數(shù)碼相機(jī)的成像原理可以簡(jiǎn)單的概括為電荷耦合器件(CCD)接收光學(xué)鏡頭傳遞來(lái)的影像,經(jīng) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后貯于存貯器中,。數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)鏡頭與傳統(tǒng)相機(jī)相同,,將影像聚到感光器件上,即(光)電荷耦合器件(CCD) ,。C CD替代了傳統(tǒng)相機(jī)中的感光膠片的位置,,其功能是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),與電視攝像相同,。CCD是半導(dǎo)體器件,,是數(shù)碼相機(jī)的核心,其內(nèi)含器件的單元數(shù)量決定了數(shù)碼相機(jī)的成 像質(zhì)量——像素,,單元越多,,即像素?cái)?shù)高,成像質(zhì)量越好,,通常情況下像素的高低代表了數(shù)碼相機(jī)的檔次和技術(shù)指標(biāo),。CCD將被攝體的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)—電子圖像,這是模擬信號(hào),,還需進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換才能為計(jì)算機(jī)處理創(chuàng)造條件,,將由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)來(lái)轉(zhuǎn)換工作 。數(shù)字信號(hào)形成后,,由微處理器(MPU)對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮并轉(zhuǎn)化為特定的圖像文件格式儲(chǔ)存,; 數(shù)碼相機(jī)自身的液晶顯示屏(LCD)用來(lái)查看所拍攝圖像的好壞,還可以通過(guò)軟盤或輸出接口直接傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理,、打印,、上網(wǎng)等工作。其工作原理及圖像處理過(guò)程如下圖:
數(shù)碼相機(jī)的工作流程及圖像處理過(guò)程
二,、數(shù)碼相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)的比較
從外觀和操作功能設(shè)置上看,,數(shù)碼相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)沒(méi)有很大的差異,但工作原理和實(shí)際應(yīng)用 還是有很大的不同,??蓮囊韵聨讉€(gè)方面來(lái)看。
1.感光載體:傳統(tǒng)相機(jī)使用的是銀鹽感光材料——膠卷,,膠卷有黑白與彩色 之分,,有感光高低之分,根據(jù)使用的不同,,還有負(fù)片,、反轉(zhuǎn)片等之別,,拍攝后要經(jīng)過(guò)沖洗加工才能看到影像 ,不經(jīng)過(guò)沖洗無(wú)法知道拍攝的好壞,,感光材料只能一次性使用,,且圖像效果較難改變,而數(shù)碼相機(jī)不使用膠卷,,拍攝好壞可以通過(guò)相機(jī)自身的液晶屏回放直接觀看,,對(duì)不滿意的影像可以刪除,存儲(chǔ)器可以反復(fù)使用,,拍攝后可由計(jì)算機(jī)來(lái)完成各種處理,。
2.影像質(zhì)量:傳統(tǒng)相機(jī)使用的鹵化銀膠片拍攝,影像質(zhì)量以每英寸解像度多少作為指標(biāo),,一般常用感光度21定的35毫米膠卷解像度為3000左右,,相當(dāng)于數(shù)碼影像2000萬(wàn)像素以上水平。目前我們常見(jiàn)到數(shù)碼相機(jī)像素多在200萬(wàn)左右,,少數(shù)品牌可達(dá)300萬(wàn)像素,。另外,鹵化銀膠卷對(duì) 捕捉景物的色彩和色調(diào)寬度大于CCD元件,,CCD元件在較亮或較暗光線下會(huì)丟失部分細(xì)節(jié),。從上述兩個(gè)方面看,顯然數(shù)碼影像的解像度,、層次,、質(zhì)感、色飽和度等都遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的圖片,。
3.拍攝的敏捷性:〖HT〗傳統(tǒng)相機(jī)按下快門即時(shí)記錄,,帶有連拍功能的相機(jī),每秒可拍3-12張連續(xù) 影像,。而數(shù)碼相機(jī)在按下快門,,記錄影像要慢約1秒種,這個(gè)時(shí)間差主要是供相機(jī)進(jìn)行快門時(shí)間,、聚焦,、光圈等一系列調(diào)整,拍攝以后還要進(jìn)行圖像處理和存儲(chǔ),,需要大約2-5秒的待 機(jī)時(shí)間才能拍攝下一張。從數(shù)碼相機(jī)的反應(yīng)敏捷性上講,,與傳統(tǒng)相機(jī)差距較大,,遠(yuǎn)不能滿足 各種抓拍要求。
4.影像處理:傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的影像必須經(jīng)過(guò)暗房沖洗工藝來(lái)完成,,沖冼工序要求嚴(yán)格且繁瑣,,非專業(yè)人員一般無(wú)法進(jìn)行,,相比之下,數(shù)碼相機(jī)拍攝的影像處理起來(lái)就方便得多,,可直接輸入到計(jì)算機(jī)中處理后打印出來(lái),,在計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能下,可以對(duì)景像進(jìn)行各種修改或創(chuàng)意處理,,以至于改頭換面,,隨心所欲實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)作遐想, 做到天衣無(wú)縫,,不會(huì)顯現(xiàn)任何破綻,,這是傳統(tǒng)攝影暗房技巧難以做到的。
綜上所述,,兩種相機(jī)各有優(yōu)劣勢(shì),,筆者認(rèn)為,在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間里,,二者并存,,相互不可取代。傳統(tǒng)的照相發(fā)展已有百余年歷史,,鹵化銀膠片記錄影像分辨率極高,,畫質(zhì)無(wú)以倫比。而數(shù)碼影像的發(fā)展只是近幾年的事,,發(fā)展非常迅速,,技術(shù)逐漸成熟,有著廣闊的潛力和發(fā)展前景,,如果達(dá)到傳統(tǒng)相機(jī)記錄的影像水平,,還有一段路程要走。這里并無(wú)評(píng)述兩種相機(jī)好壞之意,,只是說(shuō)明兩者各有其特點(diǎn),,可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇。
三,、對(duì)數(shù)碼相機(jī)的評(píng)價(jià)
目前,,市場(chǎng)上的數(shù)碼相機(jī)品種繁多,常見(jiàn)的品牌有奧林帕斯,、尼康,、柯達(dá)、富士,、佳能,、三洋、索尼,、寶利來(lái),、卡西歐等等,。面對(duì)眾多的品牌,各異的款式,,評(píng)價(jià)它們可從以下幾個(gè)方面去考慮,。
1.像素:像素通常作為劃分?jǐn)?shù)碼相機(jī)檔次的主要依據(jù)。CCD的分辯率(像素點(diǎn)) 在一定意義上 決定了成像質(zhì)量(圖像分辨率),,在這里要注意區(qū)分兩個(gè)分辨率的概念,,CCD的分辨決定了圖 像的分辨率,但這兩個(gè)分辨率一般情況下是不相等的,,CCD分辨率大于圖像分辨率,,這是因?yàn)镃CD作為光敏成像器件,在拍攝時(shí),,由于邊緣光的影響,,其邊緣的像素點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一定的偏色和眩暈,當(dāng)CCD像素大于圖像拍攝像素時(shí),,邊緣像素會(huì)自動(dòng)被切除,,從而去除偏色和眩暈 ,且切除越多越好,。這就是廠家用150萬(wàn)像素的CCD生產(chǎn)最大可拍攝1344×1008(135萬(wàn)像素)的圖像數(shù)碼相機(jī)的原因,。因此,CCD的精度越高于拍攝圖像精度越好,。
2.量化比特?cái)?shù):〖HT〗數(shù)碼相機(jī)成像芯片上每個(gè)像素點(diǎn)接受被攝體成像光照后,,會(huì)產(chǎn)生與光照成一定 比例關(guān)系的模擬信號(hào),模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),,數(shù)字信號(hào)的位數(shù)稱作量化比特?cái)?shù),。比特?cái)?shù)反映了數(shù)碼相機(jī)表現(xiàn)亮度和色彩的性能,比特?cái)?shù)越高,,圖像層次感越強(qiáng),,色彩越逼真 。
3.鏡頭:對(duì)于傳統(tǒng)照相機(jī)來(lái)講,,鏡頭一直是影響成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素,,由于數(shù)碼相機(jī)的CCD分辨率遠(yuǎn)低于鏡頭,因此,,對(duì)鏡頭的分辨率沒(méi)有很高的要求,。數(shù)碼相機(jī)標(biāo)明的鏡頭焦距不同于35毫米的普通相機(jī)。數(shù)碼相機(jī)鏡頭上標(biāo)明f:7.4mm,,f:5.2-1 5.6mm等數(shù)值,,這是鏡頭焦距。以往我見(jiàn)到的f:50mm,、f:28-85mm是針對(duì)35毫米相機(jī)而言的,, 它的成像尺寸是135膠卷(24mm×36mm)。而數(shù)碼相機(jī)中CCD成像尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通相機(jī)的成像尺寸,。在數(shù)碼相機(jī)的尺寸變小,,焦距也變小,視角才能與普通相機(jī)相同,。要注意說(shuō)明書中對(duì) 應(yīng)35毫米相機(jī)鏡頭的焦距數(shù)值,。
4.存儲(chǔ)器:存儲(chǔ)器可分為內(nèi)置存儲(chǔ)器和可移動(dòng)存儲(chǔ)器。內(nèi)置存儲(chǔ)器安裝在相機(jī)內(nèi)部,,用于臨時(shí)存儲(chǔ)圖像,,裝滿后要及時(shí)向計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移文件,否則無(wú)法繼續(xù)存入圖像,;可移動(dòng)存儲(chǔ)器(軟 盤,、PC卡、CF(Compact Flash)卡,、SM(Smart Media)卡等)裝滿后可取出更換,,就象普通相 機(jī)拍完可換膠卷一樣,所不同的是這些存儲(chǔ)器可以刪除和反復(fù)記錄,,使用方便,、靈活。
5.壓縮方式:大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)設(shè)置二種或三種JPEG壓縮方式供拍攝選擇,,有的數(shù)碼相機(jī)同 時(shí)還提供了非壓縮的TIFF(Tag Image File Format)格式,。壓縮比大,占用存儲(chǔ)空間小,,但圖像細(xì)節(jié)被壓縮算法丟失多 ,,圖像分辨率低;壓縮比小,,可保留更多的圖像細(xì)節(jié)不被壓縮算法消除,,圖像細(xì)膩,層次表 現(xiàn)豐富,,質(zhì)感強(qiáng),,但占用存儲(chǔ)空間大。
6.接口:接口是數(shù)碼相機(jī)連接外部設(shè)備的通道,。常見(jiàn)數(shù)碼相機(jī)的接口有:串行接口,、并行接口、USB(Universal Serial Bus)接口,、AV接口,、電源輸入接口等,有的數(shù)碼相機(jī)還提供了閃光同步接口、紅外端口等,。
串行接口和并行接口是早期數(shù)碼相機(jī)與計(jì)算機(jī)的連接口,,現(xiàn)在大多數(shù)采用USB接口,USB接口傳輸速度較前都快,;紅外端口可以直接與計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)傳遞信息,;閃光同步接口用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的閃光攝影。在選擇時(shí)應(yīng)考慮與相關(guān)設(shè)備連接匹配,。
7.電源:數(shù)碼相機(jī)的液晶顯示屏耗電量非常大,,記錄圖像也比傳統(tǒng)相機(jī)消耗 電能多。耗能大是數(shù)碼相機(jī)的一大弊端,,目前市場(chǎng)上見(jiàn)到的數(shù)碼相機(jī)多采用四節(jié)5號(hào)電池供電,,如使用普通堿性電池,用不了多久電池就會(huì)耗光,。低耗能,、大容量供電也是廠家逐步改進(jìn)和解決的問(wèn)題,在選擇時(shí)應(yīng)注意備有外部供電端口和低耗大容量供電的數(shù)碼相機(jī),。
數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用也只是近幾年的事,,但發(fā)展非常迅速,隨著CCD的不斷升級(jí),,像素的點(diǎn)數(shù)不斷提高,,300萬(wàn)以上像素?cái)?shù)碼相機(jī)市場(chǎng)已不少見(jiàn),在功能上,,生產(chǎn)廠家也不斷改造完善,,逐步提高拍攝靈活性與反應(yīng)速度,使其接近或達(dá)到傳統(tǒng)相機(jī)的水平,,相信數(shù)碼相機(jī)將會(huì)越來(lái)越受到人們的歡迎
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