數(shù)碼相機的工作原理是什么
數(shù)碼相機的工作原理是什么
在數(shù)字化浪潮撲面而來的今天，新技術和新產(chǎn)品越來越多地影響著我們的生活，擁有一件數(shù)字化的產(chǎn)品也已成為了一種新時尚，照相機無疑是最貼近我們?nèi)粘Ｉ畹挠闷?，究竟什么是?shù)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(shù)碼照相機的一些相關知識，希望能夠對您有所幫助。
相機的原理
一、什么是數(shù)碼相機
所謂數(shù)碼相機，是一種能夠進行拍攝，并通過內(nèi)部處理把拍攝到的景物轉換成以數(shù)字格式存放的圖像的特殊照相機。與普通相機不同，數(shù)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(shù)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(shù)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(nèi)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(shù)碼相機的特點：
與傳統(tǒng)的相機相比，數(shù)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(tǒng)相機無法比擬的優(yōu)勢：
數(shù)碼相機與傳統(tǒng)相機相比存在以下五大區(qū)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(tǒng)相機:鏡頭-->底片。
數(shù)碼相機:鏡頭-->感光芯片-->數(shù)碼處理電路-->記憶卡。
數(shù)碼相機跟傳統(tǒng)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(tǒng)相機是利用底片這東西，而數(shù)碼相機主要靠感光芯片及記憶卡。
數(shù)碼相機的優(yōu)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(tǒng)相機拍攝，回來后沖洗，赫然發(fā)現(xiàn)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(shù)碼相機就不會發(fā)生這種情況，因為差不多所有的數(shù)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)碼相機拍下的影像可直接下載到計算機內(nèi)，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(shù)碼影像應用在網(wǎng)頁設計中，把公司的產(chǎn)品通過自身的網(wǎng)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(shù)碼相機所拍下來的影像只是一堆數(shù)據(jù)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(tǒng)相機要用大量的空間來放底片及照片節(jié)省得多。
原理與結構
數(shù)碼相機是由鏡頭、CCD、A/D(模/數(shù)轉換器)、MPU(微處理器)、內(nèi)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(shù)碼相機的內(nèi)部，當然也有一些數(shù)碼相機的液晶顯示器與相機機身分離。
數(shù)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?yōu)殡娦盘?。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(shù)字信號的轉換，ADC(模數(shù)轉換器)器件用來執(zhí)行這項工作。接下來MPU(微處理器)對數(shù)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(nèi)置存儲器中。至此，數(shù)碼相機的主要工作已經(jīng)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(shù)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(shù)碼相機鏡頭的焦距都比較短，當你觀察數(shù)碼相機鏡頭上的標識時也許會發(fā)現(xiàn)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(tǒng)相機還是有所區(qū)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(chǎn)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(shù)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(shù)碼相機時，我們不用關心數(shù)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(shù)碼相機使用CCD代替?zhèn)鹘y(tǒng)相機的膠卷，因此CCD技術成為數(shù)碼相機的關鍵技術，CCD的分辨率被作為評價數(shù)碼相機檔次的重要依據(jù)。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(xiàn)光電轉換功能。在攝像機、數(shù)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(shù)碼相機中既有使用點陣CCD的又有使用線陣CCD的，而一般數(shù)碼相機都使用點陣CCD，專門拍攝靜態(tài)物體的掃描式數(shù)碼相機使用線陣CCD，它犧牲了時間換取可與傳統(tǒng)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(shù)量。數(shù)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(shù)。因此當我們看到"85萬像素CCD"的字樣，就可以估算該數(shù)碼相機的最大分辨率。
許多早期的數(shù)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(shù)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)字轉換器。它是將模擬電信號轉換為數(shù)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(shù)字信號所用的時間，由于高分辨率圖像的像素數(shù)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(shù)碼相機中叫做色彩深度。數(shù)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(shù)，它以二進制的位(bit)為單位，用位的多少表示色彩數(shù)的多少。常見的有24位、30位和36位。具體來說，一般中低檔數(shù)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(shù)乘以3，即8×3=24位、10×3=30位或12×3=36位。數(shù)碼相機色彩深度反映了數(shù)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(shù)，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(shù)碼相機要實現(xiàn)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(shù)碼相機通過MPU(Microprocessor Unit)實現(xiàn)對各個操作的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。和傳統(tǒng)相機一樣，數(shù)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(diào)節(jié)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(yōu)先式曝光和快門優(yōu)先式曝光。MPU通過對CCD感光強弱程度的分析，調(diào)節(jié)光圈和快門，又通過機械或電子控制調(diào)節(jié)曝光。
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