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【试读】数码相机的基础-数码相机原理

[韩]DCINSIDE
guxuechang
2008-04-22

胶卷相机和数码相机,虽然核心组件不同,但拍摄某特定场景的方式是相同的。那么,数码相机和胶卷相机形成图像的共同点在哪里呢?下面就介绍相机的基本原理。

数码相机与胶卷相机都是拍照用的工具。数码相机和胶卷相机的机械性能有所差异,但是也有相同点,那就是均利用光形成瞬间的影像。人们总是说,照片是光的艺术。就是说,摄影的关键在于怎么利用光效。两者的最大区别在于,胶卷相机把图像存储在胶卷上,而数码相机利用CCD这个半导体解析图像,然后把数字化的图像保存到存储卡上。数码相机形成照片的过程如下。



  照片的形成原理是,由镜头收集被摄体的反射光并形成焦点,而这些光通过调整进光量的快门,以及可以改变口径的光圈,最后在CCD或胶卷上形成影像。CCD是区别胶卷相机和数码相机的决定性器件。CCD是Charge Coupled Device的缩写,是“电荷耦合器件”。CCD是特殊的半导体器件,上面有很多感光元件,它起到将光线转换成电信号的作用。各个感光元件分别接受由镜头聚集并对焦形成的影像。CCD也是决定照片分辨率的核心要素。数码相机的CCD只识别图像的黑白,为了获得色彩信息,在镜头和CCD之间安装颜色滤镜,从滤镜中获取色彩信息,并最终获得颜色。使用较多的滤镜包括RGB原色滤镜和CMY补色滤镜。就这样,形成照片的过程中镜头和光圈以及快门之间的相互作用,会使图像发生很大的差异。



  CCD的实际大小

从数码相机性能参数表的CCD部分可以看到,它有像素和大小两种基本指标。一般都写为1/1.8英寸,有效像素380万(总像素400万)这样的形式。这里的1/1.8英寸指的就是CCD的大小,有效像素380万(总像素400万)指的就是CCD的像素数。如果这样的话,CCD的实际大小果真就是1/1.8英寸么?许多用户都觉得给出的产品参数应该不会有问题,所以丝毫不加怀疑,但实际上并不是这样。然后大家都会产生“为什么产品参数表上要标出错误的数据?如果数据错误的话到底有多少差异呢?”这样或那样的疑问来。

我们以标记为1/1.8英寸的CCD为例。1/1.8英寸换算成实际单位的话约为0.555英寸大小,换算成毫米(mm)单位的话约为14.1mm。但1/1.8英寸CCD的对角线真的有14.1mm么?如果说实际长度真有14.1mm的话就没有问题了,可偏偏1/1.8英寸CCD的对角线的实际长度只有8.93mm。那剩下的1/3,即5.17mm到底跑哪儿去了呢?

其实,以这种方式标示出来的大小和实际大小的差异在于,1/1.8英寸不是传感器的大小,而是真空管的尺寸。1/1.8英寸的形式是从1950年开始,为了表示真空管的尺寸而使用的,所以这1/1.8英寸指的不是传感器对角线的长度,而是它周围一圈真空管的直径长度。为了帮助理解,下面就让我们来看看图例吧。

下面左图中,黑色部分为真空管,绿色长方形部分为传感器。1/1.8英寸(14.1mm)指的是围绕在传感器周围的真空管(圆)的直径,而绿色传感器的对角线长只有8.93mm,所以会有5.71mm的误差。另外还要注意的一点就是,传感器的宽度(绿色长方形)约为周围真空管(圆)直径的2/3。



  粗粗看的话并不会觉得真空管和传感器在尺寸上有什么数学关系。但CCD的面积也约为真空管实际有效面积的2/3,所以至今仍采用的是真空管直径表示方法。

但为什么不直接用mm来表示CCD大小呢、因为和电视机、电脑屏幕一样,表示对角线长度时习惯上使用英寸。另外,用表示真空管直径的方式还能覆盖CCD的实际大小,所以自然而然地把这种1/1.8英寸的表示方式沿用至今。





本文摘自
魅力四射的数码单反摄影技巧
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