數(shù)字攝影與攝像

1、數(shù)字攝影與攝像目 錄數(shù)碼相機及其使用數(shù)碼相機及其使用 數(shù)字攝像機及其使用數(shù)字攝像機及其使用 數(shù)字畫面的景別和角度數(shù)字畫面的景別和角度 數(shù)碼畫面構(gòu)圖數(shù)碼畫面構(gòu)圖 1234 數(shù)字畫面拍攝用光數(shù)字畫面拍攝用光 固定畫面的拍攝固定畫面的拍攝 運動畫面的拍攝運動畫面的拍攝 拍攝中的同期聲處理拍攝中的同期聲處理 5678專題攝影專題攝影 專題攝像專題攝像 910第一章 數(shù)碼數(shù)碼相機及其使用相機及其使用 小蘭是個孝順的女兒，工作之后每次回家都會給父母帶禮物。今小蘭是個孝順的女兒，工作之后每次回家都會給父母帶禮物。今年決定給退休在家的父母買一臺數(shù)碼相機，以方便二老出門游玩。不年決定給退休在家的父母買一臺數(shù)碼相

2、機，以方便二老出門游玩。不日，小蘭來到了數(shù)碼廣場，當工作人員向她推薦：日，小蘭來到了數(shù)碼廣場，當工作人員向她推薦：“這是佳能剛上市這是佳能剛上市的一款產(chǎn)品，的一款產(chǎn)品，14101410萬像素，萬像素，CCDCCD成像，成像，1414倍光學變焦，光學防抖倍光學變焦，光學防抖”，這一連串的名詞聽得小蘭直瞪眼，雖然之前也查過一些資料，但印象這一連串的名詞聽得小蘭直瞪眼，雖然之前也查過一些資料，但印象并不深刻。并不深刻。1.1 數(shù)字攝影的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)字攝影的產(chǎn)生與發(fā)展u1.1.1 1.1.1 數(shù)字攝影的發(fā)展歷程數(shù)字攝影的發(fā)展歷程u1 1數(shù)字攝影的起源數(shù)字攝影的起源 1973 1973年，數(shù)碼相機之父賽

3、尚（年，數(shù)碼相機之父賽尚（Steven J.SassonSteven J.Sasson）曾與）曾與柯達的一位主管進行了交談。在交談中，那位主管簡單地柯達的一位主管進行了交談。在交談中，那位主管簡單地提到有一種硅材料可用作感光器件，可以嘗試能否應用到提到有一種硅材料可用作感光器件，可以嘗試能否應用到新型相機中，這就是后來數(shù)碼相機的核心零部件新型相機中，這就是后來數(shù)碼相機的核心零部件CCDCCD。 1975 1975年賽尚設計并制造出世界上首臺數(shù)碼相機的原型年賽尚設計并制造出世界上首臺數(shù)碼相機的原型“手持電子照相機手持電子照相機”，以及回放系統(tǒng)，并拍攝出了世界，以及回放系統(tǒng)，并拍攝出了世界上第一張

4、數(shù)碼照片。上第一張數(shù)碼照片。 世界上首款數(shù)碼相機和第一張數(shù)字照片世界上首款數(shù)碼相機和第一張數(shù)字照片u2 2數(shù)字攝影的發(fā)展數(shù)字攝影的發(fā)展 1981 1981年，年，SONYSONY公司在經(jīng)過不斷的技術(shù)積累后，推出了第公司在經(jīng)過不斷的技術(shù)積累后，推出了第一臺針對民用的不用感光膠片的電子相機一臺針對民用的不用感光膠片的電子相機馬維卡馬維卡(MAVICA) (MAVICA) 20 20世紀世紀8080年代，松下、富士、東芝、奧林巴斯、柯尼卡、年代，松下、富士、東芝、奧林巴斯、柯尼卡、佳能、尼康等公司也紛紛開始研制數(shù)碼相機，相繼推出了佳能、尼康等公司也紛紛開始研制數(shù)碼相機，相繼推出了各自的數(shù)碼相機試制品

5、。各自的數(shù)碼相機試制品。 1990 1990年，柯達推出了集成度更高、兼容性更好、操控界年，柯達推出了集成度更高、兼容性更好、操控界面更友善的面更友善的DCS100DCS100電子數(shù)碼相機，首次在世界上確立了數(shù)電子數(shù)碼相機，首次在世界上確立了數(shù)碼相機的一般模式碼相機的一般模式 柯達柯達DCS100數(shù)碼相機數(shù)碼相機 u數(shù)碼相機發(fā)展趨勢：像素更高，功能更強，價格更低數(shù)碼相機發(fā)展趨勢：像素更高，功能更強，價格更低瑞士的瑞士的seitz公司的公司的6x17數(shù)碼相機數(shù)碼相機像素高達像素高達1.6億億u1.1.2 1.1.2 數(shù)字攝影的基本特性數(shù)字攝影的基本特性1 1非膠片化非膠片化 數(shù)碼相機內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換

6、器件把通過鏡頭的光線轉(zhuǎn)化為電荷模擬信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送至數(shù)字信號處理器（DSP，Digital Signal Processor），使用相機自帶的固化程序（壓縮算法）按照指定的文件格式，將畫面以二進制的形式記錄到存儲卡上，存儲卡可以反復使用。整個過程不再使用傳統(tǒng)的膠卷。2 2信息數(shù)字化信息數(shù)字化 在畫面數(shù)字化的過程中，A/D轉(zhuǎn)換器需要經(jīng)過采樣、保持、量化和編碼四個基本過程。其中，采樣和保持是同時進行的，其實質(zhì)就是要用多少點來描述一張畫面，即圖像分辨率。量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中也是同時實現(xiàn)的，其結(jié)果是畫面能夠容納的顏色總數(shù)。經(jīng)過一系列的處理后，一張數(shù)字化的畫面即產(chǎn)生了

7、，再運用計算機圖形圖像處理軟件的各種技巧，對畫面進行修飾或者變換，就能進一步實現(xiàn)所希望的畫面效果。u1.1.3 1.1.3 數(shù)字攝影的優(yōu)勢數(shù)字攝影的優(yōu)勢1 1無污染無污染2 2影像處理方式多樣影像處理方式多樣3 3直接印刷直接印刷 2010年8月，佳能（中國）有限公司發(fā)布了旗下小型照片打印機新產(chǎn)品炫飛SELPHY CP800，可以快速、方便地打印照片 u4 4呈現(xiàn)方式多樣呈現(xiàn)方式多樣u5 5傳輸方便、快捷傳輸方便、快捷u6 6復制的無限性和保存的永久性復制的無限性和保存的永久性 數(shù)碼畫面是以數(shù)字文件形式存在，在進行復制時，只要文件數(shù)據(jù)不被破壞和修改，復制后的畫面就與原件完全一樣，這在傳統(tǒng)感光材

8、料的復制過程中是做不到的。此外，保存在各類存儲介質(zhì)上的畫面文件，只要存儲介質(zhì)完好無損，就能夠永久保存。 數(shù)字化科技給攝影帶來的技術(shù)變革是多向的、多元的，變革還將持續(xù)進行，其影響極為深遠，勢必沖擊整個攝影文化生態(tài)環(huán)境。1.2 數(shù)碼相機的基本介紹數(shù)碼相機的基本介紹u1.2.1 1.2.1 數(shù)碼相機的特性數(shù)碼相機的特性u1 1即拍即現(xiàn)即拍即現(xiàn)u2 2直接存儲直接存儲u3 3直接刪除直接刪除u4 4拍攝視頻拍攝視頻u1.2.2 1.2.2 數(shù)碼相機的種類數(shù)碼相機的種類u1 1按用途分類按用途分類家用級數(shù)碼相機家用級數(shù)碼相機專業(yè)級單鏡頭反光數(shù)碼相機專業(yè)級單鏡頭反光數(shù)碼相機 數(shù)碼機背數(shù)碼機背 u2 2按圖

9、像傳感器分類按圖像傳感器分類u1 1）CCDCCD數(shù)碼相機數(shù)碼相機矩陣型CCD傳感器 線型CCD傳感器 u2 2）CMOSCMOS數(shù)碼相機數(shù)碼相機CMOS傳感器傳感器 u1.2.3 1.2.3 數(shù)碼相機的參數(shù)數(shù)碼相機的參數(shù)u1 1尺寸尺寸 這里的尺寸是指圖像傳感器的物理尺寸，是劃分數(shù)碼相機等級的重要依據(jù)。常見的有1/1.8英寸、2/3英寸、APS-C畫幅（23.615.8mm）、全畫幅（3624mm）等。一般情況，圖像傳感器尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。家用級數(shù)碼相機的圖像傳感器尺寸通常小于2/3英寸，以1/1.8、1/2.3英寸最為常見。大尺寸的圖像傳感器主要用于專業(yè)級數(shù)碼相機圖像傳

10、感器尺寸越大，制造成本越高，因此，這也是專業(yè)級數(shù)碼相機售價昂貴的重要原因。 u2 2分辨率分辨率 數(shù)碼相機的分辨率取決于相機中圖像傳感器上像素的多少，像素多則分辨率高。在實際使用中，通常以數(shù)碼相機所拍攝畫面的水平和垂直方向上的最大像素數(shù)，來表示數(shù)碼相機的實際分辨率，如25921944。就同等級別的數(shù)碼相機而言，分辨率越高，清晰度越高，相機的檔次越高。u3 3光學變焦光學變焦 光學變焦（Optical Zoom）是數(shù)碼相機鏡頭的一個極為重要的參數(shù)，數(shù)碼相機依靠光學鏡頭的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)變焦。數(shù)碼相機的光學變焦方式與傳統(tǒng)135相機差不多，都是通過鏡片移動來放大或縮小被攝景物，鏡片向前移動時，焦距變大，鏡

11、頭視角變小，遠處的景物變得更清晰，給人的感覺就好像物體在不斷靠近。因此，光學變焦倍數(shù)越大，能拍攝的景物就越遠。u4 4色彩深度色彩深度 色彩深度又稱為色彩位數(shù)，它反映了數(shù)碼相機的色彩分辨能力，其值越高，就越能更加真實地還原畫面明暗變化的細節(jié)。數(shù)碼相機通常采用R、G、B三基色通道，在此通道中每一種顏色為n位，總的色彩深度即為3n，可分辨的顏色總數(shù)為23n。普通數(shù)字攝影采用24位色彩深度的數(shù)碼相機就能滿足，廣告或其他專業(yè)攝影一般應選用30位甚至更高色彩深度的數(shù)碼相機。u5 5感光度感光度 數(shù)碼相機標識的感光度是根據(jù)傳統(tǒng)膠片的感光度值等效轉(zhuǎn)換而來的，又稱為相當感光度，用ISO表示。它反映了圖像傳感器

12、的感光速度，是衡量數(shù)碼相機感光靈敏度的重要指標。感光度越高，對光線的要求就越低。 但對于數(shù)碼相機而言，感光度設置越高，圖像傳感器的增益越大，畫面越容易出現(xiàn)噪點，畫面質(zhì)量就越差 感光度分別為ISO800和ISO1600照片對比 6 6噪點噪點 噪點又稱為噪聲、噪音或雜色，是指圖像傳感器在接收和輸出光電信號時，一種不應有的外來像素對正常畫面的干擾，使拍攝的畫面布滿細小的粗糙點。噪點的多少，是衡量圖像傳感器性能的重要指標。 噪點的產(chǎn)生主要有以下幾個原因：圖像傳感器自身產(chǎn)生的噪點，如面積??；像素點密度過大，導致像素與像素之間產(chǎn)生的噪點；在光電轉(zhuǎn)換過程中，精度不高產(chǎn)生的噪點；長時間曝光、使用高感光度以及

13、存儲畫面的壓縮比過大產(chǎn)生的噪點。7 7光學防抖光學防抖 光學防抖包括鏡頭防抖和CCD防抖。光學防抖技術(shù)，并不是讓機身不抖動，而是依靠特殊的鏡頭或CCD感光元件的結(jié)構(gòu)，在最大程度上降低使用過程中由于抖動造成的影像模糊。鏡頭防抖主要以佳能和尼康為代表，它們依靠磁力包裹懸浮鏡頭，從而有效克服因相機振動產(chǎn)生的畫面模糊，這對于大變焦鏡頭的數(shù)碼相機所能起到的效果更加明顯。 1.3 數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)與原理數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)與原理u1.3.1 1.3.1 數(shù)碼相機的組成結(jié)構(gòu)數(shù)碼相機的組成結(jié)構(gòu)數(shù)碼相機組成 u1 1光學鏡頭光學鏡頭 鏡頭是數(shù)碼相機最重要的部件，它的作用是使被攝物在鏡頭是數(shù)碼相機最重要的部件，它的作用是

14、使被攝物在焦點平面位置上形成清晰的畫面，畫面質(zhì)量的高低是評價焦點平面位置上形成清晰的畫面，畫面質(zhì)量的高低是評價鏡頭好壞的標準。根據(jù)鏡頭的用途和作用，可分為標準鏡鏡頭好壞的標準。根據(jù)鏡頭的用途和作用，可分為標準鏡頭、廣角鏡頭、長焦鏡頭、變焦距鏡頭等。頭、廣角鏡頭、長焦鏡頭、變焦距鏡頭等。u1 1）標準鏡頭）標準鏡頭 鏡頭的視角介于4055之間，稱為標準鏡頭。標準鏡頭的焦距與畫幅的對角線基本相等。由于這種鏡頭視角與人眼視角相似，拍攝景物的透視效果符合人眼的透視標準和習慣，在攝影中應用廣泛。標準鏡頭的特點是有效孔徑大、光學性能好、不易失真。標準鏡頭及拍攝效果標準鏡頭及拍攝效果u2 2）廣角鏡頭）廣角

15、鏡頭 鏡頭的視角大于60的稱為廣角鏡頭。廣角鏡頭的焦距小于畫幅對角線長度。普通廣角鏡頭的視角在6085，超廣角鏡頭的視角大于120，魚眼鏡頭的視角可達到180220。 廣角鏡頭又稱為短焦距鏡頭，其特點是焦距短、視角大、視野寬、景深長。拍攝動態(tài)物體或需要景物前后有較大清晰度，或在較狹窄的環(huán)境中拍攝較大場面時，可采用廣角鏡頭。超廣角鏡頭和魚眼鏡頭拍攝的景物變形較嚴重，在特定情況下使用，有助于突出主題、渲染氣氛，一般情況使用較少。廣角鏡頭及拍攝效果廣角鏡頭及拍攝效果u3 3）長焦鏡頭）長焦鏡頭 長焦鏡頭的視角小于人眼的正常視角，它的焦距長度大于畫幅的長焦鏡頭的視角小于人眼的正常視角，它的焦距長度大于

16、畫幅的對角線。長焦鏡頭又稱為遠攝鏡頭或望遠鏡頭，它的特點是焦距長，對角線。長焦鏡頭又稱為遠攝鏡頭或望遠鏡頭，它的特點是焦距長，視角窄，相對口徑??；與標準鏡頭相比，同樣的拍攝距離可獲得較大視角窄，相對口徑??；與標準鏡頭相比，同樣的拍攝距離可獲得較大的畫面，但是景物的透視關系大大壓縮，遠近關系不顯著。的畫面，但是景物的透視關系大大壓縮，遠近關系不顯著。長焦鏡頭及拍攝效果長焦鏡頭及拍攝效果u4 4）變焦距鏡頭）變焦距鏡頭 變焦距鏡頭的焦距是可以調(diào)節(jié)的，拍攝者變焦距鏡頭的焦距是可以調(diào)節(jié)的，拍攝者站在一個固定位置，只要推拉變焦鈕或旋轉(zhuǎn)變焦站在一個固定位置，只要推拉變焦鈕或旋轉(zhuǎn)變焦環(huán)，便可拍得大小不同的畫

17、面，克服了更換鏡頭環(huán)，便可拍得大小不同的畫面，克服了更換鏡頭的麻煩，有利于及時掌握抓拍時機和構(gòu)圖，還可的麻煩，有利于及時掌握抓拍時機和構(gòu)圖，還可以利用曝光瞬間的變焦來創(chuàng)造特殊效果。以利用曝光瞬間的變焦來創(chuàng)造特殊效果。 變焦距鏡頭最長焦距與最短焦距之比稱變焦距鏡頭最長焦距與最短焦距之比稱為變焦比，即光學變焦倍數(shù)，一般有為變焦比，即光學變焦倍數(shù)，一般有4 4倍、倍、6 6倍倍、1010倍、倍、1212倍、倍、2020倍等。倍等。u2 2光電轉(zhuǎn)換部分光電轉(zhuǎn)換部分 CCD或CMOS圖像傳感器是光電轉(zhuǎn)換部分的核心，主要任務是將圖像從光信號轉(zhuǎn)換為電信號，一般是一個長方形的感光面，位于鏡頭的后面，與鏡頭在同

18、一軸線上，鏡頭拍攝的景物畫面就在此感光面上成像。簡單來說，它扮演的是傳統(tǒng)相機中膠片的作用。 從感光面的面積來說，它比膠片要?。ㄈ嫹猓?，因此，想要得到較高品質(zhì)的畫面，就要求數(shù)碼相機的鏡頭具有更高的精度和光學性能。u3 3圖像信號處理電路圖像信號處理電路1 1）圖像預放電路）圖像預放電路2 2）A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器3 3）DSPDSPu4 4圖像數(shù)據(jù)壓縮電路圖像數(shù)據(jù)壓縮電路 圖像數(shù)據(jù)壓縮電路主要完成數(shù)據(jù)的壓縮存儲，其目的是為了節(jié)省存儲空間，目前大多數(shù)數(shù)碼相機采用的壓縮格式為JPG，即靜止圖像壓縮格式。采用這種壓縮格式雖然能夠節(jié)省存儲空間，但它屬于一種有損壓縮（以犧牲圖像質(zhì)量為代價），因此

19、，不宜追求過高的壓縮比。高檔相機往往可以選擇其他壓縮格式，如TIFF格式，這是一種無損壓縮，用于出版等重要場合；RAW格式，它是圖像感應器將捕捉到的光源信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的原始數(shù)據(jù)。u5 5存儲與輸出系統(tǒng)存儲與輸出系統(tǒng) 存儲系統(tǒng)主要包括圖像記錄再生電路，其任務是把經(jīng)過數(shù)字處理、存儲系統(tǒng)主要包括圖像記錄再生電路，其任務是把經(jīng)過數(shù)字處理、壓縮后的信號，以指定的格式記錄到存儲卡上。輸出系統(tǒng)主要完成數(shù)壓縮后的信號，以指定的格式記錄到存儲卡上。輸出系統(tǒng)主要完成數(shù)字圖像信號的輸出顯示，包括字圖像信號的輸出顯示，包括LCDLCD顯示屏的回放和各信號接口的圖像顯示屏的回放和各信號接口的圖像輸出。輸出。u6 6

20、電源電路電源電路 電源電路是為數(shù)碼相機中各電子元件提供工作電壓的電路，它主要是由DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池等部分組成。因為在數(shù)碼相機中，不同的電子元件需要不同的工作電壓，如鏡頭驅(qū)動馬達、LCD、背光等，而電池只能提供一種電壓，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后可輸出多種電壓供各部分使用。u7 7機能控制部分機能控制部分 數(shù)碼相機的機能控制部分是由一套完善的總線控制電路組成。它是整個數(shù)碼相機的“管理員”，通過主控程序完成對相機的所有部件及任務的統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)多種運算和邏輯操作功能，如測光、自動光圈控制（AE） 和自動聚焦控制（AF）等。并且，通過各按鈕進行手控操作。同時使用相機的固化程序，對相機的工作預先做好設

21、定。u1.3.2 1.3.2 數(shù)碼相機的工作原理數(shù)碼相機的工作原理數(shù)碼相機的工作原理示意圖數(shù)碼相機的工作原理示意圖 1.4 數(shù)碼相機的基本操作數(shù)碼相機的基本操作u1.4.1 1.4.1 選擇拍攝模式選擇拍攝模式u1.4.2 1.4.2 設定畫面尺寸設定畫面尺寸u1.4.3 1.4.3 設定存儲格式設定存儲格式u1 1JPEGJPEG JPEG（Joint Photographic Experts Group，聯(lián)合圖像專家組）圖像格式的文件擴展名為JPG，是目前網(wǎng)絡中和計算機上最常見的圖像文件格式。它具有更快的存儲速度和更高的軟件兼容性，占用的存儲空間小，是一種有損壓縮格式，也就是它在壓縮的過程

22、中丟掉了原始畫面的部分數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)是無法恢復的。對于大眾攝影，JPEG是最好的選擇，因此它是使用最廣泛的存儲格式。u2 2TIFFTIFF TIFF（Tagged Image File Format，標簽圖像文件格式）圖像格式是真正意義上非失真的壓縮格式，目前大部分數(shù)碼相機都支持這種格式，擴展名為TIF。它的優(yōu)點是圖像質(zhì)量好，細節(jié)豐富，過渡自然，而且兼容性較高，一般不會受到處理軟件的限制。但TIFF格式的缺點也非常明顯，它有著異乎尋常的龐大數(shù)據(jù)量，如圖1-14所示，而且在存儲時也需要更多的時間。對于專業(yè)攝影，TIFF是使用較多的存儲格式。TIFF格式具有龐大的數(shù)據(jù)量格式具有龐大的數(shù)據(jù)量

23、u3 3RAWRAW RAW是一種數(shù)據(jù)文件，擴展名為RAW（尼康使用的擴展名為NEF）。它是CCD或CMOS感光元件在成像時所記錄的原始數(shù)據(jù)，不經(jīng)過壓縮也不會損傷畫面的質(zhì)量。而且由于存儲的是感光元件的原始畫面數(shù)據(jù)，以后還可以對畫面的曝光量、色階曲線、白平衡、清晰度、色溫值、銳利度等參數(shù)進行調(diào)整，為照片的后期處理提供了更為廣闊的創(chuàng)作空間。RAW的缺點是需要特殊的軟件來處理，同時在拍攝時，數(shù)碼相機的液晶顯示屏上只能看到RAW文件的JPEG副本，而且為了避免浪費存儲空間，這個副本的壓縮比大，畫面質(zhì)量比較差，直接導致了部分用戶誤以為RAW格式不如JPEG格式。RAW是數(shù)字攝影高端領域經(jīng)常使用的存儲格式

24、。u1.4.4 1.4.4 測光測光 1 1平均測光平均測光 2 2中央重點平均測光中央重點平均測光 3 3點測光點測光 4 4多區(qū)域測光多區(qū)域測光 5 53D3D矩陣測光矩陣測光中央重點平均測光示意圖 點測光示意圖多區(qū)域測光示意圖 矩陣測光示意圖 u1.4.5 1.4.5 曝光曝光u1 1手動曝光手動曝光 1 1）快門）快門 快門是相機上控制感光元件有效曝光時間的一種裝置。與光圈配合使用，共同控制相機內(nèi)部感光元件的曝光量。光圈不變，快門開啟的時間長，相機的曝光量就大，快門開啟的時間短則曝光量少?？扉T速度用數(shù)字表示，由慢到快分別為30s、15s、8s、4s、2s、1s、1/2s、1/4s、1/

25、8s、1/15s、1/30s、1/60s、1/120s、1/250s、1/500s、1/1000s、1/2000s等。相鄰兩檔快門速度大致相差一倍，因此，在相同條件下使用相鄰兩檔快門分別拍攝，相機的進光量和曝光量也相差一倍。u2 2）光圈）光圈 光圈（IRIS）又稱為相對口徑，它是由若干金屬薄片組成的可調(diào)節(jié)大小的進光孔，位于鏡頭內(nèi)。光圈大小用光圈系數(shù)表示，簡寫為f值，如f1、f2、f4、f5.6、f8等。光圈系數(shù)的計算公式為f=鏡頭焦距光孔直徑。因此，在焦距不變的情況下，f值越小，表示光孔越大；f值越大，表示光孔越小。如f2的光孔大于f4，f8的光孔小于f5.6。光圈系數(shù)與光孔大小光圈系數(shù)與光孔大小 u2 2自動曝光自動曝光 1