數(shù)碼照相機的基本知識 攝影教案

1、數(shù)碼照相機的基本知識攝影教案教學目的與要求：要求學生了解數(shù)碼攝影的特點，熟悉數(shù)碼相機的工作原理，為學習下節(jié)課內(nèi)容做好準備。重點：數(shù)碼攝影的特點難點：數(shù)碼相機的工作原理教學程序：隨著網(wǎng)絡的普及改變了我們閱讀及知識交流的習慣，影像的數(shù)碼化變成了一股不可擋的趨勢，于是DC（數(shù)碼相機）快速的取代了傳統(tǒng)的底片相機，我們的攝影習慣也跟著這一波新潮流開始有了大的改變。一、數(shù)碼攝影的特點隨著生活水平的提高，買數(shù)碼相機的越來越多，隨著技術的發(fā)展，相機的品牌種類也琳瑯滿目。買相機首先要考慮自己的用途，要求和投資。不要盲目攀比，適合自己就是最好的。最重要的是我們要先了解些數(shù)碼攝影知識。數(shù)碼相機也叫數(shù)字式相機，英文全

2、稱DigitalCamera，簡稱DC。數(shù)碼相機是集光學、機械、電子一體化的產(chǎn)品。它集成了影像信息的轉換、存儲和傳輸?shù)炔考?，具有?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實時拍攝等特點。（一）數(shù)碼攝影概述數(shù)碼相機的歷史可以追溯到上個世紀四五十年代，1951年賓克羅司比實驗室發(fā)明了錄像機（VTR），這種新機器可以將電視轉播中的電流脈沖記錄到磁帶上。到了1956年，錄像機開始大量生產(chǎn)。它被視為電子成像技術產(chǎn)生。二十世紀六十年代，美國一家公司發(fā)明了一種新型相機，在拍攝完畢后就馬上可以得到相片，拍攝者直接就可以觀看自己拍攝的影像，省去了沖洗膠卷和放大照片的過程，大大簡化了拍攝流程，因而大受歡迎，這就是人們所說的

3、一次成像照相機。但是這種相機的拍攝效果不夠理想，并且所使用的感光材料材料價格昂貴。同樣在二十世紀六十年代，美國宇航局（NASA）在宇航員被派往月球之前，宇航局必須對月球表面進行勘測。然而工程師們發(fā)現(xiàn)，由探測器傳送回來的模擬信號被夾雜在宇宙里其它的射線之中，顯得十分微弱，地面上的接收器無法將信號轉變成清晰的圖像。于是工程師們不得不另想辦法。1970年是影像處理行業(yè)具有里程碑意義的一年，美國貝爾實驗室發(fā)明YCCD。當工程師使用電腦將CCD得到的圖像信息進行數(shù)字處理后，所有的干擾信息都被剔除了。后來“阿波羅”登月飛船上就安裝有使用CCD的裝置，就是數(shù)碼相機的原形?！鞍⒉_”號登上月球的過程中，美國宇

4、航局接收到的數(shù)字圖像如水晶般清晰。在這之后，數(shù)碼圖像技術發(fā)展得更快，主要歸功于冷戰(zhàn)期間的科技競爭。而這些技術也主要應用于軍事領域，大多數(shù)的間諜衛(wèi)星都使用數(shù)碼圖像科技。在數(shù)碼相機發(fā)展史上，不得不提起的是索尼公司。索尼公司于1981年8月在一款電視攝像機中首次采用CCD，將其用作直接將光轉化為數(shù)字信號的傳感器。目前索尼每年生產(chǎn)的CCD占據(jù)了全球50%的市場，這正是索尼能夠在數(shù)碼相機市場上傲視群雄的一個原因，因為核心命脈掌握在自己手中。在冷戰(zhàn)結束之后，軍用科技很快地轉變?yōu)榱耸袌隹萍肌?995年，以生產(chǎn)傳統(tǒng)相機和擁有強大膠片生產(chǎn)能力的柯達（Kodak）公司向市場發(fā)布了其研制成熟的民用消費型數(shù)碼相機DC

5、40。這被很多人視為數(shù)碼相機市場成型的開端。DC40使用了內(nèi)置為4MB的內(nèi)存，不能使用其它移動存儲介質(zhì)，其38萬像素的CCD支持生成756504的圖像，兼容Windows3.1和DOS。蘋果（APPLE）公司的QuickTake100也同時在市場上推出。當時兩款相機都提供了對電腦的串口連接。這之后，數(shù)碼相機CCD的像素不斷增加，功能不斷翻新，拍攝的圖像效果也越來越接近傳統(tǒng)相機。20世紀末，數(shù)碼相機成熟的技術的出現(xiàn)徹底解決了這些問題。這是以數(shù)字信號來記錄、傳輸、復制和編輯圖像的新型技術。數(shù)碼攝影不僅拍攝出來的圖像質(zhì)量較高，而且并不需要任何耗材，只是依靠自身的光電元器件來成像。自1991年第一架數(shù)

6、碼相機問世以來，到現(xiàn)在為止，數(shù)碼攝影僅僅出現(xiàn)了幾十年，數(shù)碼相機的發(fā)展可謂日新月異。最初的數(shù)碼相機用于通過衛(wèi)星從太空向地面?zhèn)魉驼掌?，以后逐漸轉為民用。數(shù)碼相機具有一些傳統(tǒng)相機所無法比擬的優(yōu)勢：一旦你以數(shù)字的格式捕獲了一幅圖像，你能很容易放大，發(fā)布，或編排并且存儲它。所以數(shù)碼相機一經(jīng)問世，加上近兩年internet的普及，便以爆炸般的速度迅速走紅全球。（二）數(shù)碼攝影的特點1、優(yōu)點（1）不用膠片，省錢省事數(shù)碼攝影最大的特點就是不像傳統(tǒng)攝影那樣必須使用膠片才能攝影，而是數(shù)碼照相機通過自身的光電元器件將光信號轉化為電信號并進行保存。所以使用數(shù)碼相機不需要購買傳統(tǒng)的膠片，而且每次攝影時不需要裝卸膠片的操作

7、，可謂又省錢，又省事。（2）拍完即看，方便快捷傳統(tǒng)的攝影，必須把一卷膠片拍完，再經(jīng)過沖洗膠片和照片擴印后，才可以得到所拍攝景物的影像。數(shù)碼照相機具有即拍即看的功能，通過數(shù)碼照相機上的“預覽“和“回放“功能，攝影者可以立即看到自己所拍攝的影像，并根據(jù)影像的效果決定是否重新拍攝。對不滿意的影像可以立即刪除，滿意的影像就直接儲存數(shù)碼相機內(nèi)。數(shù)碼相機都帶有輸出功能，攝影者可以很方便地把所拍攝的影像直接輸入電腦里或數(shù)字打印上，馬上就可以打印出照片；也可以把影像輸入計算機中，通過軟件對其進行修改后再進行打印，整個過程簡單方便。顯然數(shù)碼攝影比傳統(tǒng)的膠片攝影更加方便，大大提高了工作效率。（3）傳輸快捷，備份方

8、便如果想把傳統(tǒng)的照片進行遠距離的傳播，除了要經(jīng)過沖洗過程外，還要經(jīng)過傳統(tǒng)的郵寄過程。不僅浪費時間，而且在傳遞過程中，照片也容易磨損，影響圖像質(zhì)量。對于傳統(tǒng)攝影的圖像資料進行備份，要經(jīng)過放大照片或翻拍。而照片的沖洗過程和備份過程中，都會有一定的損耗，造成新復制的影像效果比起原件有一定的差距。而且拷貝的次數(shù)越多，這種損耗也就越大。數(shù)碼攝影采用數(shù)字信息記錄和保存圖像，可以在多次復制后，仍保證影像與原件一樣，所以數(shù)碼攝影所拍攝的影像可以無限制的拷貝而不用考慮影像的損耗問題。（4）彌補失誤，美化效果對于傳統(tǒng)的膠片攝影來說，拍攝完畢后對于在拍攝時所出現(xiàn)的問題和畫面上的瑕疵都無法進行補救。而數(shù)碼攝影可以通過

9、圖像處理和編輯軟件對攝影時所出現(xiàn)的失誤進行事的修改和彌補，使畫面更加美觀。（5）質(zhì)量穩(wěn)定，長久保存數(shù)碼攝影所拍攝的影像質(zhì)量穩(wěn)定，不像傳統(tǒng)的感光材料那樣要考慮溫度、濕度等客觀因素的影響。數(shù)碼影像儲存在硬盤、光盤等存儲介質(zhì)內(nèi)，可以長時間的保存而影像不會失真和退色現(xiàn)象。這一點是傳統(tǒng)攝影所無法比擬的，傳統(tǒng)的膠片和照片在長時間的儲存后會出現(xiàn)退色，甚至變質(zhì)等現(xiàn)象，從而導致影像質(zhì)量的下降。（6）可重復使用，操作方便數(shù)碼相機拍攝完畢后，只要將存儲器內(nèi)的資料輸出后又克繼續(xù)使用。不像傳統(tǒng)攝影那樣必須再更換新的膠片后才能繼續(xù)拍攝。而且在拍攝時數(shù)碼相機可根據(jù)拍攝條件和拍攝環(huán)境自行變動感光度，避免了傳統(tǒng)攝影要更換不同感

10、光度的膠片才能拍攝的麻煩，極大方便了拍攝者。（7）節(jié)約資源，保護環(huán)境數(shù)碼攝影基本不消耗原材料，而傳統(tǒng)攝影是以鹵化銀為感光材料的基礎的。每年世界上都要消耗幾十噸的金屬銀用于生產(chǎn)相紙，而且還要消耗大量的化學藥品來制造沖洗膠片和照片的藥水，這些過程中還會產(chǎn)生大量的廢棄物和廢液，既消耗了大量的資源又不利于環(huán)境的保護。而數(shù)碼攝影只是將影像打印在紙張或相紙上，最多也只消耗墨盒和墨水，相比于傳統(tǒng)攝影來說更為環(huán)保。2、缺點和不足（1）影像質(zhì)量欠佳雖然數(shù)碼相機在使用中具有方便快捷的優(yōu)點，但是在影像質(zhì)量上卻無法與膠片相機所拍攝的影像相比，尤其拍攝一些大型照片時，數(shù)碼照片對于被攝對象細部層次和質(zhì)感的表現(xiàn)力不如普通照

11、片。（2）故障率高數(shù)碼相機是電子設備，在拍攝中發(fā)生故障的幾率要比膠片相機高。（3）存儲介質(zhì)不穩(wěn)定數(shù)碼照片一般存儲介質(zhì)是計算機硬盤、光盤等，有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或者存儲損壞等問題。二、數(shù)碼照相機的工作原理數(shù)碼照相機（DigitalCamera,簡稱數(shù)碼相機）是一種利用電子傳感器把光學影像轉換成電子數(shù)據(jù)的照相機。與普通照相機在膠卷上靠溴化銀的化學變化來記錄圖像的原理不同，數(shù)碼相機的傳感器是一種光感應式的電荷耦合器件（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）。在圖像傳輸?shù)诫娔X以前,通常會先儲存在數(shù)碼存儲設備中。（一）數(shù)碼照相機的成像原理傳統(tǒng)相機產(chǎn)生圖像的方法是讓光通過鏡頭到達膠卷上。膠卷上涂有一層光

12、敏化學藥品鹵化銀,膠卷上受到光照的敵方產(chǎn)生一種化學反應,記錄下一個潛在的圖像。在沖洗膠卷的過程中又發(fā)生更多的化學反應,把這個潛在的圖像轉變成照片。數(shù)碼相機也用光來產(chǎn)生圖像,但不是用膠卷,而是使用一種叫做光電傳感器的影像攝取元件來捕捉圖像。數(shù)碼攝影技術主要是利用光電傳感器,將鏡頭所形成的影像的光信號轉化為電子信號。這些光電傳感器指甲大小的硅片包含了幾十萬或幾百萬個感光元件,這些元件能夠記錄照射在它上面的光的強度和亮度,反映到計算機顯示器或噴墨打印機打印出的圖像上就是它們的色彩及明暗。數(shù)碼相機的圖像傳感器所包含的感光元件的數(shù)目越多,成像的質(zhì)量越高,當然所需的成本也越高。這些被記錄的光信號通過處理器

13、處理后被轉換為數(shù)字信號并存儲在數(shù)碼相機的存儲器中。也可以儲存在計算機、磁盤的儲存介質(zhì)上,需要觀看的時候。再還原成人眼可以看到的光信號。這看似簡單的過程其實是很復雜的,每一步都對應著數(shù)碼相機的一部分元件。通常數(shù)碼相機可分為四個功能的光信號。1、輸入部分數(shù)碼相機的輸入部分主要指感光部分,相當于數(shù)碼相機的眼睛,其作用是由光電轉換器把鏡頭所成的影像轉化為電子信號。使用數(shù)碼相機拍攝時,被攝景物反射來的光線,經(jīng)過鏡頭的匯聚成光學影像即光信號,投射到光電傳感器上,光電傳感器會產(chǎn)生電信號變化,把景物的光信息轉化為影像的電信號。2、控制、處理部分控制、處理部分相當于數(shù)碼相機的大腦,它主要由中央處理器或數(shù)字信號處

14、理器及相關電路組成。其作用是控制拍攝與光電信號的轉換,并對數(shù)字影像進行處理和控制。3、存儲部分字信號處理器及相關電路組成。其作用是控制拍攝與光電信號的轉換,并對數(shù)字影像進行處理和控制。存儲部分的作用主要是把光信號轉化而成的電信號,以文件的形式保存在存儲器中。存儲器一般分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種。內(nèi)存儲器一般為存儲芯片；而外存儲器中常見的是：閃存卡、硬盤、光盤等。4、輸出部分輸出部分的主要作用是把所拍攝的數(shù)字影像傳輸?shù)接嬎銠C上，這主要通過數(shù)碼相機上的數(shù)碼接口實現(xiàn)，其中以USB接口和IEEE1394接口最為常見。（二）光電傳感器數(shù)碼相機所采用的光電傳感器主要有兩大類：光電耦合器CCD和互補型金屬氧

15、化物半導體CMOS。光電傳感器生成影像的基本單位是像素。傳感器上包含的像素越多，面積越大，所成影像的質(zhì)量也就越好。1、光電耦合器CCD圖像傳感器，通常為電荷耦合器件CCD，是數(shù)字相機的核心。是一種金屬-氧化物-半導體集成的芯片，結構比較復雜。相機所使用的傳感器的像素數(shù)并不是影響相片質(zhì)量的唯一因素，但卻是主要因素。高像素相機可產(chǎn)生最清晰的圖像、最真實的色彩和最逼真的皮膚色調(diào)。贊成使用CCD芯片的主要論據(jù)是這種芯片比CMOS更靈敏，它可以根據(jù)自身所受光照的強弱，產(chǎn)生出大小不同的電信號以模擬所手光線的強弱，因此可在昏暗的光線下照出較好的相片。用CCD芯片的相機照出的相片也比CMOS清楚，使用COMS

16、芯片有時會有“噪聲”問題，圖像上有些缺點。出于圖像質(zhì)量的考慮，目前大多數(shù)數(shù)碼相機使用CCD技術。2、互補型金屬氧化物半導體CMOSCMOS傳感器是近兩年才出現(xiàn)的，它是一種互補型金屬氧化物半導體，結構簡單體積小巧。CMOS芯片的成本較低，在這里節(jié)省的費用可轉化為更低的相機價格。而且CMOS芯片比CCD芯片吸收的能量少，所以CMOS芯片的相機換一次電池可使用更長的時間，非常省電。但這樣會使捕獲的圖像偏黑而且不夠精細。（三）文件的常見記錄格式在你從相機向計算機傳輸圖像時或設置相機功能時，也許會遇到要求選擇文件格式的情況?，F(xiàn)在許多新型號的相機都可以以兩種以上的文件格式存儲圖像。在圖像編輯軟件中編輯之后

17、，為了保存圖像你也需要指定文件格式。所謂文件格式一詞簡單地說就是保存計算機數(shù)據(jù)的方式?，F(xiàn)在流行著許多不同的圖像格式，它們都有獨特的存儲數(shù)據(jù)的方法。有些格式屬于專用格式，也就是說這種格式只有你使用的這種相機才使用這種格式處理圖像。專用格式有時也被稱為本機格式。如果你準備編輯用專用格式保存的圖像，就必須使用相機提供的軟件。當然，你可以使用這個軟件把圖像文件的格式轉換成其他圖像編輯程序也可以打開的格式。許多軟件都有自己的專用格式。例如PhotoDelux使用一種叫PDD的格式，它支持PhotoDelux軟件的所有編輯功能，并能提高軟件內(nèi)部的編輯處理速度。如果你準備用其它軟件打開保存圖像，但是這些軟件

18、不支持PDD格式，可以把文件保存成PhotoDelux支持的其他幾種格式。有些文件格式只能在Mao機上使用，還有些格式只能在PC機上使用。少數(shù)文件格式十分特殊難用，所以很少有人愿意使用，反之有些格式十分流行，兩種微機平臺上的幾乎所有程序都支持它們。數(shù)字信號文件的記錄格式主要有無壓縮記錄格式和壓縮記錄格式兩種。1、無壓縮記錄格式無壓縮記錄格式記錄下的影像沒有失真，記錄的精度較高，影像的清晰度和質(zhì)量都比較好，但是所需要的存儲空間比較大，一般需要配置高容量的存儲器。無壓縮的TIFF”標準：使用“TIFF”格式存儲數(shù)據(jù)影像，可以確保影像的質(zhì)量和品質(zhì)不受壓縮的影響。“TIFF”的縮寫全意為帶標記的圖像文

19、件格式（TaggedImageFileFormat）。TIFF和JPEG一樣也是萬維網(wǎng)上最流行的一種圖像文件格式。TIFF圖像可以在大多數(shù)Macintosh和Window程序中打開和使用。當使用TIFF格式保存圖像時，可能需要確定字節(jié)方式，如圖所示。如果你準備在Mic機上使用圖像，應該選擇Mic機方式，否則則是使用PC機方式。有時你還需要選擇使用LZW壓縮。LZW是一種無損壓縮方式，在圖像壓縮時這種方式只廢除一些無用的圖像數(shù)據(jù)，所以它不會損失圖像質(zhì)量。然而，這種方式的圖像壓縮不能像用JPEG壓縮方式那樣大大降低圖像文件的大小。這也是為什么Tiff格式并不能被認為是萬維網(wǎng)上使用的最佳圖像格式的原

20、因。盡管大多數(shù)程序，但不是所有的程序都支持LZW方式壓縮的Tiff圖像。如果你打開TIFF圖像時存在問題，可能就出在壓縮上面。這時可以試一下用其他程序打開再保存圖像，這樣就可以取消壓縮。Gif格式：這種格式是CompuServe公司的公告牌服務機構開發(fā)并推廣的一種圖像傳輸格式?，F(xiàn)在GIF（圖形交換格式，GraphicsInterChangeFormat的縮寫）和JPEG已是萬維網(wǎng)中應用最為廣泛的兩種格式。GIF格式的一個變種（正式叫GIF89a）,其特點之一是可以讓你把圖像的部分區(qū)域設置成透明的，這樣可以透過圖像看到Web網(wǎng)頁的背景。GIF的缺點是它局限于保存8位圖像（256色或更低），8位圖像讓人們感到它比較粗糙、有斑點。2、壓縮記錄格式壓縮記錄格式是將影像的數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚砗蛪嚎s，以減小數(shù)據(jù)的自身大小，相對于無壓縮格式，可以使同一個存儲器一次可以存儲更多的數(shù)碼影像。靜態(tài)壓縮格式：現(xiàn)在比較常見的靜態(tài)壓縮格式是JPEG格式，JPEG這個縮寫的完