数码产品的成像原理？

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1、数码产品的成像原理摘 要 本文介绍数码相机的基本原理，比较其与传统相机之间的差异，提出选择数码相机的具体方法。关键词 数码影像 数码相机 像素 分辨率近年来数码技术飞速发展，数码相机在教学摄影尤其是医学摄影中的应用也越来越普遍， 数码相机所记录的影像当时就可以在液晶屏上看到拍摄效果，并且不需要进行复杂的暗房工作就可以很方便地通过计算机进行图像加工处理、打印照片、制作多媒体幻灯、储存备用等，由于它是数字化信息 ，还可以借助数字通讯网络，实现即时远距离传输。因此，数码相机越来越受到人们的青睐 ，已逐步成为计算机的外附设备而得到普及。一、数码相机的成像原理数码相机的成像原理可以简单的概括为电荷耦合器

2、件(CCD)接收光学镜头传递来的影像，经 模/数转换器(A/D)转换成数字信号后贮于存贮器中。数码相机的光学镜头与传统相机相同，将影像聚到感光器件上，即(光)电荷耦合器件(CCD) 。C CD 替代了传统相机中的感光胶片的位置，其功能是将光信号转换成电信号，与电视摄像相同。CCD 是半导体器件，是数码相机的核心，其内含器件的单元数量决定了数码相机的成像质量像素，单元越多，即像素数高，成像质量越好，通常情况下像素的高低代表了数码相机的档次和技术指标。CCD 将被摄体的光信号转变为电信号电子图像，这是模拟信号，还需进行数字信号的转换才能为计算机处理创造条件，将由模/数转换器(A/D)来转换工作 。

3、数字信号形成后，由微处理器(MPU)对信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式储存； 数码相机自身的液晶显示屏(LCD)用来查看所拍摄图像的好坏，还可以通过软盘或输出接口直接传输给计算机进行图像处理、打印、上网等工作。其工作原理及图像处理过程如下图：二、数码相机与传统相机的比较从外观和操作功能设置上看，数码相机与传统相机没有很大的差异，但工作原理和实际应用 还是有很大的不同。可从以下几个方面来看。1.感光载体：传统相机使用的是银盐感光材料胶卷，胶卷有黑白与彩色 之分，有感光高低之分，根据使用的不同，还有负片、反转片等之别，拍摄后要经过冲洗加工才能看到影像 ，不经过冲洗无法知道拍摄的好坏，感光材料

4、只能一次性使用，且图像效果较难改变，而数码相机不使用胶卷，拍摄好坏可以通过相机自身的液晶屏回放直接观看，对不满意的影像可以删除，存储器可以反复使用，拍摄后可由计算机来完成各种处理。2.影像质量：传统相机使用的卤化银胶片拍摄，影像质量以每英寸解像度多少作为指标，一般常用感光度 21 定的 35 毫米胶卷解像度为 3000 左右，相当于数码影像 2000 万像素以上水平。目前我们常见到数码相机像素多在 200 万左右，少数品牌可达 300 万像素。另外，卤化银胶卷对 捕捉景物的色彩和色调宽度大于 CCD 元件，CCD 元件在较亮或较暗光线下会丢失部分细节。从上述两个方面看，显然数码影像的解像度、层

5、次、质感、色饱和度等都远不如传统相机拍摄的图片。3.拍摄的敏捷性：HT传统相机按下快门即时记录，带有连拍功能的相机，每秒可拍 3-12 张连续 影像。而数码相机在按下快门，记录影像要慢约 1 秒种，这个时间差主要是供相机进行快门时间、聚焦、光圈等一系列调整，拍摄以后还要进行图像处理和存储，需要大约 2-5 秒的待 机时间才能拍摄下一张。从数码相机的反应敏捷性上讲，与传统相机差距较大，远不能满足 各种抓拍要求。4.影像处理：传统相机拍摄的影像必须经过暗房冲洗工艺来完成，冲冼工序要求严格且繁琐，非专业人员一般无法进行，相比之下，数码相机拍摄的影像处理起来就方便得多，可直接输入到计算机中处理后打印出

6、来，在计算机强大的功能下，可以对景像进行各种修改或创意处理，以至于改头换面，随心所欲实现各种创作遐想， 做到天衣无缝，不会显现任何破绽，这是传统摄影暗房技巧难以做到的。综上所述，两种相机各有优劣势，笔者认为，在相当的一段时间里，二者并存，相互不可取代。传统的照相发展已有百余年历史，卤化银胶片记录影像分辨率极高，画质无以伦比。而数码影像的发展只是近几年的事，发展非常迅速，技术逐渐成熟，有着广阔的潜力和发展前景，如果达到传统相机记录的影像水平，还有一段路程要走。这里并无评述两种相机好坏之意，只是说明两者各有其特点，可以根据实际需要来选择。三、对数码相机的评价目前，市场上的数码相机品种繁多，常见的品

7、牌有奥林帕斯、尼康、柯达、富士、佳能、三洋、索尼、宝利来、卡西欧等等。面对众多的品牌，各异的款式，评价它们可从以下几个方面去考虑。1.像素：像素通常作为划分数码相机档次的主要依据。CCD 的分辩率(像素点) 在一定意义上 决定了成像质量(图像分辨率)，在这里要注意区分两个分辨率的概念，CCD 的分辨决定了图像的分辨率，但这两个分辨率一般情况下是不相等的，CCD 分辨率大于图像分辨率，这是因为 CCD 作为光敏成像器件，在拍摄时，由于边缘光的影响，其边缘的像素点会出现一定的偏色和眩晕，当 CCD 像素大于图像拍摄像素时，边缘像素会自动被切除，从而去除偏色和眩晕 ，且切除越多越好。这就是厂家用 1

8、50 万像素的 CCD 生产最大可拍摄 13441008(135 万像素)的图像数码相机的原因。因此，CCD 的精度越高于拍摄图像精度越好。2.量化比特数：HT数码相机成像芯片上每个像素点接受被摄体成像光照后，会产生与光照成一定比例关系的模拟信号，模拟信号经模数转换为数字信号，数字信号的位数称作量化比特数。比特数反映了数码相机表现亮度和色彩的性能，比特数越高，图像层次感越强，色彩越逼真 。3.镜头：对于传统照相机来讲，镜头一直是影响成像质量的关键因素，由于数码相机的 CCD 分辨率远低于镜头，因此，对镜头的分辨率没有很高的要求。数码相机标明的镜头焦距不同于 35 毫米的普通相机。数码相机镜头上

9、标明 f:7.4mm，f:5.2-1 5.6mm 等数值，这是镜头焦距。以往我见到的 f:50mm、f:28-85mm 是针对 35 毫米相机而言的， 它的成像尺寸是 135 胶卷(24mm36mm)。而数码相机中 CCD 成像尺寸远远小于普通相机的成像尺寸。在数码相机的尺寸变小，焦距也变小，视角才能与普通相机相同。要注意说明书中对 应 35 毫米相机镜头的焦距数值。4.存储器：存储器可分为内置存储器和可移动存储器。内置存储器安装在相机内部，用于临时存储图像，装满后要及时向计算机转移文件，否则无法继续存入图像；可移动存储器(软 盘、PC 卡、CF(Compact Flash)卡、SM(Smar

10、t Media)卡等)装满后可取出更换，就象普通相 机拍完可换胶卷一样，所不同的是这些存储器可以删除和反复记录，使用方便、灵活。5.压缩方式：大部分数码相机设置二种或三种 JPEG 压缩方式供拍摄选择，有的数码相机同 时还提供了非压缩的 TIFF(Tag Image File Format)格式。压缩比大，占用存储空间小，但图像细节被压缩算法丢失多 ，图像分辨率低；压缩比小，可保留更多的图像细节不被压缩算法消除，图像细腻，层次表 现丰富，质感强，但占用存储空间大。6.接口：接口是数码相机连接外部设备的通道。常见数码相机的接口有：串行接口、并行接口、USB(Universal Serial Bu

11、s)接口、AV 接口、电源输入接口等，有的数码相机还提供了闪光同步接口、红外端口等。串行接口和并行接口是早期数码相机与计算机的连接口，现在大多数采用 USB 接口，USB 接口传输速度较前都快；红外端口可以直接与计算机或另一台数码相机传递信息；闪光同步接口用来进行复杂的闪光摄影。在选择时应考虑与相关设备连接匹配。7.电源：数码相机的液晶显示屏耗电量非常大，记录图像也比传统相机消耗 电能多。耗能大是数码相机的一大弊端，目前市场上见到的数码相机多采用四节 5 号电池供电，如使用普通碱性电池，用不了多久电池就会耗光。低耗能、大容量供电也是厂家逐步改进和解决的问题，在选择时应注意备有外部供电端口和低耗大容量供电的数码相机。