15瑞虎3发动机型号:数码相机的成像原理

数码相机的成像原理2008-12-07 21:40
数码相机的成像原理可以简单的概括为电荷耦合器件(CCD)接收光学镜头传递来的影像，经 模/数转换器(A/D)转换成数字信号后贮于存贮器中。数码相机的光学镜头与传统相机相同，将影像聚到感光器件上，即(光)电荷耦合器件(CCD) 。C CD替代了传统相机中的感光胶片的位置，其功能是将光信号转换成电信号，与电视摄像相同。CCD是半导体器件，是数码相机的核心，其内含器件的单元数量决定了数码相机的成 像质量——像素，单元越多，即像素数高，成像质量越好，通常情况下像素的高低代表了数码相机的档次和技术指标。CCD将被摄体的光信号转变为电信号—电子图像，这是模拟信号，还需进行数字信号的转换才能为计算机处理创造条件，将由模/数转换器(A/D)来转换工作 。数字信号形成后，由微处理器(MPU)对信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式储存； 数码相机自身的液晶显示屏(LCD)用来查看所拍摄图像的好坏，还可以通过软盘或输出接口直接传输给计算机进行图像处理、打印、上网等工作。其工作原理及图像处理过程如下图：

数码相机的工作流程及图像处理过程

二、数码相机与传统相机的比较

从外观和操作功能设置上看，数码相机与传统相机没有很大的差异，但工作原理和实际应用 还是有很大的不同。可从以下几个方面来看。

1.感光载体：传统相机使用的是银盐感光材料——胶卷，胶卷有黑白与彩色 之分，有感光高低之分，根据使用的不同，还有负片、反转片等之别，拍摄后要经过冲洗加工才能看到影像 ，不经过冲洗无法知道拍摄的好坏，感光材料只能一次性使用，且图像效果较难改变，而数码相机不使用胶卷，拍摄好坏可以通过相机自身的液晶屏回放直接观看，对不满意的影像可以删除，存储器可以反复使用，拍摄后可由计算机来完成各种处理。

2.影像质量：传统相机使用的卤化银胶片拍摄，影像质量以每英寸解像度多少作为指标，一般常用感光度21定的35毫米胶卷解像度为3000左右，相当于数码影像2000万像素以上水平。目前我们常见到数码相机像素多在200万左右，少数品牌可达300万像素。另外，卤化银胶卷对 捕捉景物的色彩和色调宽度大于CCD元件，CCD元件在较亮或较暗光线下会丢失部分细节。从上述两个方面看，显然数码影像的解像度、层次、质感、色饱和度等都远不如传统相机拍摄的图片。

3.拍摄的敏捷性：〖HT〗传统相机按下快门即时记录，带有连拍功能的相机，每秒可拍3-12张连续 影像。而数码相机在按下快门，记录影像要慢约1秒种，这个时间差主要是供相机进行快门时间、聚焦、光圈等一系列调整，拍摄以后还要进行图像处理和存储，需要大约2-5秒的待 机时间才能拍摄下一张。从数码相机的反应敏捷性上讲，与传统相机差距较大，远不能满足 各种抓拍要求。


4.影像处理：传统相机拍摄的影像必须经过暗房冲洗工艺来完成，冲冼工序要求严格且繁琐，非专业人员一般无法进行，相比之下，数码相机拍摄的影像处理起来就方便得多，可直接输入到计算机中处理后打印出来，在计算机强大的功能下，可以对景像进行各种修改或创意处理，以至于改头换面，随心所欲实现各种创作遐想， 做到天衣无缝，不会显现任何破绽，这是传统摄影暗房技巧难以做到的。

综上所述，两种相机各有优劣势，笔者认为，在相当的一段时间里，二者并存，相互不可取代。传统的照相发展已有百余年历史，卤化银胶片记录影像分辨率极高，画质无以伦比。而数码影像的发展只是近几年的事，发展非常迅速，技术逐渐成熟，有着广阔的潜力和发展前景，如果达到传统相机记录的影像水平，还有一段路程要走。这里并无评述两种相机好坏之意，只是说明两者各有其特点，可以根据实际需要来选择。

三、对数码相机的评价

目前，市场上的数码相机品种繁多，常见的品牌有奥林帕斯、尼康、柯达、富士、佳能、三洋、索尼、宝利来、卡西欧等等。面对众多的品牌，各异的款式，评价它们可从以下几个方面去考虑。

1.像素：像素通常作为划分数码相机档次的主要依据。CCD的分辩率(像素点) 在一定意义上 决定了成像质量(图像分辨率)，在这里要注意区分两个分辨率的概念，CCD的分辨决定了图 像的分辨率，但这两个分辨率一般情况下是不相等的，CCD分辨率大于图像分辨率，这是因为CCD作为光敏成像器件，在拍摄时，由于边缘光的影响，其边缘的像素点会出现一定的偏色和眩晕，当CCD像素大于图像拍摄像素时，边缘像素会自动被切除，从而去除偏色和眩晕 ，且切除越多越好。这就是厂家用150万像素的CCD生产最大可拍摄1344×1008(135万像素)的图像数码相机的原因。因此，CCD的精度越高于拍摄图像精度越好。

2.量化比特数：〖HT〗数码相机成像芯片上每个像素点接受被摄体成像光照后，会产生与光照成一定 比例关系的模拟信号，模拟信号经模数转换为数字信号，数字信号的位数称作量化比特数。比特数反映了数码相机表现亮度和色彩的性能，比特数越高，图像层次感越强，色彩越逼真 。

3.镜头：对于传统照相机来讲，镜头一直是影响成像质量的关键因素，由于数码相机的CCD分辨率远低于镜头，因此，对镜头的分辨率没有很高的要求。数码相机标明的镜头焦距不同于35毫米的普通相机。数码相机镜头上标明f:7.4mm，f:5.2-1 5.6mm等数值，这是镜头焦距。以往我见到的f:50mm、f:28-85mm是针对35毫米相机而言的， 它的成像尺寸是135胶卷(24mm×36mm)。而数码相机中CCD成像尺寸远远小于普通相机的成像尺寸。在数码相机的尺寸变小，焦距也变小，视角才能与普通相机相同。要注意说明书中对 应35毫米相机镜头的焦距数值。

4.存储器：存储器可分为内置存储器和可移动存储器。内置存储器安装在相机内部，用于临时存储图像，装满后要及时向计算机转移文件，否则无法继续存入图像；可移动存储器(软 盘、PC卡、CF(Compact Flash)卡、SM(Smart Media)卡等)装满后可取出更换，就象普通相 机拍完可换胶卷一样，所不同的是这些存储器可以删除和反复记录，使用方便、灵活。

5.压缩方式：大部分数码相机设置二种或三种JPEG压缩方式供拍摄选择，有的数码相机同 时还提供了非压缩的TIFF(Tag Image File Format)格式。压缩比大，占用存储空间小，但图像细节被压缩算法丢失多 ，图像分辨率低；压缩比小，可保留更多的图像细节不被压缩算法消除，图像细腻，层次表 现丰富，质感强，但占用存储空间大。

6.接口：接口是数码相机连接外部设备的通道。常见数码相机的接口有：串行接口、并行接口、USB(Universal Serial Bus)接口、AV接口、电源输入接口等，有的数码相机还提供了闪光同步接口、红外端口等。

串行接口和并行接口是早期数码相机与计算机的连接口，现在大多数采用USB接口，USB接口传输速度较前都快；红外端口可以直接与计算机或另一台数码相机传递信息；闪光同步接口用来进行复杂的闪光摄影。在选择时应考虑与相关设备连接匹配。

7.电源：数码相机的液晶显示屏耗电量非常大，记录图像也比传统相机消耗 电能多。耗能大是数码相机的一大弊端，目前市场上见到的数码相机多采用四节5号电池供电，如使用普通碱性电池，用不了多久电池就会耗光。低耗能、大容量供电也是厂家逐步改进和解决的问题，在选择时应注意备有外部供电端口和低耗大容量供电的数码相机。

数码相机的应用也只是近几年的事，但发展非常迅速，随着CCD的不断升级，像素的点数不断提高，300万以上像素数码相机市场已不少见，在功能上，生产厂家也不断改造完善，逐步提高拍摄灵活性与反应速度，使其接近或达到传统相机的水平，相信数码相机将会越来越受到人们的欢迎