數碼照相機的原理與結構

　　在數字化浪潮撲面而來的今天，新技術和新產品越來越多地影響著我們的生活，擁有一件數字化的產品也已成為了一種新時尚，照相機無疑是最貼近我們日常生活的用品，究竟什么是數碼相機，它有那些特點，如何選購、使用等。下面是小編為大家精心推薦數碼照相機的一些相關知識，希望能夠對您有所幫助。

　　數碼相機原理篇

　　一、什么是數碼相機

　　所謂數碼相機，是一種能夠進行拍攝，并通過內部處理把拍攝到的景物轉換成以數字格式存放的圖像的特殊照相機。與普通相機不同，數碼相機并不使用膠片，而是使用固定的或者是可拆卸的半導體存儲器來保存獲取的圖像。數碼相機可以直接連接到計算機、電視機或者打印機上。在一定條件下，數碼相機還可以直接接到移動式電話機或者手持PC機上。由于圖像是內部處理的，所以使用者可以馬上檢查圖像是否正確，而且可以立刻打印出來或是通過電子郵件傳送出去。

　　二、數碼相機的特點：

　　與傳統的相機相比，數碼相機在拍攝質量上還是有一定的差距的。但是，它也有傳統相機無法比擬的優勢：

　　數碼相機與傳統相機相比存在以下五大區別：制作工藝不同、拍攝效果不同、拍攝速度不同、存儲介質不同、輸入輸出方式不同。其中最大分別在于記錄影像的方式，請先看看以下的流程：

　　傳統相機:鏡頭-->底片。

　　數碼相機:鏡頭-->感光芯片-->數碼處理電路-->記憶卡。

　　數碼相機跟傳統相機在影像攝取部份大致相同，主要有拍攝鏡頭，取景鏡頭，閃光燈，感光器和自拍指示燈等，所以只看相機的前面外型，兩者可說是沒多大分別，但在成像及記錄方面，兩者的分別就大了。傳統相機是利用底片這東西，而數碼相機主要靠感光芯片及記憶卡。

　　數碼照相機的優點

　　1、即拍即見：

　　如果你旅游或參加一些重要的約會時用傳統相機拍攝，回來后沖洗，赫然發現拍攝的品質不對勁，如太光，太暗，主題被擋甚或完全沒有影像，這時的心情真是難以形容。但用數碼相機就不會發生這種情況，因為差不多所有的數碼相機會有一個叫液晶顯示器(LCD)的東西，它可以立即顯示剛拍下的影像，如果發現不對勁，可以把影像刪除，再重新拍攝，直到您滿意為止。

　　2、不必考慮拍攝成本：

　　用傳統相機拍攝，您一般都會特別小心，在同一背景下通常都不會再拍，以免增加沖印費用。但用數碼相機就不用擔心，因拍攝后可慢慢選擇，將最好的影像拿去打印，其余可刪除或儲存到硬盤。

　　3、影像品質永遠不變：

　　用底片或照片記錄影像，時間久了，都會褪色及變壞，無法保持原有的質量。相反由數碼相機拍下的影像只記錄"0"和"1"的資料，可以被正確的儲存在計算機硬盤及其它儲存媒體中，所以數碼影像不論被復制多少次，都可以保持品質一致。

　　4、可以直接進行編輯使用：

　　用數碼相機拍下的影像可直接下載到計算機內，然后可通過E-mail的方式把影像立即傳送給別人或客戶，不用花錢和時間在沖印方面。另外也可以將數碼影像應用在網頁設計中，把公司的產品通過自身的網站推廣到世界每一地方，實為電子商務的必備利器。

　　5、儲存空間少：

　　數碼相機所拍下來的影像只是一堆數據而已，只要用一些細小的儲存裝置，如硬盤，快閃記憶卡，MO等等，便可存放大量的影像，比用傳統相機要用大量的空間來放底片及照片節省得多。

　　數碼相機的原理與結構

　　數碼相機是由鏡頭、CCD、A/D(模/數轉換器)、MPU(微處理器)、內置存儲器、LCD(液晶顯示器)、PC卡(可移動存儲器)和接口(計算機接口、電視機接口)等部分組成，通常它們都安裝在數碼相機的內部，當然也有一些數碼相機的液晶顯示器與相機機身分離。

　　數碼相機中的工作原理如下：當按下快門時，鏡頭將光線會聚到感光器件CCD(電荷耦合器件)上， CCD是半導體器件，它代替了普通相機中膠卷的位置，它的功能是把光信號轉變為電信號。這樣，我們就得到了對應于拍攝景物的電子圖像，但是它還不能馬上被送去計算機處理，還需要按照計算機的要求進行從模擬信號到數字信號的轉換，ADC(模數轉換器)器件用來執行這項工作。接下來MPU(微處理器)對數字信號進行壓縮并轉化為特定的圖像格式，例如JPEG格式。最后，圖像文件被存儲在內置存儲器中。至此，數碼相機的主要工作已經完成，剩下要做的是通過LCD(液晶顯示器)查看拍攝到的照片。有一些數碼相機為擴大存儲容量而使用可移動存儲器，如PC卡或者軟盤。此外，還提供了連接到計算機和電視機的接口。下面，讓我們來詳細地談一談：

　　1、鏡頭：

　　幾乎所有的數碼相機鏡頭的焦距都比較短，當你觀察數碼相機鏡頭上的標識時也許會發現類似"f=6mm"的字樣，它的焦距僅為6毫米!其實，這個焦距和傳統相機還是有所區別的。f=6mm相當于普通相機的50mm鏡頭(因相機不同而不同)。這是怎么回事呢?原來我們印象中的標準鏡頭、廣角鏡頭、長焦鏡頭以及魚眼鏡頭都是針對35mm普通相機而言的。它們分別用于一般攝影、風景攝影、人物攝影和特殊攝影。各種鏡頭的焦距不同使得拍攝的視角不同，而視角不同產生的拍攝效果也不相同。但是焦距決定視角的一個條件是成像的尺寸，35mm普通相機成像尺寸是24mm×36mm(膠卷)，而數碼相機中CCD的成像尺寸小于這個值兩倍甚至十倍，在成像尺寸變小焦距也變小的情況下，就有可能得到相同的視角。所以說上面提及的6mm鏡頭相當普通相機50mm焦距鏡頭。因此在選購數碼相機時，我們不用關心數碼相機的實際焦距是多少，而只要參考換算到35毫米相機鏡頭的焦距就可以了。

　　2、CCD：

　　數碼相機使用CCD代替傳統相機的膠卷，因此CCD技術成為數碼相機的關鍵技術，CCD的分辨率被作為評價數碼相機檔次的重要依據。CCD是Charge Couple Device的縮寫，被稱為光電荷耦合器件，它是利用微電子技術制成的表面光電器件，可以實現光電轉換功能。在攝像機、數碼相機和掃描儀中被廣泛使用。攝像機中使用的是點陣CCD，掃描儀中使用的是線陣CCD，而數碼相機中既有使用點陣CCD的又有使用線陣CCD的，而一般數碼相機都使用點陣CCD，專門拍攝靜態物體的掃描式數碼相機使用線陣CCD，它犧牲了時間換取可與傳統膠卷相媲美的極高分辨率(可高達8400×6000)。CCD器件上有許多光敏單元，它們可以將光線轉換成電荷，從而形成對應于景物的電子圖像，每一個光敏單元對應圖像中的一個像素，像素越多圖像越清晰，如果我們想增加圖像的清晰度，就必須增加CCD的光敏單元的數量。數碼相機的指標中常常同時給出多個分辨率，例如640×480和1024×768。其中，最高分辨率的乘積為786432(1024×768)，它是CCD光敏單元85萬像素的近似數。因此當我們看到"85萬像素CCD"的字樣，就可以估算該數碼相機的最大分辨率。

　　許多早期的數碼相機都采用上述的分辨率，它們可為計算機顯示的圖片提供足夠多的像素，因為大多數計算機顯卡的分辨率是640×480、800×600、1024×768、1152×864等。CCD本身不能分辨色彩，它僅僅是光電轉換器。實現彩色攝影的`方法有多種，包括給CCD器件表面加以CFA(Color Filter Array，彩色濾鏡陣列)，或者使用分光系統將光線分為紅、綠、藍三色，分別用3片CCD接收。

　　3、 A/D轉換器：

　　A/D轉換器又叫做ADC(Analog Digital Converter)，即模擬數字轉換器。它是將模擬電信號轉換為數字電信號的器件。A/D轉換器的主要指標是轉換速度和量化精度。轉換速度是指將模擬信號轉換為數字信號所用的時間，由于高分辨率圖像的像素數量龐大，因此對轉換速度要求很高，當然高速芯片的價格也相應較高。量化精度是指可以將模擬信號分成多少個等級。如果說CCD是將實際景物在X和Y的方向上量化為若干像素，那么A/D轉換器則是將每一個像素的亮度或色彩值量化為若干個等級。這個等級在數碼相機中叫做色彩深度。數碼相機的技術指標中無一例外地給出了色彩深度值，那么色彩深度對拍攝的效果有多大的影響呢?其實色彩深度就是色彩位數，它以二進制的位(bit)為單位，用位的多少表示色彩數的多少。常見的有24位、30位和36位。具體來說，一般中低檔數碼相機中每種基色采用8位或10位表示，高檔相機采用12位。三種基色紅、綠、藍總的色彩深度為基色位數乘以3，即8×3=24位、10×3=30位或12×3=36位。數碼相機色彩深度反映了數碼相機能正確表示色彩的多少，以24位為例，三基色(紅、綠、藍)各占8位二進制數，也就是說紅色可以分為2^8=256個不同的等級，綠色和藍色也是一樣，那么它們的組合為256×256×256=16777216，即1600萬種顏色，而30位可以表示10億種，36位可以表示680億種顏色。色彩深度值越高，就越能真實地還原色彩。

　　4、MPU(微處理器):

　　數碼相機要實現測光、運算、曝光、閃光控制、拍攝邏輯控制以及圖像的壓縮處理等操作必須有一套完整的控制體系。數碼相機通過MPU(Microprocessor Unit)實現對各個操作的統一協調和控制。和傳統相機一樣，數碼相機的曝光控制可以分為手動和自動，手動曝光就是由攝影者調節光圈大小、快門速度。自動曝光方式又可以分為程序式自動曝光、光圈優先式曝光和快門優先式曝光。MPU通過對CCD感光強弱程度的分析，調節光圈和快門，又通過機械或電子控制調節曝光。

　　5、存儲設備：

　　數碼相機中存儲器的作用是保存數字圖像數據，這如同膠卷記錄光信號一樣，不同的是存儲器中的圖像數據可以反復記錄和刪除，而膠卷只能記錄一次。存儲器可以分為內置存儲器和可移動存儲器，內置存儲器為半導體存儲器，安裝在相機內部，用于臨時存儲圖像，當向計算機傳送圖像時須通過串行接口等接口。 它的缺點是裝滿之后要及時向計算機轉移圖像文件，否則就無法再往里面存入圖像數據。早期數碼相機多采用內置存儲器，而新近開發的數碼相機更多地使用可移動存儲器。這些可移動存儲器可以是3.5英寸軟盤、PC(PCMCIA)卡、CompactFlash卡、SmartMedia卡等。這些存儲器使用方便，拍攝完畢后可以取出更換，這樣可以降低數碼相機的制造成本，增加應用的靈活性，并提高連續拍攝的性能。存儲器保存圖像的多少取決于存儲器的容量(以MB為單位)，以及圖像質量和圖像文件的大小(以KB為單位)。圖像的質量越高，圖像文件就越大，需要的存儲空間就越多。顯然，存儲器的容量越大，能保存的圖像就越多。一般情況下，數碼相機能保存10到200幅圖像。我們在這里為大家介紹一些常用的存儲方案：

　　SmartMedia卡， 從2兆到32兆，是最常見的數碼相機存儲卡，由于沒有內置控制部分，成本最低，但是暫時無法突破64兆的極限，但今年可能會有64兆的卡推出。目前大部分的數碼相機用了SM卡，速度上和其他存儲方式差不多，其實內核都是FlashMemory。常見的數碼相機支持品牌，奧林帕斯、富士、東芝等諸多品牌。另外由于MP3播放器也需要存儲卡，由于成本問題也選擇了SM卡，導致SM的需求量增加，所以其價格由于是量產的緣故，跌得很快，是目前最佳性價比的存儲方案。

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