数码摄影与图像处理全课件

数码摄影与图像处理,序言,一摄影发展史,1传统摄影的发展历史,小孔成像春秋时期，韩非子在外储说左上中记载了世界上最早的小孔成像豆荚映画如墨子对小孔成像原理论述道：“景到，在午有端与景长，说在端。”（墨子经下）即一个明亮的物体，经一个小孔可以通过光束，从另一端射出来，会在黑暗房间内的对面墙壁上形成倒置的影像。“足敝下光，故成景于上；首敝上光，故成景于下。”（墨子经下）物体的下部，在另一端的影像中变成上部，物体的上部，在影像中变成下部。绝大多数的西方史学家都认为，墨子是人类历史上最早探索光学理论的人,在墨子关于小孔成像的理论之后100多年后，也就是公元前300多年，希腊的亚里士多德（Aristote，前384322年）也在他的著作疑问中说道：“如果在一个没有窗户的房子里，有一个小孔，小孔对面的墙上有一幅倒转的画面，这个画面就是外面的景色。装有镜头的绘画暗箱诞生于16世纪中叶、18世纪普遍使用。绘画暗箱能将自然景物通过镜头在毛玻璃上聚焦成像，使画家或自然科学家能快速准确地描绘自然景物。,1822午，法国的涅普斯（J.N.Niepce）将一种印刷用的沥青涂在金属版上，然后把涂有沥青的金属版置于暗箱中拍出了世界上第一张照片。尽管曝光长达12小时、影像也不太清楚，但朝着最终实现这一梦想迈出了重要的一步。,也就是1837午涅普斯的合作者达盖尔(L.J.M.Daguerre)用经过碘蒸汽处理过的镀银铜版拍摄出影像清晰的照片、并在1839年将此技术公之于世，1839年1月7日、法国下院议员、物理学家和天文学家阿拉哥向法国科学院报告了达盖尔的发明。1839年8月19日，在法国学术院由科学院和美术院举行的联席会议上，向世界世界公了达盖尔银版摄影术。,1839年8月19日，在法国政府公布达盖尔制版术后，达盖尔立即出版了这本摄影指南。,早期的照相机价格昂贵，采用手工生产，数量不多，很昂贵也很笨重，使用起来很不方便，照相机的主顾都是有钱的专业人员和摄影爱好者。因此，要使照相机大众化，必须解决好两个问题：一是要携带方便、批量生产、价格便宜；二是要操作简单、性能良好。干版的发明解决了携带的问题，而胶卷的出现不仅使携带更为简便，而且大大推动了普及型相机的批量生产，照相机的价格也逐步降低，使相机开始走入家庭。,1888年美国柯达公司生产出了新型感光材料柔软、可卷绕的“胶卷”。这是感光材料的一个飞跃。同年，柯达公司发明了世界上第一台安装胶卷的可携式方箱照相机。原来只有少数人使用的照相机开始面向大众，使用照相机的人数迅速增加，很快就形成了照相机工业，而且发展迅猛，这反过来又促进了照相机的普及。1891年，美国伊斯曼柯达公司开始出售胶卷，并主要从事生产使用胶卷的普及型照相机，大大推进了照相机的普及。照相机工业的中心也从欧洲转移到美国。,1888年美国伊斯曼.柯达公司生产的“柯达(Kodak)一号”照像机,开创了小型照像机的发展历史.,1905-1915年，美国柯达NO.A-150NO2C,1936年，德国莱卡,1924年莱兹公司生产的莱卡A型(或称1型)小型照像机,是世界第一架使用35mm电影胶片的照像机,1929年德国弗蓝克与海德克公司制造的禄莱福莱(Rolleiflex)照像机是世界上第一架双镜头反光式照像机.这两架照像机的出现标志着摄影技术的发展进入了一个新的阶段,使德国逐渐成为国际照像机生产大国。,1861年，物理学家麦克斯韦用红、绿、蓝三色滤色镜，分别拍摄了一条花格缎带。然后将底片重叠在一张透明片上，合成了第一张彩色照片。,1935年，化学家利尔波尔德.哥多渥斯基和利尔波尔德.曼内斯生产了柯达彩色胶卷。这是一张早期的彩色样片。,20世纪50年代以后,日本照像机工业勃然兴起,陆续研制生产出了自动控制曝光量的AE照像机和通过镜头测光的多种TTL技术.此后又进一步研制了自动调焦的AF照像机,并有能自动构图的照像机问世.近年级年来照像机的发展突飞猛进,开始采用微型电脑程序向智能化发展。,中国是世界上最早发明摄影术的国家，具有一千多年的系统理论与方法，从春秋时代的小孔成像术到汉代利用暗箱及感光原理，再到宋代的纸窗银盐化学物质显影、定影原理，这些发明均比西方人早几百年甚至一千年以上国外研究资料显示，中国早在汉朝时期就已经利用感光化学品通过暗箱将画面感光，经过化学处理制成陶器上的花纹。宋代大文豪苏东坡在物类相感志中记载了“盐卤窗纸上，烘之字显”的现像，这是世界上最早发明的银盐变黑显影技术。,2数码摄影的发展历史,DIGITALCAMERA(DC)数码摄影是指用数码照相机拍摄，用计算机进行加工处理，再用打印设备打印出照片或用数字存储设备进行存储并用计算机等设备显示的新型摄影方式。数码相机的历史可以追溯到上个世纪四五十年代，电视就是在那个时候出现的。伴随着电视的推广，人们需要一种能够将正在转播的电视节目记录下来的设备。1951年宾克罗司比实验室发明了录像机（VTR），这种新机器可以将电视转播中的电流脉冲记录到磁带上。到了1956年，录像机开始大量生产。同时，它被视为电子成像技术产生。,第二个里程碑式的事件发生在二十世纪六十年代的美国宇航局（NASA）。在宇航员被派往月球之前，宇航局必须对月球表面进行勘测。然而工程师们发现，由探测器传送回来的模拟信号被夹杂在宇宙里其它的射线之中，显得十分微弱，地面上的接收器无法将信号转变成清晰的图像。于是工程师们不得不另想办法。而当工程师使用电脑将图像信息进行数字处理后，所有的干扰信息都被剔除了。后来“阿波罗”登月飞船登上月球的过程中，美国宇航局接收到的数字图像如水晶般清晰。在这之后，数码图像技术发展得更快，主要归功于冷战期间的科技竞争。而这些技术也主要应用于军事领域，大多数的间谍卫星都使用数码图像科技。,数码相机的出现，首先得从其最核心的CCD（电子藕合器件）开始说起。1969年，美国的贝尔电话研究所发明了CCD。它是一个将“光”的信息转换成“电”的信息的“魔术师”。,当时的索尼公司开发团队中，有一个叫越智成之的年轻人，对CCD非常感兴趣，开始了对于CCD的研究一个独具慧眼的经营者时任索尼公司副社长的岩间发现了越智的研究1973年11月，CCD终于立了项，成立了以越智为中心的开发团队。”通过索尼团队8年的研发，终于在1981年发布了全球第一款用磁记录方式的电子静物相机样品“MABIKA”，虽然它最终并没有成为商品，但引起了广泛的关注，因为它意味着全新的照相系统把光信号变为电子信号的CCD和磁盘纪录方式。这也就是数码相机的最早雏形。,全世界第一部静止视频相机是日本索尼公司于1981年推出的MAvIcA(MagneTICVIDEOCAMERA)磁录像机，因为这种录像机用感光元件CCD代替了传统的银盐感光材料，形成了与传统相机完全不同的新型摄影体系，所以倍受社会各界的关注，并被认为是数码相机的开山鼻祖。它的成像原理是以感光元件CCD对光线进行感应，将光信号转换成电子信号，并加载到磁性介质中进行存储，因为是磁性介质，因此可以像平常使用的磁带一样重新录制或抹掉磁盘上的信息。静止视频相机记录图像的本质是将光能转换为电能，并将电能进行信号存储，在相机内部并没有使摄影具备“数码”特性的“数模转换功能”。因此，从严格意义上讲，这种相机并不是数码相机，而只是数码相机的前身。,数码相机是从专业单反数码相机开始发展的，而柯达是世界上最早推出数码相机的厂家，它开启了数码时代的大门，对早期数码相机的研究和发展起了功不可没的作用1991年，柯达推出了具有尼康F3机身DCSl00、DCS200ci等就具备这种功能，它们不再使用2in磁盘，而是使用自带的计算机式的、能存储大量数字化信息的硬盘驱动器，相机具备了将CCD传感器模拟的电子影像信息在存储前就直接转化成数码影像的能力，因此是真正意义上的数码相机。,而在把数码相机向民用推广上，在当时还算不上是专业摄影厂家的卡西欧(casio)与柯达走在了同一起跑线上，在以后的民用数码相机发展扮演十分重要的角色。1995年，卡西欧推出了世界上第一部为普通用户设计制造的普及型数码相机一CasioQv10。柯达于1995年也立即推出一款普及型数码相机DC40。从此，民用数码相机市场才开始启动。,1995中国首次出现数码相机，在北京中国国际摄影器材展览会上，柯达公司展出两台DCS420专业数码相机，富士公司展出的DS505和DS515专业数码相机。2000年2月，海鸥发布中国第一代国产数码相机DSC-1100。,目前的发展趋势,一品牌多样化,柯达富士尼康柯尼卡美能达索尼佳能,二产品多样化小型化时尚化外型上，有信用卡式的，有透明外壳的，有笔筒式的；结构上，有镜头可旋转的，有单镜头反光式的，有傻瓜相机式的。类别上，有水下拍摄数码相机有一次性数码相机等等。,三功能多样化现在的数码相机不再局限在传统相机的“拍摄”功能上，录音，能播放MP3音乐，能拍摄录像，能接驳手机传输图像。,四像素年年递增1999年以来，普及型数码相机的像素以一年100万的速度在增长，从初创期的最高像素35万像素主流数码相机柯达DC40到1996年奥林巴斯C300L的80万、1997年富士DS300的128万、1998年柯达DC260的160万、2001年9月尼康C00LPIx5000的524万，至目前，用户普及型主流数码相机已经进入400500万像素时期。专业相机像素更高，2000年，柯达正式发布高达1600实际像素的数码机背，这是当时像素最高的CCD。目前已经达到2000万以上。,五图像传感器件多样化原先的数码相机都是以CCD为唯一的图像传感器，但随着富士FInepix系列数码相机的不断推向市场，superccD也在人们的质疑声中站稳了脚根，而佳能将众说不一的CMOS使用在专业数码相机D30中也无疑肯定了CMOS在新型图像传感器领域的地位。,六存储方式多样化数码相机所用的存储设备从最初的2in磁盘(存储静止视频图像)到存储数码图像信息的MD，期间经历了计算机硬盘、集成电路记忆卡(IC卡)、CF卡、SM卡、PcMCIA卡、CDR光盘、磁盘、记忆棒、微型硬盘等等，就现阶段而言，图像存储媒介处于一个多种并存的状态，而难分上下，但其总的趋势是体积越来越小，容量越来越大，兼容性越来越强。如在2000年Comdex大会(计算机分销商展览会)上，三洋新展示的数码相机IDc1000z使用了由日立、三洋和奥林巴斯共同开发的“迷你MD”，这种图像存储器容量达730MB。,七成像质量不断提高,1防抖技术2防尘技术,数码相机的分类现在数码相机的种类大致分为专业、民用和数码机背三种1专业数码单镜头反光式相机专业数码单镜头反光式相机是在现成的35mm单反相机的机体上加上CCD等相关部件组成一个整体构成，它们的像素一般在500万以上，可以更换传统相机的专业镜头，目前数码单反相机所拍摄的照片已基本上能与传统照片相比拟。尼康D70,2民用型（消费级）数码相机这一类型的数码相机大致分为高、中、低三档。低档民用数码相机结构紧凑，但像素不高，一般在100300万左右，出于成本的考虑，这些相机一般不具有光学变焦而采用2倍左右的数码变焦，从功能来讲，属于“傻瓜机”系列，由于分辨率太低不适用于肖像摄影、商业摄影、摄影创作等场合。,柯达EasyShareC300像素数(万)：300,中档民用数码相机的像素一般在300700万左右，这些相机中有的采用高像素、数码变焦，这些相机有的已经具有一些传统相机功能，如光圈/快门优先等，可以适合一些要求不高的商业用途。,卡西欧ExilimZoomEX-Z750像素数(万)：334,高档民用数码相机的像素500万以上，而目前最新的数码相机的像素已经达到了800万，这些相机具有3倍以上的光学变焦，在加上数码变焦，总的变焦范围在7.5倍以上。配备长焦镜头是其突出特点。功能上越来越接近传统相机，如光圈/快门优先、感光度调节、手动聚焦，快速连续拍摄、可外接同步闪光灯等。有的还加上了录音、动态图像等功能。固定镜头。例SONYF828,认识相机,二数码相机的结构,1镜头,镜头由透镜组和部分机械装置构成透镜数目有二至十几片不等，有的还要根据需要把二片或三片胶合在一起，利用聚光透镜把被摄物体投射来的光线汇聚在位于焦点平面的感光设备上，使其结成清晰的影像。,中间厚、边缘薄的叫正透镜能会聚光线;边缘厚、中间薄的叫负透镜，可以发散光线。,单透镜两个球面中心的连接线，就是该透镜的主光轴。主光轴在透镜前后可以无限延长，光心位于透镜内主光袖的正中位置。光源从远处进入透镜的光线可视为为平行光束，这些光线折射并会聚于主光轴的点，即为主焦点。主焦点与主光轴垂直的平面称为焦平面。主焦点沿主轴到透镜光心的距离即焦距。,从物体顶点画出两条光线。一条平行于主光轴，另一条通过主焦点F2(物方焦点)。透镜使平行于主光轴的光线折射后通过另一个主焦点F1(像方焦点)通过F2的光线经过透镜后与主光轴平行，所以从物的顶点发出的全部光线、将会聚在两条光线的交点附近，形成物体的实像。上述两条光线确定了物点H2的像H1的位置.u为物距，v为像距。,复式透镜虽由多片凹凸单透镜构成，但其作用仍相当于一个凸透镜镜头的优劣直接影响照片的质量，而镜头的质量主要表现为透镜结像的清晰度、准确度和通光量的大小。摄影镜头基本上都是由正负透镜组成称作复式透镜、复式透镜虽由多片凹凸单透镜构成，但其作用仍相当于一个凸透镜，因为它必须具有会聚光线的能力，凹透镜主要是为了校正像差。现代镜头对于各种像差均经校正、但尚难做到完全彻底，对于普通摄影者来说、这些残留缺陷不会有太大的影响，而就专业摄影者来说选用制作精良、质量好的名牌镜头。,镜头的分辨率是指镜头对物像细微影纹的外辨能力。一般以分辨率的高低来评价镜头成像质量的优劣。通常用成像面上每1英寸距离内能清晰地分辨出的黑白线条对数来表征。高质量的镜头分辨率可以达到1500线/英寸。,镜头的分辨率,镜头的表面都加有一层或多层薄膜、目的是为了增加光通量。不加膜的镜头光通量只有40%，单层加膜81%，多层加膜97%，法国安琴（Angenleux)加膜56次，99.8%。,镜头镀膜技术,镜头的种类,镜头在底片或CCD上成像清晰的范围叫视场。视场边缘与镜头后节点所形成的夹角即为视场角，视角的大小受画幅尺寸制约,1标准镜头,镜头的视角从40到55之间称为标准镜头。135照相机标准镜头的焦距与底片的对角线长度基本相等，由于这种镜头视角和人眼视角相似拍摄景物的透视效果符合人眼的透视标堆和习惯，在摄影中应用广泛。标准镜头的特点是有效孔径大，光学性能好，不易失真。135照相机标准镜头的焦距是4058mm之间。例如海鸥DFl型照相机标准镜头的焦距为58mm，视角46；凤凰DC303K型照相机的标准镜头，焦距为50mm，视角为45.120照相机根据底片的像幅尺寸标准镜头的焦距也有变化。底片像幅为6cm6cm(6cm45cm)，其标准镜头的焦距在7580mm之间；底片像幅为6cm9cm(6cm7cm)，其标准镜头焦距在90105mm之间。,2广角镜头,镜头的视角大于60以上的称广角镜头.广角镜头的焦距小于底片像幅对角线长度。在135照相机的系列镜头中，焦距2435mm称普通广角镜头。视角6085焦距为1217mm的镜头称超角镜头，视角大于120；焦距616mm的镜头称为鱼眼镜头视角达到180220广角镜头又称为短焦距镜头其特点是焦距短、视角大、视野宽、景深长，拍动态物体或需要景物前后有较大的清晰度，或在较狭窄的环境中拍摄较大的场面。采用广角镜头拍摄。用超广角镜头拍摄景物会产生严重变形在特定情况下使用时，应有助于突出主题渲染气氛。一般情况下很少应用。,3远摄镜头,远摄镜头的视角小于人眼的正常视角它的焦距长度大于底片像幅的对角线，远摄镜头也称为望远镜头或长焦镜头。目前常见的135照相机摄远镜头的焦距有135mm（16度）、150mm（18度）、300mm（8度）等多种。由于远摄镜头的焦距长度相差悬殊，故把焦距在150mm以内的称为中焦镜头；把焦距在150300mm的称为长焦镜头把焦距在300mm以上的称超长焦镜头远摄镜头特点是焦距长、视角窄、相对口径小。,与标准镜头比同样的拍摄距离可获得较大的影像其大小与焦距成正比。焦距愈长、影像愈大，但是景物的透视关系大力压缩，前后景之间的透视比例超越了人眼的透视效果，远近差别不显著，景深较小时背景往往呈现片模糊的光斑虚像构成了种特殊效果。,4变焦距镜头,这是一种复杂的光学系统,镜头的前后为调焦组和固定组,中部有变倍透镜组和补偿透镜组,通过变焦环调整活动透镜组,可达到变换焦距的目的.,变焦镜头最长焦距与最短焦距之比叫作变焦比3倍变焦镜头如2885mm、70210mm,5变轴镜头,变轴镜头可将光轴作平行偏心移位,甚至倾斜或旋转.,6微距摄影镜头,底片上的成像尺寸与实物大小接近或相等分辩率很高清晰度好照度均匀畸变像差很小一种是专用微距摄影镜头另一种是某些变焦镜头上有微距摄影功能焦距有标准和中长焦两类,可以拍摄一些特别细小的物体，比如说拍摄花卉、小昆虫或者小的首饰静物主类，由于它能够在相当近的摄距内正常地成像，因此可以将细小的物体拍摄到很大的成像，1：2，1：3。有的达到l：1，将物体的局部或者是将人们平时不注意的对像放大，大于l：1称为超级微距或显微摄影数码相机因为CCD成像面积小，近摄效果好,7自动调焦镜头,AF镜头1机身调焦2镜头调焦,8附加镜头不能直接使用，附加在原镜头之前或镜头和机身之间近摄镜提高放大倍率增距镜延长原有镜头焦距2倍1500毫米变为3000毫米广角和远摄镜把标准镜头变为广角镜头和远摄镜头,数码相机与传统相机镜头的区别,到了数码相机时代，大混乱开始了。由于成像原理和制造工艺上的特点，加上成本的限制，图像传感器的尺寸要比胶片的尺寸小得多。更糟糕的是，它的尺寸（成像面积）极不统一，可以说是五花八门，如：1/1.7（对角线长，英寸，下同）、1/1.8、1/2.5、1/2.7、1/3.2等等。,由于数码相机的传感器尺寸不统一，它的焦距及对角线视角的大小，就显得变幻莫测。大部分消费类数码相机的最短焦距，都在10mm之内。很多老摄影师对这个数字表示大惑不解，甚至以为说明书印错了。因为传统35mm胶片相机焦距在10mm以下的镜头，都属于极为罕见的鱼眼镜头，不仅体积硕大，价格也都在万元以上。其实，这两类镜头的焦距相同，而视角却不同。辟如，佳能的G5，传感器对角线长1/1.8英寸，镜头焦距为7.2mm（广角端），视角仅为63度。而焦距为10mm左右鱼眼镜头的视角，都等于或接近180度。,如前文所述，如果焦距不变，成像面积越小，镜头的对角线视角越小。换言之，数码相机的焦距值小，是因它的传感器的面积小，所以对角线尺寸小，对角线视角也小。听起来有点像绕口令，但道理我们总算搞清了。,由于数码相机传感器的尺寸不统一，我们在判断不同焦段数码相机镜头的成像效果时，就要同时面对三个变量：成像面积、焦距与对角线视角。很明显，依据数码相机的实际焦距值，来判断码相机镜头的成像效果，就太麻烦了。幸运的是，数码相机厂商也意识到了这一点，也不希望我们揣着计算器来选购和使用数码相机，每一台数码相机，都标明了相当于35mm相机的焦距值，（或者叫等效于35mm相机）有了这个参考值，对于我们摄影爱好者来说，就足够了。它的实际焦距到底是多少，完全用不着我们去费心。,由于数码相机传感器的面积小，镜头的尺寸也容易做小，这个特性使我们得到了两个意外的好处：其一，数码相机镜头在保持较小体积的同时，更容易提高光学变焦的倍率。市场上数码相机的像素大战，正逐步转变为像素长焦大战柯达、奥林巴斯、富士、松下、美能达等厂商，都相继推出10倍甚至10倍以上高倍率光学变焦的数码相机。这场长焦大战，似乎愈演愈烈。一段时间，奥林巴斯C750占据着400万像素10倍光学变焦第一机的位置。后来，C750的地位受到来自柯达的强力挑战，柯达公司推出的DX6490，也采用400万像素图像传感器，其杀手锏是10倍光学变焦的德国施耐德镜头。,松下发布高达12倍光学变焦能力的消费类数码相机，型号为DMC-FZ10，同样采用400万像素图像传感器，F2.8大光圈，莱卡VARIO-ELMARIT镜头，焦距竟达到35420mm（相当于35mm相机）！DMC-FZ10还继承了FZ系列的光学防抖动设计，并采用了松下先进的MEGAO.I.S.技术，使镜头长焦端成像更加生动、锐利。,其二，由于透镜尺寸小，焦距短，大部分消费类数码相机都具有微距摄影功能。微距拍摄范围一般都在10cm之内，有的甚至只有1cm！例如，尼康的CP5400就提供了最近1cm的超微距拍摄功能，而传统胶片相机要达到这样短的拍摄距离，就必须使用价格昂贵的微距镜头。对于喜爱拍摄花卉与昆虫的摄影爱好者来说，这的确是一个廉价而又实用的功能。,变焦能力也是数字相机镜头的设计重点。数字相机的变焦一般分为光学变焦和数字变焦两种。光学变焦就是和传统的光学成像相机一样，通过镜头的伸缩组合来实现变焦，这也是真正意义上的变焦.,数字变焦可以说是数字相机所专有的，是一个崭新的概念。它的基本原理是通过数字相机里的运算器对所拍摄的景物数据进行插值计算，在原有视角成像基础上将成像后的影像截取一部分(局部影像)进行放大，造成一种被摄物被“拉近”的错觉从而对被摄物放大，达到变焦的效果。这种变焦方式似乎可以呈现更多的细节，其实只是对原先所拍摄影像做单纯的放大，并不会增加图像的清晰度。因为所多出来的像素数并不是镜头实际摄入的，而是通过软件插值计算出来的,可以在数字相机的性能指标栏中很容易发现标有“此数字相机具有3倍光学变焦以及2倍数字变焦功能”的字样例如具有6倍变焦能力的数字相机其实是用3倍的光学变焦X2倍的数字变焦而达到所谓的6倍变焦；12倍变焦能力则是相当于3倍的光学变焦X4倍的数字变焦，画面的确可以达到放大6倍、或12倍的效果，但影像的实际清晰度还是依赖于3倍的光学变焦能力,机身暗箱,由镜头至感光片之间，必须保持一定的距离和空间，这段距离就是由镜头后节点到焦平面的焦距，这个空间就是照相机的暗箱部分。暗箱要保持绝对黑暗，不能透光，使外部的光线不能对感光片造成干扰和破坏。,取景器取景器是照相机的重要部件之一，摄影者通过它来观察被摄景物并确定其取舍，这种取舍就是摄影者对所拍摄的照片的初步构图。按照取景器与成像镜头光学主轴的关系可分为旁轴取景器和同轴取景器两种,旁轴式光学平视取景旁轴取景器是依靠独立的专用物镜和目镜来完成取景，取景的光学主轴处于成像光学主轴的旁侧它们之间相互平行，像普及型的普通相机一样，普及型的数码相机也多采用旁轴式光学平视取景，这种取景方式历史悠久、结构简单、生产成本很低、视野明亮、不影响拍摄过程，但其取景视差大，特别在微距拍摄时，根本不能用。,同轴取景器是取景与成像在同一光学主轴上，单镜头反光式照相机即属此类单镜头反光式(SLR)取景：数码相机的单镜头反光式(SLR)取景，通常用在一些高档机型上。单镜头反光式取景可以做到所见即所得，但是光学结构比较复杂，制作成本高，另外反光镜的机械运动会使相机抖动，也给相机的其它设计设置了不少障碍。,磨砂玻璃聚焦屏取景这种聚焦屏取景器的照相机，是利用同一个镜头来先后完成取景和成像，所以属于同轴式取景器,LCD取景,因为在LCD中所看到的就是CCD所形成的图像,所以用LCD取景从根本上消除了取景视差(尽管和单反取景一样，取景显示的范围并不是拍摄范围的全部，一般是其95%左右)，另一优点是布局灵活,不像光学单反取景那样,必须根据五棱镜的角度布置取景器的位置,因为CCD与LCD之间的信息传输是电信号,电缆可以任意布置,采用适当的数据处理,还可以预演所选定光圈、快门组合实际的拍摄效果,显示各种拍摄参数,提供丰富的信息。然而事情也不是想像的那么简单，使用为显示照片设计的LCD取景的最大的缺点就是耗电量太大,彩色液晶显示器的存在,使数字照相机具有即显性。这一功能也使拍立得照相机的即显功能显得相形见绌。其次,使数字照相机具有拍摄影像质量的判别、确认功能,从而可及时发现不足,及时弥补。不仅可使存储媒体的有限存储空间得到充分利用,更重要的是可保证拍摄的万无一失。再次,使数字照相机具有菜单显示功能,使得功能再多的数字照相机按钮、开关都可较少,可在小巧的机身上设置更多的功能。彩色液晶显示器在数字照相机上的出现,还使数字照相机具有光学取景和液晶显示取景两种取景方式。,两种取景形式各有利弊,应根据不同需要加以选用,比如要节省电力,就应多用光学取景器取景,因为彩色液晶显示器的耗电量相对于我们所熟悉的传统照相机的耗电量而言,是太大了;若近距离拍摄要精细构图,对于轻便数字照相机而言,则要用彩色液晶显示器取景,因为轻便数字照相机上光学取景器,在近距离拍摄时的取景视差特别大。,光圈,光圈是改变照相机镜头孔径的装置，它是由许多弧形金属叶片组成，装在镜头的透镜组之间，根据需要改变光圈可以随意调节照相机镜头孔径的大小光圈开的大，透光量便大；开的小，透光量便小,1.控制光量的透入2.调节景深,3调节分辨力。分辨力是指镜头对宽度及间距相等的平行线条的分辨能力，这除了与镜头本身质量有关外，尚受光圈大小的影响。如一个比较理想的镜头：用f/4光圈时，底片上每毫米可分辨出450条线；用f/5.6光圈时，底片上每毫米只能分辨出320条线；用f/8光圈时，底片上每毫米只能分辨出225条线；用f/22光圈时，底片上每毫米只能分辨出82条线。即光圈越大，分辨率越高。反之则低。从分辨率角度讲，一般相机均有一个最佳光圈，大都在f/5.6。光圈再大时，分辨率亦有所下降。从提高分辨力的角度看，拍摄时最理想的光圈系数是f/5.6或f/8，,快门,快门是控制感光片曝光时间的装置。一是控制镜头的通光时间，使胶片得到正确的曝光二是可以调节运动物体的影像，使动体“凝固”或使被摄体产生动感。在照相机发展早期,由于感光材料感光度很低,所需曝光时间很长,采用装上、卸下镜头盖来控制曝光时间。随着感光材料感光度的增高和拍摄要求的不断提高,逐步形成了我们所说的现代意义上的快门,镜头快门,焦平面快门,横走式焦平面帘幕快门,纵走式焦平面快门叶片快门羽翼快门,镜头快门,焦平面快门,镜前快门镜间快门镜后快门,（遮光幕为可卷紧、绕开的柔性帘幕）,（遮光幕为可重叠、展开的刚性叶片，多采用钛合金片,铝合金片,甚至聚碳纤维片）,a.镜间快门优点：结构精密，效率较高，拍摄快速运动物体不变形。用闪光灯拍摄时不受快门速度的限制。缺点：但由于镜间快门是机械往复运动,其最短快门时间较长,很难小于,所以不利于拍摄快速运动物体。镜间快门比较难于实现更换摄影镜头使用小光孔（大光圈系数）拍摄时,各档快门的实际快门时间均比光圈全开时稍长一点,b.焦平面快门优点：通过两片(乃至数片)幕帘的缝隙大小控制有效曝光时间，结构严密，速度较高，可以达到1/2000秒或更高，曝光均匀，通光量不因快门速度加快而减小缺点：拍摄运动物体易产生变形(在帘幕与动体运动方向一致时则产生减速度。运动物体沿运动方向变长，反之变短),反光镜快门是借助单反相机的反光镜作为前遮光片和一个与之配合的后遮光片完成对感光材料的曝光，属简易快门。,六十年代后,随着电子技术的发展,无论是镜头快门还是焦平面快门都开始向电子化方向发展,机械快门逐步发展到电子快门。电子快门使照相机用电子元件和执行元件取代了机械快门的一些传动机构电子快门用电子方法控制快门时间,各档快门时间的精度很高,并具有较大的快门时间调节范围。目前最短曝光时间可达秒（日本美能达照相机）,而最长曝光时间达到了秒电子快门的产生,不仅使快门的性能在各方面得到很大的提高,而且更为重要的是使照相机实现了真正意义上的自动曝光控制,出现了光圈优先,快门优先、程序等多种曝光控制模式,并进而导致自动调焦等一系列电子功能的实现,也促进了照相机向自动化、小型化、多功能化和电子化方向的发展。进入年代后,随着电子快门的不断发展和完善,电子快门已在很大程度上取代了机械快门,成为目前照相机快门的主流。,在正常环境下拍摄,电子快门的稳定性和可靠性很好。由于电子快门必须要装电压、规格等符合要求的电池后才能进行正常工作,而在低温、潮湿等恶劣环境下,电池寿命会急剧下降,以至使电子快门无法工作。为此,外出拍摄时应多备新电池,在严寒地区拍摄时应注意保温。同时,电子快门的高温性能也不如机械快门,在高温环境下长时间拍摄,电子快门中的电子元件容易损坏。,程序快门指预先将曝光组合（光圈系数与快门时间）按预定程序输入到照相机内部存储起来的快门。当采用程序快门的照相机针对被摄景物测光时,每一亮度值对应着一组确定的曝光组合:被摄景物亮度值愈大,所对应的快门时间愈短,光圈愈小（光圈系数值越大）;反之则对应的快门时间愈长,光圈愈大。,各种类型的快门其结构基本上是相同的,一般来说主要由五个部分组成:启闭机构、门机构、T门机构、自拍机构闪光同步机构。启闭机构是控制快门开启和关闭的机构,在没有延时机构参与作用的情况下,这个机构决定了快门最短曝光时间。,B门俗称慢门，在需要长时间曝光时使用。B门状态下、按下快门钮快门即开启，松开则关闭，一般须快门线配合使用。门机构在长时间曝光时任意控制曝光时间的长短,快门按钮按下,快门打开,抬起,快门关闭。慢门机构是一种延时机构,它起作用的时间长短,形成了不同的快门曝光时间。,有些照相机上标有“T”门、按下快门钮。快门开启，关闭快门则需要再按一次快门钮自拍机构也是一种延时机构,在快门打开之前起作用,以达到自拍的目的。闪光同步机构受快门启闭机构控制,在适当的瞬间接通闪光触点,使闪光灯电路接通。这五部分分别采用不同的结构和材料以及相关的各种技术就形成现今种类各异的快门。,完善的快门通常必须具备以下几个方面的作用：一是必须具备有能够准确调控曝光时间的作用，这一点是照相机快门的最基本的作用；二是必须具备有足够高的快门速度，以利于拍摄高速动动全或有效控制景深；三是必须具有长时间曝光的作用，即应设有“T”门或B门；四是具有闪光同步拍摄的功能；五是具有自拍的功能，以便于自拍或在无快门线的情况下进行长时间曝光时，使快门开启。,6对焦装置,根据物距的远近来改变像距，就是对焦，对焦是靠镜头前后移动来实现的,目测对焦目视对焦测距器对焦综合对焦景深对焦自动对焦,照相机上的测距器，是调节镜头与被摄体之间距离的装置，对照相机内部结构来说，是调节镜头与胶片之间的像距。随着科学技术的发展，照相机上的测距器也在不断改进。早期生产的一些照相机，大多没有连动测距装置。一般都是在可旋转的镜头套圈上刻有物距标尺，拍摄时，先以目测确定距离，再将物距标尺对在测定的距离读数上，即可摄取清晰的影像。随后又制出附在照相机上独立使用的摄影测距器，单独测出物距后，再对好照相机上的物距标尺，可获得清晰影像，这种测距器比目测距离准确，但仍不够方便。现代照相机机身内都设有连动光学测距装置，称作光学测距器，由数块透镜和棱镜构成。镜头旋转时可使测距器连动，通常是取景、测距合一同时进行，拍摄取景时将镜头稍加旋转即可测出准确距离。近年来又出现了更为先进的电子控制的全自动测距装置，拍摄时，无须考虑测距，只要按动快门钮，即可摄得清晰的影像,连动测距,反光调焦,综合调焦,手动调焦,自动调焦,照相机的自动对焦是指根据被摄主体的距离。镜头通过自动前后移动完成调焦。第一台自动调焦照相机是1977年柯尼卡C35AF型照相机，随后其他型号的自动对焦照相机也相继投入市场。,按测距方式可分为主动式自动调焦与被动式自动调焦两种：主动式自动调焦是由像机发出超声波或红外线，然后由测距系统接收到目标后返回来的信号进行测距调焦，但远处信号微弱，6-7米以外的景物都作无限远处理，依靠景深或超焦距来保证清晰度，因此这种对焦的方法适用于短焦距镜头的傻瓜像机，在一些高级单反像机中大都作暗光下或夜间的辅助调焦装置。被动式自动调焦即直接接收分析来自景物自身的反光，远处同样能准确调焦，单反像机绝大部分是使用这种调焦方式，近年出现的高级傻瓜像机也有采用这种调焦方式的，因为它能满足大口径和长焦距镜头景深小的需要。,按测距区域可分为中心区自动调焦和多区域自动调焦中心区调焦是早期的、初级的方法，它只对画面中心靶区部分进行测距、调焦，主体如不在中心，必须先对主体调焦后锁定，再移动构图、拍摄，很不方便。,多区域（被动式）与多光束（主动式）调焦，可同时对画面的不同区域测距，并自动判断主体，完成对焦。佳能（Canon）EOS-10使用3点聚焦技术，取消了中央调焦靶区，主体不在画面中央也能精确调焦，特别是佳能EOS-5像机是1992年推出的专业像机，它将3点聚焦改为5点眼控聚焦，通过选择功能使点测光随5个测距点连动，将构图、调焦和测光融为一体，眼看到哪里，聚焦到哪里。其原理是先将使用者的眼球构造资料存入微电脑内，只要将视线集中注视位于对焦屏中5个对焦点的其中一个，机内发光管就会自动发出红外线照射到摄影者的眼球上，当特制的CCD（ChargecoupledDevice）电荷耦合器件读取从眼睛发出的光线后，能准确测出眼睛是在观看景物的哪一部分，自动将对焦点所对应的景物进行精确聚焦。,按调焦系统的工作方式中分为单次调焦、连续调焦等。单次调焦时，半按快门按钮即可完成调焦并锁住焦点，适用于拍摄静止的目标；有的还有调焦优先功能，调焦未完成就按不下快门。连续调焦的调焦系统是不停地追随动体调焦，可随时按下快门拍摄。,按调焦精度可分为两段式和多段式两种：两段式自动调焦多用于低级傻瓜像机上，半按快门钮，调焦发射窗发出红色的光（红外线），像机接收其反光，强为近，弱为远，近则调焦至1.7米左右，远则调至2.9米左右，只分两段，靠景深和超焦距解决远处景物的清晰问题。由于拍摄对像的色彩和反光率不一，常常产生误差，精度不高；多段式自动调焦不是根据反射光的强弱而是根据目标信号的位置调焦，比较可靠。其精度与镜头焦距、孔径、近摄距离及分段数有关，一般也分低、中、高三档。如尼康（NiKon）TW变焦型傻瓜像机是主动式红外调焦像机，它的调焦段有24段，有的甚至达到几百段，几近无级调焦。,按调焦驱动方式可分为镜头驱动和机身驱动两种。最早驱动马达是安装在镜头上的，太大，太笨重，外型怪异，价格昂贵，以后改用微型马达放在机身内驱动。近期佳期能EOS像机又返回来利用微型内置超声波马达和弧形马达改为镜身驱动了。它的好处是减少了机械连动装置，防止了因机械磨损带来的误差，提高了稳定性和灵活性；其反应的速度、精度和灵敏度有明显提高；可根据镜头焦距长短、扭力大小设计各种扭力适当的马达，符合当今世界自动调焦像机普遍采用多马达分散单独驱动以节省电能，提高适配性和可靠性的方向。,测光系统,测光系统能够自动测量出被摄景物的亮度。早期的测光表都是单体式的，根据测得的数据调整像机的曝光组合。属于入射式测光。由于这种测光表精确可靠，要求严格的专业摄影工作者仍在继续使用。,现代照相机装有内测光系统，能根据感光设备感光度和景物亮度测出曝光数据，既能自动实现适当曝光，也能手控操作，使用简单，便捷。由于大部分自动曝光照相机检测数据为视场平均光值，常受背景明暗的干扰，因而精度不高，往往需要根据实际情况适当进行调整。照相机的内测光系统均是测定被摄体反射回来的光亮度，是反射式测光方式。,一、测光方式按测光元件的安放位置不同，照相机的测光可分为外测光和内测光两种方式：(l)外测光方式在外测光方式中，测光元件与照相镜头的光路是各自独立的。这种测光方式广泛应用于平视取景镜头快门照相机中，它具有足够的灵敏度和准确度。单镜头反光照相机一般不使用这种测光方式。,(2)内测光方式这种测光方式是通过照相镜头来进行测光，即所谓TTL测光，与摄影条件一致，在更换照相镜头或摄影距离变化、加滤色镜时均能进行自动校正。目前几乎所有的单镜头反光照相机都采用这种测光方式。,成像系统,数码相机用光敏元件作为成像器件,将图像中的光学信息转化为数字信号。这种光敏元件是数码相机的核心部件之一,被称为图像传感器或影像传感器()。目前广泛被使用的图像传感器是(电荷耦合元件)、(超级)和(互补性氧化金属半导体图像传感器)。其中CCD的技术最早、也最为成熟，应用也最广泛。由于CCD具有稳定的影像品质，所以CCD至今都应用在中高档数码相机及数码摄像机的感测元件上。,由美国贝尔实验室于1969年发明。同年的12月,日本的索尼()公司也开始着手研究技术,1980年由发布了全世界第一个商品化的摄像机。在1999年日本富士开发出第一代的。器件本是一种可大规模生产的集成电路。应用技术的图像传感器是在20世纪60年代末期出现的,比传感器还要早出现几年的时间,但很快就被图像质量高、信号噪声小的传感器所超过。,进入了20世纪90年代,苏格兰爱丁堡大学和瑞典大学的研究人员取得了令人欣喜的成果,推动了图像传感器的快速发展,图像传感器的性能也得到了大大的提高,为新一代低噪声、优质图像和高彩色还原度的传感器的开发铺平了道路。近年来,美国国家半导体公司、斯坦福大学实验室、贝尔实验室、等公司都纷纷投入这项技术的开发研究工作。目前业界只有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士和夏普家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商应是索尼，飞利浦和柯达。,电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice）CCD使用一种高感光度的半导体材料制成，上有许多光敏单元，能把光线转变成电荷。从而形成对应于景物的电子图像，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。然后通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的存储器,CCD芯片分两大类1线型CCD即CCD的感光元件排列在一条直线上。它成像方式是CCD在光学系统成像所在的焦平面上垂直扫过，得到一幅完整的影像。传统的扫描仪都使用这种类型的CCD，因此我们又称它为扫描型CCD。线性CCD的这种工作方式决定了它得到一幅完整的影像需要很长的时间，即嚗光时间很长。自然它就无法用于拍摄动态的物体，另外在嚗光过程中需要一致的光线环境，它也不支持闪光拍摄。虽然有如此重大的缺陷，但线性CCD的感光元件可以做到很高的线密度，这样用线性CCD可以得到极高像素数量的影像，因此它仍然被用于数码相机，拍摄需要超高分辨率的静物影像。典型的例子是Agfa的StudioCam相机，它用三条线性CCD分别感应红蓝绿三色光，每条3648像素，色彩灰度为12位，可得到1640万像素分辨率高达4500*3648的图像，最终的影像容量高达50-100MB。其预扫描时间需要12秒，每一线依精度需要1/15-1/200秒。,2点阵CCD又称全幅式CCD阵列型CCDCCD为数码相机中可记录光线变化的半导体，通常以像素（megapixel）为单位。每一个光敏单元对应图像中的一个像素，像素越多图像越清晰。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率，也就是指这台数码相机的CCD上有多少个感光组件。这是影响成像质量的主要指标，像素越多，则最终图像的像素数就越多，图像的分辨率就越高。要注意的是并不是CCD上的所有像素都参与成像，其中一部分像素用于测光，自动聚焦和自动调整白平衡，所以相机的最高分辨率决定于CCD上的有效像素数量（这个数值有的用“像素生成”数值来表示）。,如果把CCD解剖，你会发现CCD的结构就像三明治一样，第一层是聚光镜片，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”,第一层是聚光镜片它是1980年初，由SONY领先发展出来的技术。这是为了有效提升CCD的总像素，又要确保单一像素持续缩小以维持CCD的标准面积。因此，必须扩展单一像素的受光面积。但利用提高开口率（采光率）来增加受光面积，反而使画质变差了。所以，开口率只能提升到一定的极限，否则CCD将成为劣品。为改善这个问题，SONY率先在每一感光二极管上（单一像素）装置微小镜片。这个设计就像是帮CCD戴上眼镜一样，感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。如此一来，可以同时兼顾单一像素的大小，又可在规格上提高开口率，使感光度大幅提升,第二层是“分色滤色片”CCD本身不能分辨色彩它仅仅是光电转换器CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。不过以产量来看，原色和补色CCD的产量比例约在2比1左右我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，而RGB三个字母分别就是Red,Green和Blue，这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。,原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感度，一般都可设定在800以上,第三层：感光层CCD的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。,二、CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，互补性氧化金属半导体CMOS的发展以CMOS为影像传感器的构想，早在1968年便被提出来了，不过当时由于技术未成熟，并未开发出有商业价值的感测器，直到1990年代次微米半导体制程技术成熟，才又使CMOS影像感测器成为焦点,CMOS和CCD一样同在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS和CCD都基于硅产品制造厂，使用的设备也非常相似，但由于设计思路、设计生产工艺和设计结构不同，使得这两种传感器在功能和性能上存在着很大的不同。CMOS的缺点就是太容易出现噪点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现像。,CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。同时，这几年来，CCD从30万像素开始，一直发展到现在的上千万，像素的提高已经到了一个极限。相对于而言,图像传感器对光线的灵敏度不好,信噪比也很低,这导致了其在成像质量上目前一段时期内还难以与全面抗衡。此外,就色彩还原的性能而言,也远比图像传感器要好得多。,图像传感器相对于的优势在于较低的制造成本。由于采用了用于传统器件制造的工艺,器件结构简单,成品率高,制造成本低,因而和采用专有制造工艺的相比,的