数码相机的工作原理.pdf

《数码相机的工作原理.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、數碼相機的工作原理色彩與位數自然界和人造的色彩數量極多，構成了豐富多彩的花花世界。電腦上的色彩設定就由最少的16色到數以億計的真彩色。不論有多少種色彩，它們都可以由(紅)、(綠)、(藍)三原色以不同的比例混合而成。影視系統，包括電視和錄影、彩色電影和彩色照相等在內，都是以這三原色原理為基礎的。數碼相機當然也不例外。它在拍攝時就是通過CCD將光訊號轉換為RGB三個模擬電訊號。它們經數碼化後變換為數碼訊號。這一過程稱為模／數變換(ADC)。為了能在電視機或電腦監察器上顯示，上述的數碼訊號最終也要還原為RGB三原色模擬訊號，分別控制顯像管的三條電子束，激發熒光屏

2、發光，掃描出原圖像。這一過程稱為數／模變換(ADC)。在實際應用中，通常將RGB訊號轉換為YUV訊號，其中Y表示亮度訊號，而UV為兩個色差訊號。色彩位數又稱彩色深度，它表示數碼相機對色彩的分辨能力。色彩位數越大，數碼相機捕捉細節的能力就越高。一般數碼相機有24位彩色深度已足夠，但廣告設計等特殊行業需要達到有30位或36位。電腦的所有信息都由二進制的0和1表示，逢二進一位。其中的位稱為位元(bit)，每8位稱為1位元組(byte)。圖像由一個個像素構成，每個像素由RGB三個分量構成，如果RGB三個分量均由8bit構成，則該顏色數為3x8bit=24次方，即2

3、的24次方，等於1677萬種顏色、也稱為真彩色（Truecolor）。目前數碼相機所拍攝的照片一般都是24位色彩。而專業數碼相機所拍攝的照片可達36位色彩，即RGB每個分量由12bit構成，共有2的36次方種即687億種顏色。由此可算出一幅圖像的存儲量。例如一幅像素為640x480、色彩為24位的照片，其存儲量為0.88MB。即是說，使用4MB的儲存儲器時只可存儲4張照片。數碼相機的存儲器非常昂貴，而且價格隨著容量的增加而大幅度上升，因此，數碼相機都採用壓縮存儲照片方式，但多數數碼相機有幾種不同的壓縮比例檔供選擇。成像芯片和處理器典型的數碼相機由CCD成像

4、芯片(也有採用CMOS互補金廢氧化物半導體器件，優點是生產成本低、成品率高、功耗低，缺點是解像度低、噪聲大、捕獲動態圖像能力差)、中央處理器(CPU)、存儲器、液晶屏等四大部分構成。成像芯片的工作面積很小，只允許使用短焦距(一般為5mm)鏡頭。短焦距鏡頭的景深範圍很大，故無需對焦機構和自動對焦電路。CCD只是把透鏡的對焦成像分解成像素，並將每個像素上的光轉換成模擬雷訊號，再變換成數碼訊號，送到微處理器中進行處理。這種處理就包括了壓縮數據量。壓縮方法分為無損壓縮和有損壓縮。無損壓縮的壓縮比低，但可保證解壓縮前後的圖像一模一樣。有損壓縮則會丟失一些可忽略不計的

5、圖像細節，但壓縮比高。壓縮比越高，圖像質量就越差，但是圖像文件也越小。目前，數據壓縮還沒有統一標準，通常採用JPEG(JointPhotographicExpertGroup)靜止圖像壓縮標準。JPEG是ISO和CCITT兩大國際組織聯合成立的一個圖像專家組。該專家組在1991年制定了"連續色調靜態圖像的數碼壓縮和編碼"標準，也簡稱為JPEG。它利用了人眼對彩色訊號不敏感的特點，對兩個色差分量作較大比例的壓縮；而圖像的主要信息集中在亮度訊號上，因此壓縮比主要指亮度分量。順便指出，在處理過程中沒有其它空間來容納整幅圖像，圖像只能保存在成像芯片中，以條樣狀取出

6、並送人處理器進行去馬賽克（格仔）效應、增強和壓縮等處理。壓縮過的數據才被送往存儲器。圖像信息以文件的形式存儲，並包括圖像尺寸、顏色和解像度等相關信息。為了使不同的應用軟件能識別和處理同一圖像文件，圖像文件具有一定的格式，並具有不同的文件頭尾(後綴)，如名為tree.jpg的文件就表示它屬JPG格式。現在最常用的格式除了JPEG之外還有TIFF。其它常用圖像文件格式則有BMP、GIF、PCX及JPG等等。在視窗(Windows)操作系統上常見的格式稱為位映像格式，其後綴名為BMP。所有Windows圖像處理軟件都支持這種格式。不同圖像文件格式說明如下：BMP

7、：由Microsoft公司制定，支持各種解像度，主要用於視窗操作系統。TIFF：為標誌圖像文件格式，圖像信息的存放靈活並具獨立性。GIF：由CompuServe公司制定的公用格式標準，但僅支持256色。PCX：現在最高可支持24位彩色。JPG：用於存儲靜止圖像，符到JPEG標準。MPG：用於存儲活動圖像，符合MPEG標準。存儲介質數碼相機上當見的數碼照片存儲介質除了內置存儲器之外，還有移動式存儲卡和3.5吋軟磁碟。其中，移動式存儲卡簡稱插卡，主要有PC卡(又稱PCMCIA卡，可直接用於筆記簿電腦)、CompactFlash、Miniature和SmartM

8、edia(俗稱聰明卡)等。存儲器的容量以MB為單位，內置存儲器存儲