数位相机.docx

1、数位相机數位電子照相機一、摘要中華民國十大新興工業投資機會調查表一、產品項目數位電子照相機(DIGITAL STILL CAMERA)二、國內市場需求全球數位相機市場正快速成長中，國內一般消費用數位相機的需求也正在快速增加，1998年需求量大約是10000台，市場金額10億元，預估1999年需求量20000台，金額20億元左右。三、東南亞及大陸市場需求未來東南亞及大陸預期會成為低階消費性產品的主要生產基地，一旦產品進入市場後，將迅速取代傳統相機市場。四、全球市場需求全球市場成長快速中，1998年達360萬台。預估2001年時，產量將正式超過1000萬台，到2002年將達到1300萬台。五、預估

2、投資金額(含固定投資、初期運作 成本及營運資金等)每家廠商所需投資金額約為180萬至1000萬美元。六、預估獲利率初期應可達10%至20%。七、在台投資生產優勢台灣在資訊產品上的產業上、中、下游基礎工業Infrastructure已健全，技術能力高，行銷管道已建立，傳統相機工業亦已健全，故具生產優勢。撰寫人：工研院光電所產業分析師 賴彥文二、數位電子照相機產品技術概述(一)產品界定數位電子照相機包含攝像光學系統與光電感測系統兩部分，攝像光學系統與傳統相機相似，如鏡頭、觀景窗、光圈、快門、聚焦、閃光燈等。其差異在於感測方式，傳統相機利用銀鹽底片感光來記錄影像，而數位電子照相機是利用電荷耦合元件(

3、CCD；Charge Coupled Devices)，感測因光照射而產生之電荷，經由放大電路變成電壓，再經過類比/數位轉換器(A/D Converter)轉換為數位信號，此數位信號經由數位信號處理及影像壓縮，然後儲存於記憶體中。因此數位相機有如下之特性：1. 立即顯像：數位電子照相機係電子取像，可立即顯示於液晶顯示幕、電腦顯示幕或電視螢幕上，使用者可即時檢視影像，省卻傳統相機需經過暗房沖洗底片所耗費的時間。2. 電腦相容性：數位電子照相機加上電腦介面之後，即為電腦之影像輸入裝置，藉由影像處理軟體，可從事剪接，編輯等功能，並可將影像儲存至硬碟機中，再由列印機列印出來。目前桌上排版系統及印刷業已

4、逐採用數位相機作為取像設備，尤有進者，數位電子照相機可直接攝取三維空間之物體，較影像掃瞄器只能掃瞄二維影像更勝一籌。3. 電訊傳輸：數位電子照相機將影像轉換成數位電子訊號後，經由電訊傳輸網或網際網路，使得影像資訊的傳遞，更為快速而無遠弗屆。(二)產品種類與用途 目前市面上的數位電子照相機，依價位可分為專業和一般消費性兩類。專業產品價格在10000美元以上，影像解析度從100萬像素到600萬像素，通常為專業攝影應用。一般消費性產品價格在1000美元以下，影像解析度從25萬像素到200萬像素，主要供一般消費者和電腦使用。目前已有多款產品價格在200美元以下，預期未來仍有下降空間。 傳統相機的製造已

5、是成熟的技術，而其底片沖印及服務的商業體系亦已完備。在此情勢下數位相機必須克服下列障礙： 較高的價格； 較差的影像品質； 欠完備的商業體系，作影像處理及列印； 不方便使用。然則，數位電子照相機亦有其競爭優勢： 使用者可立即看到拍攝結果，而有重拍的機會，以減少失誤，避免錯失珍貴鏡頭。 可在電腦上編輯而獲得合成影像或特殊效果。 利用數位感測之特性，提供更佳控制功能，如自動平衡、彩色修正、控制對焦及曝光等。茲將數位電子照相機的市場區隔摘要錄於表一。表一：數位電子照相機之市場區隔及應用市場區隔應用功能需求印刷及專業攝影電子印刷/排版、攝影工作室、婚紗攝影超高解析度、影像處理、色彩修正新聞攝影新聞、雜誌

6、攝影高解析度、網路傳輸、手攜式、操作簡易、自動曝光/對焦功能影像資料庫證照、識別證、人事檔案、博物館及美術館檔案、房屋仲介、保險及法律存証拍照、保全監視。解析度由高到低均有，電腦介面、影像資料庫軟體商業應用小型及家庭辦公室、桌上排版系統、網路傳輸中、低解析度、電腦及列印介面、網路傳輸、操作簡易消費性產品家庭攝影、個人嗜好解析度由高到低均有、價格低廉、操作簡易、電腦介面、低價位(三)主要規格數位電子照相機一般包含如下規格：1. 攝影規格：此規格項目與傳統相機類似，含 觀景窗：光學、液晶顯示幕 鏡頭：固定焦距、變焦、焦距長度、可換鏡頭 光圈(F-stop) 對焦方式：固定、手調、自動 曝光控制：手

7、調、自動 快燈控制：手調、自動 ISO對應值 對焦距離 閃光燈 自動拍攝控制(self-timer)2. 電子取像規格： 電子信號：數位或視訊信號 CCD大小：CCD晶片對角線長度 像素點數目：25萬、35萬、100萬、200萬等 影像解析度：像素點(長) 像素點(寬) 影像儲存張數 儲存容量及裝置：記憶晶片、小型記憶卡、硬碟機 彩色灰階(Color depth)：一般為8bit3色 = 24 bit 影像消除(Deleting) 電池種類及數量 交直流轉接器 電腦輸入介面 列印機輸入功能3. 軟體規格 影像檔格式：如.bmp、.tiff、.jpeg等 影像處理功能 影像應用軟體相容性 影像介

8、面4. 物理規格 大小(長、寬、高) 重量數位電子照相機係新興產品，目前並無統一規格，茲將主要規格的目前情況分述如下：1. 影像格式(Image Format)：目前無統一規格，一般多使用現有的電腦影像格式規格，如BMP、TIFF、CMP、DCA、JPEG、PCX、EPS等等，或公司自行制定規定(Proprietary)如Fuji的Exif和Canon的CIFF。2. 影像壓縮：目前廣泛使用的靜態影像壓縮標準為JPEG，但是在數位電子照相機中的壓縮並未標準化，各公司自行訂定壓縮運算方式。3. 電腦介面裝置：目前多使用RS232標準介面，已有新產品採用USB(Universal Serial B

9、us)，未來有可能使用IEEE-1394。4. 電腦軟體介面：並無標準。多為公司自定，亦有少數開始使用TWAIN介面，供應軟體使用。(四)產品趨勢 數位電子照相機的發展，與其中關鍵零組件CCD影像感測器的發展息息相關。先前產品所使用的CCD影像感測器，多數原為視訊攝影機所用，因其應用普遍，價格低廉。然而為了符合電視視訊的規格，其設計架構並不適合靜態數位電子照相機之用。在數位電子照相機逐漸普及之後，針對其設計的新規格亦隨之推出，主要發展方向如下：1、CCD影像感測器像素的訊號輸出採用序列掃瞄式(Progressive Scan，即一列列訊號依序輸出)，以取代交錯式(Interlace，即先輸出單

10、數列，再輸出雙數列)。交錯式可直接用於電視螢幕掃瞄，但用於數位電子照相機時，對移動物體會形成雙重影像。2、CCD影像感測器像素單元的長寬比改為 1：1，以符合電腦螢幕像素的比例。以前的像素為長方形，在數位訊號處理時，必須用數學運算以修正其比例。3、CCD影像感測器中的彩色濾光陣列(Color Filter Array)使用紅、綠、藍三原色做濾光片，以取代原用的互補色。紅、綠、藍三色可直接輸入電腦，而互補色須做轉換運算，增加處理時間。4、CCD影像感測器像素陣列(Pixel Array)排列符合電腦畫面格式，為VGA (640 480) 、XGA(1024 768)、SXGA(1280 1024

11、)規格，以利螢幕顯示。 數位電子照相機目前最大的弱點，就是影像解析度不夠，難以與傳統相機相抗衡。35 mm的底片的解析度相當於2400萬(6000 4000)像素點，沖印成相片後解析度約降低數倍。所以數位電子照相機若要獲得相片品質的影像(而非底片品質)，CCD影像感測器至少要100萬像素甚至是200萬像素的解析度，再加上包括鏡頭及影像處理的配合。先前這種CCD影像感測器的價格十分昂貴，但在CCD影像感測器業者的努力開發下，再加上數位電子照相機的逐漸普及，產量已可達到經濟規模，所以成本下降相當迅速，有助於高階數位電子照相機價格的下降，符合消費者需求。 近年來國外有些公司研究開發CMOS影像感測器

12、，其優點在於可和標準CMOS製程結合，將數位電子照相機中其他電子元件包括數位影像處理器(DSP)、記憶體(Memory)整合於一單晶片上，達到系統晶片化(System on a Chip)的目標。但目前其缺點在於每一像素點的有效感測面積小，包括動態範圍(Dynamic Range)及靈敏度(Sensitivity)較CCD影像感測器差，所以仍有待技術上的繼續發展。三、市場潛力分析(一)全球市場需求根據Lyra Research最新研究的預估(見圖一)，全球數位電子照相機出貨量在1998年為360萬台，較1997年大幅成長63%。其中仍以應用於電腦及網際網路，300k 600k的產品區隔為市場上

13、主流，銷售量為170萬台，佔整體銷售量接近一半，但以成長率來看，僅較1997年成長15%。反觀可印出相片品質影像的百萬以上畫素這個產品區隔，銷售量104萬台，佔整體銷售量30%，成長了10倍。展望未來，數位電子照相機的購買者仍以電腦網際網路及列印出影像這兩大應用為主，而將以列印出影像為其主要應用，也就是能提供相片品質輸出產品將成為未來主流區隔；而電腦及網際網路應用仍有其需求，所以將成為數位電子照相機具利基的區隔。進一步來看，以品質而言，數位電子照相機將往更高畫素，也就是可提供更好輸出品質的方向發展；以價格而言，在系統廠商及相關的零組件廠商逐漸達到量產的經濟規模下，價格將逐步的下滑。預計在這兩個

14、趨勢帶動下，Lyra Research預估1999年數位電子照相機將進一步成長至545萬台，較1998年成長51%，並在2001年正式超過1,000萬台，達到2002年的1,325萬台，5年複合成長率達35%。而百萬畫素以上這個產品區隔將在1999年大幅成長至275萬台，將佔整體數位電子照相機銷售量的一半，正式超越300k 600k這個區隔，成為市場上的主流，並一直大幅成長至2002年的941萬台，5年複合成長率更高達117%，並佔有超過7成的市場。300k 500k這個產品區隔在台灣廠商加入後，價格下降將相當迅速，和百萬畫素以上產品比較，仍有價格上的優勢，1999年可微幅的成長至186萬台，

15、到2002年則為314萬台，複合成長率則有14%，佔有整體市場24%。 資料來源:Lyra Research/工研院光電所ITIS計畫整理圖一：世界數位相機市場趨勢四、技術可行性分析(一)主要技術發展趨勢數位電子照相機所關連的技術很廣泛，涵蓋了光、機、電等方面，詳細技術需求如圖二。數位電子照相機的技術發展趨勢，與其關鍵性零組件的發展息息相關，相輔相成。相機系統設計者的需求，將促進零組件製造的規格，而零組件技術的進展，亦將提昇系統性能，茲將關鍵零組件的發展趨勢分述如後：整體而言，數位電子照相機的發展，除了輕薄短小之外，欲使其有相容性而益加普及，標準化極為重要，此標準化包含硬體介面(Interfa

16、ce)，軟體驅動介面(Device driver)，壓縮格式(Compression format)，和影像格式(Image format)。表二摘要說明關鍵零組件的發展趨勢。 資料來源： 工研院光電所整理圖二、數位電子照相機技術需求圖光學鏡頭規格設計須配合CCD影像感測器的解析度，所以對加工精密度要求高，而且隨著需求市場的擴大，對於變焦鏡頭的需求將與日劇增，且其設計將趨向於使用非球面鏡，減少鏡片數，因而減少鏡頭體積與重量。由於目前數位電子照相機使用的鏡片和傳統相機比較起來較小片，且製造機器亦與傳統鏡片之機器不同，因此投資金額高出許多，所以國內雖具有製作定焦鏡頭的實力，但因良率不高，再加上變焦

17、鏡頭的難度更高，相關的鏡頭與機構問題更不易克服，對國內而言困難度較大。目前在一般消費性數位電子照相機的產品中，配備LCD顯示幕幾乎已成必備條件，因為加入LCD顯示幕後可方便使用者即時的觀看影像。目前LCD顯示幕的大小從 1.8-inch 到 2.5-inch 都有，基本的考量在於配合整個數位電子照相機的大小及觀看的方便性。由於LCD顯示幕相當的耗電，對於可攜式的產品而言，在產品的設計上是一項很大的考驗。現在的作法除盡量降低 LCD 的耗電外，就是在配備 LCD 外另外再加一個光學的觀景窗。這樣一來，平常可使用光學觀景窗來觀看拍攝前的影像，而 LCD 則應用來查看拍攝後的影像，可節省對準拍攝物的

18、過程中 LCD 所消耗的電量。另外 TFT-LCD 亦逐漸走向以低溫多晶矽的材料取代傳統的非晶矽，多晶矽 TFT-LCD 具有比較省電且體積重量較小的特性，相當的適合在可攜式產品如數位電子照相機的應用。目前主要的儲存媒體有內建式快閃記憶體、PCMCIA 記憶卡、小型記憶卡及軟碟片，使用的考量因素為儲存容量、價格、體積與重量。由於一般消費性數位電子照相機的市場比較要求可攜性，所以主要搭配內藏快閃記憶體與小型記憶卡，其他的儲存媒體都嫌太大，並有往小型記憶卡發展的趨勢。小型記憶卡又可稱為電子底片，具有體積小和攜帶方便的特性。常見的小型記憶卡可分為四類：CompactFlash卡、SmartMedia

19、卡、Miniature卡及MemoryStick卡。目前以CompactFlash卡及SmartMedia卡的量較大，其中CompactFlash卡的支援廠商及產品種類較多，但是SmartMedia卡的支援廠商銷售量較大，所以未來鹿死誰手值得觀察。表二、關鍵零組件的技術發展趨勢項目發展趨勢數位電子照相機小型化：輕薄短小標準化：硬體介面、軟體驅動介面、壓縮格式、影像格式。成本/性能比(Cost/Performance)提升CCD影像感測器尺寸縮小25萬 35萬 100萬200萬像素光學鏡頭更小規格CCD影像感測器之鏡頭變焦鏡頭非球面鏡片觀景窗TFT-LCD低溫多晶矽LCD附光學觀景窗數位信號處理

20、DSP/IC可程式DSP晶片影像壓縮標準JPEG晶片壓縮程式編碼儲存記億體內建快閃記憶體可更換式小型記憶卡電腦介面RS-232USBIEEE 1394應用軟體影像處理迅速，使用簡單(二)國內發展現況我國目前投入數位相機研發的廠商相當的多，依其本業而言可分為四大類:第一大類為電腦周邊廠商，包括鴻友科技、力捷電腦、智基科技(倫飛電腦)、致伸實業、全友科技、明碁電腦等；第二大類為傳統相機及鏡頭廠商，包括普麗光電(普立爾科技)、萬能光學(群昌光學)、新虹科技(新普光學)、明騰工業、大陽科技(大根光學)；第三大類為家電廠商，包括東友科技(東元)、聲寶公司、大同公司；第四大類則是其他領域廠商轉投資，如華晶

21、科技(裕隆)。1997年以來，我國廠商已推出25款產品。目前產品使用的影像感測器來說，以35萬畫素VGA等級的產品最多，其次則是85萬畫素XGA等級。值得注意的是，我國目前已經有包括新虹、大陽、明騰、東友四家廠商已推出150萬畫素SXGA等級的產品，進入數位電子照相機目前的主流市場。以鏡頭而言，我國的產品大都是使用固定焦距的鏡頭，不過新虹在其150萬畫素產品中已經有了突破，搭配3倍變焦鏡頭，這也是我國廠商到目前為止，推出最高等級的一款產品。以搭配儲存媒體而言，早期產品以內建快閃記憶體為主，而目前則轉向搭配有可更換式小型記憶卡的插槽，提高使用者之便利性，並以搭配CompactFlash插槽較多，

22、搭配SmartMedia插槽僅有萬能及明騰。以觀景窗而言，則大部份產品皆有搭配LCD。國內數位電子照相機產業發展，其技術需求趨勢，及其造成之因素，如表三所示。表三、國內數位電子照相機產業技術發展趨勢分析技術項目技術需求趨勢造成此趨勢之因素替代性技術發展趨勢相關技術規範趨勢CCD Sensor自行設計生產為關鍵性零組件，目前均為進口，為日本掌控CMOS Sensor國內有發展機會無CCD/DSP與壓縮AlgorithmPerformance提升之技術開發對影像需求提高國內已有基礎無替代性技術彩色處理接近全彩色與真實影像處理技術開發對影像需求提高國內已有此方面之研究無替代性技術電腦介面高速傳輸介面

23、應用設計傳輸速率要求提高及技術發展結果無替代性技術光學鏡頭自行設計生產為關鍵性技術，目前掌握在美日手中，並有專利障礙無替代性技術專用晶片組類比與數位IC設計及製程技術國內IC業已具基礎，唯對DSC之應用IC尚待開發無替代性技術 國內外技術及產品能力之比較，如表四所示。表四：國內外技術/產品能力比較產品/技術國內技術水準技術先進國與國外項目學術界研究機構產業界領先國技術水準技術差距CCD Sensor弱弱日、美優大CCD/DSP與壓縮Algorithm中中美、日優中彩色處理中中美、日優中電腦介面中中美、日優小光學鏡頭弱弱日、美優大專用晶片組中中美、日優中(三)國外發展現況國外數位電子照相機產業技

24、術發展趨勢，如表五所示。表五：國外數位電子照相機產業技術發展趨勢分析技術項目技術發展趨勢造成此趨勢之因素替代性技術發展趨勢相關技術標準趨勢CCD SensorProgressive Scan正方型pixel原色濾光陣列百萬像素點以上以前CCD影像感測器採用視訊攝影機之CCD，不適合DSCDSC與傳統相機仍有差距未來CMOS 影像感測器的發展，由於製程與其他IC類似，可以整合，在低階產品可取代CCD目前影像格式尚無標準，故各種相機須有自己的軟體將影像輸入電腦，未來應有標準影像格式以利影像互通CCD/DSP與壓縮Algorithm影像處理更趨複雜自動曝光/白平衡功能增強由於Processor的運算

25、速度增加無替代性技術彩色處理更接近全彩色與真實彩色使用者對彩色要求提高無替代性技術電腦介面高速傳輸介面對下載速度要求無替代性技術光學鏡頭高倍數變焦鏡頭使用者對鏡頭要求提高無替代性技術專用晶片組耗電減少輕薄短小晶片數減少包裝縮小可攜式相機的方便性無替代性技術五、在台投資的優勢(一)我國對零組件之掌握狀況：圖三為我國在數位電子照相機的產業結構，零組件之掌握狀況，可分下列諸項討論：圖三、我國數位相機產業結構1. CCD影像感測器：面型的CCD影像感測器國內尚未能生產，故此項元件掌握在日本及美國手中。目前主要CCD影像感測器仍是來自日本廠商，包括Sony、Sharp、Panasonic、Toshiba

26、、Sanyo等廠商提供。中低階產品(35萬與25萬像素)的CCD應用廣泛，如攝影機，監視器等，製造廠商多，競爭亦相形競烈，故元件來源尚無問題。高階百萬像素以上取得則較為不易。2. 光學鏡頭：我國有保勝光學、大根光學、亞洲光學、今國光學投入，目前除已有製作固定焦距鏡頭(Fixed Lens)的能力，保勝光學已由Kodak公司引進較高階的變焦鏡頭(Zoom Lens)，預計在1999下半年將有數位電子照相機廠商採用。3. 積體電路(IC)：我國在半導體工業的蓬勃發展，提供最好的資源，在影像處理晶片，記憶晶片，和影像壓縮晶片上，均能掌握及取得。4. 液晶顯示器(LCD)：國內已有聯友光電、元太科技2

27、家廠商提供TFT-LCD顯示器。5. 小型記憶卡：有多家廠商投入研發生產，包括有勝創、希旺科技、亞瑟科技、台精鋼模、慧亞等公司。(二)國內數位相機整體產業技術結構現況：國內整體產業結構，在上游零組件方面已如前述，所需開發之關鍵零組件為CCD影像感測器及高階變焦鏡頭，以避免為外商所掌控。六、預期風險分析 數位相機的特性，攸關其產業的風險，茲分述如下：(一)產品生命週期:數位電子照相機以產品生命週期來看，目前雖然仍處於導入期與成長期之間，但是已經經歷了3次的世代交替，從1996年的25萬像素、1997年的35萬像素、1998年的100萬像素到1999年的200萬像素產品，新一代產品提供更高的解析度

28、、更快速的處理速度以及更人性化的介面，而在價格方面，也下跌得相當迅速。不過由於數位電子照相機的用途相當廣泛，所以舊世代產品仍有其利基市場。對投入數位電子照相機的廠商而言，是否能夠快速的研發出新一代的產品，並成功的量產進入市場，再加上彈性調整生產線的能力，避免庫存損失，將會是未來廠商能否在數位相機產業致勝的關鍵。(二)各國法律限制：數位電子照相機為一電子產品，故其使用限制與一般資訊產品的限制相同，通常須通過電磁干擾試驗。(三)技術 Know How及掌控國家：數位電子照相機設計最主要之Know How為鏡頭設計、CCD模組設計、數位信號處理的演算法(Algorithm)，及系統整體設計。目前世界

29、上大多數消費性產品是由日本開發，而專業產品則大都由日、美兩國開發，歐洲亦推出極少數高階專業產品。1997年以來，我國已有鴻友、普麗、萬能、東友、聲寶、明騰、大陽、華晶、新虹、力捷、智基等11家廠商推出25款產品。目前產品使用的影像感測器來說，以35萬畫素VGA等級的產品最多，其次則是85萬畫素XGA等級。值得注意的是，我國目前已經有包括新虹、大陽、明騰、東友四家廠商推出150萬畫素SXGA等級的產品，進入數位電子照相機目前的主流市場。(四)專利現況目前在專利上的研發，主要以數位信號處理及變焦鏡頭為主。在數位信號處理方面，日本仍是擁有專利最主要的國家，其次為美國，德國則排名第三。在專利的內容方面

30、，主要有下面諸要項 傳輸 壓縮 Gamma修正(供顯示器修正用) 信號處理 自動曝光 自動對焦 白平衡。 在變焦鏡頭方面，日本延續其在傳統相機及CCD視訊攝影機的優勢，佔有絕大比例，其次則是美國。七、結論我國數位相機的發展已經開花結果，由於以前在影像掃描器和傳統相機上已累積了多年的實力，產業結構也相當完整。整個產量預料將隨著世界市場的成長而進一步的擴大，而且複合成長率也將超越世界的水準。由於起步較日、美廠商晚，相關技術較為落後。但這兩年來在廠商的努力下，技術及量產能力皆已縮短與國際大廠的差距。目前國內雖仍以35萬畫素產品為主，但已有廠商具備了百萬畫素的量產能力。未來在往高階產品發展中，我國主要將面臨包括高階變焦鏡頭的製作、CCD影像感測器的取得及如何銷售數位相機等問題。預估我國將可在35萬畫素數位相機的量產過程中，一方面提昇技術，一方面也可加強量產的能力，厚植實力，未來在主流的高階產品佔有一席之地。