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数码相机成象原理及专业数码相机的要求

来源:网络 作者: 2008-2-2
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摘要: 传统胶片的成象原理的基本过程是:涂有溴化银晶体的感光层受光后结构变化产生潜影,通过化学方法显影工艺使潜影影象得到固定,其操作工艺复杂费时而且稳定性易受化学药剂的温度等诸多因素的影响。而数字相机将这一复杂过程用电荷偶合器件CCD通过电子物理方式在一瞬间完成。CCD是表面按一定排列顺序布满硅点的芯片,每个硅......


 

  传统胶片的成象原理的基本过程是:涂有溴化银晶体的感光层受光后结构变化产生潜影,通过化学方法显影工艺

使潜影影象得到固定,其操作工艺复杂费时而且稳定性易受化学药剂的温度等诸多因素的影响。而数字相机将这一复

杂过程用电荷偶合器件CCD通过电子物理方式在一瞬间完成。CCD是表面按一定排列顺序布满硅点的芯片,每个硅点相

当于普通胶片中的溴化银颗粒,不同的是CCD芯片点阵的分布是按BGB(红、绿、蓝)三个基色为一个象素单元整齐排

列的,不象溴化银颗粒那样杂乱无章。虽然CCD代替了胶片成象但它只是担负光电转换却并不记录影象,数码相机的

工作程序为CCD光电转换、数据微处理编码器和存储器三个步骤。因为CCD芯片点阵的每一个点相当于感光胶片上溴化

银的颗粒,自然它就和胶片一样,其组成CCD点阵的点的密度和面积越大成象质量就越高,但大面积密集组合的CCD阵

列制造成本非常昂贵技术难度也很高;经研究人们知道只要CCD能够解析区分1600种以上的颜色时它的分辨率即远远

超过人眼所能分辨的颜色数量;实验表明,胶片有捕获所有颜色中非 常细微差别,CCD却能够准确重现这些具有细微

差别的颜色,因此CCD在彩色还原的准确度方面比胶片来的好。

  那么怎样的CCD象素密度在什么数量级上就称为专业级呢?我们看看下面的研究与计算结果:通常35毫米感光胶

片(这里指35mm电影胶片画面的一格)的 最高分辨率可达80线对/mm,最小间距匀为15微米,考虑到胶片冲洗工艺中

对分辨率的损失影响,胶片的最低分辨率能达到11-50线对/mm,其可分辨的最小间距在20-90微米之间。对于35mm胶

片来说,分辨率达到30线对/mm时即被视为较高水平级,由此 推算出的总象素匀为311万;但是CCD阵列的象素单元必

须是以RGB三基色为一个点才能模拟且真实还原自然界中的颜色,故在真正意义上的CCD点阵数量应该是推算数量311万

象素的三倍,即不低于900万象素才能真正达到35mm胶片的分辨率。但是研究结果表明,由于人眼分辨率的可欺骗性

使CCD在600万象素时看上去已经与35mm胶片相当了,而且此时的TIF非压缩格式的印刷级图象的数据大小可达20M,可

用 300dpi输出 250x180mm 的标准16K画报页基本上看得过去。因此目前高级数专业数码相机的分辨率均以300万象素

/RGB单元级为标准,即通常人们视分辨率称法的三倍。当然,这仅是以35mm电影胶片一格画面的面积(35mm电影胶片

一格画面23.7x15.6mm约为1.1 平方英寸)为参考而定的。如果将CCD阵列面积扩大到 35mm胶片的两倍,即与135摄影

胶卷的一格(约2英寸)面积相同且单位面积上的CCD点阵密度又不变的话,成象质量将完全达到或超过胶片质量,当

然这时的造价也非常高了!另外,专业数码相机还要求取景器为所见即所得的单镜头反射式,机身稳重可靠、可换镜

头及能够接驳使用知名厂商生产的广角、中焦和变焦等特殊镜头,这样就解决了专业摄影师对作品影象因镜头解析力

和屈光度不好所而造成的影象畸变的忧虑。另外,专业数码相机还要具备外接闪光灯的热靴插槽、B门用快门线接驳

口、自拍及遥控拍摄等功能以满足摄影师用光的创作要求。这里要说明的是,由于造价与成本的原因,数码相机的

CCD不可能做到与135底片格同样大小,因此在相当于135底片格一半的23.7x15.6mm面积上取景成象时,使用各名牌机

身和镜头的专业数码相机的实际成象大小应该增加了1.8到2倍,这对那些喜欢使用长焦距镜头的人来说是个福音了。

综观目前世界各大著名相机厂商的专业数码相机我们发现,其形式与结构均以原先的光学专

业相机外形为框架,只是在原先底片的位置上加入了CCD晶片阵列板以及数码相机应有的一切

装置,使专业数码相机的外观与使用方法与传统专业相机完全相同,显示出专业摄影领域的

严肃性与经典性。


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