1、照相機成像原理通俗的講數碼相機采用電子元器件成像而非膠卷一一這是數碼相機與傳統相機最本質的區別所在。數碼相機的成像器件主要分 為兩類：CCD英文Charge Couple Device 的縮寫，中文名稱 電荷耦合器件”。CMOS英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor 的縮寫，中文 名稱為互補金屬氧化物半導體”。一、1 : CCD是目前主流的成像器件，主要分為：(1) R-G-B原色CCD :這是數碼相機上應用的最多的CCD。(2) C-Y-G-M補色CCD :早些時候尼康部分數碼相機使用 過這種補色CCD。(3) R-G-B-E四色CCD :這是索尼

2、最新發布的 CCD ,它 比RGB原色CCD多出一個 E (Emerale,翠綠)的顏色。2: Super CCD :是日本富士公司的專利技術，中文名稱為 超級CCD，由CCD演變而成，目前已經發展到第4代。3: CMOS :作為數碼相機成像器件出現的時間并不長，但發展卻非常迅速，大有與 CCD分庭抗爭之勢，其基本結構 中的像素排列方式與 R-G-B原色CCD并沒有本質差別。佳 能是CMOS陣營的主要支持者。二、數碼相機是怎樣成像的？a）光線透過鏡頭投射到感光元件表層；b）光線被感光元件表層上濾鏡分解成不同的色光；c）色光被各濾鏡相對應的感光單元感知，并產生不同強度的模擬電流信號，再由感光元件

3、的電路將這些信號收集起來；d）模擬信號通過數模轉換器轉換成為數字信號，再由 DSP 對這些信號進行處理，還原成為數字影象；e）數字影象再被傳輸到存儲卡上保存起來。三、CCD有何特點？CCD技術成熟，成像質H好，畢竟它是現在應用的最廣 泛的成像元件，但它也有其缺點：1）耗電雖大。早期的數碼相機有電老虎”的美譽”，主要原因之一便來自CCD。雖然現在采用低溫多晶硅顯示屏等低能 耗的部件在一定程度上降低了相機的功率，但CCD依然是 數碼相機的耗電大戶一一CCD從數碼相機一開機便隨時保 持著工作狀態，更是無謂地消耗大雖的電能。2）工藝復雜，成本較高。CCD復雜的結構決定了它制造工 藝的復雜性，因而到目前

4、為止，CCD還只有為數不多的幾家 電子產業巨頭能生產。3）像素提升難度大。CCD前兩個缺點也直接導致了這一個缺點，CCD像素提升無非是通過兩個途徑：第一，保持感光元件單位面積不變而增大 CCD面積，在大面積CCD上集成 更多的感光元件。但是這種方式會導致CCD成品率降低，制造成本更高，功耗更大，在民用領域這是不現實的； 第二， 縮小感光元件單位面積，在現有水平的CCD面積上集成更多感光元件。但是這種方法會減少感光元件的單位感光面積， 降低CCD整體的靈敏度和動態范圍，影響畫質。四、CMOS有何特點？CMOS在最近幾年的發展速度相當不錯，大有與 CCD分 庭抗爭之勢一一就連目前最頂級的 DSLR

5、 （單鏡頭反光數碼 相機）柯達（Kodak ） DCS 14n 與佳能（Canon） EOS IDs 均是采用CMOS成像。相比CCD , CMOS有兩個最突出的優點:1） 價格低廉，制造工藝簡單。CMOS可以利用普通半導體 生產線進行生產，不象 CCD那樣要求特殊的生產工藝，所 以制造成本低得多。而且 CMOS尺寸與成品率都不如 CCD 有很多限制。2） 耗電雖低。雖然 CMOS的濾鏡布局與 CCD差別不大， 但在感光單元的電路結構上卻有很大差別。CMOS每個感光元件都具備獨立的電荷/電壓轉換電路，可將光電轉換后的電 信號獨立放大輸出 一一這比起CCD將所有的信號全部收集 起來再放大輸出，速

6、度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像時才會工作，所以比 CCD更省電。但CMOS 同樣存在缺點，如果在使用數碼相機時成像動作較多，那么 CMOS在頻繁的啟動過程中會因為多變的電流而產生熱雖，導致雜波并影響畫質。五、怎樣理解成像元件的基本參數？成像元件是數碼相機的核心，因而正確認識它的一些重要的 參數是很必要的，這對了解數碼相機的基本性能、如何選購 數碼相機都能帶來不少幫助。總像素 總像素是指數碼相機成像元件上成像單元的 數雖，總像素為524萬的CCD，就表示其上集成有 524萬 個成像單元。數碼相繼在標示其性能時基本上都采用總像 素。有效像素數碼相機在成像時，感光元件邊緣部分會因 為

7、光線的衍射而導致成像模糊，為保證成像的質雖，感光元 件上這部分的成像會被舍棄，所以感光單元不能 100%被利 用。而被利用起來的，即得到最終圖象的這部分像素就成為 有效像素。尺寸一一是指感光元件對角線的長度，常用單位為英寸。 常見的有1/1.8英寸、1/2.7英寸、2/3英寸等。一般來說， 感光元件尺寸越大，元件的性能與成像效果就越好。另外， 數碼相機的感光元件一般采用4 : 3的長寬比，比較特殊的則有3 : 2。ISO 是指感光元件對光線感應的靈敏程度。數值越大，靈敏度越高，常見的數值有50、80、100、160、200、400等，目前數碼相機感光元件最高ISO值可達3200。須要說明的是，

8、雖然高ISO值可以提高數碼相機在黑暗環境中的成 像質雖，但ISO越高，對畫面質雖的影響就越明顯，出現的 噪點就越多。不通俗的講在對數碼相機的特點和基本組件了解之前，下面來了解一下 數碼相機是如何工作的，這有利于更好地理解和掌握相機的 各項關鍵參數，深入了解相機的性能。當打開相機的電源開關后，主控程序芯片開始檢查整個相機， 確定各個部件是否處于可工作狀態。如果一切正常，相機將 處于待命狀態；若某一部分出現故障，LCD屏上會顯示一個 錯誤信息，并使相機完全停止工作。當用戶對準拍攝目標，并將快門按下一半時，相機內的微處 理器開始工作，以確定對焦距離、快門的速度和光圈的大小。當按下快門后，光學鏡頭可將

9、光線聚焦到影像傳感器上，這 種CCD/CMOS半導體器件代替了傳統相機中膠卷的位置， 它可將捕捉到的景物光信號轉換為電信號。此時就得到了對應于拍攝景物的電子圖像，由于這時圖像文件還是模擬信號，還不能被計算機識別，所以需要通過A/D(模/數轉換器)轉換成數字信號，然后才能以數據方式進行 儲存。接下來微處理器對數字信號進行壓縮，并轉換為特定 的圖像格式，常用的用于描述二維圖像的文件格式包括Tag TIFF (Image File Format )、RAW (Raw data Format )、 FPX (Flash Pix )、JFIF (JPEG File Interchange Format

10、) 等，最后以數字信號存在的圖像文件會以指定的格式存儲到內置存儲器中，那么一張數碼相片就完成拍攝了，此時通過LCD (液晶顯示器)可以查看所拍攝到的照片。前面只是簡單介紹了其大致的過程，下面結合圖1-1來詳細地介紹相片成像的整個過程。(1) 當使用數碼相機拍攝景物時，景物反射的光線通過數 碼相機的鏡頭透射到 CD上。(2) 當CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發而釋放出 電荷，生成感光元件的電信號。(3) CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線路對發光二極管產生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產生的電信號收集起來，統一輸出到放大器。(4) 經過放大和濾波后的電信號被傳送到ADC，由ADC 將電信號(模擬信號)轉換為數字信號，數值的大小和電信 號的強度與電壓的高低成正比，這些