020-06-24 05:30 文字:【 】【 】【
摘要:百事2挂机软件 数码相机术语祥解 感光器件 提到数码相机,不得不说到就是数码相机的心脏感光器件。与传统相机相比,传统 相机使用胶卷作为其记录信息的载体,而数码相机的胶卷

  百事2挂机软件数码相机术语祥解 感光器件 提到数码相机,不得不说到就是数码相机的心脏——感光器件。与传统相机相比,传统 相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体,而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件,而 且是与相机一体的,是数码相机的心脏。感光器是数码相机的核心,也是最关键的技术。数 码相机的发展道路,可以说就是感光器的发展道路。目前数码相机的核心成像部件有两种: 一种是广泛使用的 CCD(电荷藕合)元件;另一种是 CMOS(互补金属氧化物导体)器件。 感光器件工作原理 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。 两种元件不同之处 由两种感光器件的工作原理可以看出,CCD 的优势在于成像质量好,但是由于制造工 艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下,特别是大型 CCD,价格 非常高昂。同时,这几年来,CCD 从 30 万像素开始,一直发展到现在的 600 万,像素的提 高已经到了一个极限。 在相同分辨率下, CMOS 价格比 CCD 便宜, 但是 CMOS 器件产生的图像质量相比 CCD 来说要低一些。到目前为止,市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用 CCD 作 为感应器;CMOS 感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上,若有哪家摄像头厂商生产 的摄想头使用 CCD 感应器,厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传,甚至冠以“数 码相机”之名。一时间,是否具有 CCD 感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。 CMOS 影像传感器的优点之一是电源消耗量比 CCD 低,CCD 为提供优异的影像品质, 付出代价即是较高的电源消耗量, 为使电荷传输顺畅, 噪声降低, 需由高压差改善传输效果。 但 CMOS 影像传感器将每一画素的电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用 3.3V 的电源 即可驱动,电源消耗量比 CCD 低。CMOS 影像传感器的另一优点,是与周边电路的整合性 高,可将 ADC 与讯号处理器整合在一起,使体积大幅缩小,例如,CMOS 影像传感器只需 一组电源,CCD 却需三或四组电源,由于 ADC 与讯号处理器的制程与 CCD 不同,要缩小 CCD 套件的体积很困难。但目前 CMOS 影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生, 未来 CMOS 影像传感器是否可以改变长久以来被 CCD 压抑的宿命, 往后技术的发展是重要 关键。 影像感光器件因素 对于数码相机来说,影像感光器件成像的因素主要有两个方面:一是感光器件的面积; 二是感光器件的色彩深度。 感光器件面积越大,成像较大,相同条件下,能记录更多的图像细节,各像素间的干扰 也小,成像质量越好。但随着数码相机向时尚小巧化的方向发展,感光器件的面积也只能是 越来越小。 除了面积之外,感光器件还有一个重要指标,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多 少位的二进制数字来记录三种原色。非专业型数码相机的感光器件一般是 24 位的,高档点 的采样时是 30 位,而记录时仍然是 24 位,专业型数码相机的成像器件至少是 36 位的,据 说已经有了 48 位的 CCD。 对于 24 位的器件而言, 感光单元能记录的光亮度值最多有 2^8=256 级, 每一种原色用一个 8 位的二进制数字来表示, 最多能记录的色彩是 256x256x256 约 16,77 万种。对于 36 位的器件而言,感光单元能记录的光亮度值最多有 2^12=4096 级,每一种原 色用一个 12 位的二进制数字来表示,最多能记录的色彩是 4096x4096x4096 约 68.7 亿种。 举例来说,如果某一被摄体,最亮部位的亮度是最暗部位亮度的 400 倍,用使用 24 位感光 器件的数码相机来拍摄的话,如果按低光部位曝光,则凡是亮度高于 256 备的部位,均曝光 过度, 层次损失, 形成亮斑, 如果按高光部位来曝光, 则某一亮度以下的部位全部曝光不足, 如果用使用了 36 位感光器件的专业数码相机,就不会有这样的问题。 感光器件的发展 CCD 是 1969 年由美国的贝尔研究室所开发出来的。进入 80 年代,CCD 影像传感器虽 然有缺陷,由于不断的研究终于克服了困难,而于 80 年代后半期制造出高分辨率且高品质 的 CCD。到了 90 年代制造出百万像素之高分辨率 CCD,此时 CCD 的发展更是突飞猛进, 算一算 CCD 发展至今也有二十多个年头了。进入 90 年代中期后,CCD 技术得到了迅猛发 展,同时,CCD 的单位面积也越来越小。但为了在 CCD 面积减小的同时提高图像的成像质 量,SONY 与 1989 年开发出了 SUPER HAD CCD,这种新的感光器件是在 CCD 面积减小 的情况下,依靠 CCD 组件内部放大器的放大倍率提升成像质量。以后相继出现了 NEW STRUCTURE CCD、EXVIEW HAD CCD、四色滤光技术(专为 SONY F828 所应用) 。而富 士数码相机则采用了超级 CCD(Super CCD) 、Super CCD SR。 对于 CMOS 来说,具有便于大规模生产,且速度快、成本较低,将是数字相机关键器 件的发展方向。目前,在 CANON 等公司的不断努力下,新的 CMOS 器件不断推陈出新, 高动态范围 CMOS 器件已经出现,这一技术消除了对快门、光圈、自动增益控制及伽玛校 正的需要,使之接近了 CCD 的成像质量。另外由于 CMOS 先天的可塑性,可以做出高像素 的大型 CMOS 感光器而成本却不上升多少。 相对于 CCD 的停滞不前相比, CMOS 作为新生 事物而展示出了蓬勃的活力。作为数码相机的核心部件,CMOS 感光器以已经有逐渐取代 CCD 感光器的趋势,并有希望在不久的将来成为主流的感光器。 CCD 尺寸 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。 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。 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” 。 第一层“微型镜头” 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。 第二层是“分色滤色片” 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。 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, ISO 感光度上多半不会超过 400。 在 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 第三层:感光层 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。 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。 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。 最大像素数 最大像素英文名称为 Maximum Pixels,所谓的最大像素是经过插值运算后获得的。插 值运算通过设在数码相机内部的 DSP(abbr. Digital Signal Processing 数字信号处理)芯片, 在需要放大图像时用最临近法插值、 线性插值等运算方法, 在图像内添加图像放大后所需要 增加的像素。插值运算后获得的图像质量不能够与真正感光成像的图像相比。 在市面上,有一些商家会标明“经硬件插值可达 XXX 像素” ,这也是相同的原理,只 不过在图像的质量和感光度上,以最大像素拍摄的图片清晰度比不上以有效像素拍摄的。 最大像素,也直接指 CCD/CMOS 感光器件的像素,一些商家为了增大销售额,只标榜 数码相机的最大像素, 在数码相机设置图片分辨率的时候, 的确也有拍摄最高像素的分辨率 图片,但是,用户要清楚,这是通过数码相机内部运算而得出的值,再打印图片的时候,其 画质的减损会十分明显。所以在购买数码相机的时候,看有效像素才是最重要的。 另外,像素也直接和数码照片的输出有关系,下面的列表,为用户提供了数码照片输出 和图片像素的关系。 有效像素数 有效像素数英文名称为 Effective Pixels。与最大像素不同,有效像素数是指真正参与感 光成像的像素值。 最高像素的数值是感光器件的真实像素, 这个数据通常包含了感光器件的 非成像部分, 而有效像素是在镜头变焦倍率下所换算出来的值。 以美能达的 DiMAGE7 为例, 其 CCD 像素为 524 万(5.24Megapixel) ,因为 CCD 有一部分并不参与成像,有效像素只为 490 万。 数码图片的储存方式一般以像素(Pixel)为单位,每个象素是数码图片里面积最小的 单位。像素越大,图片的面积越大。要增加一个图片的面积大小,如果没有更多的光进入感 光器件, 唯一的办法就是把像素的面积增大, 这样一来, 可能会影响图片的锐力度和清晰度。 所以,在像素面积不变的情况下,数码相机能获得最大的图片像素,即为有效像素。 用户在购买数码相机的时候,通常会看到商家标榜“最大像素达到 XXX”和“有效像 素达到 XXX” ,那用户应该怎样选择呢?在选择数码相机的时候,应该注重看数码相机的有 效像素是多少,有效像素的数值才是决定图片质量的关键。 最高分辨率 数码相机能够拍摄最大图片的面积,就是这台数码相机的最高分辨率。在技术上说,数 码相机能产生在每寸图像内,点数最多的图片,通常以 dpi 为单位,英文为 Dot per inch。分 辨率越大,图片的面积越大。 分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数。通常表示成 ppi(每英寸像素 Pixel per inch)和 dpi(每英寸点)。包含的数据越多,图形文件的长度就越大,也能表现更丰 富的细节。 但更大的文件也需要耗用更多的计算机资源, 更多的内存, 更大的硬盘空间等等。 在另一方面,假如图像包含的数据不够充分(图形分辨率较低) ,就会显得相当粗糙,特别 是把图像放大为一个较大尺寸观看的时候。 所以在图片创建期间, 我们必须根据图像最终的 用途决定正确的分辨率。 这里的技巧是要首先保证图像包含足够多的数据, 能满足最终输出 的需要。同时也要适量,尽量少占用一些计算机的资源。 通常, “分辨率”被表示成每一个方向上的像素数量,比如 640X480 等。而在某些情况 下,它也可以同时表示成“每英寸像素” (ppi)以及图形的长度和宽度。比如 72ppi,和 8X6 英寸。 Ppi 和 dpi(每英寸点数)经常都会出现混用现象。从技术角度说, “像素” (P)只存在 于计算机显示领域,而“点” (d)只出现于打印或印刷领域。请读者注意分辨。 分辨率和图象的像素有直接的关系,我们来算一算,一张分辨率为 640 x 480 的图片, 那它的分辨率就达到了 307, 200 像素, 也就是我们常说的 30 万像素, 而一张分辨率为 1600 x 1200 的图片,它的像素就是 200 万。这样,我们就知道,分辨率的两个数字表示的是图片 在长和宽上占的点数的单位。一张数码图片的长宽比通常是 4:3 图像分辨率 图像分辨率为数码相机可选择的成像大小及尺寸, 单位为 dpi。 常见的有 640 x 480; 1024 x 768;1600 x 1200;2048 x 1536。在成像的两组数字中,前者为图片长度,后者为图片的 宽度,两者相乘得出的是图片的像素。长宽比一般为 4:3。 在大部分数码相机内,可以选择不同的分辨率拍摄图片。一台数码相机的像素越高,其 图片的分辨率越大。分辨率和图象的像素有直接的关系,一张分辨率为 640 x 480 的图片, 那它的分辨率就达到了 307, 200 像素, 也就是我们常说的 30 万像素, 而一张分辨率为 1600 x 1200 的图片,它的像素就是 200 万。这样,我们就知道,分辨率表示的是图片在长和宽上 占的点数的单位。 一台数码相机的最高分辨率就是其能够拍摄最大图片的面积。 在技术上说, 数码相机能 产生在每寸图像内, 点数最多的图片, 通常以 dpi 为单位, 英文为 Dot per inch。 分辨率越大, 图片的面积越大。 光学变焦 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。 在买数码相机的时候,很多用户都会问,什么是数码变焦,什么是光学变焦,下面,我 们就用图示来解释一下。 光学变焦是通过镜头、 物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。 当成像面在水平方向 运动的时候,如下图,视觉和焦距就会发生变化,更远的景物变得更清晰,让人感觉像物体 递进的感觉。 显而易见,要改变视角必然有两种办法,一种是改变镜头的焦距。用摄影的话来说,这 就是光学变焦。 通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。 另一种就是改 变成像面的大小,即成像面的对角线长短在目前的数码摄影中,这就叫做数码变焦。实际上 数码变焦并没有改变镜头的焦距, 只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角, 从而产生 了“相当于”镜头焦距变化的效果。 所以我们看到,一些镜头越长的数码相机,内部的镜片和感光器移动空间更大,所以变 焦倍数也更大。我们看到市面上的一些超薄型数码相机,一般没有光学变焦功能,因为其机 身内根部不允许感光器件的移动,而像索尼 F828、富士 S7000 这些“长镜头”的数码相机, 光学变焦功能达到 5、6 倍。 如今的数码相机的光学变焦倍数大多在 2 倍-5 倍之间,即可把 10 米以外的物体拉近 至 5-3 米近;也有一些数码相机拥有 10 倍的光学变焦效果。家用摄录机的光学变焦倍数在 10 倍~22 倍,能比较清楚的拍到 70 米外的东西。使用增倍镜能够增大摄录机的光学变焦倍 数。如果光学变焦倍数不够,我们可以在镜头前加一增倍镜,其计算方法是这样的,一个 2 倍的增距镜, 套在一个原来有 4 倍光学变焦的数码相机上, 那么这台数码相机的光学变焦倍 数由原来的 1 倍、2 倍、3 倍、4 倍变为 2 倍、4 倍、6 倍和 8 倍,即以增距镜的倍数和光学 变焦倍数相乘所得。 数字变焦 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。 与光学变焦不同,数码变焦是在感光器件垂直方向向上的变化,而给人以变焦效果的。 在感光器件上的面积越小, 那么视觉上就会让用户只看见景物的局部。 但是由于焦距没有变 化,所以,图像质量是相对于正常情况下较差。 通过数码变焦,拍摄的景物放大了,但它的清晰度会有一定程度的下降,所以数码变焦 并没有太大的实际意义。不过索尼独创 “智能数码变焦” ,据说该先进技术,可以使图像在 数码变焦之后仍然保持一定的清晰度。 一台数码相机的总变焦数计算如下:举例索尼的 F717 光学变焦为 5 倍,而数码变焦为 2 倍,所以最大变焦数为 10 倍。数码相机内的数码变焦一般可以关掉。除此之外还有全新 独有的 Sony 智能变焦功能,可放大变焦拍摄,不会将微粒放大,令放大的影像也能保持原 有的细致质素。智能变焦因应不同影像尺寸的选择,提供不同程度的强化变焦功能。有别于 数码变焦,智能变焦能保持画质与原本影像相同。 目前数码相机的数码变焦一般在 6 倍左右,摄像机的数码变焦在 44 倍-600 倍左右,实 际使用中有 40 倍就足够了。因为太大的数码变焦会使图像严重受损,有时候甚至因为放大 倍数太高,而分不清所拍摄的画面。如果变焦倍数不够,我们可以在镜头前加一增倍镜,其 计算方法是这样的,一个 2 倍的增距镜,套在一个原来有 4 倍光学变焦的数码相机上,那么 这台数码相机的光学变焦倍数由原来的 1 倍、2 倍、3 倍、4 倍变为 2 倍、4 倍、6 倍和 8 倍, 即以增距镜的倍数和光学变焦倍数相乘所得。 显示屏尺寸 数码相机与传统相机最大的一个区别就是它拥有一个可以及时浏览图片的屏幕, 称之为 数码相机的显示屏,一般为液晶结构(LCD,全称为 Liquid Crystal Display) 。数码相机显示 屏尺寸即数码相机显示屏的大小,一般用英寸来表示。如:1.8 英寸、2.5 英寸等等,目前最 大的显示屏在 3.0 英寸。数码相机显示屏越大,一方面可以令相机更加美观,但另一方面, 显示屏越大,使得数码相机的耗电量也越大。所以在选择数码相机时,显示屏的大小也是一 个不可忽略的重要指标。 显示屏类型 数码相机与传统相机最大的一个区别就是它拥有一个可以及时浏览图片的屏幕, 称之为 数码相机的显示屏,一般为液晶结构(LCD,全称为 Liquid Crystal Display) 。 常用的数码相机 LCD 都是 TFT 型的,到底什么是 TFT 呢?首先它包括有偏光板、玻 璃基板、薄模式晶体管、配向膜、液晶材料、导向板、色滤光板、萤光管等等。对于液晶显 示屏,背光源是来自荧光灯管射出的光,这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶,这 时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。在使用 LCD 的时候,我们发现在不 同的角度,会看见不同的颜色和反差度。这是因为大多数从屏幕射出的光是垂直方向的。假 如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真。 数码相机的 LCD 是非常昂贵而脆弱的,所以用户在使用的时候一定要小心,而且平时 需要做保养工作。 LCD 很脆弱,千万不要用坚硬的物体碰撞,以免摔坏了 LCD 屏。液晶屏表面容易脏, 清洁的时侯最好用干净的干布,推荐使用镜头布或者眼睛布,不可使用有机溶剂清洗。液晶 显示屏的表现会随着温度变化,在低温的时候,如果亮度有所下降,这属于正常现象。 特殊功能 特殊功能是一个很抽象的概念,对于每台数码相机,如果没有一两个亮点,难以吸引用 户。这些亮点,就是数码相机的特殊功能。对于不同品牌不同档次的数码相机其特殊功能有 所不同,下面就让我们看看不同品牌数码相机的都有哪些特殊功能。 单反级篇 对于单反数码相机,其最大的“特殊功能”就是镜头的可换性。几款老牌子的照相机制 造商在数码相机方面都有发展单反的生产线,他们包括了佳能 EOS 系列,奥林巴斯德 E 系 列、富士的 S pro 系列、尼康的 D 系列,还有就是适马系列。 每个牌子的单反数码相机, 都有固定的卡口和使用的镜头。 所谓卡口就是单反数码相机机 身上可以接驳特定镜头的接口。 很流行的一款镜头属于 Nikkor 的镜头,不仅可以在富士的数码单反上套用,还是用于尼 康的数码单反。而佳能的数码单反相机可以兼容佳能的 EF 镜头。 消费级篇 在消费级的数码相机里面,每个牌子都有自己的独特的地方。 1、富士篇 很多富士的数码相机都标榜着自己拥有 1/1.7 寸的超级 CCD。 这的确也成了富士数码相 机的卖点。所谓超级 CCD,一来它的面积比较大,成像较清晰,二来,因为超级 CCD 的独 特运算方法,相机最后输出的有效像素都比原来 CCD 的像素要大,而且图像清晰度高。这 种技术用在了富士的 F700 上,原来的 334 万像素 CCD 输出可以为 603 万像素。后来的第四代超级 CCD HR 更是厉害,在图像感应器细微化方面又迈出了一大步,能 在一块 1/1.7 英寸的芯片上总共集成 663 万像素。配备这种图像感应器的数码相机能生成 1230 万记录像素,因此输出图像具备极高的分辨率 超级 CCD: 发展于 1999 年。八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个 像素单元中的光电二极管的空间有效性。 这带来了众多附加的益处, 比如相对于有同样数量 像素的传统 CCD 而言,它有更高的灵敏度、更高的信号噪声比和更广泛的动态范围。 2001 年,超级 CCD 荣获了授予 CCD 的固体摄像元件优秀研究成果的 沃尔特.科索诺 基奖。 第二代超级 CCD,发展于 2001 年,像素数提高,噪音降低,拍出的图像锐度更高。这 项技术获得到了很高的评价,在图像品质和细节方面作出了突破。 第三代超级 CCD,发展于 2002 年,以实现 ISO1600 和以 30 幅每秒的速率拍摄 VGA 电影为特征,它采用了新的图像处理算法和芯片技术。 现在的第四代超级 CCD,更成 为了富士数码相机的一个“特殊功能” 。 2、佳能篇 能令佳能引以为豪的“特殊功能”应该是他的 DiGIC 技术和 iSPA 技术。 佳能公司把一项新的技术引进到了数码相机之中——DIGIC 技术, 具体说起来, 它是一 个大型集成电路芯片,固化到数码相机主机板的部分,用于完成数字图像的压缩、显示、存 储等功能,尽管它的地位是一块专用图像处理芯片,却起到了非常关键的作用,相当于图像 处理的大脑。熟悉计算机系统的人都知道,在计算机系统里是要遵循“木桶原理”的,原有 的数码相机图像处理芯片,只是一块通用集成电路(LSI),由电子厂商独立开发,不单用于 数码相机, 所以从性能来看可以说是整个木桶最短的一块木板。 其优势在于低能耗、 高速度、 高品质的影像处理。通过整合 CCD 控制、AE(自动曝光)、AF(自动对焦)、AWB(自动白平 衡)、图像信号采集、JPEG 压缩、存储卡控制和 LCD 屏幕显示这几个关键环节,使相机的 速度更快、处理能力更强。 而佳能的 iSAPS 技术提供了自动的场景分析,这是基于佳能 60 年的技术积淀,分析了 数以万计的摄影画面,访问了数以万计的人,经过了好几代佳能相机的实际应用,累积了佳 能几代工程师的心血,该技术能够根据Photographic Space进行立体的光线,色彩,对象, 摄影者心理进行分析,以进行更快更好的对焦,影像数码处理 ,自动的选择 AE 自动曝光 模式, 自动白平衡调整, 色彩处理,自动色阶处理。 3、尼康篇 尼康的数码相机,很多是镜头可以旋转的,这样就方便拍摄不同角度的图片,而且便于 用户观测 LCD 的图片。 尼康镜头可旋转的数码相机有:Coolpix4500、Coolpix995、Coolpix2500/3500 和魔术盒 CoolpixSQ。 4、索尼篇 大部分的索尼数码相机都有拍摄“MPEG Movie VX”的功能,以 640 x 480 的分辨率拍摄不限时录像。 支持 VGA 模式的 MPEG Movie VX 是为了适应在电视机上高画质播放利用数码相机拍 摄的动画的需求而开发的,在 1GB 的“记忆棒 PRO”中可以记录约 44 分 20 秒钟的动画。 另外索尼都有的“蔡司”镜头,也是卖点之一。蔡司镜头即 Carl Zeiss。蔡司是一家致 力于应用研究,对于光学、玻璃技术、精密技术以及电子等高品质的产品开发、制造、销售 有贡献的德国企业,从 1846 年开始,Carl Zeiss 已开设生产显微镜的工作坊。Zeiss 镜头, 专业的摄像,摄影镜头。 另外,还有一些“特殊功能” ,被很多牌子的数码相机互相借用了。例如佳能 G 系列的旋 转式 LCD,还有奥林巴斯 C7 系列的长变焦等,更为普遍的是数码相机带的 PrintBridge 技 术,可以直接和打印机相连,打印照片或图片。兼容操作系统 通过数据连结, 能在操作系统上识别数码相机并能读取数码相机记忆体内数据的操作系 统,被称为兼容操作系统。 在微软 Windows 操作系统大行其道的时代, Windows 98/Me/2000/Xp 都能识别数码相机及 其记忆体内内容。购买数码相机的同时,会同时附送一张启动光盘。光盘内的启动程序,会 使操作系统识别数码相机,大部分的情况下,数码相机和电脑通过 USB 连接,如果是单反 数码相机,会使用 IEEE1394 火线连接。 USB 有两种版本,1.1 版和 2.0 版,1.1 版的理论传输速度达到 12MB/秒,2.0 版的可以 达到 120MB/秒,而火线MB/秒,适合传送大文件。 除了和微软的 Windows 操作系统相连,数码相机还可以和 MAC 的 OS 操作系统相连,操 作方法相同。 相于当 35mm 尺寸 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” 。 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。 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” 。 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。 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。 我们来看看 3 种不同 CCD 的表现效果: 采用 210 万 CCD 的尺寸是 1/2 W 采用 330 万像素的 CCD 尺寸是 1/1.8 采用 400 万像素 CCD 的尺寸是 2/3 这三款 CCD 不仅对角线尺寸不同而且所含有的像素值也不同。这里我们需要注意的一 个问题是, 组成画面的像素和焦长之间是没有必然联系的。 很多具有不同像素值传感器的数 码相机有很多相同的地方, 比如具有相同的镜头和机身设计等等, 如果这些传感器具有相同 的物理尺寸,那么它们的 35mm 等值焦长就肯定是相同的。反过来说,这些数码相机上为 CCD 配套的镜头都具有相同的焦长,比如 8mm,但是 CCD 的尺寸缺不一样,那么这些镜 头换算成 35mm 等值的焦长就肯定不同。它们中间肯定会出现大于标准视野或者小于标准 视野的情况。 因此采用标准的 35mm 等值焦长来标准就是一个简单可行的方法,不管采用的 CCD 尺 寸如何,这样各款数码相机之间才有了可比性,这就是 35mm 等值焦长来历。 镜头性能 数码相机的镜头由多片镜片组成, 材质则分为玻璃与塑料两类。 如果数码相机镜头以玻 璃为材料,很多用户及商家都说玻璃镜头透光率佳、投射图像更清晰。不过目前许多测试报 告都显示, 玻璃的透镜并不一定比塑料材料能带来更清晰的图像, 同时玻璃镜头也可能增加 相机重量,因此选购时还是应该做多面向观察,不要拘泥在镜头材质问题上。 我们来了解一下镜头和感光器件的摆设位置。 如下图所示, 从右至左该镜头组件依次由 透镜、电子快门、透镜组 1、透镜组 2 以及 CCD 组成。拍摄的影像就是沿着这条光路投射 在 CCD 上成像的。组件中的焦距调节系统和快门系统是由透镜组 1 和电子快门构成的,二 者是连接在一起。 在电机的带动下,透镜组 1 和电子快门可以前后移动,进行焦距调节, 从而获得最清晰的图像, 由电子快门控制曝光。 多组透镜是完成光学成像的, 而最后的 CCD 可以把光信号转换为电信号。 如果你在相机的英文规格书上看过“f =” ,那么后面接的数字通常就是它的焦长,即焦 距长度。如“f=8-24mm,38-115mm(相当于 35mm 传统相机),就是指这台相机的焦距长 ” 度为 8-24mm,同时对角线的视角换算后相当于传统 35mm 相机的 38-115mm 焦长。一般而 言, 35mm 相机的标准镜头焦长约是 28-70mm, 因此如果焦长高于 70mm 就代表支持望远效 果,若是低于 28mm 就表示有广角拍摄能力。 照相机镜头的焦距是镜头的一个非常重要的指标。 镜头焦距的长短决定了被摄物在成像 介质(胶片或 CCD 等)上成像的大小,也就是相当于物和象的比例尺。当对同一距离远的 同一个被摄目标拍摄时,镜头焦距长的所成的象大,镜头焦距短的所成的象小。根据用途的 不同,照相机镜头的焦距相差非常大,有短到几毫米,十几毫米的,也有长达几米的。较常 见的有 8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm, 400mm,600mm,1200mm 等,还有长达 2500mm 超长焦望远镜头。 对焦范围 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。 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。 近拍距离 近拍距离又称为微距拍摄, 通常在消费级数码相机上有一朵小花 (如下图) 的那个按钮,就是微距拍摄的转换按钮。 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。 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」 。 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。 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。 对于单反数码相机来说,微距的拍摄能力由镜头所决定。现在,差不多每一支镜头皆有 微距功能,但它们所指的微距功能其实是指镜头的近摄能力。一般来说,镜头的放大率要达 至 1:2 甚至 1:1,才称得上是微距镜头。微距镜头是最易使用的微距拍摄器材,用家毋须 外加任何配件便可立即使用。 一般镜头的最高解像度和最高反差度是焦点在无限远时表现出 来的,但微距镜头刚好相反,它的最高解像度和最高反差度是焦点在近距离时表现出来的, 故要拍摄高质素的微距照片,必须选择微距镜头。 为配合不同的需要, 市面上有不同焦距的微距镜头可供选择, 20mm 至 135mm 不等。 由 较广角的微距镜头多会连同伸缩腔一同使用。若使用 20mm 微距广角镜连同伸缩接腔使用, 它便能做出高达 5:1-12:1 的放大率。 光圈范围 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 -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。 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。 完善的快门通常必须具备以下几个方面的作用: 一是必须具备有能够准确调控曝光时间的作用,这一点是照相机快门的最基本的作用; 二是必须具备有足够高的快门速度,以利于拍摄高速动动全或有效控制景深; 三是必须具有长时间曝光的作用,即应设有“T”门或B门; 四是具有闪光同步拍摄的功能 五是具有自拍的功能,以便于自拍或在无快门线的情况下进行长时间曝光时,使快门开启。 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。 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。 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。 等效感光度 在传统胶卷相机上 ISO 代表感光速度的标准,在数码相机中 ISO 定义和胶卷相同,代表 着 CCD 或者 CMOS 感光元件的感光速度, 数值越高就说明该感光材料的感光能力越强。 ISO ISO 的计算公式为 S=0.8/H(S 感光度,H 为曝光量) 。从公式中我们可以看出,感光度越高, 对曝光量的要求就越少。ISO 200 的胶卷的感光速度是 ISO 100 的两倍,换句话说在其他条 件相同的情况下,ISO 200 胶卷所需要的曝光时间是 ISO 100 胶卷的一半。在数码相机内, 通过调节等效感光度的大小,可以改变光源多少和图片亮度的数值。因此,感光度也成了间 接控制图片亮度的数值。 在传统 135 胶卷相机中,等效感光值是相机底片对光线反应的敏感程度测量值,通常以 ISO 数码表示,数码越大表示感旋光性越强,常用的表示方法有 ISO 100 、400 、1000 等, 一般而言, 感光度越高, 底片的颗粒越粗, 放大后的效果较差, 而数码相机为也套用此 ISO 值来标示测光系统所采用的曝光,基准 ISO 越低,所需曝光量越高。 传统照相机本身是无感光度可言的,因为感光度只是感光材料在一定的曝光、显影、测 试条件下对于辐射能感应程度的定量标志。 使用过传统相机的人, 都知道胶卷最重要的指标 就是感光度———通俗一点就是衡量胶卷需要多少光线才能完成准确曝光的数值。 我们在照 相机商店买的 100、200、400 的胶卷,数字表示的就是感光度。感光度一般用 ISO 值表示, 这个数值增大, 胶卷对光线的敏感程度也增, 这样就可以在不同的光线 像 的胶卷最适合在阳光灿烂的户外进行拍摄,而 ISO400 的胶卷则可以在室内或清晨、黄昏等 光线较弱的环境下拍摄。 但是,由于照相机与普通照相机不同,他的感光器件是使用了 CCD 或者 CMOS,对曝 光多少也就有相应要求, 也就有感光灵敏度高低的问题。 这也就相当于胶片具有一定的感光 度一样, 数码相机厂家为了方便数码相机使用者理解, 一般将数码相机的 CCD 的感光度 (或 对光线的灵敏度) 等效转换为传统胶卷的感光度值, 因而数字照相机也就有了 “相当感光度” 的说法。 用通常衡量胶片感光度高低的眼光来看, 目前数字照相机感光度分布在中、 高速的范围, 最低的为 ISO50,最高的为 ISO6400,多数在 ISO100 左右。对某些数字照相机来说,感光 度是单一的,加之 CCD 的感光宽容度很小,因而限制了它们的在光线过强或过弱条件下的 使用效果。另外一些数字照相机相当感光度有一定的范围,但即使在所允许范围内,将感光 度设置得高或低,拍摄效果亦有所区别,平时拍摄应将它置于最佳感光度上这一档上。和传 统相机一样,低 ISO 值适合营造清晰、柔和的图片,而高的 ISO 值却可以补偿灯光不足的 环境。 在光线不足时, 闪光灯的使用是必然的。 但是, 在一些场合下, 例如展览馆或者表演会, 不允许或不方便使用闪光灯的情况下,可以通过 ISO 值来增加照片的亮度。数码相机 ISO 值的可调性,使得我们有时仅可通过调高 ISO 值、增加曝光补偿等办法,减少闪光灯的使 用次数。调高 ISO 值可以增加光亮度,但是也可能增加照片的噪点。

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