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数码相机的基础知识

发布日期：2003-11-29 20:12:02 作者：无出处：

——什么是数码相机？

答：数码相机(Digital still Camera)又称数字相机,简称DSC。数码相机是一种真正意义上的非胶片新型照像机。它采用CCD（Charge Coupling
Device）电荷耦合器件或CMOS（Complementary Metal‐Oxide Semiconductor）互补金属氧化物半导体作为电转换器件，将被摄景物以数字信号方式记录在存储介质（存储器、存储卡或软盘）中。使用数码相机时，只要对着被摄景物按动快门，由光电转换器件接收板感应从镜头传来的光图像，然后由光电转换器件将光信号转换成一一对应的模拟电信号，再经过A/D模数转换后把模拟电信号变成数字信号，最后使用数码相机中固化的程序（压缩算法）按照指定的文件格式，将图像以二进制数码的形式存入存储介质中。

　　数码相机在拍完一张或数张照片后，通过USB接口把这些照片输送到计算机中存入文件，或直接把软盘插入计算机，在适当的软件支持下，从屏幕上显示照片并可根据需要对其进行放大、修饰处理，还可以用彩色喷墨打印机或激光打印机将照片放大打印出来。数码相机的输出信号也可以直接送给数字录像机存入录像带或传送给光盘刻录机存入光盘。此外，随着网络影像技术的迅速发展，数码照片上网传输业已成为了一种时尚，数码照片不仅可以作为E-mail在Internet上传送或用于制作互联网上的主页，而且网上"邮政影像专递"业务在国内也开始启动。

——数码相机与传统胶片相机的本质区别是什么？

答：数码相机与传统胶片相机的区别体现在许多方面，单从内部结构上看，二者就截然不同，比如数码相机中的图像传感器件（CCD或CMOS）、模/数转换器件（ADC）、数字信号处理器件（DSP），以及输出接口等，都是传统相机所没有的。此外，数码相机使用的LCD液晶取景器和电子存储器卡，也是传统相机所不具备的。当然，还可以举出许多类似的不同之处。二者千差万别的根源或者说本质区别在哪里？概括到一点，是二者所处理的信号不同。传统相机处理的是光学模拟信号，而数码相机处理的是电子数字信号。二者在信号的捕捉、存储、处理与输出方面都有根本的不同。因此，造成了在整机结构、系统工作原理和影像处理方面的种种差异。

　　数码相机不同于传统相机，它是将影像信息以数字方式存储于磁盘或内存卡中，因而可以直接把数据传给计算机，并借助于计算机的处理手段，把自己的想象与创意自由发挥。由于数码相机可将数据转移至计算机，因而其存储能力可以大至无限，而成本却几乎为零。

　　数码相机的最大优势在于其信息的数字化，数字信息可借助遍及全球的因特网即时传送，所以数码相机可实现图像的实时传递。数字化信息的另一优势为易处理性，传统影像的暗房工艺无法与强大高效果数码暗室技术（数码影像处理手段）相比，数码相机的图像可在计算机上任意加工，高性能的微处理器和功能超强的图像处理软件更使得数据量庞大的高质图像处理变得方便快捷，能充分体现出作者的创造力，并且可节省不少后期投资和维护费用，诸如传统相机买胶卷冲洗的后期投资等。

　　总而言之，图像数字化的简捷，使数码相机具有了以往相机所不具备的许多优点。就是说，如果数码相机在画质上能够优于传统相机的话，就会像CD取代模拟唱片一样，数码相机作为以前传统相机的替代品并不是不可能的事。

——什么是数码普及型相机？

答：数码普及型相机也称为数码轻便相机，它的分辨率至少应在640×480。这样分辨率的照片在电视或显示器上输出效果还是不错的，用于因特网页制作或是制作家庭照片光盘也不成问题。

　　如果只想利用数码相机记录画面，而不苛求画面质量，不需要打印输出的话，选择这类相机十分合适。

——什么是USB数码相机？
答：USB数码相机采用了通用串行总线架构接口（Universal Serial Bus）技术。简称USB相机。USB是由Intel公司提出的，由Intel、IBM、Microsoft、NEC等公司于1994年11月共同制定的电脑周边设备连接标准。USB推出的意义在于电脑外围设备连接的标准化、单一化，其用意在于取代目前的界面接口标准不一的状况。它能让电脑使用很容易地将电脑外设连接到计算机上。USB是一个"串联所有周边设备的总线"，可以改变目前电脑上，键盘一个接口，鼠标一个接口，各自分家的状况。USB为树状拓扑结构，它最多可以分为五层，最大连接外设数量为127个，并且均具备即用的功能。USB接口提供了1.5Mbit/s和12Mbit/s两种带宽的通道，并支持数码视频。此外，USB还具备连接单一化、软件自动侦察以及热拨插（hot-plug&unplug）等功能，在电脑不关机的情况下，就可以将设备连接到电脑上或是将设备从电脑上拨下来，做到真正?quot;即插即用"。从发展趋势来看，今后所有的台式PPC机都将配置USB接口。USB的主要性能特点如下：具有热即插即用功能：USB的提供机箱外的热即插即用连接，连接外设不必打开机箱，也不必关主机电源。这个特点为用户提供了很大的方便。

　　USB采用"级联"方式连接各个外设设备：每个USB设备用一个USB插头连接到前一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB控制器可以连接多达127个外设，而每个外设间的距离（线缆长度）可达5m。USB统一的4针圆形插头将取代机箱后部众多的串/并口（鼠标、MODEM）、键盘等插头。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸，扩充卡、DIP开关、跳线、IRQ、DMA通道、I/O地址都将成为过去。

　　适用于低速外设连接：根据USB规范，USB传送速度可达12兆位）除了可以与键盘、鼠标、MODEM等常见外设连接外，还可以与ISDN、电话系统、数字音响、打印机/扫描仪等低速外设连接。尽管USB被设计为也可以被连接数码相机一类的较高速外设，但由于USB总线技术推出太迟，IEEE1394接口总线已经在数码相机、数字摄影及视频播放等高速、高宽带领域（100MB/S或以上）取得应用。

　　由于USB接口即插即用，非常灵活，并且价格低，因此USB相机的市场销售在近几年呈上升趋势，全球的市场占有率从1997年的13%增长到1998年的34%。USB相机不但价格低，而且安装也比并口相机容易，因此，它能赢得那些寻求性能价格比理想的用户的青睐，继续赢得市场占有率，据权威部门预测，至2002年将占全球数码相机总量的60%。

——什么是数码相机的镜头？

答：凡是相机都有镜头，数码相机也不例外。镜头的魅力有时候要比相机本身更大，它的做工也是非常精细的，以至于某些镜头的价格已经占了整部相机的70％以上。对于摄影爱好者来说，一部完美的相机首先必须要有一个完美的镜头，对于数码相机来说，限于它的CCD接受板的受光面积的限制，一般可以将镜头做得较小（相对于传统相机来说），这样就决定了CCD的采光量就先天性的不及传统相机。对于家庭用数码相机而言，限于造价，CCD一般不会做得很大，所以家庭用数码相机普遍地使用比传统相机要小的镜头。

　　尽管数码相机可以通过曝光补偿的方法来填补镜头采光量的不足，但是由于使用较小的镜头，照片的景深和照片的边缘部分色调都会不及传统相机。商用数码相机在这方面的修饰已经做得非常好了，而在专业级数码相机领域，你完全可以使用与传统相机相同大小的镜头，甚至可以更换。专业级数码相机的拍摄质量之所以很高，镜头是决定因素之一。

　　跟35mm底片的传统相机相比较，数码相机的镜头之所以做得那么小，一部分原因是CCD实在太小了，所以数码相机的镜头一般是1/2、1/3英寸，最大不超过2/3英寸，由于镜头的减小，数码相机的采光量就大大减小，图像边缘的清晰度就会大打折扣。然而，数码相机的镜头可以做得较小，这就使得大幅度降低数码相机的体积成为可能。另一部分原因就是数码相机内部的DSP数据的能力还不够快。采光量与信息量是成正比的，如果采光量增加了，而DSP的数据处理能力没有得到提升，那么你要获得与这样的采光量相对应的优质数码图像，就必须加长DSP运算时间和加大数码相机内部缓存的容量。要与镜头密切相关的技术指标就是相机成像的焦距。

SONY MVS-FD88镜头的焦距的跨度较大，它既可以作标准镜头，又可以作长焦镜头。

　　另外一个与镜头密切相关的技术指标就是相机的视角范围，相机的视角范围与相机的焦距范围是密切对应的。一般，标准镜头的视角范围在40~53之间（单位为度，下同），接近于人眼正常的视角范围；广角镜头的视角范围在60~84之间；超广角镜头的视角范围在94~118之间。

——数码相机的分辨率是由什么决定的？

答：分辨率又称解析度，是指图像包含住处的量值。这些住处以像素的形式表示。数码相机的分辨率，是指数码相机拍出的相片的水平方向和垂直方向的像素数，如640×480就是指水平方向640个像素，垂直方向480像素。数码相机分辨率的高低，取决于相机中CCD芯片上像素的多少，通过把更多的像素紧密地排放在一起，就可以得到更好的图像细节，有多少像素排放在一起是由分辨率决定的。因此分辨率度量是用每英寸点（Dot
Per-Inch）DPI来表示，它控制着图像的每一英寸中含有多少点的数量。如一个图像的分辨率是600dpi，那么相对于一个300dpi的图像，在一英寸面积中它含有4倍的像素。

　　就同类数码相机而言，分辨率越高，相机档次越高。但并非分辨率越高越好，这需要仔细权衡得失。因为图像的分辨率越高，生成的图像文件就越大，这还没有考虑到扫描图像本身的真实大小，对加工、处理的计算机的速度、内存和硬盘的容量以及相应的软件要求也就越高。

总之，仅依靠兆像素的高分辨率还不能保证最佳的画质。画质与相机的镜头性能、自动曝光性能、自动对焦性能、自动白平衡性能等多种要素密切相关。就是说，将这些优良性能揉和在一起才能保证高画质。

——什么是最高分辨率、较高分辨率和标准分辨率？

答：数码相机的分辨率根据压缩比的不同有最高、较高和标准之分。其实这种分类主要是从相机所能存储的照片数量和质量来综合考虑的，这也是数码相机与传统胶片相机的重要区别。根据压缩比的不同数码相机在从光学镜头、CCD转换到最终在存储介质上形成照片，中途要经过压缩算法的处理，分成几个档次，通常高档数码相机都有超优质（最高）、优质（较高）和普通（标准）三个档次。

　　数码相机的最高分辨率是指数码相机能达到最高分辨率，但一般在最高分辨率下生成的图片文件的数据量较大，因此数码相机能存储的照片较少。标准分辨率也叫普通分辨率，此时分辨率不是最高，他能拍的照片较多，适合在一般场合使用。三个档次中，超优质（最高分辨率）的照片压缩比最小，图像损失最少，分辨率最高则所占的存储空间最大，而标准级有照片则要经过较大的压缩，图像损失大，分辨率最低而所占的存储空间最小。因此，在色彩浓度相同的情况下，并非像素数量越大就肯定照片质量越好。这与厂家在照片质量与照片数据量间的折衷策略有关。清晰度高的都是以牺牲照片数量为代价的。同是兆像素级的照片，照片的数据量能相差异倍之多（指JPEG格式），而用肉眼仔细观察可看出照片清晰度和色彩还原层次还是有判别的。此外，较高的分辨率并不直接对应较好的图像质量，这是因为图像决于镜头的质量的质量还取、图像捕获芯片、压缩算法，以及其它因素。

——数码相机的基本性能指标包括哪些内容？

答：数码相机是集光学、机械、电子于一体现代高新技术产品，它集成了影像住处的转换、存储和传输等多种部件，具有数字化存取模式、与电脑交互处理和实时拍摄等特点。数码相机的常见性能指标有：CCD分辨率、照片储存、取景器、镜头、数码变焦、镜头焦距范围、曝光、光圈范围、程序预设、连拍、延时、定向感应器、闪光灯、文件格式、视频输出、声频、电源、外形尺寸以及重量等，多达几十项。

　　全面评价一台数码相机的性能优劣，应该从相机的基本性能与创新功能两方面来综合衡量。

——什么是数码变焦与光学变焦？

答：在我们平时购买或使用数码相机或数码摄像机时，都会提到光学变焦和数码变焦，那么究竟何为光学变焦，何为数码变焦呢？

　　光学变焦是依靠光学镜头结构来实现变焦，变焦方式与35mm相机差不多，就是通过摄像头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。如今的数码相机的光学变焦倍数大多在2倍－5倍之间，也有一些码相机拥有10倍的光学变焦效果。而家用摄像机的光学变焦倍数在10倍-25倍，能比较清楚地拍到70米外的东西。

　　数码变焦实际上是画面的电子放大，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用“插值”处理手段做放大。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降，所以数码变焦并没有太大的实际意义。目前数码相机的数码变焦一般在3倍左右，摄像机的数码变焦在44倍-600倍左右，实际使用中有40倍就足够了。

　　如果变焦倍数不够，我们可以在镜头前加一增倍镜。如果拍摄的视角小，可以相应的加一广角镜。而我们平时所见的UV镜，可以安装在镜头的前面起到防尘并保护镜头的作用。

——数码相机常用的图象格式？

答：数码相机常用的图象格式有: jpg,tiff,gif，fpx及raw等以下分別介紹各种格式的特点。

　　JPEG图象格式(扩展名是jpg，全名是Joint Photograhic Experts Group）是一种失真式的图象压缩方式,將图象压缩在很小的储存空间中,压缩比率通常在10:1到40:1之间。在压缩图象的过程中，图象中重复或不重要的资料会被丢失，因此图象会有失真的情形，不过可使图象占用较小的空间，故很适合应用于互联网減少图象的传输时间。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，它可以支持24bits真彩色，所以也普遍应用于需要连续色调的图象.也有些数码相机用另一种叫JPEG(EXIF)的格式，其实它也是JPEG格式，但包含曝光资料如光圈快门、有否用闪光灯等数据。

　　TIFF图象格式(扩展名是tif，全名是Tagged Image File Format)是Aldus Corporation于1986年設計的是一种非失真的压缩格式(最高也只能做到2至3倍的压缩比)，能保持原有图象的顏色及层次但占用空间很大。例如一个二百万像素的图象差不多要占用6MB的存储容量，故TIFF常被应用于较专业的用途，如书籍出版、海报等，很少应用于互联网上。

　　GIF图象格式(扩展名是gif)在压缩的过程中图象的像素资料不会被丢失，然而丢失的却是图象的色彩，换句话，一部分本来不同的颜色被压缩成了同一种颜色，这是因为GIF格式最多只能储存256色(8bits)，因此如果您的图象超过256色储存成GIF格式之后顏色就会被降到256色了。故普遍用来显示简单图形及字体，有一些数码相机会有一text
mode的拍摄模式就是储存成GIF格式。

　　FPX图象格式(扩展名是fpx)是由柯达微软HP及Live PictureInc联合研制并于1996年6月正式发表.FPX是一个拥有多重解像度的图象格式，即图象被储存成一系列高低不同的解像度。这种格式的好处是当图象被放大时仍可保持图象的质量。另外修改FPX图象时只会处理被修改的部份，不会把整个图象一并处理，从而减低处理器的负担令图象处理時间減少。

　　RAW图象格式（扩展名是raw）是一种无损压缩格式，它的数据是没有经过相机处理的原文件，因此它的大小要比TIFF格式小。很多这种图象格式的出现，可以说是对相机厂家的一个讽刺，因为现在市面上几乎所有的民用级数码相机的最高分辨率都是用内插值方法得到的，等于是人为提高了图象文件的尺寸，所以现在有的厂家又返回来直接用CCD得到数据存储，上传到电脑之后再用图象软件的的TWAIN界面直接导入成TIFF格式，才能处理。据说柯达曾声称要开发一种直接处理这种文件的软件，但是现在还没有结果。

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发布人：maojw

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