攝影基礎數(shù)碼相機的主要核心部件攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件學習目標（一）知識目標1.了解圖像傳感器的種類與性能；2.懂得圖像傳感器的像素與插值之間的關系；3.弄清傳感器的面積與畫幅之間的關系；4.了解圖像處理器性能與功用；5.了解數(shù)碼相機的時滯與噪點產(chǎn)生的原因。（二）能力目標1.掌握圖像傳感器的像素表示法；2.掌握焦距轉換系數(shù)計算方法；3.掌握克服相機時滯的一般方法；4.熟悉數(shù)碼相機常見畫幅的尺寸；5.掌握儲存媒體與儲存格式使用和選擇。實訓任務描述（1）熟悉圖像傳感器的性能，在此基礎上對比CCD和CMOS兩種不同的圖像傳感器，談談兩種傳感器的異同。（2）在了解圖像處理器性能的基礎上，談談圖像處理器在數(shù)碼相機中所起的作用。（3）談談圖像傳感器的像素與畫幅之間的關系。是不是像素越高就越好？攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件任務一：實訓任務描述張曉曉有一臺尼康單反數(shù)碼相機，圖像傳感器為APS規(guī)格，使用的是一臺24毫米至105毫米的變焦鏡頭；王丹丹有一臺佳能的單反數(shù)碼相機，圖像傳感器為APS規(guī)格，使用的是一臺17毫米至55毫米的變焦鏡頭。請分別對兩臺相機的鏡頭進行焦距系數(shù)的轉換，列出與135膠片相機的等效焦距，然后談談焦距轉換系數(shù)的利與弊。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件任務三：請談談數(shù)碼相機時滯與噪點產(chǎn)生的原因和克服的方法。任務二：一、案例分析2003年9月，佳能發(fā)布了全球第一款定價低于一千美元的數(shù)碼單反相機EOS300D，這也是進入中國市場的第一款價位在一萬元以下的數(shù)碼單反相機。這款針對入門級用戶的相機，打破了當時人們對數(shù)碼單反相機在價格上的認識，動輒數(shù)萬元的數(shù)碼單反相機不再一統(tǒng)市場。該機價位低的重要一個原因是采用了APS-C畫幅CMOS圖像傳感器。相比CCD而言，CMOS芯片的制造工藝并不十分復雜，成本也低，因而價格便宜了許多。CMOS芯片和CCD芯片作為數(shù)碼相機的核心部件，其自身的性能以及在數(shù)碼相機中所起的作用將是我們本單元學習的主要內容之一。第一節(jié)?

圖像傳感器性能、種類與面積攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件一、案例分析有三臺不同型號的數(shù)碼單反相機，第一臺的最大像素為1200萬、有效像素為1100萬；第二臺相機的最大像素為1210萬、有效像素為1090萬；第三臺數(shù)碼相機標稱經(jīng)過插值后由原來的1100萬像素提高到了1230萬像素。就最大像素而言，第三臺較第一臺多30萬像素，較第二臺多了20萬像素；就有效像素而言，第一臺和第三臺是一樣的，同為1100萬像素，但比第二臺的1090萬像素多了10萬像素。面對這樣三臺不同像素的數(shù)碼相機，我們應該怎樣選擇？要弄清楚以下幾個問題：一是最大像素、有效像素與插值之間的關系是什么；二是圖像傳感器的面積是多少。當圖像傳感器面積相同時，還要進一步看傳感器本身質量的優(yōu)劣等。相信通過本單元的學習，這些問題將迎刃而解。第一節(jié)?圖像傳感器性能、種類與面積攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件一、案例分析鄭語嫣是個攝影愛好者，曾經(jīng)擁有一部佳能傳統(tǒng)膠片相機EOS-5和兩個變焦鏡頭（17～35mm、70～200mm）。在更換數(shù)碼單反相機時，鄭語嫣只更換了機身，繼續(xù)使用原有的兩款鏡頭。但在拍攝時她卻發(fā)現(xiàn)無論使用哪一焦距段其視角都明顯變小，遠沒有達到應有的視角效果。鄭語嫣使用鏡頭出現(xiàn)的視角偏差問題，實際上是圖像傳感器的面積與傳統(tǒng)135膠片面積不相同而造成的。如果鄭語嫣使用的數(shù)碼相機圖像傳感器的面積與她原來使用的135膠片面積相同的話，那么，無論將兩款鏡頭安裝在哪臺相機上，視角都是一樣的，遺憾的是，鄭語嫣的單反數(shù)碼相機的圖像傳感器面積小于135膠片的面積，因而其視角變小了。這到底是怎么回事？本單元的相關知識會告訴你答案。第一節(jié)?圖像傳感器性能、種類與面積攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件二、相關知識（一）圖像傳感器的種類與性能1.CCDCCD（ChargeCoupledDevice），意為電荷耦合器又稱為“圖像傳感器”、“光電轉換器”，等等。CCD實際上是一個半導體組件，主要由幾百萬或幾千萬只光電二極管組成，其作用是將來自鏡頭的光信號轉變?yōu)殡姾?。CCD的基本原理是由光敏元件通過光電效應將來自鏡頭的光線轉換為電荷并儲存在電荷儲存區(qū)內，來自鏡頭的光線越強，產(chǎn)生的電荷就越多，判斷光線的強弱主要是由電荷的多少來決定的。在曝光時，光線通過鏡頭聚焦形成影像，影像的不同明暗部位在CCD便會轉換為不同強弱電荷，模數(shù)轉換器將其轉換成數(shù)字信號，再經(jīng)過圖像處理芯片的處理，最終形成圖像數(shù)據(jù)并儲存在數(shù)碼相機的存儲介質上。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件2.CMOSCMOS,意為互補性氧化金屬半導體。作用和CCD相同，但運用到數(shù)碼相機上較晚。最早出現(xiàn)在佳能公司2000年推出的EOS-30D數(shù)碼相機。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件CMOS與CCD在數(shù)據(jù)傳輸方式不相同。CCD中每一行中每一個像素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個像素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個像素都會鄰接一個放大器及A/D轉換電路，用類似內存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時不會失真，因此各個像素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時會產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個像素的數(shù)據(jù)。概括起來看：CMOS傳感器具有成本低、功耗低以及高整合度的特點；而CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面優(yōu)于CMOS傳感器。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件（二）圖像傳感器的像素與插值1.像素與像素表示法在傳感器上有許許多多光敏單元（光電二極管），它們可以將光線轉換成電荷，從而形成對應于景物的電子圖像。在傳感器中，每一個感光單元對應一個像素。因此，“像素”（Pixels）實際上是傳感器像素的簡稱，也是構成圖像的最小單位。一般來說，像素越多，就越能分辨出景物的細節(jié)，圖像的清晰度就越高。像素多和少的表示方法有：一是像素總量表示法，標注在機身上，比如，“12.1MEGAPIXELS”，表示該相機擁有1210萬像素；二是縱橫像素乘積表示法，通常在菜單中反應出來，當你選擇最高分辨率時，實際上就是該相機的像素總量。比如最高分辨率顯示為3200×4500，兩者乘積后說明該相機像素總量為1440萬像素。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件2.最大像素與有效像素數(shù)碼相機的最大像素有兩個概念：一是指經(jīng)過插值運算后獲得的最高像素；二是指CCD/CMOS傳感器的真實像素。數(shù)碼相機的有效像素與最大像素并不是一個概念，有效像素是指真正參與感光成像的像素值，而最大像素則包含了傳感器中的非成像部分。以美能達DiMAGE7為例，其CCD最大像素為524萬，因為CCD有一部分并不參與成像，因此有效像素只為490萬。3.圖像傳感器的插值所謂插值，是指通過設在數(shù)碼相機內部的DSP芯片，在需要放大圖像時，經(jīng)過一系列的插值運算，添加圖像放大后所需要增加的像素。比如，800萬像素經(jīng)過插值運算可提高到1000萬像素。但是，插值后獲得的圖像質量不能夠從根本上提高圖像最終質量。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件（三）圖像傳感器的面積與畫幅1.圖像傳感器的面積圖像傳感器的面積，也稱圖像傳感器的尺寸。理想的傳感器的面積應與傳統(tǒng)的135相機膠片面積相同，這樣，無論使用多少毫米的鏡頭，安在傳統(tǒng)膠片相機上或安在數(shù)碼相機上，所得到的視角與畫幅都相同。但數(shù)碼相機圖像傳感器的面積和畫幅大小不一、各不相同。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件傳感器規(guī)格寬度mm×長度mm對角線mm面積m2焦距轉換系數(shù)全畫幅24.0mm×36.0mm43.27mm8641.0APS-C15.6mm×23.6mm28.3mm3681.5APS-C15.0mm×22.0mm27.3mm3291.61.5英寸14.0mm×18.7mm23.4mm2621.94/3英寸13.5mm×18.0mm22.4mm2432.0攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件（1）傳感器面積與焦距轉換系數(shù)膠片照相機使用的感光材料是膠片，而數(shù)碼相機使用的感光元件是CCD/CMOS芯片。由于大多數(shù)數(shù)碼相機的CCD/CMOS面積通常要小于135相機的膠片面積，因而，配用同樣焦距的鏡頭，數(shù)碼相機的視角比135膠片相機的視角要小，視角小的程度因CCD/CMOS芯片面積不同而不同。而要想使CCD/CMOS面積不同的數(shù)碼相機在鏡頭焦距上等效于135膠片相機鏡頭的焦距，便要乘以焦距轉換系數(shù)。（2）焦距轉換系數(shù)的計算焦距轉換系數(shù)主要是針對數(shù)碼單反相機與135膠片相機在使用同等焦距鏡頭時所產(chǎn)生的視角差異而采用的計算方式。比如，一只50mm的鏡頭，在圖像傳感器規(guī)格為APS-C的數(shù)碼單反相機上，與135膠片相機的等效焦距為75mm。50mm為何變?yōu)榱?5mm，這是因為50mm乘以了一個1.5的系數(shù)才得到了75mm，即：50mm×1.5=75mm。那么，這個1.5就是所謂的“焦距轉換系數(shù)”。焦距轉換系數(shù)既然是針對數(shù)碼單反相機與135膠片相機在使用同等焦距鏡頭時所產(chǎn)生的視角差異而采用的計算方式，因而與135膠片的尺寸相關聯(lián)。135相機膠片的長寬尺寸是36mm×24mm，是一個長方體，其對角線尺寸通過計算得出為43.27mm。因此，43.27mm便是數(shù)碼相機的焦距轉換系數(shù)的基數(shù)，即：焦距轉換系數(shù)C=43.27mm。將數(shù)碼相機的實際焦距乘以鏡頭焦距轉換系數(shù)C，即得出等效的135膠片相機的焦距。例如，一臺數(shù)碼相機的實際鏡頭焦距為24mm-70mm，CCD的有效成像范圍的對角線尺寸為28.3mm，（23.6mm×15.6mm）。則：焦距轉換系數(shù)C=43.27mm÷28.3mm≈1.5。再用1.5分別乘以24mm和70mm，得出該鏡頭等效于135膠片相機的焦距為36mm-105mm。在論述焦距轉換系數(shù)的過程中，時常出現(xiàn)“等效焦距”這個詞匯，等效焦距的含義是：把面積不同的圖像傳感器所得到的成像視角，轉化為135膠片相機上同樣的成像視角所對應的鏡頭焦距，就是等效焦距。等效焦距同樣是針對數(shù)碼相機與135膠片相機而言的。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件2.數(shù)碼相機常見的畫幅（1）全畫幅所謂全畫幅指的是傳感器CCD/CMOS的尺寸大小同傳統(tǒng)135膠片相機的尺寸幾乎完全一樣，或為36mm×24mm，或為35.6mm×23.6mm。一般用在專業(yè)級或準專業(yè)級數(shù)單反碼相機上，如尼康全畫幅標注為“FX”，再如佳能EOS-5D系列等。非常可喜的是數(shù)碼無反相機也有了全畫幅專業(yè)級的相機，如索尼ILCE-7等。（2）APS畫幅這種APS膠卷有三種畫幅可供選擇，分別為：H型畫幅（30.2mm×16.7mm）；C型畫幅（25.5mm×16.7mm）；P型畫幅（30.2mm×9.5mm）。數(shù)碼相機圖像傳感器采用了APS-C和APS-H兩種規(guī)格，不過在尺寸上并非完全一樣，只是接近，因而定義為“APS-C畫幅”和APS-H畫幅。（3）4/3畫幅4/3畫幅其尺寸標準為18mm×13.5mm，長寬比為4∶3，略小于APS-C。佳能2012年推出的數(shù)碼相機G1X。（4）小型傳感器主要有：1/2.3、1/2和1/1.7英寸等規(guī)格。常用于數(shù)碼非單反卡片相機上。長寬比為多為4∶3。（5）中畫幅傳感器的面積大于全畫幅規(guī)格，尺寸各廠家有所不同。以常見產(chǎn)品為例：賓得645D采用的圖像感應器尺寸為44mm×33mm，德國徠卡S2則使用面積為45mm×30mm的傳感器。（6）畫幅的長寬比數(shù)碼相機傳感器畫幅的長寬之比基本上以3∶2和4∶3為主，同時還都支持16∶9畫幅，但物理長寬比并非也是16∶9，它實際上是對傳感器上下兩端進行一定比例的遮擋來實現(xiàn)寬幅畫面的效果。而APS-H畫幅，才是真正意義上的16∶9畫幅。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件第二節(jié)圖像處理芯片與數(shù)碼相機的時滯攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件一、案例分析鐘浩是一名攝影發(fā)燒友，不但喜歡攝影，還十分關注數(shù)碼相機的更新?lián)Q代。他在班里也小有名氣，同學們有相機方面的疑問都愿意向他請教。鐘浩的同窗好友王巖要買一臺數(shù)碼相機，自然找到了他。鐘浩告訴王巖，選擇數(shù)碼相機除了要看品牌、型號、鏡頭、像素以外，還要特別考慮和關注數(shù)碼相機的圖像處理器，因為圖像處理器的質量將直接影響數(shù)碼影像的質量和對數(shù)據(jù)處理的速度。鐘浩還告訴王巖：如果圖像處理器性能不夠強大，在處理噪點的時候就不能達到理想的效果，而且會時常出現(xiàn)時滯的現(xiàn)象，影響連拍。因而，鐘浩要王巖一定關注圖像處理器的性能，選購最新一代的圖像處理器。二、相關知識（一）圖像處理器與LCD顯示屏1.圖像處理器現(xiàn)代數(shù)碼相機之所以能夠成像，除了鏡頭和圖像傳感器之外，還有一個極其重要的核心部件，這就是圖像處理器。圖像處理器（DigitalSignalProcessor），簡稱為“DSP”芯片。被看作是數(shù)碼相機的大腦和心臟。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件在數(shù)碼相機中，當光線轉化對應比例的電荷后并不能直接生成圖像，鏡頭和圖像傳感器所做的只是基礎性的工作，而圖像處理器的工作才是決定性的，只有經(jīng)過它的一系列復雜的數(shù)學運算和優(yōu)化處理，諸如白平衡處理、色彩校正、伽瑪校正等，再比如圖像層次、細節(jié)、飽和度等等，再編碼成數(shù)碼相機所支持的圖像格式，最終才會被儲存為圖像文件。這是圖像處理器最主要的作用。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件DIGIC圖像處理器是佳能公司專為佳能數(shù)碼相機研發(fā)出的核心技術之一，于2002年正式推出。BIONZ圖像處理器是索尼公司專為索尼數(shù)碼相機研發(fā)出的核心技術之一，于2003年正式推出。EXPEED圖像處理器是尼康公司專為尼康數(shù)碼相機研發(fā)出的核心技術之一，于2007年正式推出。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件2.液晶顯示屏（1）設置參數(shù)：如曝光模式、白平衡、ISO感光度、測光模式，等等。（2）取景構圖：數(shù)碼非單反相機的取景構圖主要通過液晶顯示屏來完成，無視差，對近攝或微距大有益處。（3）瀏覽畫面：供你快速或長時間瀏覽已拍過的畫面，放大鏡幫助查看畫面的清晰度、人物的表情等。（二）數(shù)碼相機的時滯與噪點1.數(shù)碼相機的時滯數(shù)碼相機拍攝時，總是錯過最佳的拍攝時機，這種現(xiàn)象通常是由于“時滯”而引起的。主要有兩個方面：一是快門時滯：指在按下快門釋放鈕到傳感器實際感光之間的而產(chǎn)生的時間差，這其中也包括自動對焦時間。這種時間差因不同相機質量的不同而不同；二是儲存時滯：指每拍攝完一幅照片后，在向儲存卡輸送數(shù)據(jù)時而產(chǎn)生的時間差，通常存于在低端的數(shù)碼非單反相機上，具體表現(xiàn)為，每拍攝完一幅照片，不能馬上拍攝第二幅。而中高端的數(shù)碼相機由于采用緩存方式，因而解決了這個問題，特別是在連拍中，通過將數(shù)據(jù)傳輸相機內部的高速存儲器（高速緩存），而不是向存儲卡傳輸數(shù)據(jù)，這樣便可在短時間內連續(xù)拍攝多張照片，而基本上不產(chǎn)生時滯。攝影基礎--數(shù)碼相機的主要核心部件2.數(shù)碼相機的噪點“噪點”又稱“噪音”、“信噪”等。產(chǎn)生的原因：一是因傳感器在制造工藝上存在的缺陷而使信號在接收和輸出過程中所產(chǎn)生的單色顆粒狀部分，類似于膠片的顆粒形狀。比如，圖像傳感器本身漏電現(xiàn)象而造成的質量問題等。其特點是噪點的位置固定不變，曝光量越大，噪點的亮度就越高；二是因電子器件本身的噪聲、放大電路的噪聲以及各種干擾而使畫面上呈現(xiàn)的顆粒狀的雜色部分，看上去就像圖像被弄臟了一樣。其特點是畫面上的噪點位置不固定，畫面上呈現(xiàn)顆粒狀的雜色亮度不高，畫面越放大，顆粒狀的雜色越明顯。噪點產(chǎn)生的原因還與曝光時間、感光度設置和相機溫度等因素有關。曝光嚴重不足或嚴重過度、快門速度過長（5秒以上），