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 the-climb 2012-01-11
數(shù)碼相機(jī)基本常識(shí)(1)
   
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        關(guān)鍵詞:  CCD尺寸       光學(xué)變焦       數(shù)字變焦     有效像素                                         數(shù)碼相機(jī)基本常識(shí)2

  CCD尺寸  

       說到CCD的尺寸,其實(shí)是說感光器件的面積大小,這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積越大,也即CCD/CMOS面積越大,捕獲的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機(jī)用來感光成像的部件,相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。

       CCD上感光組件的表面具有儲(chǔ)存電荷的能力,并以矩陣的方式排列。當(dāng)其表面感受到光線時(shí),會(huì)將電荷反應(yīng)在組件上,整個(gè)CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號(hào),就構(gòu)成了一個(gè)完整的畫面。

       如果分解CCD,你會(huì)發(fā)現(xiàn)CCD的結(jié)構(gòu)為三層,第一層是“微型鏡頭”,第二層是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。

    第一層“微型鏡頭”

       我們知道,數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層,為了擴(kuò)展CCD的采光率,必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定,而改由微型鏡片的表面積來決定。

    第二層是“分色濾色片”

       CCD的第二層是“分色濾色片”,目前有兩種分色方式,一是RGB原色分色法,另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先,我們先了解一下兩種分色法的概念,RGB即三原色分色法,幾乎所有人類眼鏡可以識(shí)別的顏色,都可以通過紅、綠和藍(lán)來組成,而RGB三個(gè)字母分別就是Red, Green和Blue,這說明RGB分色法是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說CMYK,這是由四個(gè)通道的顏色配合而成,他們分別是青(C)、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中,CMYK更為適用,但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。

       原色CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫質(zhì)銳利,色彩真實(shí),但缺點(diǎn)則是噪聲問題。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī),在ISO感光度上多半不會(huì)超過400。相對(duì)的,補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器,在色彩的分辨上比較仔細(xì),但卻犧牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度,一般都可設(shè)定在800以上

    第三層:感光層

       CCD的第三層是“感光片”,這層主要是負(fù)責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號(hào),并將信號(hào)傳送到影像處理芯片,將影像還原。

       傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm,35mm為膠卷的寬度(包括齒孔部分),35mm膠卷的感光面積為36 x 24mm。換算到數(shù)碼相機(jī),對(duì)角長(zhǎng)度約接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機(jī)中,很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康德D100,CCD/CMOS尺寸面積達(dá)到23.7 x 15.6,比起消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)要大很多,而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為36 x 24mm,達(dá)到了35mm的面積,所以成像也相對(duì)較好。

       現(xiàn)在市面上的消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四種。CCD/CMOS尺寸越大,感光面積越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300萬像素相機(jī)效果通常好于1/2.7英寸的400萬像素相機(jī)(后者的感光面積只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事,但這也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同時(shí)想維持現(xiàn)有的圖像質(zhì)量,就必須在至少維持單個(gè)像素面積不減小的基礎(chǔ)上增大CCD/CMOS的總面積。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比較困難,成本也非常高。因此,CCD/CMOS尺寸較大的數(shù)碼相機(jī),價(jià)格也較高。感光器件的大小直接影響數(shù)碼相機(jī)的體積重量。超薄、超輕的數(shù)碼相機(jī)一般CCD/CMOS尺寸也小,而越專業(yè)的數(shù)碼相機(jī),CCD/CMOS尺寸也越大。

  光 學(xué) 變 焦  

    光學(xué)變焦英文名稱為Optical Zoom,數(shù)碼相機(jī)依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)變焦。數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦方式與傳統(tǒng)35mm相機(jī)差不多,就是通過鏡片移動(dòng)來放大與縮小需要拍攝的景物,光學(xué)變焦倍數(shù)越大,能拍攝的景物就越遠(yuǎn)。
焦距與視角的關(guān)系 1

焦距與視角的關(guān)系 2

       在買數(shù)碼相機(jī)的時(shí)候,很多用戶都會(huì)問,什么是數(shù)碼變焦,什么是光學(xué)變焦,下面,我們就用圖示來解釋一下。

       光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點(diǎn)三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,如下圖,視覺和焦距就會(huì)發(fā)生變化,更遠(yuǎn)的景物變得更清晰,讓人感覺像物體遞進(jìn)的感覺。

       顯而易見,要改變視角必然有兩種辦法,一種是改變鏡頭的焦距。用攝影的話來說,這就是光學(xué)變焦。通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對(duì)位置來改變鏡頭的焦距。另一種就是改變成像面的大小,即成像面的對(duì)角線長(zhǎng)短在目前的數(shù)碼攝影中,這就叫做數(shù)碼變焦。實(shí)際上數(shù)碼變焦并沒有改變鏡頭的焦距,只是通過改變成像面對(duì)角線的角度來改變視角,從而產(chǎn)生了“相當(dāng)于”鏡頭焦距變化的效果。

光學(xué)變焦不會(huì)損失圖片的質(zhì)量

       所以我們看到,一些鏡頭越長(zhǎng)的數(shù)碼相機(jī),內(nèi)部的鏡片和感光器移動(dòng)空間更大,所以變焦倍數(shù)也更大。我們看到市面上的一些超薄型數(shù)碼相機(jī),一般沒有光學(xué)變焦功能,因?yàn)槠錂C(jī)身內(nèi)根部不允許感光器件的移動(dòng),而像索尼F828、富士S7000這些“長(zhǎng)鏡頭”的數(shù)碼相機(jī),光學(xué)變焦功能達(dá)到5、6倍。

       如今的數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦倍數(shù)大多在2倍-5倍之間,即可把10米以外的物體拉近至5-3米近;也有一些數(shù)碼相機(jī)擁有10倍的光學(xué)變焦效果。家用攝錄機(jī)的光學(xué)變焦倍數(shù)在10倍~22倍,能比較清楚的拍到70米外的東西。使用增倍鏡能夠增大攝錄機(jī)的光學(xué)變焦倍數(shù)。如果光學(xué)變焦倍數(shù)不夠,我們可以在鏡頭前加一增倍鏡,其計(jì)算方法是這樣的,一個(gè)2倍的增距鏡,套在一個(gè)原來有4倍光學(xué)變焦的數(shù)碼相機(jī)上,那么這臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦倍數(shù)由原來的1倍、2倍、3倍、4倍變?yōu)?倍、4倍、6倍和8倍,即以增距鏡的倍數(shù)和光學(xué)變焦倍數(shù)相乘所得。

數(shù) 字 變 焦

       數(shù)字變焦也稱為數(shù)碼變焦,英文名稱為Digital Zoom,數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的處理器,把圖片內(nèi)的每個(gè)象素面積增大,從而達(dá)到放大目的。這種手法如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大,不過程序在數(shù)碼相機(jī)內(nèi)進(jìn)行,把原來CCD影像感應(yīng)器上的一部份像素使用"插值"處理手段做放大,將CCD影像感應(yīng)器上的像素用插值算法將畫面放大到整個(gè)畫面。

         (數(shù)字變焦也是通過變焦桿來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)光學(xué)變焦到盡頭時(shí),繼續(xù)按住變焦桿,則自動(dòng)進(jìn)入數(shù)字變焦區(qū)域。)

       通過數(shù)碼變焦,拍攝的景物放大了,但它的清晰度會(huì)有一定程度的下降,所以數(shù)碼變焦并沒有太大的實(shí)際意義。不過索尼獨(dú)創(chuàng) “智能數(shù)碼變焦”,據(jù)說該先進(jìn)技術(shù),可以使圖像在數(shù)碼變焦之后仍然保持一定的清晰度。

       目前數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼變焦一般在6倍左右,攝像機(jī)的數(shù)碼變焦在44倍-600倍左右,實(shí)際使用中有40倍就足夠了。因?yàn)樘蟮臄?shù)碼變焦會(huì)使圖像嚴(yán)重受損,有時(shí)候甚至因?yàn)榉糯蟊稊?shù)太高,而分不清所拍攝的畫面。如果變焦倍數(shù)不夠,我們可以在鏡頭前加一增倍鏡,其計(jì)算方法是這樣的,一個(gè)2倍的增距鏡,套在一個(gè)原來有4倍光學(xué)變焦的數(shù)碼相機(jī)上,那么這臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦倍數(shù)由原來的1倍、2倍、3倍、4倍變?yōu)?倍、4倍、6倍和8倍,即以增距鏡的倍數(shù)和光學(xué)變焦倍數(shù)相乘所得。

       一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的總變焦數(shù)計(jì)算如下:舉例索尼的F717光學(xué)變焦為5倍,而數(shù)碼變焦為2倍,所以最大變焦數(shù)為10倍。數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的數(shù)碼變焦一般可以關(guān)掉。除此之外還有全新獨(dú)有的Sony智能變焦功能,可放大變焦拍攝,不會(huì)將微粒放大,令放大的影像也能保持原有的細(xì)致質(zhì)素。智能變焦因應(yīng)不同影像尺寸的選擇,提供不同程度的強(qiáng)化變焦功能。有別于數(shù)碼變焦,智能變焦能保持畫質(zhì)與原本影像相同。

       與光學(xué)變焦不同,數(shù)碼變焦是在感光器件垂直方向向上的變化,而給人以變焦效果的。在感光器件上的面積越小,那么視覺上就會(huì)讓用戶只看見景物的局部。但是由于焦距沒有變化,所以,圖像質(zhì)量是相對(duì)于正常情況下較差。

  有 效 像 素  

有效像素?cái)?shù)英文名稱為Effective Pixels。與最大像素不同,有效像素?cái)?shù)是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數(shù)值是感光器件的真實(shí)像素,這個(gè)數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分,而有效像素是在鏡頭變焦倍率下所換算出來的值。以美能達(dá)的DiMAGE7為例,其CCD像素為524萬(5.24Megapixel),因?yàn)镃CD有一部分并不參與成像,有效像素只為490萬。
有效像素、可讀像素和總像素的關(guān)系

       數(shù)碼圖片的儲(chǔ)存方式一般以像素(Pixel)為單位,每個(gè)象素是數(shù)碼圖片里面積最小的單位。像素越大,圖片的面積越大。要增加一個(gè)圖片的面積大小,如果沒有更多的光進(jìn)入感光器件,唯一的辦法就是把像素的面積增大,這樣一來,可能會(huì)影響圖片的銳力度和清晰度。所以,在像素面積不變的情況下,數(shù)碼相機(jī)能獲得最大的圖片像素,即為有效像素。       用戶在購(gòu)買數(shù)碼相機(jī)的時(shí)候,通常會(huì)看到商家標(biāo)榜“最大像素達(dá)到XXX”和“有效像素達(dá)到XXX”,那用戶應(yīng)該怎樣選擇呢?在選擇數(shù)碼相機(jī)的時(shí)候,應(yīng)該注重看數(shù)碼相機(jī)的有效像素是多少,有效像素的數(shù)值才是決定圖片質(zhì)量的關(guān)鍵。

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