数码相机原理.ppt
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1、数码相机原理数码相机原理前言 近年来,随着计算机技术的迅速发展,出现了许多数码化产品。就像给计算机插上了翅膀,使其越来越强大,也越来越方便,价格也越来越便宜。DIY们除了不断给机器升级外,也在不断尝试着新的玩法。给电脑加个手写笔,或来个君子动口不动嘴,或买个CDRW自己刻CD,再有的买个摄像头开个面对面的CHAT。什么都玩过了,现在该数码相机登场了。由于过去数码相机的价格太高,而且成像质量也不能满意,因此很少有人敢碰。但近来,由于技术的成熟,加上欧美市场的打开,厂商开始大规模生产数码相机,使现在百万级像素的数码相机跌破万圆大关,四五千元就可以买个百万像素的数码相机,而且成像质量绝对可以令人满意
2、。工作原理工作原理 数码相机是以电子存储设备作为摄像记录载体,通过光学镜头在光圈和快门的控制下,实现在电子存储设备上的 曝光,完成被摄影像的记录。数码相机记录的影像,不需要进行复杂的暗房工作就可以非常方便地由相机本身的液晶显示屏或由电视机或个人电脑再现被摄影像,也可以通过打印机完成拷贝输出。与传统摄影技术相比,数码相机大大简化了影像再现加工过程,可以快捷、简便地显示被摄画面。品牌目前,数码相机已有近百个品种,国内市场上常见的品牌有:柯达、奥林帕斯、佳能、卡西欧、爱普生、富士、爱克发、宝利来等。成像质量数码相机的成像质量,除镜头质量的因素外,很大程度上取决于成像芯片的像素水平。像素点数目越多,像
3、素水平就越高,图像的分辨率也就越高,被摄画面表现的也就越细腻、清晰、层次分明。低档数码相机的像素水平一般较低,像素点均在十几万至几十万之间(如640480型相机);中高档数码相机的像素水平较高,像素点大都在100万以上,如SANYO公司推出的新机型Z-400相机像素水平已达到192万(即16201200)。像素水平和分辨率越高,相机的档次与价位也就越高,成像质量也就越好。在选购数码相机时,在财力允许的情况下,分辨率越高当然越好。但也不要一味追求高分辨率,而应根据使用用途量力而行。一般来说,如果拍摄是用于在电脑屏幕上显示,或应用在网页上设计,那么选择如640480等分辨率的经济实用型相机就可以了
4、;如果想输出影像,要求照片相对清晰、逼真,则应选择中档以上分辨率的相机(如1024768机型);而专业摄影师或编辑记者,对图片质量要求较高,则应选择高分辨率的(如16201200型)相机。存储媒体数码相机存储容量的大小决定所能拍摄的张数,在经济条件允许的前提下,存储量越大越好。如卡西欧QV-100、QV-300最多可拍张数192张,奥林帕斯中高档系列产品也可提供120张以上的存储量。目前,多数相机可配套使用移动式存储卡,它给容量的扩充带来方便,能像底片一样,拍完后换上另一个存储卡继续拍摄,大大增加可拍张数。自动变焦功能早期的数码相机类同于低档的傻瓜相机,聚焦精度差,曝光方式单一且范围窄。近年来
5、越来越多的数码相机采用了CCD、TTL自动聚焦方式,进一步提高了聚焦精度,使画面质量有了较大的提高;在曝光模式上,快门先决式自动曝光、光圈先决式自动曝光、手动曝光模式均有,消费者可根据习惯爱好及自身摄影技艺而选择。镜头品质目前大多数数码相机都采用了内置变焦镜头,并在镜面中使用了非球面镜片,光圈的档位数也由2-3档提高到6档左右;镜头的口径也明显加大,变焦镜头已有多种产品,使拍摄的灵活性和成像质量有了较大提高;有的相机还具有电子变焦功能,可提高超远拍摄能力,对野外科考人员特别适用。数码相机知识进阶数码相机知识进阶基本知识 数码相机和传统相机在光学原理上没有什么区别,都是将被摄物体发射或反射的光线
6、通过镜头在焦平面上形成物像。但在具体成像中则因光敏介质的不同而有所区别,传统相机使用的是分布于胶片上基于碘化银的感光化学介质。而数码相机则是采用了CCD作为记录图像的光敏介质,而CCD是通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄物体的视觉特征。所以数码相机拍摄的图像可以直接输入到电脑中,无需购买胶卷,并且拍摄时可以随时看到拍摄效果,不满意可以立即重拍,从而比传统相机拥有节约成本、数字化方便、减少误拍等多项优势 数码相机的产生過程耦合器的感光板,数码相机用快门来激活电荷耦合器件传感器,它们把光信号转换成电信号,将光照的强度转换成相应的数值。然后电信号被转换成数字信号并进行处理,最后把得到的数字
7、图像保存在存储器中。实际上CCD本身是不能分辨颜色的,所以在实际应用时需要使用色彩滤镜,一般就是在CCD器件的滤镜层涂上不同的颜色。滤镜上不同的色块按GRGB(绿红绿蓝)的顺序像马赛克一样排列,使每一片“马赛克”下的像素感应不同的颜色,当光从红、绿、蓝滤镜中穿过时,就可以得到每种色光的反应值。然后,再使用软件对得到的数据进行处理,就可确定每一个像素点的颜色。数码相机得到的图像其实就是一个数值的集合,所以数码相机的产生,主要是由于CCD电荷耦合器的发明。CCD实际上是一块布满光敏元件即电荷可以直接下载到计算机中进行处理。这里关键的一点是,光线要足够强。普通的数码相机特别是那些比较便宜的,当光线弱
8、到一定程度时,就无能为力了。一般来说,光线越强越好。CCD生成的数字图像被传送到相机的另一块内部芯片上。该芯片负责把图像转换成相机内部存储格式(一般是压缩图像格式,比如说JPEG格式)。最后,把生成的图像保存在内部存储器中。技术指导 CCD和像素 对于数码相机而言,由于利用CCD电荷耦合器来感光。所谓像素即CCD上的感光元件,像素的多少直接关系着所射照片的清晰度,像素越多则图像越清晰。基本上数码相机的像素直接决定相机的最大分辨率,也就是分辨率的乘积等于CCD的象素。如130万象素的DC240物理象素点为1344971,其最大分辨率为1280960。不过也有例外,Agfa的ePhoto 1680
9、像素只有130万,但通过其相机内制专利插值算法可以将分辨率提高到16001200。除像素外,CCD的另一个参数是量化bit数,决大部分的数码相机为24bit,Olympus的数码相机则采用36bit,使其在色彩效果和低亮度环境下拍摄的效果比24bit的相机略胜一筹。存储器 数码相机与普通相机的区别在于其摄入的图片直接存储在相机存储器中。就如胶卷有36张的容量一样,存储体也有容量限制,但规格要多得多,一般有2M、4M、8M、16M等。数码相机所能拍摄的照片数不仅取决于所用的存储体的容量,还取决于拍摄照片的分辨率及压缩率。由于不同的分辨率和压缩比例所产生的图像文件大小不同,因此,在同一容量存储器下
10、,所能拍摄的照片数也不同。在高分辨率高画质的情况下,一般随机配的存储器只能存2到3张照片,而低分辨率经济模式下就可存上五六十张了。例子表1是按柯达相机系列为例,采用8M的闪存,以JPEG存储:分辨率 原始圖像大小GOODBETTERBESTSUPER15361024 4.5M 230K32张370K22张 526K14张 1025K7张1280960 3.5M160K50张 270K30张 405K20张11527682.5M 140K53张220K34张 300K24张 600K 12张768512 1.1M 80K 90张123K64张 160K50张320K 24张 640480 0.9
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- 数码相机 原理
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