數(shù)碼相機的原理與結(jié)構(gòu)

1、數(shù)碼相機的原理與結(jié)構(gòu)數(shù)碼相機是由鏡頭、CCD、A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）、MPU（微處理器）、內(nèi)置存儲器、LCD（液晶顯示器）、PC卡（可移動存儲器）和接口（計算機接口、電視機接口）等部分組成，通常它們都安裝在數(shù)碼相機的內(nèi)部，當(dāng)然也有一些數(shù)碼相機的液晶顯示器與相機機身分離數(shù)碼相機中只有鏡頭的作用與普通相機相同，它將光線會聚到感光器件CCD（電荷耦合器件）上, CCD是半導(dǎo)體器件，它代替了普通相機中膠卷的位置，它的功能是把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠@樣，我們就得到了對應(yīng)于拍攝景物的電子圖像，但是它還不能馬上被送去計算機處理，還需要按照計算機的要求進行從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）器件用來執(zhí)

2、行這項工作接下來MPU（微處理器）對數(shù)字信號進行壓縮并轉(zhuǎn)化為特定的圖像格式，例如JPEG格式最后，圖像文件被存儲在內(nèi)置存儲器中至此，數(shù)碼相機的主要工作已經(jīng)完成，剩下要做的是通過LCD（液晶顯示器）查看拍攝到的照片有一些數(shù)碼相機為擴大存儲容量而使用可移動存儲器，如PC卡或者軟盤此外，還提供了連接到計算機和電視機的接口幾乎所有的數(shù)碼相機鏡頭的焦距都比較短，當(dāng)你觀察數(shù)碼相機鏡頭上的標(biāo)識時也許會發(fā)現(xiàn)類似f=6mm的字樣，它的焦距僅為6毫米，這不是魚眼鏡頭嗎？答案是否定的說明書中明確地指出f=6mm相當(dāng)于普通相機的50mm鏡頭（因相機不同而不同）這是怎么回事呢？原來我們印象中的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角鏡頭、長焦鏡

3、頭以及魚眼鏡頭都是針對35mm普通相機而言的它們分別用于一般攝影、風(fēng)景攝影、人物攝影和特殊攝影各種鏡頭的焦距不同使得拍攝的視角不同，而視角不同產(chǎn)生的拍攝效果也不相同但是焦距決定視角的一個條件是成像的尺寸，35mm普通相機成像尺寸是24mm36mm（膠卷），而數(shù)碼相機中CCD的成像尺寸小于這個值兩倍甚至十倍，在成像尺寸變小焦距也變小的情況下，就有可能得到相同的視角所以說上面提及的6mm鏡頭相當(dāng)普通相機50mm焦距鏡頭因此在選購數(shù)碼相機時，我們不用關(guān)心數(shù)碼相機的實際焦距是多少，而只要參考換算到35毫數(shù)碼相機使用CCD代替?zhèn)鹘y(tǒng)相機的膠卷，因此CCD技術(shù)成為數(shù)碼相機的關(guān)鍵技術(shù)，CCD的分辨率被作為評價

4、數(shù)碼相機檔次的重要依據(jù)CCD是Charge Couple Device的縮寫，被稱為光電荷耦合器件， 它是利用微電子技術(shù)制成的表面光電器件，可以實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能在攝像機、數(shù)碼相機和掃描儀中被廣泛使用攝像機中使用的是點陣CCD，掃描儀中使用的是線陣CCD，而數(shù)碼相機中既有使用點陣CCD的又有使用線陣CCD的，而一般數(shù)碼相機都使用點陣CCD，專門拍攝靜態(tài)物體的掃描式數(shù)碼相機使用線陣CCD，它犧牲了時間換取可與傳統(tǒng)膠卷相媲美的極高分辨率（可高達84006000）CCD器件上有許多光敏單元，它們可以將光線轉(zhuǎn)換成電荷，從而形成對應(yīng)于景物的電子圖像，每一個光敏單元對應(yīng)圖像中的一個像素，像素越多圖像越清晰，

5、如果我們想增加圖像的清晰度，就必須增加CCD的光敏單元的數(shù)量數(shù)碼相機的指標(biāo)中常常同時給出多個分辨率，例如640480和1024768其中，最高分辨率的乘積為786432（1024768），它是CCD光敏單元85萬像素的近似數(shù)因此當(dāng)我們看到85萬像素CCD的字樣，就可以估算該數(shù)碼相機的最大分辨率許多早期的數(shù)碼相機都采用上述的分辨率，它們可為計算機顯示的圖片提供足夠多的像素，因為大多數(shù)計算機顯卡的分辨率是640480、800600、1024768、1152864等CCD本身不能分辨色彩，它僅僅是光電轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)彩色攝影的方法有多種，包括給CCD器件表面加以CFA（Color Filter Array

6、，彩色濾鏡陣列），或者使用分光系統(tǒng)將光線分為紅、綠、藍(lán)三色，分別用3片CCD接收，例如美能達RD-175單反數(shù)碼相機就采用3CCD方式 A/D轉(zhuǎn)換器又叫做ADC（Analog Digital Converter），即模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器它是將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號的器件A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換速度和量化精度轉(zhuǎn)換速度是指將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號所用的時間，由于高分辨率圖像的像素數(shù)量龐大，因此對轉(zhuǎn)換速度要求很高，當(dāng)然高速芯片的價格也相應(yīng)較高量化精度是指可以將模擬信號分成多少個等級如果說CCD是將實際景物在X和Y的方向上量化為若干像素，那么A/D轉(zhuǎn)換器則是將每一個像素的亮度或色彩值量化為若干個等級

7、這個等級在數(shù)碼相機中叫做色彩深度數(shù)碼相機的技術(shù)指標(biāo)中無一例外地給出了色彩深度值，那么色彩深度對拍攝的效果有多大的影響呢？其實色彩深度就是色彩位數(shù)，它以二進制的位（bit）為單位，用位的多少表示色彩數(shù)的多少常見的有24位、30位和36位具體來說，一般中低檔數(shù)碼相機中每種基色采用8位或10位表示，高檔相機采用12位三種基色紅、綠、藍(lán)總的色彩深度為基色位數(shù)乘以3，即83=24位、103=30位或123=36位數(shù)碼相機色彩深度反映了數(shù)碼相機能正確表示色彩的多少，以24位為例，三基色（紅、綠、藍(lán)）各占8位二進制數(shù)，也就是說紅色可以分為28=256個不同的等級，綠色和藍(lán)色也是一樣，那么它們的組合為2562

8、56256=16777216，即1600萬種顏色，而30位可以表示10億種，36位可以表示680億種顏色色彩深度值越高，就越能真實地還原色彩數(shù)碼相機要實現(xiàn)測光、運算、曝光、閃光控制、拍攝邏輯控制以及圖像的壓縮處理等操作必須有一套完整的控制體系數(shù)碼相機通過MPU（Microprocessor Unit）實現(xiàn)對各個操作的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制和傳統(tǒng)相機一樣，數(shù)碼相機的曝光控制可以分為手動和自動，手動曝光就是由攝影者調(diào)節(jié)光圈大小、快門速度自動曝光方式又可以分為程序式自動曝光、光圈優(yōu)先式曝光和快門優(yōu)先式曝光MPU通過對CCD感光強弱程度的分析，調(diào)節(jié)光圈和快門，又通過機械或電子控制調(diào)節(jié)曝光經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到的

9、數(shù)字圖像信號在存儲之前還有一項工作，就是將占用大量存儲空間的原始圖像數(shù)據(jù)壓縮成特定的圖像格式圖像格式的種類繁多，加起來不下二三十種，各個廠家的標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，有的數(shù)碼相機干脆為用戶提供了六七種格式任用戶選擇LCD（Liquid Crystal Display）為液晶顯示屏，數(shù)碼相機使用的LCD與筆記本電腦的液晶顯示屏工作原理相同，只是尺寸較小從種類上講，LCD大致可以分為兩類，即DSTN-LCD（雙掃扭曲向列液晶顯示器）和TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）與DSTN相比，TFT的特點是亮度高，從各個角度觀看都可以得到清晰的畫面，因此數(shù)碼相機中大都采用TFT-LCDLCD的作用有三個，一為取景、二為顯示、三為顯示功能菜單數(shù)碼相機的輸出接口主要有計算機通訊接口、連接電視機的視頻接口和連接打印機的接口常用的計算機通訊接口有串行接口、并行接口、USB接口和SCSI接口