數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)及工作原理

數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)及工作原理dws主講:黃偉洪2/6/20231介紹無論是數(shù)碼照相機還是光學(xué)相機，都可拍攝靜止圖像（照片）。雖然兩者在結(jié)構(gòu)上有一定的分別，但基本的原理卻是相通的。在拍攝照片的時候，都是先把相機對住被拍攝物，然後決定拍攝的范圍，調(diào)校焦距，通過快門速度及縮小光圈來調(diào)節(jié)曝光量，最後按下快門進行拍攝。2/6/20232鏡頭部分鏡頭鏡片組機構(gòu)光圈快門機構(gòu)電子控制線路2/6/20233相機的構(gòu)成數(shù)碼相機與光學(xué)相機從結(jié)構(gòu)上來說有很多相似的地方，都由兩部分組成：一、鏡頭部分二、相機部分2/6/20234鏡頭部分

鏡片組機構(gòu)光圈快門機構(gòu)電子控制線路鏡片組單元自動對焦單元電動變焦單元光圈單元快門單元功能控制單元信息接口單元電源接口單元2/6/20235何謂OpticalZoom和DigitalZoom（光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦）

光學(xué)變焦是指相機通過改變光學(xué)鏡頭中鏡片組的相對位置來達到放大倍數(shù)，因此光學(xué)變焦的畫質(zhì)是最好的，目前數(shù)碼相機最大的光學(xué)倍數(shù)約為10倍，但是一般機種都在2～6倍之間。一臺擁有光學(xué)10倍變焦的數(shù)碼相機已經(jīng)約和一支400mm照相機望遠鏡頭倍數(shù)相當(dāng)了。而數(shù)碼變焦實際上是一種將所拍到的畫面局部放大的結(jié)果。試想若是把一張3x5的照片放大50倍，那畫面的畫質(zhì)一定會變粗糙，而且放的愈大愈粗糙。但在拍攝遠景時可根據(jù)實際情況選取距離及清晰度的最佳點.2/6/20236典型的焦距概念對于相機而言，焦距在16mm—28mm為超廣角，28mm—50mm為廣角，50mm—100mm為中焦，100mm—400mm為長焦。16mm28mm35mm50mm100mm135mm200mm400mm

廣角中焦長焦2/6/20237SONYDSC-P939mm2/6/20238SONYDSC-P9117mm2/6/20239SONYDSC-P9234mm2/6/202310光圈與快門的概念

光圈是相機鏡頭中的可以改變中間孔徑大小的機械裝置，它有兩種基本用途：一是幫助獲得正確投影；二是通過縮小或放大光圈以調(diào)節(jié)鏡頭通光量的多少，來控制感光材料的曝光量。光圈大小會對通光量、景深、清晰度、鏡頭眩光以及反差等造成影響，其單位通常用小寫的“f表示。2/6/202311光圈與快門的概念快門是控制膠片曝光時間長短的一種機械或電子裝置，通?？扉T裝置都設(shè)計在機身或者鏡頭內(nèi)。一般情況下，手持相機拍攝時，為了保證圖片的清晰度，采用的快門速度不能低于鏡頭焦距的倒數(shù)，這個數(shù)值可稱為“安全快門”。2/6/202312光圈值（f）光圈孔徑光圈、快門的標(biāo)注方式標(biāo)示數(shù)值越大，光圈孔徑越小、景深越大1.44.52.85.68.016標(biāo)示數(shù)值越大，快門速度越快1’1/81/21/301/1251/2000快門速度快門速度（S）2/6/202313注意事項這里需要指出的是拍攝運動的物體時如果快門速度低于1/125秒，運動的物體在膠片或CCD傳感器的不同部位成像，所拍攝出來的照片效果可能不清晰，而當(dāng)快門速度很快時，運動的物體在膠片上的成像還沒有明顯移動而曝光過程已經(jīng)完成，照片效果就比較清晰，這樣就相當(dāng)于將運動的物體凝固在了畫面上，所以大家在拍攝運動的物體時盡量選擇較快的快門速度，然后調(diào)節(jié)光圈大小進行正確曝光，如果你想讓運動的物體在膠片上留下運動軌跡來增強動感，還是可以選擇比較慢的快門速度。

2/6/202314相機部分的組成及分工圖像處理系統(tǒng)程序曝光系統(tǒng)按測光值給出不同的曝光組合并控制光圈、快門進行曝光，方式有程序曝光、光圈優(yōu)先、快門優(yōu)先、全手動等控制CCD感光并對圖像訊號進行采樣、處理，將處理好的圖像文件存入記憶棒。AF系統(tǒng)控制鏡頭的自動對焦，有主動式對焦和被動式對焦兩種工作方式功能控制系統(tǒng)控制相機的各項功能操作，比如電動變焦、快門控制、菜單選擇、液晶屏切換、內(nèi)光燈控制等2/6/202315

CCD（ChargeCoupledDevice，電荷耦合器）是攝像機、數(shù)碼相機的心臟，負(fù)責(zé)捕捉影像的重要工作。它最初是為攝像機設(shè)計的，隨著技術(shù)的不斷進步，其分辨率逐步提高，色彩還原日漸逼真，已經(jīng)可以勝任高分辨率的靜態(tài)圖像拍攝了。

盡管目前CCD已經(jīng)能做到500萬甚至更高的分辨率，但這并不意味著每個像素都能捕捉任何一種色彩。實際上，CCD本身是不能分辨色彩的-----它是“黑白”傳感器。所以，在實際應(yīng)用時需要加上彩色濾鏡陣列（CFA，ColorFilterArray），一般就是給CCD器件表面的濾鏡層涂上不同的顏色。

CCD概念2/6/202316CCD的構(gòu)造A---分光棱鏡B---RGB濾色涂層C---CCD感應(yīng)器CCD上感光元件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當(dāng)其表面感受到光線時，會將電荷反應(yīng)在元件上，整個CCD上的所有感光元件所產(chǎn)生的訊號，經(jīng)由運算電路進行處理后，就構(gòu)成了一個完整的畫面。2/6/202317自動對焦（AF）主動式AF：相機上的紅外線發(fā)生器、超聲波發(fā)生器發(fā)出紅外光或超聲波到被攝體。相機上的接受器接受反射回來的紅外光或超聲波進行對焦。被動式AF：直接接收分析來自景物自身的反光進行自動對焦的方式.這種自動對焦方式的優(yōu)點是;自身不要發(fā)射系統(tǒng)，因而耗能少，有利于小型化。主動、被動式自動對焦方式各有千秋，一般數(shù)碼照相機上都具有二種自動對焦方式，可以互補使用，自動切換,發(fā)揮其強項，克服其弱點。2/6/202318程序曝光數(shù)碼相機的程序曝光系統(tǒng)可以根據(jù)測光值自動計算出正確的曝光量，并可根據(jù)現(xiàn)場光源情況以及鏡頭的焦距自動給出恰當(dāng)?shù)墓馊?、快門組合進行曝光。當(dāng)然，這些曝光程序也可以由用戶根據(jù)自己的要求進行手動選擇。最常見的曝光程序有：肖像模式、風(fēng)景攝影模式、運動模式、月光模式、月光肖像模式等。部分高級數(shù)碼相機還為有經(jīng)驗的攝影者提供了光圈優(yōu)先（A）、快門優(yōu)先（S）以及全手動模式。2/6/202319不同曝光程序的工作方式肖像模式：優(yōu)先考慮大光圈，以利于虛化背景風(fēng)景模式：對焦于無限遠處，使用較小光圈保證景深月光模式：優(yōu)先使用低速快門，保證充足的曝光量月光人像模式：使用低速快門并結(jié)合閃光燈拍攝光圈優(yōu)先：由用戶設(shè)定光圈，相機自動設(shè)定快門速度快門優(yōu)先：由用戶設(shè)定快門速度，相機自動設(shè)定光圈手動模式：快門速度和光圈值都由用戶自行設(shè)定2/6/202320白平衡的概念要解釋什么是“白平衡”，必須先說明什么是白色。物體反射出的顏色受光源色彩影響很大，人的大腦可以偵測并更正光源引起的這種色彩改變，因此無論是在晴天、陰天的室外還是室內(nèi)、螢光燈下，人們看到的白色物體都是白色的。然而，數(shù)碼相機就不同，它所“看到”的由不同光源產(chǎn)生的“白色”是不盡相同的：有的含有淺藍色，有的含有黃色或紅色。為了更正這一點，使數(shù)碼相機“看到”的效果貼近人的感覺，它就必須模仿人類大腦，根據(jù)光源來調(diào)整色彩，以便在最終的相片中能夠呈現(xiàn)出肉眼所看到的正常的白色。這種調(diào)整就叫“白平衡”。

2/6/202321數(shù)碼相機與光學(xué)相機的區(qū)別數(shù)碼相機與普通相機最大的差別是，普通相機使用膠卷記錄影像，而數(shù)碼照相機則使用數(shù)字儲存媒體，如MemoryStick?記憶棒。2/6/202322目前主流的存儲卡CompactFlash(CF)卡（佳能、尼康、富士）SmartMedia(SM)卡（富士、奧林巴斯）SD卡（松下、柯達、柯尼卡）MemoryStick(記憶棒)（索尼、柯尼卡）XD卡（奧林巴斯、富士）MicroDrive(微型硬盤)（佳能、尼康、富士、奧林巴斯）2/6/202323數(shù)碼相機與光學(xué)相機的區(qū)別圖片記錄在記憶棒中光學(xué)鏡頭從數(shù)碼相機光學(xué)鏡頭在電腦上欣賞照片圖片記錄膠卷中從光學(xué)相機經(jīng)沖印后獲得照片2/6/202324光學(xué)相機與數(shù)碼相機的使用成本光學(xué)相機彩色反轉(zhuǎn)片：成本：40元，10卷400元沖費：15元，10卷150元每月用10卷：550元一年總計：6600元彩色負(fù)片：成本：20元，10卷200元沖擴費：40元，10卷400元每月用10卷：600元一年總計：7200元2/6/202325光學(xué)相機與數(shù)碼相機的使用成本數(shù)碼相機記憶棒：128M約768元，兩個約1536元1.保存介質(zhì)：CD-R約5元/張，每月用1張，一年60元2.噴墨打?。?60張6寸紙約300元，彩色墨水約600元每月900元，一年10800元3.數(shù)碼出相：1張6英寸1.5元，每月360張為540元一年6480元2/6/202326光學(xué)相機與數(shù)碼相機的使用成本使用的第一年：彩色反轉(zhuǎn)片：6600元彩色負(fù)片：