(01)数字相机的知识和使用基础

第一课数码相机知识和使用基础（一）一、数码相机的基本结构与工作原理二、数码相机的的使用基础一、数码相机的基本结构与工作原理☆首先它是一部相机，有一般相机所有的部件和功能；☆其次它是一部电脑，这是它把照片数码化的基础。（一）数码相机及其镜头1、数码相机☆数码相机种类太多，它和手机一样，基本上每两三个月就会推出一批新品种。☆数码相机分两大类：一类是单反数码相机，一类是消费级（傻瓜、便携）数码相机。☆单反数码相机又分两大类，一类是全画幅数码相机，一类是APS（DX）幅面的。（1）全幅数码单反相机。其感光原件尺寸与135胶片尺寸基本相同。由于大面积CCD或CMOS制造难度非常大，价格昂贵，所以只而少数几个品牌的顶级相机使用全画幅。如，佳能的EOS-1D系列、EOS-5D,尼康的D3等。（2）APS（DX）幅面数码相机目前大多数单反数码相机的感光元件尺寸是APS（DX）格式（为135胶片幅面的2/3，约23×16mm左右），这种画幅的CCD或CMOS制造工艺相对简单，成本也比较低，所以除了少数几个品牌的高端产品是全幅单反相机外，单反相机的主体是这种格式的。（3）消费级（傻瓜、便携）数码相机占数码相机的95%以上，品种繁多，结构多样，加上手机上的数码相机，我国的社会拥有量应该在亿台以上，它的主要特点：一是体积小（便携），多数可方便地装入衣袋。二是使用方便（傻瓜），一个自动档就足以应付大多数人的使用。三是价格便宜（消费），现在千元的手机，就可以带一个500万像素的数码相机。四是性能价格区间大，高档的性能接近单反相机，价格甚至超过单反相机，低档的功能并不差，足以进入社会的大多数家庭。2、数码相机使用的镜头数码相机的镜头的结构不尽相同，但都是光学镜头，其作用是成像及摄取图像。由于常见的数码相机分为消费级（便携、傻瓜）数码相机和单镜头反光数码相机两大类，我们也把镜头分为两大类来讲。（1）单镜头反光数码相机的镜头单镜头反光数码相机的特点是可更换镜头。在拍摄中，摄影者可以根据拍摄需要换用不同焦距的镜头。一般情况下，一个品牌的相机只能换用同一品牌和系列的镜头。如佳能EOS系列的相机，可换用佳能EF系列的镜头。但世界上的主流相机，如佳能、尼康等，都有一些专业的配套镜头生产厂为之生产配套镜头，这些厂家如：适马、腾龙、图丽等。每一个主流品牌的单反数码相机与同品牌、同系列的胶片单反相机使用的镜头通用。如：佳能EOS50D数码相机，与佳能EOS1胶片相机的镜头是通用的。有些镜头是专门为数码相机设计的，它们不能用在普通胶片相机和全幅数码相机上，或者功能受一定限制。如：佳能EF-S18-55mmf/3.5-5.6这款镜头，只能用在APS(DX)幅面的数码相机上。尼康相机是一个特例，尼康相机从品牌创始之初开始，生产的绝大多数镜头都是通用的，只不过新相机使用老镜头时，相机的一些新的功能会受到限制，因为旧镜头不支持一些新相机的功能。尼康公司注重传承，也是一些它的老用户舍不得放弃尼康相机的一个重要原因。①镜头的品牌与系列：尼康相机的镜头。尼康是品牌，它的镜头分好几个系列：MF：手动镜头，主要是在90年代以前生产，数码相机使用时多数自动功能不能使用。AF：自动对焦镜头，又有许多类型如IF(内对焦)、ED(超低色散)、RF（镜后对焦）、VR（防抖）。G:没有手动光圈环，全部功能都可由相机机身的自动功能或开关控制。DX:数码相机镜头。（后面专门涉及）佳能相机的镜头。佳能是品牌，它的主要三个系列：FL：早期的手动镜头，现代佳能相机已经不能使用。FD：第二代手动镜头，现在也已经不能使用。EF：用于EOS系列相机的自动对焦镜头。按档次分为L(豪华)、E(经济)、EF-S：（数码专用镜头）②数码相机专用镜头与全幅镜头数码相机专用镜头，不同的品牌用不同的缩写表示，如DX（尼康）、DC（适马）、EF-S（佳能）、DI（腾龙）。它是一系列特殊的镜头，他们专门为APS（DX）幅面数码单反相机而设计，因此像场不够大，不能用于(或受限制)胶片相机和全幅数码单反相机，不过胜在像质不低甚至更好，而且也更轻巧，符合广大低端消费者的需求.全幅镜头，传统的135相机的胶片尺寸是36×24mm，这类镜头是针对这种尺寸而设计的，它的后视角可以完全涵盖135胶片。目前大多数单反数码相机的感光元件尺寸是APS格式（为135胶片幅面的2/3，约23×16mm左右）针对这种尺寸设计的镜头后视角比较小，如用在比它大的胶片上，就会出现镜头的后视角不能涵盖胶片面积，会出现暗角，所以数码镜头不适合于135胶片相机。（2）傻瓜（消费级）数码相机的镜头与传统傻瓜相机一样，这类相机的特点就是镜头是固定的，不可更换。傻瓜数码相机镜头标定的焦距值与传统相机不一样，这是因为它的像场、像距比传统相机小，而且换算焦距的方法复杂，所以一般消费级数码相机在标定焦距时，都标出它相当于135mm相机所使用镜头焦距的值。（二）数码相机的机械部分1、变焦与对焦系统：单反数码相机的变焦与对焦系统在镜头上，与传统相机完全相同，基本是靠手调变焦自动（手动）对焦。优点是精确、快速、故障少；缺点是结构复杂，制造难度大。傻瓜数码相机的变焦与对焦系统基本是相机按钮控制的。优点是体积小，制造成本低；缺点是速度慢、变焦对焦精度差、故障多。一些消费级数码相机为弥补不可更换镜头的缺点，在相机中加入了“数码变焦”功能。其原理是通过相机软件，撷取了所摄画面的一部分，与我们使用图像软件剪裁的功能相同，但拍摄时使用数码变焦功能，会大大增加拍摄难度，如不使用三脚架或图像稳定功能，很难拍出清晰的照片，有点得不偿失，这个功能其实有点画蛇添足。2、光圈系统：与传统相机的光圈系统基本相同。只是傻瓜数码相机在手动拍摄时，调整光圈要通过功能菜单来操作，相对单反相机要复杂多。3、快门系统：与传统相机的快门系统基本相同，只是所有数码相机都没有机械快门系统了。单反相机用的是焦平面快门，消费级相机用的是镜间快门。（三）数码相机的图像传感器传统相机的成像是在胶片上，数码相机的传感器就是它的“胶片”，把通过镜头摄取到的光信号转变为数码信号，它是数码相机的心脏。数码相机的成像质量、相机的价格都是以它为核心来确定的。目前数码相机的图像传感器有CCD与CMOS两类.1、CCD:是电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面排列有很多感光元件，每个感光元件叫一个像素,它把光信号转换成电信号。在同样尺寸CCD中，像素越高，拍到的图像越清楚。目前许多单反数码相机和大多数的傻瓜数码相机，都是用它作图像传感器。2、CMOS：是互补性氧化金属半导体的缩写，和CCD一样它的作用是把光信号转变为电信号。CMOS的缺点就是太容易出现杂点,同分辨率的CMOS价格比CCD便宜，但它产生的图像质量相要要低一些。由于CMOS传感器便于大规模生产，且成像速度快、制造成本较低，将是数码相机图像传感器的发展方向。目前许多高端相机已经用CMOS图像传感器了。目前，以佳能、尼康公司为代表的数码相机生产商都研发生产出了高动态范围CMOS，使之接近了CCD的成像质量，并用在了高端数码相机上。而且它可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本却相对较低。对比CCD研发的停滞不前，它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。（四）数码相机的处理器数码相机的处理器就是一部小型专用电脑，它也有与普通电脑相似的几大部件：1、CUP(影像处理器)：把图像传感器采集到的数码信号处理转化成图像。相机拍摄图片的色彩、饱和度、层次感、细腻程度、细节表现；以及连拍速度、开机速度、存取速度等，都取决于它的性能.单反数码相机CPU处理能力，一般都远高于傻瓜数码相机。2、缓存器：是数码相机随机存储器，相当于电脑的内存，用于临时存放数码影像文件，它的大小和运行速度也决定相机连拍的张数与速度。3、存储器：也就是我们常说的存储卡，它相当于电脑的外存储器（硬盘）存储器种类繁多，大小各异，它的大小和速度，决定相机拍摄的数量的存储速度。（五）数码相机的“像素”1、最大像素：它包括两个概念：一是指感光器件的真实像素，但这个数据通常包含感光器件的非成像部分，因为CCD的边缘有一部分并不参与成像；二是指经过插值后获得的像素数。在需要较大图像时用最临近法插值、线性插值等运算方法，在图像内添加所需要增加的像素。但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。2、有效像素：有效像素数是指图像传感器真正参与感光成像的像素值。在像素面积不变的情况下，数码相机能获得的最大的图片像素，即为有效像素。因此要想增加图像的清晰度，只能增加CCD或CMOS的有效像素。（六）数码相机CCD/CMOS的成像原理CCD/CMOS的结构就象一排排输送带上并排放满了小桶，光线就象雨滴撒入各个小桶，每个小桶就是一个像素。按下快门拍照的过程，就是按一定的顺序测量一下某一短暂的时间间隔中，小桶中落进了多少“光滴”，并记在文件中。（七）CCD、CMOS在不同类型相机中的使用不同类型的数码相机，会选用不同性能、不同规格的图像传感器，左图是不同规格的相机使用的CCD或CMOS的大小，全幅数码相机的传感器比常见的“卡片傻瓜”数码相机的传感器面积要大36.6倍。全画幅图像传感器：全幅或各种幅面的CCD或CMOS都是以135胶片相机的画幅面积来定义的，特殊画幅的数码相机都是直接标明它的实际尺寸。我们所说的全幅相机，就是指图像传感器的面积基本与135胶片的面积相同的画幅，它的尺寸约等于24×36mm，目前市场上只有柯达pro14n、佳能1D、5D系列、尼康D3系列、D700、索尼等少数高端数码相机有全画幅数码相机。APS-C（DX）画幅：目前绝大多数单反数码相机都是这种画幅，如佳能、尼康、索尼、宾得等品牌。它的传感器尺寸为23.7×15.6mm（尼康）、22.5×15mm（佳能）或与之相近的尺寸。由于这种画幅的相机相场小于135相机镜头的像场，故它所摄照片的焦距应为原镜头焦距的1.5倍（尼康）或1.6倍（佳能）成像面积与全幅比为1：2.33。FoveonX3画幅：美国Foveon公司认为要真实的还原环境色彩就必须100％获取三原色，对传统的彩色滤镜进行了改良，使传感器分别汲取三原色并叠加在一起。这种传感器的尺寸为20.7×13.8mm（适马）和21.5×14.4mm（索尼）。它所摄照片的焦距应为原镜头焦距的1.7倍左右.使用这种画幅的相机有适马SD9、SD10和索尼DSC-R1等，成像面积与全幅比为1：2.79。。3/4英寸画幅：是日本由奥林巴斯公司联合松下等公司一起倡导推出的，传感器尺寸为17.8×13.4mm的数码相机。由于传感器尺寸较小，并不为专业人士所看好，所以这种画幅相机的用户多是业余爱好者代表机型：奥林巴斯E520、E510、E420，松下L1、L10等，成像面积与全幅比为1：3.6。2/3英寸画幅：8.8×6.6mm这个尺寸的CCD(CMOS)在傻瓜数码相机中已经是比较大的了，属于这相类型数码相机中的高端产品。同时没有这个尺寸以下的单反数码相机出现。目前比较流行的2/3英寸CCD的数码相机有：富士S100FS、柯美A2、佳能prol、尼康8800等，成像面积与全幅比为1：14.9。。1/1.8（1/1.7）英寸画幅：7.178×5.319mm是傻瓜数码相机的主流。品种繁多，每个品牌的每个系列都有这个尺寸CCD(CMOS)的产品。成像面积与全幅比为1：22.6。1/2.5英寸画幅：尺寸为5.38×4.39mm（或相近尺寸），这是大多数普及型傻瓜数码相机的CCD面积，由于这个尺寸的CCD制造成本最低，适合大批量生产，所以它最先进入寻常百姓家庭成像面积与全幅比为1：36.6。。（八）常见的存储卡1、CF卡：是目前应用最为广泛的存储卡。由于它没有其它的移动部件，因此极少出现机械故障，存储的图像、数据更加安全还具备速度快、价格便宜等优点。它的缺点是功耗大，体积也是所有存储卡中最大的。2、MS卡(记忆棒）索尼公司独有的存储器，外型为长条状，有口香糖存储卡之名