数码相机主要参数.docx

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数码相机主要参数

数码相机各参数详解

一、数码相机

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。

数码相机最早出现在美国，20多年前，美国曾利用它通过卫星向地面传送照片，后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围。

数码相机工作原理

与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。

感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。

数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。

目前数码相机的核心成像部件有两种：

一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。

电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

互补性氧化金属半导体CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。

一时间，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。

由于CMOS传感器便于大规模生产，且速度快、成本较低，将是数字相机关键器件的发展方向。

目前，在佳能（CANON）等公司的不断努力下，新的CMOS器件不断推陈出新，高动态范围CMOS器件已经出现，这一技术消除了对快门、光圈、自动增益控制及伽玛校正的需要，使之接近了CCD的成像质量。

另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本却不上升多少。

相对于CCD的停滞不前相比，CMOS作为新生事物而展示出了蓬勃的活力。

作为数码相机的核心部件，CMOS感光器以已经有逐渐取代CCD感光器的趋势，并有希望在不久的将来成为主流的感光器。

与传统相机的区别

数码相机的外观、部分功能及操作虽与普通的相机差不多，但数码相机与传统相机还有以下几个不同点：

1．制作工艺不同：

传统相机使用银盐感光材料即胶卷作为载体，拍摄后的胶卷要经过冲洗才能得到照片，拍摄后无法知道照片拍摄效果的好坏，而且不能对拍摄不好的照片进行删除。

数码相机不使用胶卷，而是使用电荷耦合器CCD元件感光，然后将光信号转变为电信号，再经模/数转换后记录于存储卡上，存储卡可反复使用。

由于数码相机拍摄的照片要经过数字化处理再存储，拍摄后的照片可以回放观看效果，对不满意的照片可以立即删除重拍。

拍摄后把数码相机与电脑连接，可以方便地将照片传输到电脑中并进行各种图像处理，制作Web页或直接打印输出，这是数码相机与传统相机的主要区别。

2．拍摄效果不同：

传统相机的卤化银胶片可以捕捉连续的色调和色彩，而数码相机的CCD元件在较暗或较亮的光线下会丢失部分细节，更重要的是，数码相机CCD元件所采集图像的像素远远小于传统相机所拍摄图像的像素。

一般而言，传统35毫米胶片解析度为每英寸2500线，相当于1800万像素甚至更高，而目前数码相机使用的最好的CCD所能达到的像素也仅有1000万。

在现阶段，数码相机拍摄的照片，不论在影像的清晰度、质感、层次、色彩的饱和度等方面，都无法与传统相机拍摄的照片相媲美。

但数码相机发展迅速研发空间仍然很大，相信不出几年将会有长足的发展。

3．拍摄速度不同：

在按下快门之前，数码相机要进行调整光圈、改变快门速度、检查自动聚焦、打开闪光灯等操作，当拍完照片后，数码相机要对拍摄的照片进行图像压缩处理并存储起来，这些都需要等待几秒，故数码相机的拍摄速度，特别是连拍速度还无法达到专业摄影的要求，但Nikon新推出的D1已经达到了1/16000秒的极速快门速度，说明数码相机的技术已经超过了传统相机。

4．存储介质不同：

数码相机的图像以数字方式存储在磁介质上，而传统相机的影像是以化学方法记录在卤化银胶片上。

目前的数码相机存储介质主要有SM卡、CF卡、XD卡、SD卡、MMC卡、SONY记忆棒和IBM小硬盘。

存储容量分32M、64M、128M、256M或者更高，目前IBM小硬盘的容易可以达到1GB。

举例说明64M存储卡当分辨率在1280*960情况下大概能存储80多张图片，如果在低分辨率情况下存储几百张图片是没问题的。

5．输入输出方式不同：

数码相机的影像可直接输入计算机，处理后打印输出或直接制作网页，方便快捷。

传统相机的影像必须在暗房里冲洗，要想进行处理必须通过扫描仪扫描进计算机，而扫描后得到的图像的质量必然会受到扫描仪精度的影响。

这样即使它的原样质量很高，经过扫描以后得到的图像就差得远了。

数码相同可以将自然界的一切瞬间轻而易举地拍摄为供电脑直接处理的数码影像，如果接VIDEOout端可在电视上显示。

主流数码相机

我国的数码相机是近几年前才悄然兴起的，但由于数码相机的发展飞快，目前市面上主流的数码相机像素数在300万--500万之间。

从经销商的品牌来看，主要是以名牌产品为主，其中最为主流的品牌有如富士（FujiFilm）、佳能（Canon）、奥林巴斯（Olympus）、柯达（Kodak）、索尼（Sony）、卡西欧（Casio）、柯尼卡美能达（Konica-Minolta）、尼康（Nikon）、三星（Samsung）等，而国内的数码相机有如联想（Lenovo）、方正（Founder）、中恒（DEC）、紫光（Thunis）等。

高端数码相机

近年来，高端数码相机的技术不断成熟，大量的产品的推出，使我们感觉到高端数码相机离我们越来越近。

高端数码相机发展到今天，可以说达到了一个阶段性的高度。

无论从其性能、成像质量、易用性等方面都在逼近甚至在某些方面超过了传统相机。

相对于中低端数码相机来说，高端数码相机一般都具有以下几个特点：

1、与消费级别即中低端数码相机那种不可更换镜头结构相反，高端数码相机大多采用可更换镜头的结构，并且大多兼容传统相机的镜头。

2、单镜头反光结构，使用传统相机机身。

3、高像素、大规模感光体，快速的AF能力、强大的功能。

4、既然成为高端数码相机，价格自然也不会低，目前还没有低于一万元人民币的产品（不包括镜头）。

所以，我们一般所指的高端数码相机也就是采用单反结构的可更换的镜头的数码相机，高端数码相机主要集中在以下几个品牌：

尼康（Nikon）、索尼（Sony）、富士（FujiFilm）、佳能（Canon）、宾得（Pentax）、柯尼卡美能达（Konica-Minolta）。

其中市面上主流的高端数码相机的价格在1万左右，更有甚者4万多。

数码相机的用途

数码相机用户主要分布于计算机、通信、电子、金融、交通、文化、商业、旅游、建筑、军警及政府部分，数码相机对于个人用户来说，主要用于旅游和摄影方面，占近半数的用户是用于专业摄影及工作提供便利，而作为单位用户最主要用于工作所需的拍摄，其次用作产品介绍及广告设计、新闻采访、桌面排版及建筑方面的装璜设计。

数码相机的优势

数码相机的最大优势在于它的信息数字化，由于数字信息可以借助遍及全球的数字通讯网即时传送，所以数码相机首先可以实现图像的实时传递。

数码相机作为一种计算机输入设备，近年取得了长足的发展和进步。

首先是由于技术及工艺的进步，现在作为计算机输入设备的数码相机主流机型像素数一般在500万像素级。

其外观造型与传统相机几无差别。

其次由于产量、销量的增加以及技术进步等因素，现在数码相机的价格也正以很快的速度下降。

这些都促进了数码相机应用的普及，普及反过来以促使厂商在技术及工艺上作更大的投入。

这种良性交互正在使得数码相机成为计算机应用一个不可或缺的设备。

数码相机的发展

几年前崛起的数码相机，是现代通信、计算机产业、照相机产业高速发展的产物。

随着电信、计算机的普及和家庭化，数码相机的应用领域也日益广泛。

今年变化最多、出产最快的电脑外设产品，也是非数码相机莫属。

目前，日本的几家摄影器材公司正努力钻研，准备几年内淘汰胶卷，据预测，今后10年全球大多数人将会使用数码相机，众多的跨国公司角逐数码相机市场，正是由于他们看准了数码相机的突出优点，即它可在速度、方便性、降低图片的成本及提高效率等方面使用户获益。

随着全球日益高涨的数码热潮，加上数码相机的技术逐渐成熟，以及价格的逐渐下降，数码相机将成为IT行业增长最为迅速的产业之一。

二、感光器件

提到数码相机，不得不说到就是数码相机的心脏——感光元件。

与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光元件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。

感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。

数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。

目前数码相机的核心成像部件有两种：

一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。

1.感光元件工作原理

电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。

当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

CCD和传统底片相比，CCD更接近于人眼对视觉的工作方式。

只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。

CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。

CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。

目前有能力生产CCD的公司分别为：

SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。

互补性氧化金属半导体CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

2.两种感光元件的不同之处

由两种感光元件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。

同时，这几年来，CCD从30万像素开始，一直发展到现在的600万，像素的提高已经到了一个极限。

在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。

一时间，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。

CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低，CCD为提供优异的影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。

但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，电源消耗量比CCD低。

CMOS影像传感器的另一优点，是与周边电路的整合性高，可将ADC与讯号处理器整合在一起，使体积大幅缩小，例如，CMOS影像传感器只需一组电源，CCD却需三或四组电源，由于ADC与讯号处理器的制程与CCD不同，要缩小CCD套件的体积很困难。

但目前CMOS影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生，未来CMOS影像传感器是否可以改变长久以来被CCD压抑的宿命，往后技术的发展是重要关键。

3.影响感光元件的因素

对于数码相机来说，影像感光元件成像的因素主要有两个方面：

一是感光元件的面积；二是感光元件的色彩深度。

感光元件面积越大，成像较大，相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，成像质量越好。

但随着数码相机向时尚小巧化的方向发展，感光元件的面积也只能是越来越小。

除了面积之外，感光元件还有一个重要指标，就是色彩深度，也就是色彩位，就是用多少位的二进制数字来记录三种原色。

非专业型数码相机的感光元件一般是24位的，高档点的采样时是30位，而记录时仍然是24位，专业型数码相机的成像器件至少是36位的，据说已经有了48位的CCD。

对于24位的器件而言，感光单元能记录的光亮度值最多有2^8=256级，每一种原色用一个8位的二进制数字来表示，最多能记录的色彩是256x256x256约16,77万种。

对于36位的器件而言，感光单元能记录的光亮度值最多有2^12=4096级，每一种原色用一个12位的二进制数字来表示，最多能记录的色彩是4096x4096x4096约68.7亿种。

举例来说，如果某一被摄体，最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍，用使用24位感光元件的数码相机来拍摄的话，如果按低光部位曝光，则凡是亮度高于256备的部位，均曝光过度，层次损失，形成亮斑，如果按高光部位来曝光，则某一亮度以下的部位全部曝光不足，如果用使用了36位感光元件的专业数码相机，就不会有这样的问题。

4.感光元件的发展

CCD是1969年由美国的贝尔研究室所开发出来的。

进入80年代，CCD影像传感器虽然有缺陷，由于不断的研究终于克服了困难，而于80年代后半期制造出高分辨率且高品质的CCD。

到了90年代制造出百万像素之高分辨率CCD，此时CCD的发展更是突飞猛进，算一算CCD发展至今也有二十多个年头了。

进入90年代中期后，CCD技术得到了迅猛发展，同时，CCD的单位面积也越来越小。

但为了在CCD面积减小的同时提高图像的成像质量，SONY与1989年开发出了SUPERHADCCD，这种新的感光元件是在CCD面积减小的情况下，依靠CCD组件内部放大器的放大倍率提升成像质量。

以后相继出现了NEWSTRUCTURECCD、EXVIEWHADCCD、四色滤光技术（专为SONYF828所应用）。

而富士数码相机则采用了超级CCD（SuperCCD）、SuperCCDSR。

对于CMOS来说，具有便于大规模生产，且速度快、成本较低，将是数字相机关键器件的发展方向。

目前，在CANON等公司的不断努力下，新的CMOS器件不断推陈出新，高动态范围CMOS器件已经出现，这一技术消除了对快门、光圈、自动增益控制及伽玛校正的需要，使之接近了CCD的成像质量。

另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本却不上升多少。

相对于CCD的停滞不前相比，CMOS作为新生事物而展示出了蓬勃的活力。

作为数码相机的核心部件，CMOS感光器以已经有逐渐取代CCD感光器的趋势，并有希望在不久的将来成为主流的感光器。

三、CCD尺寸

说到CCD的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD和CMOS。

感光器件的面积大小，CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。

CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。

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。

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。

如果分解CCD，你会发现CCD的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。

第一层“微型镜头”

我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，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开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。

第二层是“分色滤色片”

CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。

首先，我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，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。

再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红（M）、黄（Y）、黑（K）。

在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。

原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。

因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。

相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感光度，一般都可设定在800以上

第三层：

感光层

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。

传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为对角长度，35mm胶卷的感光面积为36x24mm。

换算到数码相机，对角长度约接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。

在单反数码相机中，很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面积达到23.7x15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36x24mm，达到了35mm的面积，所以成像也相对较好。

现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。

CCD/CMOS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%）。

而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。

但如果在增加CCD/CMOS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CCD/CMOS的总面积。

目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。

因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。

感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。

超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸也越大。

四、最大像素数

元件像素分为最大像素数和有效像素数。

最大像素英文名称为MaximumPixels，所谓的最大像素是经过插值运算后获得的。

插值运算通过设在数码相机内部的DSP芯片，在需要放大图像时用最临近法插值、线性插值等运算方法，在图像内添加图像放大后所需要增加的像素。

插值运算后获得的图像质量不能够与真正感光成像的图像相比。

在市面上，有一些商家会标明“经硬件插值可达XXX像素”，这也是相同的原理，只不过在图像的质量和感光度上，以最大像素拍摄的图片清晰度比不上以有效像素拍摄的。

最大像素，也直接指CCD/CMOS感光器件的像素，一些商家为了增大销售额，只标榜数码相机的最大像素，在数码相机设置图片分辨率的时候，的确也有拍摄最高像素的分辨率图片，但是，用户要清楚，这是通过数码相机内部运算而得出的值，再打印图片的时候，其画质的减损会十分明显。

所以在购买数码相机的时候，看有效像素才是最重要的。

五、有效像素数

有效像素数英文名称为EffectivePixels。

与最大像素不同，有效像素数是指真正参与感光成像的像素值。

最高像素的数值是感光器件的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在镜头变焦倍率下所换算出来的值。

以美能达的DiMAGE7为例，其CCD像素为524万（5.24Megapixel），因为CCD有一部分并不参与成像，有效像素只为490万。

数码图片的储存方式一般以像素（Pixel）为单位，每个象素是数码图片里面积最小的单位。

像素越大，图片的面积越大。

要增加一个图片的面积大小，如果没有更多的光进入感光器件，唯一的办法就是把像素的面积增大，这样一来，可能会影响图片的锐力度和清晰度。

所以，在像素面积不变的情况下，数码相机能获得最大的图片像素，即为有效像素。

用户在购买数码相机的时候，通常会看到商家标榜“最大像素达到XXX”和“有效像素达到XXX”，那用户应该怎样选择呢？

在选择数码相机的时候，应该注重看数码相机的有效像素是多少，有效像素的数值才是决定图片质量的关键。

六、最大像分辨率

最大分辨率英文名称为MaximumPixels，所谓的最大分辨率是经过插值运算后获得的。

插值运算通过设在数码相机内部的DSP芯片，在需要放大图像时用最临近法插值、线性插值等运算方法，在图像内添加图像放大后所需要增加的像素。

插值运算后获得的图像质量不能够与真正感光成像的图像相比。

在市面上，有一些商家会标明“经硬件插值可达XXX像素”，这也是相同的原理，只不过在图像的质量和感光度上，以最大分辨率拍摄的图片清晰度比不上以有效像素拍摄的。

最大分辨率，也直接指CCD/CMOS感光器件的分辨率，一些商家为了增大销售额，只标榜数码相机的最大分辨率，在数码相机设置图片分辨率的时候，的确也有拍摄最高像素的分辨率图片，但是，用户要清楚，这是通过数码相机内部运算而得出的值，再打印图片的时候，其画质的减损会十分明显。

所以在购买数码相机的时候，看有效像素才是最重要的。

七、最高分辨率

数码相机能够拍摄最大图片的面积，就是这台数码相机的最高分辨率。

在技术上说，数码相机能产生在每寸图像内，点数最多的图片，通常以dpi为单位，英文为Dotperinch。

分辨率越大，图片的面积越大。

分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数。

通常表示成ppi（每英寸像素Pixelperinch）和dpi（每英寸点）。

包含的数据越多，图形文件的长度就越大，也能表现更丰富的细节。

但更大的文件也需要耗用更多的计算机资源，更多的内存，更大的硬盘空间等等。

在另一方面，假如图像包含的数据不够充分（图形分辨率较低），就会显得相当粗糙，特别是把图像放大为一个较大尺寸观看的时候。

所以在图片创建期间，我们必须根据图像最终的用途决定正确