数码相机各参数详解.docx

1、数码相机各参数详解数码相机各参数详解一、感光器件 31.感光元件工作原理 32.两种感光元件的不同之处 43.影响感光元件的因素 64.感光元件的发展 7二、CCD尺寸 8第一层微型镜头 9第二层是分色滤色片 9第三层：感光层 10三、最大像素数 11四、有效像素数 13五、最大像分辨率 14五、最高分辨率 15六、光学变焦 16七、数字变焦 18八、相于当35mm尺寸 20九、广角镜头 22十、等效35mm相机焦距 24十一、对焦范围 26十二、近拍距离 27十三、光圈范围 29十四、显示屏尺寸 30十五、旋转液晶屏 31十六、快门类型 31十七、快门速度 33十八、闪光灯 34十九、存储介

2、质 35二十、自动闪光 42二十一、防红眼 42二十二、强制不闪光 43二十三、强制闪光 43二十四、外置闪光灯 44二十五、前/后帘同步闪光 44二十六、曝光模式 45快门和光圈优先： 45二十七、手动曝光模式： 47二十八、曝光补偿 48二十九、曝光测量 50三十、白平衡调节 51三十一、等效感光度 55三十二、防抖性能 57三十三、自拍功能 58三十四、连拍功能 59三十五、短片拍摄功能 60三十六、MPEG-4视频录制 61三十七、录音功能 62三十八、拍摄模式 63三十九、记录容量 64四十、附带软件 64四十一、附件 65四十二、电池类型 69四十三、数码相机的外接电源 71一、感

3、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（Charge Coupled Device），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

4、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

5、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（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）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

6、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CC

7、D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

8、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

9、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28=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212=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

10、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。

11、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SUPER HAD CCD，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NEW STRUCTURE CCD、EXVIEW HAD CCD、四色滤光技术（专为SONY F828所应用）。而富士数码相机则采用了超级CCD（Super CCD）、Super CCD SR。 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

12、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。二、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。

13、 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

14、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

15、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36 x 24mm。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23.7

16、 x 15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm，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

17、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。三、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Maximum Pixels，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

18、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。有效像素数英文名称为Effective Pixels。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

19、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

20、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。四、有效像素数有效像素数英文名称为Effective Pixels。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

21、。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。五、最大像分辨率最大分辨率英文名称为Maximum Pixels，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

22、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

23、要的。 另外，分辨率也直接和数码照片的输出有关系，下面的列表，为用户提供了数码照片输出和图片像素的关系。五、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Dot per inch。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Pixel per inch）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

24、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的分辨率。这里的技巧是要首先保证图像包含足够多的数据，能满足最终输出的需要。同时也要适量，尽量少占用一些计算机的资源。 通常，分辨率被表示成每一个方向上的像素数量，比如640X480等。而在某些情况下，它也可以同时表示成每英寸像素（ppi）以及图形的长度和宽度。比如72ppi，和8X6英寸。 Ppi和dpi（每英寸点数）经常都会出现混用现象。从技术角度说，像素（P）只存在于计算机显示领域，而点（d）只出现于打印或印刷领域。请读者注意分辨。 分辨率

25、和图象的像素有直接的关系，我们来算一算，一张分辨率为640 x 480的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600 x 1200的图片，它的像素就是200万。这样，我们就知道，分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。一张数码图片的长宽比通常是4：3。六、光学变焦光学变焦英文名称为Optical Zoom，数码相机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码相机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。 在买数码相机的时候，很多用户都会问，什么是数码变焦，什么是

26、光学变焦，下面，我们就用图示来解释一下。 光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候，如下图，视觉和焦距就会发生变化，更远的景物变得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。 显而易见，要改变视角必然有两种办法，一种是改变镜头的焦距。用摄影的话来说，这就是光学变焦。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。另一种就是改变成像面的大小，即成像面的对角线长短在目前的数码摄影中，这就叫做数码变焦。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了相当于镜头焦距变化的效果。 所以我们看到，一些镜头越长的数码相机，内部

27、的镜片和感光器移动空间更大，所以变焦倍数也更大。我们看到市面上的一些超薄型数码相机，一般没有光学变焦功能，因为其机身内根部不允许感光器件的移动，而像索尼F828、富士S7000这些长镜头的数码相机，光学变焦功能达到5、6倍。 如今的数码相机的光学变焦倍数大多在2倍5倍之间，即可把10米以外的物体拉近至5-3米近；也有一些数码相机拥有10倍的光学变焦效果。家用摄录机的光学变焦倍数在10倍22倍，能比较清楚的拍到70米外的东西。使用增倍镜能够增大摄录机的光学变焦倍数。如果光学变焦倍数不够，我们可以在镜头前加一增倍镜，其计算方法是这样的，一个2倍的增距镜，套在一个原来有4倍光学变焦的数码相机上，那么

28、这台数码相机的光学变焦倍数由原来的1倍、2倍、3倍、4倍变为2倍、4倍、6倍和8倍，即以增距镜的倍数和光学变焦倍数相乘所得。七、数字变焦数字变焦也称为数码变焦，英文名称为Digital Zoom，数码变焦是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放大目的。这种手法如同用图像处理软件把图片的面积改大，不过程序在数码相机内进行，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用插值处理手段做放大,将CCD影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。 与光学变焦不同，数码变焦是在感光器件垂直方向向上的变化，而给人以变焦效果的。在感光器件上的面积越小，那么视觉上就会让用户只看见景物的局

29、部。但是由于焦距没有变化，所以，图像质量是相对于正常情况下较差。 通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降，所以数码变焦并没有太大的实际意义。不过索尼独创 智能数码变焦，据说该先进技术，可以使图像在数码变焦之后仍然保持一定的清晰度。 一台数码相机的总变焦数计算如下：举例索尼的F717光学变焦为5倍，而数码变焦为2倍，所以最大变焦数为10倍。数码相机内的数码变焦一般可以关掉。除此之外还有全新独有的Sony智能变焦功能，可放大变焦拍摄，不会将微粒放大，令放大的影像也能保持原有的细致质素。智能变焦因应不同影像尺寸的选择，提供不同程度的强化变焦功能。有别于数码变焦，智能变焦能保持

30、画质与原本影像相同。 目前数码相机的数码变焦一般在6倍左右，摄像机的数码变焦在44倍-600倍左右，实际使用中有40倍就足够了。因为太大的数码变焦会使图像严重受损，有时候甚至因为放大倍数太高，而分不清所拍摄的画面。如果变焦倍数不够，我们可以在镜头前加一增倍镜，其计算方法是这样的，一个2倍的增距镜，套在一个原来有4倍光学变焦的数码相机上，那么这台数码相机的光学变焦倍数由原来的1倍、2倍、3倍、4倍变为2倍、4倍、6倍和8倍，即以增距镜的倍数和光学变焦倍数相乘所得。八、相于当35mm尺寸目前数码相机的成像器件面积都小于普通的135胶卷（即35mm胶卷相机）的面积，所以其镜头焦距很短，说到其镜头焦距

31、时常不会涉及到其实际的物理焦距，而说与其视角相当的35mm（国内的135）相机的镜头焦距，也就是说，其镜头的视角相当于XX。 35mm胶片的尺寸是36 x 24mm，也就是我们平时在照相机馆中看到的最为普遍的那种胶卷，由于35mm焦长的广泛使用，因此它成为了一种标尺，就像我们用米或者公斤来度衡长度和重量一样，35mm成为我们判断镜头视野度的一种标注。例如，28mm 焦长可以实现广角拍摄，35mm焦长就是标准视角，50mm镜头是最接近人眼自然视角的，而380mm镜头就属于超望远视角，可捕捉远方的景物。 根据相机的光学原理，焦长越小，视角就越大，焦长越大，视角就越小，这对于数码相机和传统相机而言都

32、是不变的道理。现在相机的焦长都是由mm（毫米）来标注的，而无论相机的类型是什么：35mm传统相机,、APS或者数码相机。镜头的焦长代表的是镜头和对焦面之间的距离，对焦面可以是胶片或者传感器。更准确地定义应该是焦长等于对焦点和镜头光学中心之间的距离。 现在通常的数码相机的焦长都非常的短，这是因为绝大多数数码相机的传感器都很小，往往对角线长度还不到一英时，为了在这么小的传感器上能够成像感光，因此镜头和对焦面之间的距离就很小，这就是为什么数码相机镜头的焦长数值都很小的缘故。 不过在数码相机上采用35mm等值来表现焦长，并非是人们不习惯数码相机上的焦长过短，而是因为每款数码相机上标注的实际焦长往往获得的视野不一样，比如都是618mm焦长范围，但是不同的数码相机上这个焦长所表现出来的效果往往是不一样的。这是由于数码相机采用的传感器各有所别。 我们来看看3种不同C