数码相机的结构及工作原理

1、5/6/20221数码相机的结构及工作原理dws主讲:黄伟洪5/6/20222介绍n无论是数码照相机还是光学相机，都可拍摄静止图像（照片）。虽然两者在结构上有一定的分别，但基本的原理却是相通的。在拍摄照片的时候，都是先把相机对住被拍摄物，然後决定拍摄的范围，调校焦距，通过快门速度及缩小光圈来调节曝光量，最後按下快门进行拍摄。5/6/20223镜头部分镜头镜片组机构光圈快门机构电子控制线路5/6/20224相机的构成n数码相机与光学相机从结构上来说有很多相似的地方，都由两部分组成： 一、镜头部分 二、相机部分 5/6/20225镜头部分 n镜片组机构 n光圈快门机构n电子控制线路镜片组单元自动对

2、焦单元电动变焦单元光圈单元快门单元功能控制单元信息接口单元电源接口单元5/6/20226何谓何谓Optical Zoom Optical Zoom 和和Digital ZoomDigital Zoom（光（光学变焦和数码变焦）学变焦和数码变焦） 光学变焦是指相机通过改变光学镜头中镜片组的相对位置来达到放大倍数，因此光学变焦的画质是最好的，目前数码相机最大的光学倍数约为10倍，但是一般机种都在26倍之间。一台拥有光学10倍变焦的数码相机已经约和一支400mm照相机望远镜头倍数相当了。而数码变焦实际上是一种将所拍到的画面局部放大的结果。试想若是把一张3x5的照片放大50倍，那画面的画质一定会变粗糙

3、，而且放的愈大愈粗糙。但在拍摄远景时可根据实际情况选取距离及清晰度的最佳点. 5/6/20227 典型的焦距概念 对于相机而言，焦距在16mm28mm为超广角，28mm50mm为广角，50mm100mm为中焦， 100mm400mm为长焦。16mm 28mm 35mm 50mm 100mm 135mm 200mm 400mm 广角 中焦 长焦5/6/20228SONY DSC-P9 39mm5/6/20229SONY DSC-P9 117mm5/6/202210SONY DSC-P9 234mm5/6/202211光圈与快门的概念 光圈是相机镜头中的可以改变中间孔径大小的机械装置，它有两种基本

4、用途：一是帮助获得正确投影；二是通过缩小或放大光圈以调节镜头通光量的多少，来控制感光材料的曝光量。光圈大小会对通光量、景深、清晰度、镜头眩光以及反差等造成影响，其单位通常用小写的“f表示。5/6/202212光圈与快门的概念n快门是控制胶片曝光时间长短的一种机械或电子装置，通常快门装置都设计在机身或者镜头内。一般情况下，手持相机拍摄时，为了保证图片的清晰度，采用的快门速度不能低于镜头焦距的倒数，这个数值可称为“安全快门”。5/6/202213光圈光圈值值（ （f） ）光圈孔径光圈孔径 光圈、快门的标注方式光圈、快门的标注方式 标示数值越大，光圈孔径越小、景深越大标示数值越大，光圈孔径越小、景深

5、越大 1.44.52.85.68.016标示数值越大，快门速度越快标示数值越大，快门速度越快11/81/21/301/1251/2000快快门门速度速度快快门门速度（速度（S） ）5/6/202214 注意事项n这里需要指出的是拍摄运动的物体时如果快门速度低于1/125秒，运动的物体在胶片或CCD传感器的不同部位成像，所拍摄出来的照片效果可能不清晰，而当快门速度很快时，运动的物体在胶片上的成像还没有明显移动而曝光过程已经完成，照片效果就比较清晰，这样就相当于将运动的物体凝固在了画面上，所以大家在拍摄运动的物体时尽量选择较快的快门速度，然后调节光圈大小进行正确曝光，如果你想让运动的物体在胶片上留

6、下运动轨迹来增强动感，还是可以选择比较慢的快门速度。5/6/202215图图像像处处理理系系统统程程序序曝曝光光系系统统按测光值给出不同的曝光组合并控制光圈、快门进行曝光，按测光值给出不同的曝光组合并控制光圈、快门进行曝光，方式有程序曝光、光圈优先、快门优先、全手动等方式有程序曝光、光圈优先、快门优先、全手动等控制控制CCD感光并对图像讯号进行采样、处理，将感光并对图像讯号进行采样、处理，将处理好的图像文件存入记忆棒。处理好的图像文件存入记忆棒。AF系系统统控制镜头的自动对焦，有主动式对焦和被动式对控制镜头的自动对焦，有主动式对焦和被动式对焦两种工作方式焦两种工作方式功能控制系功能控制系统统控

7、制相机的各项功能操作，比如电动变焦、快门控制相机的各项功能操作，比如电动变焦、快门控制、菜单选择、液晶屏切换、内光灯控制等控制、菜单选择、液晶屏切换、内光灯控制等5/6/202216 CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器）是摄像机、数码相机的心脏，负责捕捉影像的重要工作。它最初是为摄像机设计的，随着技术的不断进步，其分辨率逐步提高，色彩还原日渐逼真，已经可以胜任高分辨率的静态图像拍摄了。 尽管目前CCD已经能做到500万甚至更高的分辨率，但这并不意味着每个像素都能捕捉任何一种色彩。实际上，CCD本身是不能分辨色彩的-它是“黑白”传感器。所以，在实际应用时需要加上彩色滤

8、镜阵列（CFA，Color Filter Array），一般就是给CCD器件表面的滤镜层涂上不同的颜色。 CCD概念5/6/202217 CCD的构造nA-分光棱镜nB-RGB滤色涂层nC-CCD感应器nCCD上感光元件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在元件上，整个CCD上的所有感光元件所产生的讯号，经由运算电路进行处理后，就构成了一个完整的画面。5/6/202218自动对焦（AF）n主动式AF：相机上的红外线发生器、超声波发生器发出红外光或超声波到被摄体。相机上的接受器接受反射回来的红外光或超声波进行对焦。n被动式AF：直接接收分析来自景物自身

9、的反光进行自动对焦的方式.这种自动对焦方式的优点是;自身不要发射系统，因而耗能少，有利于小型化。 n主动、被动式自动对焦方式各有千秋，一般数码照相机上都具有二种自动对焦方式，可以互补使用，自动切换,发挥其强项，克服其弱点。 5/6/202219 程序曝光n数码相机的程序曝光系统可以根据测光值自动计算出正确的曝光量，并可根据现场光源情况以及镜头的焦距自动给出恰当的光圈、快门组合进行曝光。当然，这些曝光程序也可以由用户根据自己的要求进行手动选择。最常见的曝光程序有：肖像模式、风景摄影模式、运动模式、月光模式、月光肖像模式等。n部分高级数码相机还为有经验的摄影者提供了光圈优先（A）、快门优先（S）以

10、及全手动模式。5/6/202220不同曝光程序的工作方式n肖像模式：优先考虑大光圈，以利于虚化背景n风景模式：对焦于无限远处，使用较小光圈保证景深n月光模式：优先使用低速快门，保证充足的曝光量n月光人像模式：使用低速快门并结合闪光灯拍摄n光圈优先：由用户设定光圈，相机自动设定快门速度n快门优先：由用户设定快门速度，相机自动设定光圈n手动模式：快门速度和光圈值都由用户自行设定5/6/202221白平衡的概念 要解释什么是“白平衡”，必须先说明什么是白色。物体反射出的颜色受光源色彩影响很大，人的大脑可以侦测并更正光源引起的这种色彩改变，因此无论是在晴天、阴天的室外还是室内、萤光灯下，人们看到的白色

11、物体都是白色的。然而，数码相机就不同，它所“看到”的由不同光源产生的“白色”是不尽相同的：有的含有浅蓝色，有的含有黄色或红色。为了更正这一点，使数码相机“看到”的效果贴近人的感觉，它就必须模仿人类大脑，根据光源来调整色彩，以便在最终的相片中能够呈现出肉眼所看到的正常的白色。这种调整就叫“白平衡”。 5/6/202222数码相机与光学相机的区别n数码相机与普通相机最大的差别是，普通相机使用胶卷记录影像，而数码照相机则使用数字储存媒体，如Memory Stick记忆棒。 5/6/202223 目前主流的存储卡nCompact Flash(CF)卡（佳能、尼康、富士）nSmart Media(SM)

12、卡（富士、奥林巴斯）nSD卡（松下、柯达、柯尼卡）nMemory Stick(记忆棒)（索尼、柯尼卡）nXD卡（奥林巴斯、富士）nMicro Drive(微型硬盘)（佳能、尼康、富士、奥林巴斯）5/6/202224数码相机与光学相机的区别数码相机与光学相机的区别图图片片记录记录在在记忆记忆棒棒中中光光学学镜头镜头从从数数码码相相机机光光学学镜头镜头在在电脑电脑上欣賞上欣賞照照片片图图片片记录胶记录胶卷卷中中从从光学光学相机相机经经冲冲印后印后获获得得照片照片5/6/202225光学相机与数码相机的使用成本光学相机彩色反转片：成本：40元，10卷400元 冲费：15元，10卷150元每月用10卷：550元 一年总计：6600元彩色负片：成本：20元，10卷200元 冲扩费：40元，10卷400元每月用10卷：600元 一年总计：7200元5/6/202226光学相机与数码相机的使用成本数码相机记忆棒：128M约768元，两个约1536元1.保存介质：CD-R约5元/张，每月用1张，一年60元2.喷墨打印：360张6寸纸约300元，彩色墨水约600元 每月900元，一年10800元3.数码出相：1张6英寸1.5元，每月360张为540元 一年6480元5/6/202227光学