数码摄影技术A04.ppt

1、数字摄影技术,开启数字新生活,第二节 数码相机的性能,.图像传感器 图像传感器，通常为电荷耦合器件（CCD，与摄录一体机中使用的电荷耦合器件类似），是数字相机的核心。 相机所使用的传感器的像素数并不是影响相片质量的唯一因素，但却是主要因素 高像素相机可产生最清晰的图像、最真实的色彩和最逼真的皮肤色调。,有些数码相机使用CMOS（互补型金属氧化物半导体）传感器以降低成本，但这样会使捕获的图像偏黑而且不够精细。 图像传感器分为CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补型金属氧化物半导体）两种。 赞成CCD芯片的主要论据是这种芯片比CMOS更灵敏，因此可在昏暗的光线下照出较好的相片。 用CCD芯片的相机

2、照出的相片也比CMOS清楚，使用COMS芯片有时会有“噪声“问题图像上有些缺点。,、数字影像中的数字信息是如何记录的 数字影像：只是一系列数字,例如14372642853985等等. 硅片：数字相机,影像记录在硅片上.放大芯片可见表面由许多微小的点组成.每个点相当于胶片的卤化银颗粒.只是芯片上的点是硅,而不是卤化银.,CCD(电荷耦合器件)：关键要记住CCD是一种表面有许多微小硅点的芯片. 每个硅点都具有独特的光敏特性,使投射到其上的光线转换为微小的电流, 并将该电流输入到另一块芯片,把电流转换成一个数字. 实际上,照射到芯片上每个硅点的光线强度和颜色在相机中都被“记忆”为一个数字.,1、用D

3、C拍摄景物时，景物反射的光线通过DC的镜头透射到CCD上。 2、当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发释放出电荷，感光元件的电信号便由此产生。 3、CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。 4、经过放大和滤波后的电信号被送到A/D，由A/D将电信号（此时为模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比。这些数值其实就是图像的数据了。 5、不过单依靠第4步所得到的图像数据还不能直接生成图像，还要输出到数字信号处理器（DSP）。在DSP中，这些图像数据被进行色彩校

4、正、白平衡处理（视用户在DC中的设定而定）等后期处理，编码为DC所支持的图像格式、分辨率等数据格式，然后才会被存储为图像文件。 6、最后，图像文件就被写入到存储器上（内置或外置存储器）。, 数码相机的结构组成 (1)感光成像器件； (2)信号处理部分； (3)成像物镜与曝光控制部分； (4)控制电路； (5)取景器部分； (6)电源； (7)图像存储部分； (8)输出接口。,、一块芯片能够记录多少信息 胶片：一张35mm柯达克罗姆彩色反转片可以记录数十亿条信息.其他一些“颗粒状的”胶片,尤其高速胶片只能记录几亿条. 硅片：目前消费类数码相机的硅片通常能够记录几百万条信息。, 胶片与硅片的较量：

5、 相对“10亿”而言,几百万真不算多.实际应用另有深义.“10亿”是理论所得,实际并没有这么多. 首先是因为卤化银颗粒的重叠,导致重复记录. 其次是现实我们只能够做得非常好,非常接近,但远非完美！(完美的照明,完美的曝光,完美的稳定性,完美的聚焦,完美的镜头,以及其他“完美的”因素使每张胶片都得到最大量的信息.),第三,所使用胶片的理论限度大多低于柯达克罗姆彩色反转片. 结果：在显微镜下观察胶片,如果在每个方面都是“完美的”,大约能够记录5000万6000万条信息.最差情况下,即使用一次性照相机(其采用的是塑料镜头)手持拍摄的影像,大约只能记录1000万2000万条信息.,、像素的作用 1、胶

6、片是如何记录光线的 曝光:光线通过镜头照射到卤化银晶体,晶体结构发生变化形成“潜在”影像.显影:化学药浴使曝光的卤化银转化为黑色的金属银,形成可见的影像. 2、CCD是如何记录光线的 “曝光”:光线硅点(像素)电荷数字 “显影”：数字电荷,3、表示一幅图像的分辨率有3种方法： 由像素的总数目 B 像素/英寸（ppi） C 点/英寸（dpi）。 4、目前，一般彩色电视机的分辨率为320X525，总像素在16.8万左右， 5、人眼睛的分辨率为11000X11000，总像素在12亿左右， 6、传统感光胶卷的像素在2百万以上， 7、目前高档商用数码像机的分辨率，以顶级数码单反佳能EOS-1Ds Mar

7、k III为例：总像素数：2190万,1)光线强度的记录: 每个像素提供1字节的数字信息(8位,如01101010)。 一个8位的二进制数可以表示位于0到255范围内任一数值(或256个离散数值). 所以每个像素均可以用256级不同强度级别中的某一级来表示照射到其上的光线量. 这些强度通常用“灰度”表示.(像素不直接记录颜色。只记录照射到其上的光线强度,该强度位于256级灰度中),2)光线颜色的记录: 芯片上每个像素都覆盖或红或绿或蓝色“滤光镜” 过滤红光的像素: 对红光反应.即红光照射时产生电荷,蓝光或绿光不能通过而不发生反应.所以当它被蓝或绿色光线照射时,不产生任何电荷. 过滤绿光的像素:

8、 对绿/蓝光反应.绿光=蓝光+黄光.所以绿光照射时产生电流,蓝光照射时也产生电流(较绿光少),红光照射时不产生电流. 过滤蓝光的像素: 对蓝/绿光反应.蓝光照射时产生一“满”电流,绿光照射时产生某些电流,红光照射时不产生任何电流.,(3)芯片能够重现多少种颜色？ 每种滤光像素可以记录256种不同级别的灰度;对应RGB一种颜色有三种独立的像素,分别测量红,绿,蓝各自的光强. 256256256=16777216 换句话说,一块CCD芯片可以区分出16，777，216种颜色,比眼睛通常能够分辨出来的多多了.在成像彩色还原的准确程度方面,也比我们从胶片得到的要好.所以CCD芯片记录颜色的能力优于胶片

9、. 可以不必记住任何算法,但是要知道一块典型的芯片能够记录1600万种以上的颜色！即使数码相机中最次的芯片也是如此.,、人工痕迹 1、插值 为了避免丢失信息,应用软件程序“猜测”空白像素位置的信息(“可能”具有的亮度和颜色的量值).“猜测”的过程就叫“插值” 猜测方案：假设亮度颜色与它附近像素记录的亮度颜色相同.,插值运算在两种色彩交界处产生了一个非真实的色彩。,2、人工痕迹 是指影像的某些部分不真实,是数字系统中某种“干扰”造成的结果.(就像某些高速胶片上的颗粒)原因是软件程序有时猜测“错误”,致使在影像中得到“噪声”,(一些粗糙的小点).,3、如何减少人工痕迹 (1)使用具有高分辨率芯片的

10、照相机 (2)制作小照片 (3)确保被摄对象具有明亮的照明 (4)使用图像编辑程序(但不要指望除去所有的人工痕迹),4、制作更大的照片会发生什么？ (1)照片越大越容易看到人工痕迹。 (2)肉眼可见组成影像的单个点A、被摄对象的边缘问题显得更为突出B、图片越大,这些点离的越远,连续光滑的线条变成“阶梯”状的点这种“阶梯效果”被称为【混叠】,第四节数码相机的镜头,、镜头 （1）变焦倍数 镜头的变焦倍数关系其对物体的抓取水平,体现其望远能力. 135相机镜头焦距:广角(90mm)长焦/远摄,(2)数码镜头焦距折算: 标准镜头：是指焦距大约等于感光面(底片,CCD或CMOS)的对角线长度的镜头.拍摄

11、视角和人眼视角相近. 如135相机:感光面尺寸3624mm,对角线长度43mm.因此43mm左右焦距的镜头为标准镜头,习惯上取50mm左右. 再如120相机:感光面尺寸有4560mm,6060mm,9060mm,因此标准镜头焦距范围为75110mm.,对于数码相机:感光面尺寸随相机不同而不同,以相机镜头的真实焦距难以比较不同相机的拍摄范围.都换算到等价135相机的镜头焦距后进行比较. A.如CanonEOS-1Ds,KodakDCS14n相机,和135相机有相同的感光面积(即3624mm),镜头焦距和135相机一样. B.感光面尺寸长宽比3:2(同135相机感光面的长宽比).大多是单反可交换镜

12、头的相机基本上都是专业相机。,C.感光面尺寸长宽比4:3(同显示器屏幕长宽比).大部份是民用相机(也有极少数是单反专业相机。 B.感光面尺寸长宽比3:2(同135相机感光面的长宽比). 这类数码相机,尽管都使用135相机的镜头,但视角不一样. 将镜头焦距换算成等效焦距的核心是两者对角线视角必须相等,(3)光学变焦(物理变焦)和数码变焦 数码相机变焦真正起作用的是光学变焦, 数码变焦只是使被摄物体在取景器中显示大小,对物体的清晰程度没有任何作用.要注意区分. 镜头变焦倍数变焦倍数越高越能更好地适应各种拍摄环境. 但变焦倍数增大也导致镜头体积加大,成像质量下降. 日常拍摄焦距在30105mm的3倍变焦,也可以考虑28200mm的7倍变焦.,（4）镜头口径 口径小的数码相机,在光线比较暗的情况下难于拍出好的效果(既使有大的像素) （5）镜头的品牌 镜头成像质量判断的复杂性以及市场的筛选与淘汰使得信任品牌成为一条寻找好镜头的捷径. 德国名牌镜头：蔡司(Zeiss),莱卡(