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1、高职高专“十一五”计算机类专业规划教材 现代办公自动化,主编 马永涛 参编 何曙辉 速云中 机械工业出版社,第8章 数码相机,学习目标： 1）了解数码相机的发展历程。 2）掌握数码相机的基本原理。 3）熟练掌握数码相机的使用与维护方法。,第8章 数码相机,8.1 数码相机的发展历程 8.1.1 数码相机的发展历程 8.1.2 数码相机的分类 8.2 数码相机的基本原理 8.2.1 数码相机的基本结构 8.2.2 数码相机的工作原理 8.2.3 数码相机的特性,8.3 数码相机的使用与维护 8.3.1 选择数码相机的基本要点 8.3.2 数码相机的使用技巧 8.3.3 数码相机的维护与保养,随着
2、数码科技的发展，视听和通信领域的结合，在二十世纪九十年代，崭新的数码影像产品数码相机诞生了，它使传统的摄影技术发生了一次重大的变革，优越于传统的胶片相机。数码相机，简称DCS（Digital Still Camera）。其实质是一种非胶片相机，它采用CCD（电荷藕合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）作为光电转换器件，将被摄物体以数字形式记录在存储器中。,8.1 数码相机的发展历程,8.1.1数码相机的发展历程 相机在我们生活和工作逐渐变成不可缺少的一部分，它的广泛应用逐步成为21世纪广大百姓的一个新的家电，也是现代办公中不可或缺的办公设备。,第一款数码相机（见图81所示）的发明到现在有十
3、多年了，而真正作为商品投放市场10年都不到，在如此短的时间内得到极大的推广，应归功于信息技术的发展。,图81 早期数码相机,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CCD的研究。,通过索尼的研发团队8年的研发，终于在1981年发布了全球第一架不用感光胶片的用磁记录方式的电子静物照相机静态视频“马维卡MABIKA” 照相机，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和磁碟纪录方式。,1988年富士与
4、东芝在德国科隆博览会上，展出了共同开发的，使用闪存卡的Pujixs（富士克斯）数字静物相机“DS1P”（见图82所示），在这前后，富士、东芝、奥林巴斯、柯尼卡、佳能等相继发表了数字相机的试制品：如佳能RC-701、卡西欧VS-101、富士DS-1P、富士DS-X、东芝MC2000等。,图82富士DS-1P,1994年数码影像技术已经以一日千里的速度获得了空前发展。柯达公司是数码相机研发和推广的先驱人物。在这一年柯达推出了全球第一款商用数码相机DC40。 1995年2月，卡西欧公司发布了当时给全球数码相机领域造成轰动的一款数码相机QV-10。这款相机具有25万像素，分辨率为320240像素。,1
5、997年9月，索尼公司发布了MVC FD7数码相机，这是世界上第一款使用常规3.5英寸软盘作为存储介质的数码相机。 1998年的数码相机市场，绝不仅仅只是把数码相机看作新鲜玩具那么简单了。1998年是消费级数码相机大发展的一年，大量低价“百万像素”数码相机成为了整个市场的一大看点。,1999年3月，奥林巴斯发布C-2500L数码相机，这是全球第一款配备了250万像素CCD的数码相机。 进入2000年，不仅在计算机方面，还是存储设备方面，都有了很大程度的提高。因此数码相机的像素也在200万的基础之上。300万像素以及更高像素的数码相机成为了市场的开发热点。,8.1.2 数码相机的分类 目前数码相
6、机的分类很多，如果按图像传感器来分，可分为CCD数码相机和CMOS数码相机。,1CCD数码相机 CCD数码相机是指数码相机使用CCD图像传感器来记录图像，属中高级数码相机。CCD本身是不能分辨各种颜色的光，要用不同颜色的滤色片配合使用，因此CCD数码相机有以下两种工作方式：,利用透镜和分光镜将光图像信号分成R、G、B三种颜色，并分别作用在三片CCD上，这三种颜色的光经CCD转换为仿真电信号，然后经A/D转换器转换为数字信号，再经DSP数字信号处理器处理后存储到存储器中。 在每个像素点的位置上有三个分别加上R、G、B三种颜色滤色片的CCD，经过透镜后的光图像信号被分别作用在不同的传感器上，并将它
7、们转换为仿真电信号，然后经A/D转换器转换为数字信号，再经DSP数字信号处理器处理后存储到内存中。,2CMOS数码相机 CMOS数码相机是指数码相机使用CMOS图像传感器来记录图像。其工作方式与CCD数码相机相似，目前属低档相机。,CCD图像传感器与CMOS图像传感器比较： CMOS图像传感器易与A/D电路、数字信号处理器DSP电路等集成在一起。 CCD图像传感器只能单一的锁存到成千上万的采样点上的光线的状态，CMOS则可以完成其它的许多功能，如A/D转换，负载信号处理、白平衡处理及相机控制（白平衡调调整就是通过图像调整，使在各种光线条件下拍的照片色彩与人眼看到的景物色彩一样）。,另外，CMO
8、S图像传感器还有耗电小的优点，其耗电量约为CCD图像传感器的1/10。但目前CMOS图像传感器在解析力和色彩上还不如CCD图像传感器，图像有噪音、准确捕捉动态图像的能力还不强。,8.2数码相机的基本原理,8.2.1数码相机的基本结构 数码相机与传统的胶片相机两者最大的区别是在它们各自的内部结构和原理上。它们的共同点是均由光学镜头、取景器、对焦系统、快门、光圈、内置电子闪光灯等组成，现在的数码相机既有取景器还有液晶显示器LCD。但数码相机还有其特殊的结构，如CCD或CMOS、仿真信号处理器、A/D模数转换器、DSP数字信号处理器、图像处理器、图像存储器和输出控制单元等。目前较为常见的数码相机如图
9、83所示。,图83 数码相机,以下是数码相机主要部件的主要功能： 镜头主要功能 把光线会聚到CCD或CMOS图像传感器上，起到调整焦距的作用。对于定焦数码相机，镜头、物体和聚焦平面间的理想距离被精确计算，从而固定了镜头和光圈的位置。,CCD（CMOS）图像传感器主要功能 把镜头传来的图像信号转变为仿真电信号。 A/D转换器主要功能 数码相机利用A/D转换器将CCD产生的仿真电信号转换为数字信号，并传输到图像处理单元,数字信号处理器主要功能 数字信号处理器主要功能是通过一系列复杂的数学运算法，如加、减、乘、除、积分等，对数字图像信号进行优化处理（包括：白平衡、彩色平衡、伽玛校正与边缘校正等）。
10、图像压缩主要功能 数码相机的图像处理包括数据压缩，图像压缩的目的是为了节省存储空间，利用JPEG编码器把得到的图像转换为静止压缩的图像（JPEG格式）。,总体控制电路主要功能 主控程序芯片（MCU）能协调和控制测光、运算、曝光、闪光控制及拍摄逻辑控制。当电源开启时，MCU则开始距检查各功能是否正常，若正常，相机处于准备状态。,8.2.2数码相机的工作原理 数码相机在使用过程中，半按快门对准被摄的景物（快门ON状态，与胶片相机相反），从镜头传来的光图像经过光电转换器（CCD或CMOS） 感应将光信号转换成为一一对应的仿真信号，再经A/D模数转换器转换，把仿真电信号变成数字信号，最后经过图像处理器
11、DSP（Digital Signal Processor）和主控程序芯片（MCU）按照指定的文件格式，把图像以二进制数码的形式显示在LCD上，如按下快门，则把图像存入存储器中。,数码相机的工作步骤大致分如下： 开机准备 当打开相机的电源时，其内部的主控程序就开始检测各部件是否正常。 聚焦及测光 数码相机一般都有自动聚焦和测光功能。 图像捕捉 在聚焦及测光完成后再按下快门，CCD或CMOS就把从被摄景物上反射的光进行捕捉并以红、绿、蓝三种像素（颜色）存储。,图像处理 就是把捕捉的图像进行A/D转换、图像处理、白平衡处理、色彩较正等，再到存储区合成在一起形成一幅完整的数字图像，在图像出来后再经过D
12、SP单元进行压缩转换为JPEG格式（静止图像压缩方式），以便节省空间。,图像存储 在图像处理单元压缩的图像送到存储器中进行保存。 图像的输出 存储在数码相机存储器的图像通过输出端口可以输出送到计算机，可在计算机里通过图像处理程序（软件）进行图形编辑、处理、打印或网上传输等。,在中高级的数码相机中，一般都含有AE功能和AF功能，主要功能表现为： AE功能 当DSC相机对准被摄物体时，CCD根据镜头传来的图像亮度的强弱，转变为CCD数字电压信号，DSP再根据CCD数字电压信号进行运算处理，再把运算结果传输给MCU迅速找到合适的快门速度和镜头光圈的大小最佳值，由MCU控制AE机构进行自动曝光。,AF
13、功能 直接利用CCD输出的数字电压信号作为对焦信号，经过MCU的运算比较进行驱动镜头AF机构前后运动。,8.2.3数码相机的特性 数码相机是集光学、机械、电子于一体的的现代高技术产品，它集成了影像信息的转换、存储和传输等多种部件，具有数字化存取模式、与计算机交互处理和实时拍摄的特点。因此数码相机有如下之特性： 立即成像 与计算机兼容 电信传送,8.3 数码相机的使用与维护,8.3.1选择数码相机的基本要点 在选择数码相机时，应注意以下几个问题： 品牌 成像质量 存储介质 自动变焦功能 镜头品质 液晶显示功能 其他应注意事项,8.3.2数码相机的使用技巧 1数码相机的变焦功能的使用 变焦是指镜头
14、可任意改变焦距，即一般人所说的伸缩镜头，如35mm-105mm就是指镜头能在35mm与105mm之间改变其焦距。,数码相机的变焦设计也都不一样。有些数码相机是自动按键变焦，有些是手动旋转变焦。自动变焦相机，这种变焦通常出现在消费级相机上。它是在机身上有一个变焦按键（见图85A），用W和T表示，W表示缩小，T表示放大。像仿单反数码相机就是手动旋转变焦的，它是在镜头上有一个变焦环，旋转变焦环就可以放大、缩小了（见图85B）。而DSLR（数码单反相机）都是通过镜头上的变焦环来变焦的（见图85C）。,2A模式的使用 A模式的全称是光圈优先自动曝光模式，它的工作原理是：拍摄者根据自己的需要手动设定光圈参
15、数，然后相机根据测光结果自动给出相应的快门值，从而完成正确的曝光参数组合。,图86 A模式位置图,3S模式的使用 S模式的全称是快门优先自动曝光模式（见图87所示），它的工作原理是：拍摄者根据自己的需要手动设定快门速度，然后相机根据测光结果自动给出相应的光圈值，从而完成正确的曝光参数组合,图87 S模式图,4夜景肖像数码场景曝光模式的使用 先分析一下拍摄夜景人像的过程。首先，使用数码相机拍摄夜景肖像场景一种方法可以提高相机感光度，这种方法可以一定程度上提高快门速度（避免主体人物虚动）或缩小光圈（增大画面的景深，背景的夜色可以得到好的表现）；但是提高感光度后，容易导致画面质量降低。另一种方法是使
16、用闪光灯给主体人像补光，使用闪光灯还有一个好处是我们可以把相机的快门速度降低而不至于主体人物因晃动等原因产生虚化，因为在闪光灯和快门共同开启的极短瞬间内，影像已经定格。夜景肖像数码场景曝光模式（见图88所示）正是依据图88夜景肖像数码场景曝光模式图这个原理来设计的。,图88夜景肖像数码场景曝光模式图,5SP模式的使用 SP模式称为数码相机场景曝光模式（见图89所示），有些品牌相机的模式曝光多达十余种，即使是不懂摄影的朋友也可完成拍摄工作。数码相机场景曝光模式的产生是为了能让摄影爱好者及刚入门的初学者拍出更绚丽多彩的照片。,图89 场景曝光模式图,6肖像数码场景的曝光模式的使用 在拍摄人像时就可以采用肖像数码场景的曝光模式。拿到一台不太熟悉的相机时，我们只要选择肖像数码场景的曝光模式（如图810所示），拍摄的照片十有八九就不会有问题，因此这个肖像数码场景的曝
