数码照相机：镜头焦距对照、取景器类型和相机分辨率

2023-10-31 理论教育版权反馈

【摘要】：数码相机也称数字相机，是随数字化技术发展而出现的一种新的照相机种类。表3-2给出了普通数码相机的镜头焦距划分与135型照相机镜头焦距的对照情况，供参考。数码相机的取景器有三种类型。专业数码相机采用2/3英寸以上CCD，像素数可达500万～600万甚至更高。数码相机的最大分辨率受相机总像素数限制，是决定相机质量的主要指标。

照相机不属于教学投影设备，但摄影是获得平面视觉材料的重要手段，因此在这里，我们将照相机作为一种视觉材料的制作设备归于视觉媒体中。照相机按使用存储介质可分为胶片相机和数码相机。

胶片相机的图像信息是保留在感光材料上，如胶片或即时成像纸上。数码相机的图像信息是以数字形式存储在数码介质上，如存储芯片、存储卡等。

数码相机也称数字相机，是随数字化技术发展而出现的一种新的照相机种类。虽然数码相机是在传统相机的基础上发展起来的，但在很多方面与传统相机有着本质区别。数码相机图像的拍摄与存储材料不是胶片，而是图像传感器（CCD）和内部存储器。当被摄景物的光线透过镜头到达图像传感器上时，图像传感器可将光信号按各点强度不同而转换成相应的电子模拟信号，通过模/数转换器将这些模拟信号转换成数字信号，这些数字信号经过压缩后输送到机内的存储器或可移动存储卡中保存起来。以后根据需要将这些图像数据传到计算机中进行修改编辑，制作成数字图片素材，可用于多媒体制作、网络传输或打印输出。

随着数字化产品的普及，数码相机的应用领域也越来越广。在现代教育技术中，使用数码相机摄取数字图像，为开发多媒体课件提供图片素材，已是很常见的做法。

（一）数码相机的系统组成

目前数码相机的种类很多，但无论其功能、外观上如何千差万别，其内部系统组成基本相同，即由取景系统、控制系统、成像系统、存储介质、LCD液晶显示屏以及电源系统等几部分组成。

1.取景系统

数码相机的取景系统包括镜头和取景器。

（1）镜头。数码相机的镜头与传统相机的镜头在材质和原理上没有区别，都是由透明镜片组成的高级光学成像器材。

这里需要注意的是镜头的焦距。我们知道，照相机拍摄的画面大小尺寸不同，其相应的标准镜头焦距也不同。如对120型相机而言，使用的是60mm×60mm胶片，其标准镜头焦距大约为80mm，而135型相机底片尺寸是24mm×36mm，其标准镜头焦距大约为45mm。数码相机的成像材料是CCD，而CCD的尺寸比普通底片要小得多，所以其镜头焦距也要短得多。表3-2给出了普通数码相机的镜头焦距划分与135型照相机镜头焦距的对照情况，供参考。

表3-2　数码相机与传统135相机的镜头焦距对照表

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（2）取景器。数码相机的取景器有三种类型。一种是与传统照相机一样的光学取景器；另一种是电子取景器，即在小取景窗中所看到的是景物的电子图像，其优点是在显示上不仅可以取景，还可以显示相机当前的各个参数，缺点是其图像效果要比光学方式的差；第三种类型是LCD液晶显示屏，有些数码相机可以用机身背后的大LCD显示屏直接取景，其优点是人眼不必紧贴机身，使取景角度更加灵活，缺点是受观看角度和外界光线影响，对景物的亮度、色彩判断容易出现误差，另外耗电量较大。

2.控制系统

主要由光圈、快门、调焦、白平衡等部分组成。光圈和快门从操作的角度讲，与传统的相机并无区别，其标称参数也是相同的。调焦系统也与传统相机一样，有免调式、手动式、自动式等几种。白平衡调整是数码相机的一个特殊装置。传统相机的色温调整是靠在镜头前加各种色温镜片，而数码相机则是用电子方式将色温调整到标准状态。

3.成像系统

数码相机的成像核心是图像传感器（CCD），它是一种光电转换元件，可以按照射到其上的光线强度产生相应数量的电荷，经电子束扫描后，得到一个电压或电流数值。一块CCD传感器上有几十万甚至几百万个这样的光电转换单元，每一个单元就代表一个像素（即图像中的一个点），这些像素组成一个庞大的矩阵，接受图像的光信号，根据图像内容中各点亮度的不同，各自产生不同的电荷数，经过电子束对其依次扫描，形成一串电信号，再通过模/数转换，完成图像信息的数字化。

4.存储介质

数码相机的图像数据存储介质有多种类型，常见的有CF卡、SM卡。有些机型采用较特殊的介质，如记忆棒、硬盘卡、MD硬盘、可擦写光盘等。从容量上看，早期CF卡、SM卡的容量较小，只有几十兆，但目前这种差距在减小，几百兆甚至1G的存储卡已经出现。从选用情况看，普通机型还是选用CF卡、SM卡的比较多，记忆棒只有Sony公司的产品采用。

上述几种存储介质均为可移动式，即可以从相机中取出独立存放或在计算机中读取。而有些低档数码相机的存储介质是内置式的存储芯片。前者在向计算机传送数据时，可以将相机与计算机连接读取，也可以将存储卡取出，通过专用读卡器连到计算机上传送。而后者只能将相机与计算机连接传送。

5.LCD液晶显示屏

与传统相机相比，数码相机的主要优势之一就是可以即拍即看，而数码相机背后的彩色LCD显示屏正是为此设置。在相机上与此配套有一些按钮，通过操作这些按钮，可以在LCD上浏览、删除已拍照片，并设置各项参数。

6.电源系统

数码相机通过外接电源或使用电池来进行工作。

（二）数码相机的技术参数(www.chuimin.cn)

衡量数码相机的档次，主要看几个重要参数：

1.像素数

是数码相机CCD上的像素总数。像素越多，清晰度越高，图像质量越好。当然，像素数与CCD的面积直接相关。低档数码相机CCD一般是1/5、1/4、1/3英寸（对角线长度），像素数在几十万到200万之间。中高档的多采用1/1.7、1/1.8英寸CCD，像素在300万以上。专业数码相机采用2/3英寸以上CCD，像素数可达500万～600万甚至更高。

2.分辨率

数码相机的分辨率是反映图像清晰度的直接指标，它通常以线数来表示，如相机CCD上水平方向有1024个像素，垂直方向有768个像素，则称此时图像分辨率为1024×768，该图像由768432个像素组成。原则上讲，分辨率越高，图像越清晰，但数据量也越大，占用存储空间越多。在分辨率方面要注意以下三个问题：

（1）最大分辨率。数码相机的最大分辨率受相机总像素数限制，是决定相机质量的主要指标。

（2）有效分辨率。理论上讲一台数码相机的最大分辨率（如1024×768）的乘积应该等于其标称的总像素数。但事实上并不是所有的像素都参与图像转换，通常考虑到成像区域边缘部分由于光线干扰或光学畸变，其影像质量下降，所以在读取图像信号时，会将边缘部分裁掉，这样就造成了实际参与图像转换的像素数（即有效像素数）小于总像素数的现象。由有效像素组成的图像的分辨率称为有效分辨率，有些机型将其称为最大分辨率。所以对用户来说，注重最大分辨率（即有效分辨率）要比单纯考虑总像素数更有意义。

（3）数字分辨率。有些机型标有数字分辨率指标，而且会出现数字分辨率所体现的像素数大于相机标称的像素总数。数字分辨率不是真正的CCD光学分辨率，也就是它不代表真实像素的增加，而是通过机内的数字运算电路对相邻两个像素值进行差值计算，得出一个中间值，加到两个数据中间，从而增加数据量，所以这是分辨率的“伪提高”。这种方式对提高图像清晰度没有实质性的作用。

3.色彩深度

也称色彩位数，是指数码相机CCD所能产生的颜色范围，通常用位（bit）表示。它反映了数码相机能正确记录的颜色等级。色彩深度值越高，就越能真实地还原影像的明暗层次和色彩变化细节，使图像越真实，但数据量也越大。目前，一般数码相机色彩深度多为24位、30位，专业档产品有36位。

（三）数码相机的操作

数码相机的种类很多，在外观、功能以及性能等方面差异很大，标识也不太统一，所以在第一次使用的时候要详细阅读说明书。这里就一些共性的环节作一简要的说明。

1.拍摄

用数码相机进行拍摄，有很多的环节与传统相机并无不同，如取景、调焦、光圈、快门设置、按动快门、闪光灯等等。需要注意以下几点：

（1）安装电池。所有数码相机都需有电源方能工作。拍摄时一般使用电池供电。不同机型使用的电池种类不同，大多数是专用电池，且不同品牌之间不能通用。电池的安装也因机而异，所以在准备阶段，要熟悉电池的更换、安装方法。

（2）安装存储卡。存储卡的类型可能因机而异，但无论何种存储卡，在装卸时都要轻推轻拉，不可用力过猛，或强硬操作。尤其注意安装时卡的正反面、前后方向是否正确。

（3）参数设置。数码相机的参数设置一般分两个区域。一部分常数设置是在LCD液晶显示屏上，通过旁边的操作按钮以选择菜单的方式来调整。比如分辨率、感光度、时间等。另一部分曝光参数通常在机身上有相应操作键，如光圈、快门、闪光灯、曝光补偿、调焦等。这些与传统相机基本相同。

（4）拍摄。按下快门后，CCD拾取图像，接着相机会有1～2秒的读取数据、处理、保存的过程。这时，我们会从LCD显示屏上看到刚刚拍摄的画面效果。图像显示2～3秒后消失，可继续拍摄。因此，在拍摄两张照片之间要有几秒钟的间隔。也正因为数码相机的这一特点，很多机型没有自动连续拍摄功能。

2.浏览

对存到存储卡中的照片可以在相机上随时浏览。将相机调到浏览状态，LCD显示屏上将出现最近拍摄的图片，通过相应操作可以逐张浏览，或小比例同屏多幅浏览。同时对不满意的可以立即删除，以保证足够的存储空间。

3.图片输出

读取数码相机图片数据有两种方式，一种是从相机中直接读取；另一种是将存储卡取出，通过读卡器读取。但无论何种方式，在读取之前要在计算机上安装该相机的驱动程序。数码相机的驱动程序是在随机器配套的光盘中。

（1）从相机中直接读取图片文件。首先需要将相机与计算机连接。数码相机都提供有串行接口和USB接口，用户可以选择其一与计算机连接。打开相机电源，运行计算机中的数码相机驱动程序，即可看到相机内存储卡的图片文件，根据需要可以进行复制、删除等处理。有些机型还可以通过驱动程序控制相机动作，如参数调整、拍摄、关机等。

（2）使用读卡器则先要将存储卡从相机内取出，插入读卡器中，将读卡器连接线的另一端与计算机相连（通常是USB接口）。之后启动驱动程序，将卡中图片文件拷贝到计算机中。保存到计算机中的图片文件（大部分为JPEG格式）便可以用图形处理软件进行编辑、修改、保存，以备作为素材使用或打印输出。

数码照相机：镜头焦距对照、取景器类型和相机分辨率

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