第五章数码相机

第五章数码相机第1页，共83页，2023年，2月20日，星期一

数码相机是一种采用数字化格式拍摄静止或者运动图像的相机。

一、数码相机的结构数码相机的种类很多，但基本结构都是一样的，都是由镜头、图像传感器CCD（CMOS）、A/D（模/数转换器）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口存储）等部分组成。第2页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码相机的结构第3页，共83页，2023年，2月20日，星期一第4页，共83页，2023年，2月20日，星期一

（1）镜头：是数码相机的主要部件，用于成像，一般都有变焦功能。镜头的焦距范围一般标在镜头上。成像质量的高低是评价镜头好坏的标准。

著名的镜头制造商有尼康、佳能和奥林巴斯等。

（2）图像传感器CCD/CMOS：数码相机的核心元件，直接关系到数码相机图像质量的好坏，是数码相机生产的核心技术之一。用于感受景物的光信号，并将光信号转换为电信号。

CCD（电荷藕合器件）和

CMOS（互补金属氧化物半导体）

的面积比胶片的面积要小得多。

第5页，共83页，2023年，2月20日，星期一CCD（电荷耦合器件）第6页，共83页，2023年，2月20日，星期一感光器件类型CCD/CMOS第7页，共83页，2023年，2月20日，星期一（3）取景器：用于观察被摄景物，取舍拍摄范围，确定聚焦和画面构图，显示拍摄参数和反映拍摄状态。同轴取景器与单镜头反光取景器：无视差取景取景范围：从取景器中所看到的范围与实拍范围基本相同。旁轴取景器：存在取景视差结构简单、拍摄噪音低、机身小巧、便携性好彩色液晶显示器：用于取景和观看拍摄效果以及显示一些相关信息。取景器类型：第8页，共83页，2023年，2月20日，星期一同轴取景原理示意图第9页，共83页，2023年，2月20日，星期一旁轴取景原理示意图旁轴取景不是通过镜头取景，而是通过独立取景器取景，所以近距离取景时会存在一定视差。旁轴相机主要优点就是机身设计小巧，而且没有单反相机反光镜工作时噪音和机振，广角镜头和超广角镜头强于单反相机。第10页，共83页，2023年，2月20日，星期一（4）数字信号处理系统：用于将电信号转换为数字信号。（5）光圈、快门和测光装置：准确测光，控制进光量。

（6）闪光灯：用于补偿曝光。一般都有几种闪光模式选择，例如强制闪光、自动闪光、禁止闪光等，提供很大的弹性。第11页，共83页，2023年，2月20日，星期一（7）储存媒体：

用于将照片以数字方式储存，流行的储存媒体有CompactFlash（CF卡）、SmartMedia（sm卡)和MemoryStick、SD卡等。一般采用外置活动式，方便换用。（8）输出接口：用于上传或下传影像资料至电脑，使用USB线，速度较快。第12页，共83页，2023年，2月20日，星期一存储器存储器第13页，共83页，2023年，2月20日，星期一第14页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码相机的特点：

不使用传统的感光胶片，所见即所得；照片易处理（修改、储存、传输等）；成像清晰度不如胶片；存在延时现象，不利于连拍等。第15页，共83页，2023年，2月20日，星期一第16页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码相机和胶卷相机的比较第17页，共83页，2023年，2月20日，星期一（1）像素数：是数码相机的一个最主要的技术参数，反映相机内部的光电转换芯片所包含的光电单元数，也是决定数码相机的成像分辨率的关键指标，该值越大，分辨率越高，相机价格就越贵。

（2）CCD尺寸：是CCD芯片的有效感光单元的对角线大小，数字越大越好，通常用分数表示。一般有1/1.8英寸CCD，也有2/3英寸（更好）和1/2.7英寸（稍差）的。

二、数码相机的主要技术参数第18页，共83页，2023年，2月20日，星期一（3）

光学变焦（OpticalZoom）：数码相机采用光学镜头结构来实现变焦。光学变焦不会改变成像效果。光学变焦倍数是指变焦镜头的最长焦距和最短焦距的比值。光学变焦倍数越大，取景范围的变化就越大。没有光学变焦的数码相机，档次相对较低。数字变焦（DigitalZoom）是利用软件运算将景物放大，不能保持景物的清晰度，数码变焦会改变成像质量。目前的数码相机基本都提供三倍的光学变焦。如：18—55mm镜头，70—200mm镜头。

（4）

感光度（ISO）：反映数码相机感光器件感光速度的参数，它是与传统胶卷的感光度相对应的。一般好的数码相机，感光度是可以在100/200/400ISO甚至更大范围调节的。

第19页，共83页，2023年，2月20日，星期一第20页，共83页，2023年，2月20日，星期一第21页，共83页，2023年，2月20日，星期一（5）最大分辨率：分辨率是衡量数码相机记录景物细节能力的一项指标，它的高低决定了所拍摄影像的清晰度高低。

数码相机能够拍摄的最大图像的面积，就是这台数码相机的最高分辨率。它与图像的像素有直接的关系，一张分辨率为640x480的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600x1200的图片，它的像素就是200万。实际上分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。第22页，共83页，2023年，2月20日，星期一CCD尺寸:1/2英寸~1英寸分辨率乘积对应像素640

X

48030720030万1600

X

12001920000200万2048

X

15363145728320万2304

X

17283981312400万2580

X

19364994880500万第23页，共83页，2023年，2月20日，星期一三、数码相机的类型第24页，共83页，2023年，2月20日，星期一

DSLR（DigitalSingleLensReflex）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800万以上，可以更换传统相机的专业镜头，有更快的连拍速度和更短的快门时滞。如尼康D1X、D1H、D200，佳能EOS-1DS、400D，富士S2PRO，美能达7D等，目前被广泛用于新闻摄影，体育摄影上。专业数码单镜头反光式相机(DSLR)第25页，共83页，2023年，2月20日，星期一民用型数码相机(DC)

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800万左右，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，属于“傻瓜机”系列，适于家庭、多媒体、保安和制证等方面。

中档民用数码相机的像素一般在1000万左右，如SONY828具有800万CCD像素和5倍的数码变焦。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。

高档民用数码相机的像素1000万以上，这些相机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。第26页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码机背

数码机背通常用于中幅相机和大型相机上，可方便地将现有中幅相机数字化，在机身上装卸也极为方便，可随时进行数码照相与传统照相方式的转换。数码机背主要用在要求苛刻的商业摄影、广告摄影方面，因为可获得极高的分辨率，有的像素水平达3000万，足以打出A0幅面以上的高质量图像。如：PHASEONE公司发布了两款中幅数码后备产品，它们是2200万象素的P25和1600万象素的P20，这两款后背产品都带有2.2英寸的LCD监视器，采用锂电池供应电力以及采用CF卡作存储。第27页，共83页，2023年，2月20日，星期一特殊形式的数码相机3D数码相机红外数码相机X光数码相机第28页，共83页，2023年，2月20日，星期一第29页，共83页，2023年，2月20日，星期一

数码相机的常见品牌国内品牌爱国者(aigo)明基(BenQ)

国外品牌佳能(Canon)卡西欧(Casio)富士(Fujifilm)柯达(KODAK)尼康(Nikon)奥林巴斯(OLYMPUS)松下(Panasonic)宾得(PENTAX)理光(Ricoh)三星(SΛmsung)索尼(SONY)

飞思（PHASEONE）第30页，共83页，2023年，2月20日，星期一四、镜头

镜头是照相机最重要的部件，镜头的作用是成像，成像质量的高低是评价镜头好坏的标准。一只高质量的镜头必须在解像力、色彩还原、反差、锐度以及校正像差等诸方面都要达到一定的标准。

第31页，共83页，2023年，2月20日，星期一镜头视场角示意图第32页，共83页，2023年，2月20日，星期一镜头的类型标准镜头镜头的视角从40。到55。之间称为标准镜头。标准镜头的焦距与底片的对角线长度大致相等,焦距一般在40mm-70mm之间。标准镜头的视角和人眼视角相似，拍摄景物的透视效果符合人眼的习惯，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。第33页，共83页，2023年，2月20日，星期一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。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。第34页，共83页，2023年，2月20日，星期一摄远镜头摄远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，摄远镜头也称为望远镜头或长焦镜头。

摄远镜头特点是焦距长、视角窄、相对口径小。

第35页，共83页，2023年，2月20日，星期一第36页，共83页，2023年，2月20日，星期一4.变焦距镜头变焦距镜头的焦距是可以调节的，避免了变换镜头的麻烦。变焦镜头最长焦距与最短焦距之比叫作变焦比，变焦比有2倍、３倍、４倍、６倍、10倍、12倍等多种。

第37页，共83页，2023年，2月20日，星期一

在摄影领域，焦距主要反映了镜头视角的大小。对于传统135相机而言，50mm左右的镜头的视角与人眼接近，拍摄时不变形，称为标准镜头，一般涵盖40-70mm的范围，18-40mm称为广角或短焦镜头，70-135mm称为中焦镜头，135-500mm称为长焦镜头，500mm以上称为望远镜头，18mm以下称为鱼眼或超广角镜头，这种范围的划分并没有严格的定义。第38页，共83页，2023年，2月20日，星期一第39页，共83页，2023年，2月20日，星期一5.特殊镜头微距镜头透视调整镜头柔焦镜头自动调焦镜头闪光摄影镜头第40页，共83页，2023年，2月20日，星期一第41页，共83页，2023年，2月20日，星期一第42页，共83页，2023年，2月20日，星期一1．快门：控制曝光时间的装置。快门速度盘上标定的是实际快门速度的倒数，用1、2、4、8、15……等表示。

B门：按下快门钮快门即开启，松开则关闭，一般须同快门线配合使用。

T门：当按下快门钮时，快门开启；关闭快门则需要再按一次快门钮。

五、快门、光圈和景深第43页，共83页，2023年，2月20日，星期一快门的类型a.中心快门（即镜间快门）：快门速度不高，无法拍摄高速动体，但它能使整个像场同时曝光闪光同步不受影响。第44页，共83页，2023年，2月20日，星期一焦平面快门（即幕帘快门）：快门速度高，一般可达到1/1000～1/2000秒，有的甚至达到1/8000秒，镜头可更换，但拍摄动体易产生形变，且无法做到每一挡速度都与电子闪光灯同步。第45页，共83页，2023年，2月20日，星期一c.电子快门：结构简单，振动小，可靠性高。d.程序快门：易实现自动曝光。第46页，共83页，2023年，2月20日，星期一2．光圈：是在镜头中间由数片互叠的金属页片组成的可变光阑。有效孔径：指光阑的最大直径与镜头焦距之比，它标志着镜头的通光能力。相对孔径：指改变后的光阑直径与镜头焦距之比，它标志着光阑改变后镜头的通光能力。光圈系数：也称F系数，是相对孔径的倒数，标刻在镜头光圈上，一般表示为1；1.4；2；2.8；4；5.6；8；11；16；22；32，相邻两级的通光量相差2倍。第47页，共83页，2023年，2月20日，星期一光圈的作用：

a.调节镜头的相对孔径，控制进光量；

b.调节景深

c.调节镜头的像差

d.调节镜头的分辨率第48页，共83页，2023年，2月20日，星期一3．景深:指拍摄景物的清晰范围。从被摄物到最近清晰点的距离叫前景深，被摄物到最远清晰点的距离叫后景深，前景深与后景深之和叫全景深，简称景深。景深原理图第49页，共83页，2023年，2月20日，星期一第50页，共83页，2023年，2月20日，星期一第51页，共83页，2023年，2月20日，星期一影响景深的因素

a.光圈:u、f不变，则光圈大，景深小；光圈小，景深大。

b.焦距：u和光圈不变，f越长，景深越短；f越短，则最深越长。

c.物距：f和光圈不变，物距愈远，景深愈大；物距愈近，景深愈小。第52页，共83页，2023年，2月20日，星期一第53页，共83页，2023年，2月20日，星期一大景深照片第54页，共83页，2023年，2月20日，星期一六、数码相机的自动控制系统自动测光自动曝光自动对焦第55页，共83页，2023年，2月20日，星期一自动测光：通过照相机上的内测光系统进行。单镜头反光照相机采用TTL测光。

（1）平均测光：测整个画面亮度的平均值，易产生失误。

（2）点测光：可精确测量画面中央一小部分景物的亮度，操作较复杂，适用于专业摄影者。（3）中央重点测光：偏重测量画面中央的某一小块范围，将点测光和平均测光结合起来。偏重于主体测光。（4）分区综合测光（矩阵测光）：采用五区域矩阵测光，整个视场分为五个部分同步测定，所测数据经过处理输入机内电脑，由微型电脑储存的数据资料进行比较然后作出判断。这种测光能排除异常的亮度干扰，选出最佳曝光组合。第56页，共83页，2023年，2月20日，星期一第57页，共83页，2023年，2月20日，星期一2.自动曝光：根据胶卷的感光度和测光结果，通过微电脑确定光圈和快门的曝光组合，进行自动曝光。

(1)光圈优先式：根据需要先确定光圈，再由照相机自动选取相应快门时间的曝光模式。

(2)快门优先式：根据需要先确定快门速度，再由照相机自动选取相应的光圈与之配合进行准确曝光。

（3）程序控制式：不需要预先调定光圈或快门速度，照相机根据实际情况，选择合适的曝光程序，自动确定光圈和快门速度的组合，进行曝光。

第58页，共83页，2023年，2月20日，星期一3.自动对焦：根据被摄主体的距离，镜头自动移动完成调焦。

（1）红外系统：主动式自动对焦方式，通过红外线的反射测被摄物与照相机之间的距离。（2）声纳系统：主动式自动对焦，通过超声波的反射测定被摄物与照相机之间的距离。（3）对影系统：被动式对焦系统，通过两个反光镜（一固定，一活动），将影子反射到机内的两个光电感应体上，当两个影子的反差完全一致时，输出的信号最强，此时完成调焦。（4）相位检测系统：被动式光电自动调焦装置，是由对影系统发展过来的更精密的高级系统。

第59页，共83页，2023年，2月20日，星期一七、数码相机的使用和维护（1）调节和设定a.白平衡设置：防止偏色的技术保证。一般白平衡有多种模式，可以适应不同的场景拍摄，如：自动白平衡、灯泡白平衡、日光灯白平衡、室内白平衡、夜景模式、手动调节等。

手动预设白平衡的方法：将白色物体放在拍摄光线下，将相机对准白色物体并使其全部充满整个取景器，按下快门按钮。

可以利用白平衡调节来进行创意拍摄，起到某种滤镜的效果。数码相机的使用第60页，共83页，2023年，2月20日，星期一b.感光度：设为自动ISO，或根据实际情况选择合适的感光度。c.曝光补偿：先设定测光方式，再根据实际情况选择手动曝光补偿，曝光量用EV值表示。d.闪光设置：根据实际情况选择合适的闪光模式或进行闪光补偿设置。e.保存设置：画面质量与尺寸、效果、鲜明度等设置。第61页，共83页，2023年，2月20日，星期一（2）取景构图（3）拍摄:

根据实际情况灵活选择光圈、快门，使用手动或自动聚焦。注意拍摄过程中的延时现象。（4）记录与保存（5）输出：通过USB口（或串口）、s-video输出到电脑或电视。第62页，共83页，2023年，2月20日，星期一操作使用数字照相机的一般过程第63页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码相机的常用拍摄模式

相机拍摄模式的转换是依靠旋转“拍摄模式转盘”来进行的。1、AUTO（全自动模式）

你只要取景、对焦、按下快门即可拍照。至于白平衡、快门、ISO值等都交给相机自动处理。在此种模式下，由于参数设置的不精确，导致成像很一般，毫无特色可言。第64页，共83页，2023年，2月20日，星期一2、P（程序自动曝光模式）

这种模式可以让相机自动设置快门速度和光圈大小，与AUTO模式相同。如果不能取得正确曝光，液晶显示屏上的快门速度与光圈值便会以红色显示。这时可以手动调节许多参数。如:可以通过开启闪光灯、手动改ISO值、曝光补偿等方式使图像正确曝光。第65页，共83页，2023年，2月20日，星期一3、S/Tv（快门优先拍摄模式）

在快门优先模式下，先设置快门速度，相机会自动选择合适的光圈值。在快门速度设置好后，半按快门，在对焦过程中如果发现光圈值显示为红色，表示图像曝光不正确。这时需要更改快门速度值，直至光圈值显示为白色为止。第66页，共83页，2023年，2月20日，星期一4、Av（光圈优先拍摄模式）

即事先设置好所需要的光圈大小，数码相机会根据拍摄条件自动调节其它参数。利用这种模式，可以有效地控制景深的大小。选择较低的光圈值（开大光圈），景深变小，使背景柔和。选择较高的光圈值（缩小光圈），景深变大，使整个前景和背景都清晰。

如果快门速度在液晶显示屏上以红色显示，即表示图像曝光不正确需要更改光圈值，直至快门速度以白色显示为止。第67页，共83页，2023年，2月20日，星期一5、M（全手动拍摄模式）

此模式需要我们以手动方式调节快门与光圈的参数，没有相当功底的摄影经验是难以正确曝光的。但在此种模式下学摄影是进步最快的。

自动曝光功能会根据所选择的测光方式自动计算标准曝光量。半按快门按钮时，液晶显示屏上会出现标准曝光及所选曝光的差值，如果其差值超过正负2级，“-2”、“+2”会以红色显示。这时必须修改快门或光圈的值，直至曝光正确为止。第68页，共83页，2023年，2月20日，星期一6、A-DEP（景深优先模式）

在这个模式中，相机会自动检测最近和最远被摄体间的距离，自动找出合适的对焦点并算出所需的光圈，以保证最近和最远的景物都能清晰成像。如果你正在为如何确保画面的景深而苦恼，不妨使用这个模式来进行拍摄，这时相机会自动为你选择对焦点和光圈值。第69页，共83页，2023年，2月20日，星期一7、人像拍摄模式

(面部优先)

如果想使拍得的主体清晰而背景模糊，可使用此模式。要获得背景逐渐柔和的最佳效果，在构图时把拍摄主体身体的上半部分尽量占满取景器或液晶显示屏。将变焦倍率设置为最大则效果更明显。8、风景模式

在此种模式下进行拍摄，光圈和快门值都比较适中，能让人物和风景都成像清晰。第70页，共83页，2023年，2月20日，星期一9、夜景拍摄模式

这种模式也叫“慢速快门闪光同步模式”，最适合于拍摄包含前景人物的夜景照片。相机会用较慢的快门速度配合闪光灯闪光来拍摄，使主体和背景都得到合适的曝光。为了防止照片模糊，一定要使用三脚架，以保持机身的平稳，保证有足够的曝光和画质。另外，在闪光灯闪了以后，人物不能马上移动，否则会使图像模糊。如果只是拍摄夜景，就不要使用闪光灯。因为闪光灯的有效距离比较短，很容易忽略掉主体后面的景物。第71页，共83页，2023年，2月20日，星期一10、高速快门拍摄模式

此模式用于拍摄快速移动的物体，例如抓拍水滴或运动的物体。

11、慢速快门拍摄模式

此模式用于拍摄移动主体，使其模糊显示，用以制造柔和效果，如溪水、河流等。12、SCN（特殊场景模式）

有植物、雪景、海滩、焰火、潜水、室内这六种模式供选择。第72页，共83页，2023年，2月20日，星期一13、全景图拍摄模式

此模式主要用于风景拍摄。它可以把拍摄的若干个画面合并为全景图像。为画面构图时，要使各相连的画面重叠30%至50%，并把垂直误差限制在图像高度的10%以内。

当你拍摄完第一幅图像后，相机的液晶屏上会保留第一幅图像，允许你再构图拍摄第二幅图像。用同样的方法可以完成全景图像的拍摄。为了获得最好的效果，一般采用水平移动（旋转）相机来拍摄连续图像。当然，三角架是不可少的。在拍摄时不可改变焦距，否则会造成相临的画面变形而无法连接。

要创建全景图像，需要在计算机上进行拼接。可使用随机附送的PhotoStitch软件来进行。

14、摄像模式

此模式可以拍摄有声短片，以AVI格式记录。第73页，共83页，2023年，2月20日，星期一数码相机的维护（1）镜头的维护：防潮、防尘、防划伤，加盖、UV镜进行保护。（2）长期不用时，要经常动一动快门。（3）照相机要保持清洁、干燥。（4）电