相機的基本知識1

1、數碼相機數碼相機:感光器件感光器件提到數碼相機，不得不說到就是數碼相機的心臟——感光元件。與傳統(tǒng)相機相比，傳統(tǒng)相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數碼相機的“膠卷”就是其成像感光元件，而且是與相機一體的，是數碼相機的心臟。感光器是數碼相機的核心，也是最關鍵的技術。數碼相機的發(fā)展道路，可以說就是感光器的發(fā)展道路。目前數碼相機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（互補金屬氧化物導體）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體材料制成，能把光線轉變成電荷，通過模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據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CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所

3、產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應。CCD經過長達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、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性氧化金屬半導體CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconduct）和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和P（帶電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點這主要是因為早期的

5、設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現(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)勢在于成像質量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數的廠商能夠掌握，所以導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。同時，這幾年來，CCD從30萬像素開始，一直發(fā)展到現(xiàn)在的600萬，像素的提高已經到了一個極限。在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產生的圖像質量相比CC

6、D來說要低一些。到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器；CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用CCD感應器，廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳，甚至冠以“數碼相機”之名。一時間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。CMOS影像傳感器的優(yōu)點之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質，付出代價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換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅動，電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與訊號處理器整合在一起，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是數碼相機用來感光成像的部件，相當于光學傳統(tǒng)相機中的膠卷。CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時，會將電荷反應在組件上，整個CCD上的所有感光組件所產生的信號，就構成了一個完整的畫面。如果分解CCD，你會發(fā)現(xiàn)CCD的結構為三層，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，數碼相機成像的關鍵是在于其感光層，為了

9、擴展CCD的采光率，必須擴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為傳感器的開口面積而決定，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，另一個則是CMYK補色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點。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、有人類眼鏡可以識別的顏色，都可以通過紅、綠和藍來組成，而RGB三個字母分別就是RedGreen和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個通道的顏色調節(jié)而成。再說CMYK，這是由四個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，但其調節(jié)出來的顏色不及RGB的多。原色CCD的優(yōu)勢在于畫質銳利，色彩真實，但缺點則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數碼相機，在ISO感光度

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

12、角長度約接近35mm的，CCDCMOS尺寸越大。在單反數碼相機中，很多都擁有接近35mm的CCDCMOS尺寸，例如尼康德D100，CCDCMOS尺寸面積達到23.7x15.6，比起消費級數碼相機要大很多，而佳能的EOS1Ds的CMOS尺寸為36x24mm，達到了35mm的面積，所以成像也相對較好。現(xiàn)在市面上的消費級數碼相機主要有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300萬像素相機效果通常好于12.7英寸的400萬像素相機(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，但這也會導致單個像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCDCMOS像素的同時想維持現(xiàn)有的圖像質量，就必須在至少維持單個像素面積不減小的基礎上增大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尺寸較大的數碼相機，價格也

14、較高。感光器件的大小直接影響數碼相機的體積重量。超薄、超輕的數碼相機一般CCDCMOS尺寸也小，而越專業(yè)的數碼相機，CCDCMOS尺寸也越大。有效像素數英文名稱為EffectivePixels。與最大像素不同，有效像素數是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數值是感光器件的真實像素，這個數據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。以美能達的DiMAGE7為例，其CCD像素為524萬（5.24Mega