第三部分数字相机教学ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第三章数字相机,本章基本内容：,第二节数字相机的结构原理,第三节数字照相机的分类,第四节 数字照相机的性能,第六节 数字照相机的维护与维修,第一节数字相机的优势,第五节 数字照相机的附件,牛牛文库文档分享,第三章数字相机本章基本内容：第二节数字相机的结构原理第三,1,第三章数字相机,数字相机是“静态式数字照相机”（,Digital Still Camera,）的简称，也称为数码相机；它是集光学、精密机械、电子、计算机技术结合于一体的产品，它的内部不但采用了许多数字控制芯片，并使用数字技术储存影像数据，更能直接使用计算机来处理所拍摄下来的影像。,牛牛文库文档分享,第三章数字相机 数字相机是“静态式数字照相机”（Digi,2,数字相机的发展已有二十多年的历史，,SONY,公司最早于,1981,年推出,Mavica,相机，当时由于影像压缩及半导体储存技术均尚未成熟，且为了能够直接透过彩色电视机显像，影像是以模拟的,NTSC,格式储存于,2,英寸的软式磁盘,(Video Floppy),中，而且由于只能提供接近,VHS,的影像品质，并不能满足一般照相应用的需求。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,数字相机的发展已有二十多年的历史，SONY公司最早于198,3,80,年代后期，数字信号处理,IC,化及记忆卡,(memory card),技术逐渐成熟，,Fuji,公司首先在,1988,年推出全数字式的静态照相机，接着,Olympus,、,Ricoh,、,Canon,、,Konica,及,Minolta,等公司陆续推出产品。这些早期的数字相机，虽然影像品质比模拟式的数字相机改进很多，不过仍采用,NTSC,的视频输出，在分辨率上并没有多大改善。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,80年代后期，数字信号处理IC化及记忆卡(memory c,4,一直到,1990,年,Kodak,以,Nikon,单反相机的机身为基础，使用,130,万像素的,CCD (Charge Coupled Device),为影像感光器件，推出,DCS,系列相机，影像不再受限于,NTSC,的输出格式，数字相机的画质才大幅的提升。,柯达,DCS100,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,一直到1990年Kodak以Nikon单反相机的机身为基础,5,90,年代初期，,CCD,除了应用在消费及信息产品外，少数的美商如,Kodak,、,EG&G,等致力于发展大面积、超高分辨率的,CCD,影像传感器，以满足天文及基础科学研究上电子取像的需求，由于技术的成熟，这些高分辨率的,CCD,被用来制成专业用相机的数字后背，将数字影像带入专业摄影的领域。直至近年光电、半导体及数字处理技术的进步以及信息环境的逐渐成熟，才使了数字照相机大踏步地进入市场，几乎取代了传统的胶片相机，开启了数字相机的新时代。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,90年代初期，CCD除了应用在消费及信息产品外，少数的美商,6,数字相机与传统相机相比在制作工艺、拍摄效果、拍摄速度、存储介质、输入输出方式上有很多不同点。它的优势体现在以下几个方面：,第一节数字相机的优势,一、不用考虑拍摄费用,二、随时看到拍摄结果,三、方便地进行编辑和传送,四、长期保持影像品质,五、节省储存空间,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,数字相机与传统相机相比在制作工艺、拍摄效果、拍摄速度、存储,7,一、不用考虑拍摄费用,第,一,节,数,字,相,机,的,优,势,用传统相机拍摄,你会考虑到胶卷和冲印的费用。不会随意拍摄。但用数码相机就可以不考虑这些因素,拍摄后的影像可储存到计算机硬盘，然后，将存储卡文件删除后继续拍照。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,一、不用考虑拍摄费用第用传统相机拍摄,你会考虑到胶卷和冲,8,二、随时看到拍摄结果,第,一,节,数,字,相,机,的,优,势,数字相机都有液晶显示器,(LCD),它可以立即看到刚拍下的影像,如果拍的得不好,可以把影像删除,再重新拍摄。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,二、随时看到拍摄结果第数字相机都有液晶显示器(LCD),9,三、 方便地进行编辑和传送：,第,一,节,数,字,相,机,的,优,势,数字影像可以通过软件方便地进行调整和修改。还可以通过,E-mail,的方式传送给世界的各个地方，是目前新闻、电子商务等领域中重要应用方式。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,三、 方便地进行编辑和传送： 第数字影像可以通过软件方便,10,四、长期保持影像品质：,第,一,节,数,字,相,机,的,优,势,数字相机拍摄的图像不像用底片或照片记录影像,时间久了,都会褪色,无法保持原有的质量。数码图像只记录,0,和,1,的数据,可以被储存在计算机硬盘及其它储存媒体中,无论被复制多少次,都可以保持品质一致。长期保存也不会改变质量。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,四、长期保持影像品质：第数字相机拍摄的图像不像用底片或照,11,五、节省储存空间：,第,一,节,数,字,相,机,的,优,势,由于数字影像只是存储了一些数据,可以用一些小的储存装置,如硬盘,光盘，记忆卡等等,便可存放大量的影像,比用传统相机要用大量的空间来放底片及照片节省得多。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,五、节省储存空间：第由于数字影像只是存储了一些数据,可以,12,第二节 数字相机的结构原理,数字相机与传统胶片相机的最大区别在于图像的感光和存储介质不同，因此单从外观上看，数码相机与传统胶片相机并没有大的区别。然而数字相机与传统胶片相机的各自结构原理是截然不同的。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节 数字相机的结构原理数字相机与传统胶片相机的最大区,13,数字相机的系统工作过程。就是把光信号转化为数字信号的过程。数字相机使用图像传感器代替胶卷感光成像。光线通过透镜系统和滤色器,(,滤光器,),投射到图像传感器上，图像传感器将其光强和色彩转换为电信号记录到数字相机的存储器中，形成计算机可以处理的数字信号。,第二节数字相机的结构原理,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,数字相机的系统工作过程。就是把光信号转化为数字信号的过程,14,第二节数字相机的结构原理,一、数字相机的工作过程,数字相机的工作过程按操作顺序大致包括以下几个环节：,开机准备,聚焦及测光,图像处理,图像压缩,存储,图像后期处理,拍照,图像合成,输出,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理一、数字相机的工作过程数字相机的工,15,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,数字相机是主要由光学系统、图像传感器、模,/,数转换器（,A/D,）、信号处理电路、,MPU,（微处理器）、系统控制电路、存储器（可移动存储器）、电子取景器（,LCD,和,EVF,）、和输出接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成，下面分别对它们的结构原理加以介绍：,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理数字相机,16,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,数字相机的光学系统有,镜头和光学取景器,1.,镜头,在摄影中镜头具有重要的作用：,(,),聚焦,，照片的主体一般情况下必须在焦点上。这可以通过镜头来控制。,(,),视角,是镜头的另一个主要作用，拍摄到景物的多少由镜头的视角决定。镜头的焦距越短，视角越大，镜头的焦距越长，视角越小。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,17,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,1,）光学镜头系统的基本结构,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,18,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,2,）镜头的种类和特点,镜头的种类主要有四种：,标准镜头、广角镜头、望远镜头和变焦镜头,。通常低档相机和中档的镜头与机芯制成一体化的结构，不能随便更换。对于专业用相机，其镜头部分是可更换的，在相机上具有机械接口，便于在不同的场合更换相应的镜头。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,19,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,2,）镜头的种类和特点,标准镜头,，习惯上指普通胶卷相机,(35 mm,胶卷,),所用的焦距为,50 mm,的镜头。其视角与人眼的视角基本相同，所拍摄的景物和人看到的景物非常相似。适合于拍摄一般的纪念照片。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,20,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,2,）镜头的种类和特点,广角镜头,比标准镜头的焦距短，其特点是对近景的范围有扩展功能，它所拍摄的景物范围较宽。适合于拍摄风景照片。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,21,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,2,）镜头的种类和特点,望远镜头,比标准镜头的焦距长，其特点是像望远镜一样能将远处的景物放大，可以将远处的景物推近，拍摄特写照片。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,22,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,2,）镜头的种类和特点,变焦镜头,可以提供一系列不同的焦距。,另外还有,超广角镜头、鱼眼镜头和超望远镜头,等。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,23,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,镜头是由一组透镜组成的，透镜的聚焦功能将景物的图像聚焦到图像传感器的成像面上。平行的入射光经过透镜在透镜后面聚焦于一点，这个点被称为聚焦点，由聚焦点到镜头组的像方主平面的距离就是焦距，通常用,f,表示，单位使用,毫米,。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,24,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,数字相机在拍摄景物图像时，通过聚焦控制系统使镜头的聚焦点落到图像传感器的感光面上。如果聚焦不准会使拍摄照片的图像模糊不清。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,25,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,数字照相机的镜头相当于一块凸透镜，它的主要作用是把光线汇聚起来，在影像传感器中形成一个清晰的“影像”。在照相机镜头上一般都标有“,7.1-41.3 mm”,或“,8.9-89mm”,的字样，它指的是镜头的焦距，就是指数码照相机对准无限远的位置时镜头中心到图像传感器的距离。,照相机镜头的焦距决定被摄景物在图像传感器上成像的大小。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,26,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,用,8.9mm,焦距拍摄的照片,89mm,镜头拍摄的照片,从上图中可以看出：用不同焦距的镜头对同一距离位置的景物拍摄时，焦距长的，成像大；焦距短的，成像小。焦距还决定被摄景物在影像传感器上成像的景深范围。焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,27,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,民用数字相机图像传感器的尺寸一般都比传统相机胶片的尺寸小，有的相机使用,1,2,英寸，有的使用,2,3,英寸，还有的使用,3,4,英寸。镜头焦距也就比较短。如数字相机标识为,f=6mm,焦距的镜头大约相当于传统相机的,50mm,镜头。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,28,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,一般所说的标准镜头、广角镜头、长焦镜头以及鱼眼镜头都是针对,35mm,胶片传统相机而言的。各种镜头的焦距不同使得拍摄的视角不同 。,焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,29,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,3,）镜头的焦距,焦距,胶片和,CCD,成像面的比较,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,30,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,数字相机由于其感光面,(CCD,或,CMOS),的尺寸是随相机机型不同而不同的，比如常见的,1,1.8,英寸和,1,2.5,英寸。仅以相机镜头的真实焦距是难以比较不同相机的拍摄范围的，所以要换算到等价的,135,相机的镜头焦距，然后才能进行比较。这种换算后的焦距称为,“等效焦距”,。,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,31,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,在了解“等效焦距”前需要了解一个很重要的概念,“等效倍率”,。,由于数码单反相机的,CCD,比传统,135,相机的画幅要小，所以就出现了相对,135,画幅的倍率一词，它的换算可以按照以下公式来估算：,等效倍率,=135,画幅对角线长度感光器件对角线长度,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,32,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,等效焦距是数码相机相当于,135,全幅相机的焦距值，它的计算公式是：,等效焦距,=,真实焦距,等效倍率。,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,33,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,135,传统相机的标准镜头计算也就,135,全画幅胶片对角线的长度,(,是个约数,),，大约,43mm,左右，一般取,50mm,为标准镜头,(,简称标头,),。相机片幅越大则标准镜头的焦距越大。,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,34,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,以尼康,D70,数码单反相机为例，它的,CCD,大小是,23.0mm15.5mm,，可以得出它的对角线长度是,35mm,。,等效倍率,= 50,/,35 = 1.5X,.,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,35,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,如果一只标有,50mm,焦距的镜头，安在尼康,D70,数字单反相机上，它的等效焦距是：,50 X 1.5=75mm,。,也就说它相当于一只,75mm,的镜头。,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,36,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,常见的影像传感器尺寸,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,37,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,等效倍率的出现除了改变有效视角外，不改变三个主要参数：最大光圈、景深和透视关系。因为感光器件面积的减小，实际上相当于在全画幅中切割下中央部分，对于所使用镜头的光圈没有影响，也就是说，使用镜头的实际最大光圈不受该等效倍率的影响。,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,38,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,“,等效焦距”的计算,（,3,）镜头的焦距,相机型号,EOS400D,D80,200,E510,EOS1DS MARK,D3,相机厂商,佳能,尼康,索尼,奥林巴斯,佳能,尼康,感光元件类型,CMOS,CCD,CCD,LiveMOS,CMOS,CMOS,规格,/,尺寸,22.214.8 mm,APS-C,画幅,/23.6 x 15.8,mm,APS-C,画幅,/23.6 x 15.8 mm,4/3,型,/17.813.4mm,135,全画幅,135,全画幅,宽,/,高比例,3:2,3:2,3:2,4:3,3:2,3:2,镜头焦距转换率,1.6,倍,X,1.5,X,1.5,X,2.0X,1 X,1 X,有效像素,1010,万,1020,万,1080,万,1000,万,2110,万,1210,万,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,39,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,镜头的光圈,(Aperture),，,是由许多活动的金属叶片组成的，装在镜头的透镜中间,用来控制光线透过镜头进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。,（,4,）镜头的光圈,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,40,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,如果把镜头比成数字照相机的眼睛，那么光圈就起着瞳孔的作用。光圈的作用与瞳孔一样，通过调节光圈的大小，控制进入镜头光线的多少，以获得正确曝光。,（,4,）镜头的光圈,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,41,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,我们平时所说的光圈值,F2.8,、,F8,、,F16,等是光圈“系数”，是相对光圈，并非光圈的物理孔径，与光圈的物理孔径及镜头到影像传感器（,CCD,或,CMOS,）的距离有关。,（,4,）镜头的光圈,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,42,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,光圈系数,是指镜头的焦距与镜头通光孔直径之比：,（,4,）镜头的光圈,光圈系数（,F,）,=,镜头焦距,(,f,),/,通光孔直径,(D),第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,43,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,光圈系数是一个相对值，如焦距为,100mm,的镜头，通光孔直径为,50mm,。它的光圈系数为,F/2,。,（,4,）镜头的光圈,光圈系数（,F,）,= 100 / 50 = 2,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,44,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,数字相机镜头的焦距一般比较短，如,7.6mm,，通光孔直径为,0.96mm,。光圈系数是,F/8,（,4,）镜头的光圈,光圈系数（,F,）,= 7.6/ 0.96,=,8,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,45,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,4,）镜头的光圈,完整的光圈值系列为：,F1,，,F1.4,，,F2,，,F2.8,，,F4,，,F5.6,，,F8,，,F11,，,F16,，,F22,，,F32,，,F44,，,F64,。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,46,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,4,）镜头的光圈,光圈系数的数字愈大，光圈孔径愈小，如,F/16,；,光圈系数的数字愈小，光圈孔径愈大，如,F/2.8,。,光圈系数越小，光圈越大，进入镜头到达影像传感器的光线就越多。光圈系数越大，光圈越小，进入镜头到达影像传感器的光线越少。,光圈变化一级,(,挡,),，影像传感器接受的曝光量也变化一级,(,挡,),。,要达到相同的光圈,F,值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,47,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,4,）镜头的光圈,在数字照相机的菜单或设置中设定光圈系数大小能使其均匀地开合，调整成大小不同的光孔，控制进入镜头到达影像传感器的光线，以适应不同的拍摄需要。,第三章数字相机的结构原理与分类,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,48,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,5,）景深和焦点范围,在一定范围内的景物可以得到清晰的图像。这种聚焦面相对清晰的范围被称为,焦点深度，即焦点范围。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,49,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,5,）景深和焦点范围,在一定范围内的景物的聚焦点能处于相对清晰范围内，被称为,景物深度，简称景深。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,50,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,5,）景深和焦点范围,光圈也会影响景深，光圈越小，景深范围越大。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,51,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,5,）景深和焦点范围,景深的范围还与焦距有关，焦距越短景深的范围越大，焦距越长景深的范围越小。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,52,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,5,）景深和焦点范围,景深范围大，被摄景物和背景图像都会比较清楚。景深范围小，背景会不清楚，主体景物则会有突出的效果。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,53,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,6,）镜头的变焦,镜头都是由多组透镜组成的，通过不同透镜组的轴向移动可以进行聚焦。镜头的焦点距离不同，所拍摄的景物范围也不同。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,54,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,6,）镜头的变焦,在广角、标准和望远状态，焦距连续可变的镜头被称为变焦镜头。它是由多个镜片组成的，由聚焦透镜、可变焦距的透镜,(,变焦透镜,),、辅助聚焦透镜和成像透镜等部分构成。所有的透镜都安装在同一轴线上，并可以在轴向移动,(,微调,),。透镜移动时镜头的焦距,和,F,值都会随之变化，在变化的过程中始终能使聚焦点处于影像传感器的感光面上。变焦镜头的结构。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,55,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,6,）镜头的变焦,民用数字相机镜头的变焦调整一般是由电机驱动自动平滑变焦，专业相机可以是自动变焦，也可以手动变焦。一般在数字相机上都标有镜头的光学变焦比，它是镜头的最短焦距和最长焦距之比。例如，镜头最短的焦距为,17mm,，最长的焦距为,102 mm,，则变焦比为,:,10217=6,即为,6,倍的变焦镜头。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,56,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,（,6,）镜头的变焦,数字相机除标有光学倍率以外，还标有“数字,x,倍变焦”，这是指可以将拍摄的图像经图像处理后再扩大,x,倍。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,57,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,(7),传统相机镜头与数字镜头,图像暗角,色差,镜头分辨率,其它形式的镜头像差,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,58,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,(7),传统相机镜头与数字镜头,图像暗角,因为胶片的表面是一个平面,而影像传感器的每个像素都是凹面结构，当光线以锐角照射到影像传感器上时像素的四周就可能在其底部投下阴影，成像时便会看到图像存在暗角。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,59,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,(7),传统相机镜头与数字镜头,由于影像传感器的分辨率不断提高。使用传统镜头的锐度不如数码镜头。传统镜头的分辨率大约是,0.01,毫米（,10,微米,10m,），而在最新研发的传感器上，像素高度集成，尺寸一般在,5,至,8,微米之间，因此，很多胶片相机镜头的分辨率无法与传感器的分辨率相匹配。,镜头分辨率,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,60,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,1.,镜头,(7),传统相机镜头与数字镜头,图像暗角,色差,镜头分辨率,其它形式的镜头像差,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,61,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（一）光学系统,2.,光学取景器,（,1,）,平视旁轴取景器,（,2,）,单镜头反光取景器,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（一）光,62,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,数字照相机上通常使用两种类型的影像传感器,CCD,（,Charge Coupled Device,）电荷耦合器件或,CMOS,（,Complementary Metal-Oxide Semiconductor,）互补金属氧化物半导体,。,1,、,CCD,与,CMOS,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,63,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,CCD,或,CMOS,唯一的区别就是,CCD,是集成在半导体单晶材料上，而,CMOS,是集成在砷化镓之类半导体材料上 。,1,、,CCD,与,CMOS,CCD,荷耦合器件阵列,CMOS,互补金属氧化物半导体阵列,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,64,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,比较新的芯片设计使用,x3 (,或三元组,),技术的三层组合传感器，每个像素都可以测量光的所有,3,种颜色，具有感红感绿和感蓝光的感光层。,1,、,CCD,与,CMOS,Foveon X3,影像传感器结构,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,65,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,CCD,于,1969,年在贝尔试验室研制成功，其发展历程已经有,30,多年，从初期的,10,多万像素已经发展至目前的,1000,多万像素。,2,、,CCD,的种类,（,1,）,CCD,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,66,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,CCD,是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。在摄像机、数字相机和扫描仪中被广泛使用。摄像机中使用的是,点阵,CCD,，扫描仪中使用的是,线阵,CCD,，而数字相机中既有使用点阵,CCD,的又有使用线阵,CCD,的，而一般数字相机都使用点阵,CCD,，专门拍摄静态物体的扫描式数字相机使用线阵,CCD,，它牺牲了时间换取可与传统胶卷相媲美的极高分辨率（可高达,84006000,）。,2,、,CCD,的种类,（,1,）,CCD,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,67,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,Super CCD(,超级,CCD),是日本富士公司,1999,年发明的一种,CCD,感光器 。,2,、,CCD,的种类,（,2,）,SuperCCD,CCD,像素点的排列,Super CCD,像素点的排列,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,68,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,目前富士公司已经将,SuperCCD,发展到了第六代，电气性能得到了很大的提升，减小了电子干扰，从而得到更优质的画面品质。,2,、,CCD,的种类,（,2,）,SuperCCD,Super CCD,的感光二极管对光线的吸收程度也比较高，使感光度、信噪比和动态范围都有所提高,使整个,CCD,感光板的成像质量大为提高。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,69,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,数字图像技术开发公司,Foveon,于,2001,年,2,月发布了,Foveon X3,影像传感器。使用,Foveon X3,技术的影像传感器可以在传感器的每个像素点上同时捕捉红、绿和蓝光信号。因此获得的图片更清晰，颜色更真实，同时不会出现普遍存在的颜色噪点。拍摄的照片非常接近胶片的感觉。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,70,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,Foveon x3,影像传感器使用硅元素的自然色彩分离属性拍摄彩色照片的影像传感器。硅元素具有一个非常好的特性，就是不同色彩的光线被硅元素的不同深度所吸收。蓝色被表面区域所吸收，绿色深一些，而红光则更深一些。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,71,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,Foveon X3,各像素集合,3,个光电探测器，它们位于传感器的不同深度，用来探测渗入硅中的红光、绿光和蓝光吸收情况。,3,个光电探测器将吸收的光线转化成,3,种信号，然后转化成数据并在,Foveon,的图片处理软件中进行处理。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,72,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,使用了,Foveon X3,技术的传感器，由于可以同时捕捉全色信息，因此就无需后期靠插值处理运算来填充所丢失的颜色。色彩更加真实饱和，细节更加细腻逼真，另一方面对系统硬件的要求也相应降低了。另外，由于可以没有插值处理运算的过程，数字相机的拍摄帧速度也可以变得更快。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,73,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,由于,Foveon X3,图像传感器的每个像素点都能进行全色信号捕捉，因此可应用一种将图像感应器上数个像素点组合起来构成个更大的“超级像素点”的技术，这种技术被称为,VPS(Variable Pixel,izing,大小可变的像素点,),技术。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,74,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,使用,VPS,技术，数个像素点的信号可以被加合起来，而加合起来的信号就如同由传感器上个大的像素点获得的信号。对于个,2300 X 1500,的图像感应器，含有,3450000,个像素点。如果,VPS,将像素点组合成,4X4,的小块，则这个图像传感器就好似有,574X374,个像素点，但每个像素点的大小是原来的,16,倍。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,75,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,应用了,VPS,技术，通过整合在,Foveon x3,图像感应器中集成电路进行控制，图像感应器上像素点的大小和结构都是可以灵活变化的，最终像素点大小可以采用,2X2,、,4X4,或,3X5,的格式。将小的像素点组合成大的像素点，增加了信噪比，可以让数字相机在低照度光线条件下摄制出全色的噪点较少的图片。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,76,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,使用,VPS,还可以让传感器有更高的拍摄帧速度。另外，,VPS,技术还可能将高质的静态摄影应用到动态的数字影像拍摄中，开发出具有两种拍摄模式的高性能拍摄器材。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,77,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,Foveon X3,图像传感器通过传感器上像素点大小的变化，可以同时很好地完成两种不同的摄制任务。进行动态影像拍摄时，可以将传感器上的像素点变大，降低传感器的分辨率。拍摄静态图片时，则可以将传感器上的像素点变小，提高传感器的分辨率。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,78,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,目前,Foveon x3,技术还有很多缺点，如硅晶体本身的滤色特性非常复杂，在不同的光照条件下，色彩有时会发生意想不到的偏色、,X3,在算法上还有待成熟等等。由此可见,Foveon X3,图像传感器还有很大的发展空间。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,79,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,（,3,）,Foveon x3,技术,适马,DP1,和,SD14,数码单反使用,Foveon X3,传感器。,DP1,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,80,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,2,、,CCD,的种类,CCD,还有专业,CCD,和民用,CCD,的区别，,CCD,感光板的面积越大，它的工艺和成本会大大提高，价格也就会提高。在整个数字相机的成本中，,CCD,感光板的成本占了主要部分。所以都是标称,500,万像素的数字相机，专业级的会比民用级的在价格上贵好几倍。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,81,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,3,、,CCD,结构与原理,CCD,就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当从镜头透过的光线投射到,CCD,表面时，,CCD,就会产生电信号，将感应到的内容转换成数码资料存储起来。,CCD,上像素数目越多、收集的图像信息越多，图像就会越清晰。因此，,CCD,的像素的多少是判定数字相机质量的重要标准之一。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,82,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,3,、,CCD,结构与原理,CCD,上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。,CCD,有三层结构，第一层是“微型镜头”、第二层是“分色滤色片”、第三层是“感光层” 。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个,CCD,上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,83,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,3,、,CCD,结构与原理,CCD,的第一层是“微型镜头”，它是数字相机成像的关键，为了扩展,CCD,的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的单元面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,84,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,3,、,CCD,结构与原理,第二层是“分色滤色片”，它有两种分色方式，一是,RGB,原色分色法，另一个则是,CMYK,补色分色法。,RGB,原色分色法即三原色分色法，可见光都可以通过红、绿和蓝三种色光来组成，而,RGB,三个字母分别就是,Red, Green,和,Blue,，这说明,RGB,分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,85,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,3,、,CCD,结构与原理,CCD,的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,86,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,、影像传感器的尺寸、分辨率与色彩深度,影像传感器的尺寸，一般也就是,CCD,和,CMOS,的面积大小。影像传感器面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。传统的照相机胶卷尺寸为,35mm,，,35mm,胶卷的感光面积为,36 x 24mm,。,数字相机中对角长度越接近,35mm,的影像传感器成像质量越好,。,（）影像传感器的尺寸,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,87,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,、影像传感器的尺寸、分辨率与色彩深度,在单反数码相机中，很多都拥有接近,35mm,的影像传感器尺寸，例如尼康的,D100,，影像传感器尺寸面积达到,23.7 x 15.6,，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的,EOS-1Ds,、,EOS-5D,、尼康,D3,等，采用了与,135,胶卷画面尺寸相同的,CMOS,，也称为,全画幅,CMOS,，尺寸为,36 x 24mm,，达到了,35mm,的面积，所以成像质量也相对较好。,（）影像传感器的尺寸,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,88,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,、影像传感器的尺寸、分辨率与色彩深度,一般民用级数字相机主要有,2/3,英寸、,1/1.8,英寸、,1/2.7,英寸、,1/3.2,英寸四种。影像传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。,1/1.8,英寸的,300,万像素相机效果通常好于,1/2.7,英寸的,400,万像素相机,(,后者的感光面积只有前者的,55%),。,（）影像传感器的尺寸,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二）影,89,第二节数字相机的结构原理,二、数字相机的结构原理,（二）影像传感器,、影像传感器的尺寸、分辨率与色彩深度,相同尺寸的影像传感器像素增加是件好事，但如果在很小尺寸的影像传感器上增加像素会导致单个像素的感光面积缩小，导致曝光不足。但如果在增加影像传感器像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大影像传感器的总面积。,（）影像传感器的尺寸,第三章数字相机,牛牛文库文档分享,第二节数字相机的结构原理二、数字相机的结构原理（二