相機(jī)的基本知識(shí)1

1、數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī):感光器件感光器件提到數(shù)碼相機(jī)，不得不說到就是數(shù)碼相機(jī)的心臟——感光元件。與傳統(tǒng)相機(jī)相比，傳統(tǒng)相機(jī)使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機(jī)的“膠卷”就是其成像感光元件，而且是與相機(jī)一體的，是數(shù)碼相機(jī)的心臟。感光器是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展道路，可以說就是感光器的發(fā)展道路。目前數(shù)碼相機(jī)的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷藕合）元件；另一種是CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。感光元

2、件工作原理電荷藕合器件圖像傳感器CCD（geCoupledDevice），它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所

3、產(chǎn)生的信號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD更接近于人眼對(duì)視覺的工作方式。只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由負(fù)責(zé)光強(qiáng)度感應(yīng)的桿細(xì)胞和色彩感應(yīng)的錐細(xì)胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。CCD經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)35年的發(fā)展，大致的形狀和運(yùn)作方式都已經(jīng)定型。CCD的組成主要是由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn)CCD的公司分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和S

4、harp，大半是日本廠商?；パa(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconduct）和CCD一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和P（帶電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點(diǎn)就是太容易出現(xiàn)雜點(diǎn)這主要是因?yàn)樵缙诘?/p>

5、設(shè)計(jì)使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。兩種感光元件的不同之處由兩種感光元件的工作原理可以看出，CCD的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。同時(shí)，這幾年來，CCD從30萬像素開始，一直發(fā)展到現(xiàn)在的600萬，像素的提高已經(jīng)到了一個(gè)極限。在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CC

6、D來說要低一些。到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費(fèi)級(jí)別以及高端數(shù)碼相機(jī)都使用CCD作為感應(yīng)器；CMOS感應(yīng)器則作為低端產(chǎn)品應(yīng)用于一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應(yīng)器，廠商一定會(huì)不遺余力地以其作為賣點(diǎn)大肆宣傳，甚至冠以“數(shù)碼相機(jī)”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應(yīng)器變成了人們判斷數(shù)碼相機(jī)檔次的標(biāo)準(zhǔn)之一。CMOS影像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì)，付出代價(jià)即是較高的電源消耗量，為使電荷

7、傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅(qū)動(dòng)，電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點(diǎn)，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與訊號(hào)處理器整合在一起，使體積大幅縮小，例如，CMOS影像傳感器只需一組電源，CCD卻需三或四組電源，由于ADC與訊號(hào)處理器的制程與CCD不光器件的面積大小，CCDCMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪

8、比越低。CCDCMOS是數(shù)碼相機(jī)用來感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。CCD上感光組件的表面具有儲(chǔ)存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當(dāng)其表面感受到光線時(shí)，會(huì)將電荷反應(yīng)在組件上，整個(gè)CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號(hào)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的畫面。如果分解CCD，你會(huì)發(fā)現(xiàn)CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層是“微型鏡頭”，第二層是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。第一層第一層“微型鏡頭微型鏡頭”我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了

9、擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。第二層是第二層是“分色濾色片分色濾色片”CCD的第二層是“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先，我們先了解一下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所

10、有人類眼鏡可以識(shí)別的顏色，都可以通過紅、綠和藍(lán)來組成，而RGB三個(gè)字母分別就是RedGreen和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說CMYK，這是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。原色CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫質(zhì)銳利，色彩真實(shí)，但缺點(diǎn)則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī)，在ISO感光度

11、上多半不會(huì)超過400。相對(duì)的，補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細(xì)，但卻犧牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上第三層：感光層第三層：感光層CCD的第三層是“感光片”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，并將信號(hào)傳送到影像處理芯片，將影像還原。傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm，35mm為對(duì)角長(zhǎng)度，35mm膠卷的感光面積為36x24mm。換算到數(shù)碼相機(jī)，對(duì)

12、角長(zhǎng)度約接近35mm的，CCDCMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機(jī)中，很多都擁有接近35mm的CCDCMOS尺寸，例如尼康德D100，CCDCMOS尺寸面積達(dá)到23.7x15.6，比起消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)要大很多，而佳能的EOS1Ds的CMOS尺寸為36x24mm，達(dá)到了35mm的面積，所以成像也相對(duì)較好?，F(xiàn)在市面上的消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)主要有23英寸、11.8英寸、12.7英寸、13.2英寸四種。CCDCMOS尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。1

13、1.8英寸的300萬像素相機(jī)效果通常好于12.7英寸的400萬像素相機(jī)(后者的感光面積只有前者的55%)。而相同尺寸的CCDCMOS像素增加固然是件好事，但這也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCDCMOS像素的同時(shí)想維持現(xiàn)有的圖像質(zhì)量，就必須在至少維持單個(gè)像素面積不減小的基礎(chǔ)上增大CCDCMOS的總面積。目前更大尺寸CCDCMOS加工制造比較困難，成本也非常高。因此，CCDCMOS尺寸較大的數(shù)碼相機(jī)，價(jià)格也

14、較高。感光器件的大小直接影響數(shù)碼相機(jī)的體積重量。超薄、超輕的數(shù)碼相機(jī)一般CCDCMOS尺寸也小，而越專業(yè)的數(shù)碼相機(jī)，CCDCMOS尺寸也越大。有效像素?cái)?shù)英文名稱為EffectivePixels。與最大像素不同，有效像素?cái)?shù)是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數(shù)值是感光器件的真實(shí)像素，這個(gè)數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在鏡頭變焦倍率下所換算出來的值。以美能達(dá)的DiMAGE7為例，其CCD像素為524萬（5.24Mega