搜索
第1页共20页第二章数码照相机的基本知识教学目的与要求：要求学生了解数码摄影的特点，熟悉数码相机的工作原理，为学习下节课内容做好准备。重点：数码摄影的特点难点：数码相机的工作原理教具：数码照相机、多媒体教室教学程序：随着网际网络的普及改变了我们阅读及知识交流的习惯，影像的数码化变成了一股不可挡的趋势，于是DC（数码相机）快速的取代了传统的底片相机，我们的摄影习惯也跟着这一波新潮流开始有了大的改变。一、数码摄影的特点随着生活水平的提高，买数码相机的越来越多，随着技术的发展，相机的品牌种类也琳琅满目。买相机首先要考虑自己的用途，要求和投资。不要盲目攀比，适合自己就是最好的。最重要的是我们要先了解些数码摄影知识。数码相机也叫数字式相机，英文全称DigitalCamera，简称DC。数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品。它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点。一）数码摄影概述数码相机的历史可以追溯到上个世纪四五十年代，1951年宾·克罗司比实验室发明了录像机（VTR），这种新机器可以将电视转播中的电流脉冲记录到磁带上。到了1956年，录像机开始大量生产。它被视为电子成像技术产生。二十世纪六十年代，美国一家公司发明了一种新型相机，在拍摄完毕后就马上可以得到相片，拍摄者直接就可以观看自己拍摄的影像，省去了冲洗胶卷和放大照片的过程，大大简化了拍摄流程，因而大受欢迎，这就是人们所说的一次成像照相机。但是这种相机的拍摄效果不够理想，并且所使用的感光材料材料价格昂贵。同样在二十世纪六十年代，美国宇航局（NASA）在宇航员被派往月球之前，宇航局必须对月球表面进行勘测。然而工程师们发现，由探测器传送回来的模拟信号被夹杂在宇宙里其它的射线之中，显得十分微弱，地面上的接收器无法将信号转变成清晰的图像。于是工程师们不得不另想办法。1970年是影像处理行业具有里程碑意义的一年，美国贝尔实验室发明了CCD。当工程师使用电脑将CCD得到的图像信息进行数字处理后，所有的干扰信息都被剔除了。后来“阿波罗”登月飞船上就安装有使用CCD的装置，就是数码相机的原形。“阿波罗”号登上月球的过程中，美国宇航局接收到的数字图像如水晶般清晰。第2页共20页在这之后，数码图像技术发展得更快，主要归功于冷战期间的科技竞争。而这些技术也主要应用于军事领域，大多数的间谍卫星都使用数码图像科技。在数码相机发展史上，不得不提起的是索尼公司。索尼公司于1981年8月在一款电视摄像机中首次采用CCD，将其用作直接将光转化为数字信号的传感器。目前索尼每年生产的CCD占据了全球50%的市场，这正是索尼能够在数码相机市场上傲视群雄的一个原因，因为核心命脉掌握在自己手中。在冷战结束之后，军用科技很快地转变为了市场科技。1995年，以生产传统相机和拥有强大胶片生产能力的柯达（Kodak）公司向市场发布了其研制成熟的民用消费型数码相机DC40。这被很多人视为数码相机市场成型的开端。DC40使用了内置为4MB的内存，不能使用其它移动存储介质，其38万像素的CCD支持生成756×504的图像，兼容Windows3.1和DOS。苹果（APPLE）公司的QuickTake100也同时在市场上推出。当时两款相机都提供了对电脑的串口连接。这之后，数码相机CCD的像素不断增加，功能不断翻新，拍摄的图像效果也越来越接近传统相机。20世纪末，数码相机成熟的技术的出现彻底解决了这些问题。这是以数字信号来记录、传输、复制和编辑图像的新型技术。数码摄影不仅拍摄出来的图像质量较高，而且并不需要任何耗材，只是依靠自身的光电元器件来成像。自1991年第一架数码相机问世以来，到现在为止，数码摄影仅仅出现了几十年，数码相机的发展可谓日新月异。最初的数码相机用于通过卫星从太空向地面传送照片，以后逐渐转为民用。数码相机具有一些传统相机所无法比拟的优势：一旦你以数字的格式捕获了一幅图像，你能很容易放大，发布，或编排并且存储它。所以数码相机一经问世，加上近两年来Internet的普及，便以爆炸般的速度迅速走红全球。二）数码摄影的特点1、优点（1）不用胶片，省钱省事数码摄影最大的特点就是不像传统摄影那样必须使用胶片才能摄影，而是数码照相机通过自身的光电元器件将光信号转化为电信号并进行保存。所以使用数码相机不需要购买传统的胶片，而且每次摄影时不需要装卸胶片的操作，可谓又省钱，又省事。（2）拍完即看，方便快捷第3页共20页传统的摄影，必须把一卷胶片拍完，再经过冲洗胶片和照片扩印后，才可以得到所拍摄景物的影像。数码照相机具有即拍即看的功能，通过数码照相机上的“预览”和“回放”功能，摄影者可以立即看到自己所拍摄的影像，并根据影像的效果决定是否重新拍摄。对不满意的影像可以立即删除，满意的影像就直接储存数码相机内。数码相机都带有输出功能，摄影者可以很方便地把所拍摄的影像直接输入电脑里或数字打印上，马上就可以打印出照片；也可以把影像输入计算机中，通过软件对其进行修改后再进行打印，整个过程简单方便。显然数码摄影比传统的胶片摄影更加方便，大大提高了工作效率。（3）传输快捷，备份方便如果想把传统的照片进行远距离的传播，除了要经过冲洗过程外，还要经过传统的邮寄过程。不仅浪费时间，而且在传递过程中，照片也容易磨损，影响图像质量。对于传统摄影的图像资料进行备份，要经过放大照片或翻拍。而照片的冲洗过程和备份过程中，都会有一定的损耗，造成新复制的影像效果比起原件有一定的差距。而且拷贝的次数越多，这种损耗也就越大。数码摄影采用数字信息记录和保存图像，可以在多次复制后，仍保证影像与原件一样，所以数码摄影所拍摄的影像可以无限制的拷贝而不用考虑影像的损耗问题（4）弥补失误，美化效果对于传统的胶片摄影来说，拍摄完毕后对于在拍摄时所出现的问题和画面上的瑕疵都无法进行补救。而数码摄影可以通过图像处理和编辑软件对摄影时所出现的失误进行事的修改和弥补，使画面更加美观。（5）质量稳定，长久保存数码摄影所拍摄的影像质量稳定，不像传统的感光材料那样要考虑温度、湿度等客观因素的影响。数码影像储存在硬盘、光盘等存储介质内，可以长时间的保存而影像不会失真和退色现象。这一点是传统摄影所无法比拟的，传统的胶片和照片在长时间的储存后会出现退色，甚至变质等现象，从而导致影像质量的下降。（6）可重复使用，操作方便数码相机拍摄完毕后，只要将存储器内的资料输出后又克继续使用。不像传统摄影那样必须再更换新的胶片后才能继续拍摄。而且在拍摄时数码相机可根据拍摄条件和拍摄环境自行变动感光度，避免了传统摄影要更换不同感光度的胶片才能拍摄的麻烦，极大方便了拍摄者。（7）节约资源，保护环境数码摄影基本不消耗原材料，而传统摄影是以卤化银为感光材料的基础的。每年世界上都要消耗几十吨的金属银用于生产相纸，而且还要消耗大量的化学药品来制造冲洗胶片和照片的药水，这些过程中还会产生大量的废弃物和废液，既消耗了大量的资源又不利于环境的保护。而数码摄影只是将影像打印在纸张或相纸上，最多也只消耗墨盒和墨水，相比于传统摄影来说更为环保。2、缺点和不足第4页共20页（1）影像质量欠佳虽然数码相机在使用中具有方便快捷的优点，但是在影像质量上却无法与胶片相机所拍摄的影像相比，尤其拍摄一些大型照片时，数码照片对于被摄对象细部层次和质感的表现力不如普通照片。（2）故障率高数码相机是电子设备，在拍摄中发生故障的几率要比胶片相机高。（3）存储介质不稳定数码照片一般存储介质是计算机硬盘、光盘等，有可能出现数据丢失或者存储损坏等问题。二、数码照相机的工作原理数码照相机（DigitalCamera，简称数码相机）是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。与普通照相机在胶卷上靠溴化银的化学变化来记录图像的原理不同，数码相机的传感器是一种光感应式的电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）。在图像传输到电脑以前，通常会先储存在数码存储设备中。一）数码照相机的成像原理传统相机产生图像的方法是让光通过镜头到达胶卷上。胶卷上涂有一层光敏化学药品—卤化银，胶卷上受到光照的敌方产生一种化学反应，记录下一个潜在的图像。在冲洗胶卷的过程中又发生更多的化学反应，把这个潜在的图像转变成照片。数码相机也用光来产生图像，但不是用胶卷，而是使用一种叫做光电传感器的影像摄取元件来捕捉图像。数码摄影技术主要是利用光电传感器，将镜头所形成的影像的光信号转化为电子信号。这些光电传感器指甲大小的硅片包含了几十万或几百万个感光元件，这些元件能够记录照射在它上面的光的强度和亮度，反映到计算机显示器或喷墨打印机打印出的图像上就是它们的色彩及明暗。数码相机的图像传感器所包含的感光元件的数目越多，成像的质量越高，当然所需的成本也越高。这些被记录的光信号通过处理器处理后被转换为数字信号并存储在数码相机的存储器中。也可以储存在计算机、磁盘的储存介质上，需要观看的时候。再还原成人眼可以看到的光信号。这看似简单的过程其实是很复杂的，每一步都对应着数码相机的一部分元件。通常数码相机可分为四个功能的光信号。1、输入部分数码相机的输入部分主要指感光部分，相当于数码相机的眼睛，其作用是由光电转换器把镜头所成的影像转化为电子信号。使用数码相机拍摄时，被摄景物反射来的光线，经过镜头的汇聚成光学影像——即光信号，投射到光电传感器上，光电传感器会产生电信号变化，把景物的光信息转化为影像的电信号。2、控制、处理部分控制、处理部分相当于数码相机的大脑，它主要由中央处理器或数字信号处理器及相关电路组成。其作用是控制拍摄与光电信号的转换，并对数字影像进行处理和控制。3、存储部分第5页共20页存储部分的作用主要是把光信号转化而成的电信号，以文件的形式保存在存储器中。存储器一般分为内存储器和外存储器两种。内存储器一般为存储芯片；而外存储器中常见的是：闪存卡、硬盘、光盘等。4、输出部分输出部分的主要作用是把所拍摄的数字影像传输到计算机上，这主要通过数码相机上的数码接口实现，其中以USB接口和IEEE1394接口最为常见。二）光电传感器数码相机所采用的光电传感器主要有两大类：光电耦合器CCD和互补型金属氧化物半导体CMOS。光电传感器生成影像的基本单位是像素。传感器上包含的像素越多，面积越大，所成影像的质量也就越好。1、光电耦合器CCD图像传感器，通常为电荷耦合器件CCD，是数字相机的核心。是一种金属-氧化物-半导体集成的芯片，结构比较复杂。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。赞成使用CCD芯片的主要论据是这种芯片比CMOS更灵敏，它可以根据自身所受光照的强弱，产生出大小不同的电信号以模拟所手光线的强弱，因此可在昏暗的光线下照出较好的相片。用CCD芯片的相机照出的相片也比CMOS清楚，使用COMS芯片有时会有“噪声”问题，图像上有些缺点。出于图像质量的考虑，目前大多数数码相机使用CCD技术。2、互补型金属氧化物半导体CMOSCMOS传感器是近两年才出现的，它是一种互补型金属氧化物半导体，结构简单体积小巧。CMOS芯片的成本较低，在这里节省的费用可转化为更低的相机价格。而且CMOS芯片比CCD芯片吸收的能量少，所以CMOS芯片的相机换一次电池可使用更长的时间，非常省电。但这样会使捕获的图像偏黑而且不够精细。第6页共20页三）文件的常见记录格式在你从相机向计算机传输图像时或设置相机功能时，也许会遇到要求选择文件格式的情况。现在许多新型号的相机都可以以两种以上的文件格式存储图像。在图像编辑软件中编辑之后，为了保存图像你也需要指定文件格式。所谓文件格式一词简单地说就是保存计算机数据的方式。现在流行着许多不同的图像格式，它们都有独特的存储数据的方法。有些格式属于专用格式，也就是说这种格式只有你使用的这种相机才使用这种格式处理图像。专用格式有时也被称为本机格式。如果你准备编辑用专用格式保存的图像，就必须使用相机提供的软件。当然，你可以使用这个软件把图像文件的格式转换成其他图像编