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原创 数码相机基本知识  

2007-04-12 10:49:42|  分类: 摄影艺术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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CCD尺寸
  说到CCD的尺寸,其实是说感光器件的面积大小,这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积大小,CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件,相当于光学传统相机中的胶卷。
  CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时,会将电荷反应在组件上,整个CCD上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。
  如果分解CCD,你会发现CCD的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。

第一层“微型镜头”
  我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。

第二层“分色滤色片”
  CCD的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。
  原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,补色CCD可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上

第三层“感光层”
  CCD的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。
  传统的照相机胶卷尺寸为35mm,35mm为对角长度,35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机,对角长度约接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中,很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康德D100,CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6,比起消费级数码相机要大很多,而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm,达到了35mm的面积,所以成像也相对较好。
  现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。CCD/CMOS尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事,但这也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难,成本也非常高。因此,CCD/CMOS尺寸较大的数码相机,价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小,而越专业的数码相机,CCD/CMOS尺寸也越大。

 

什么是快门速度
  快门速度是数码相机快门的重要考察参数,各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的,因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时,一定要先了解其快门的速度,因为按快门时只有考虑了快门的启动时间,并且掌握好快门的释放时机,才能捕捉到生动的画面。
  通常普通数码相机的快门大多在1/1000秒之内,基本上可以应付大多数的日常拍摄。快门不单要看“快”还要看“慢”,就是快门的延迟,比如有的数码相机最长具有16秒的快门,用来拍夜景足够了,然而快门太长也会增加数码照片的“噪点”,就是照片中会出现杂条纹。另外,主流的数码相机除了具有自动拍摄模式外,还必须具有光圈优先模式、快门优先模式。光圈优先模式就是由用户决定光圈的大小,然后相机根据环境光线和曝光设置等情况计算出光进入的多少,这种模式比较适合照静止物体。而快门优先模式,就是由用户决定快门的速度,然后数码相机根据环境计算出合适的光圈大小来。所以,快门优先模式就比较适合拍摄移动的物体,特别是数码相机对震动是很敏感的,在曝光过程中即使轻微地晃动相机都会产生模糊的照片,在实用长焦距时这种情况更明显。在选购数码相机时,你最好选购具有这几种模式的机型以保证拍摄的效果。
  至于单反相机常见的B快门功能,虽然可由你自由决定曝光时间的长短,拍摄弹性更高,不过目前大多数的消费性数码相机都还不能支持,最多提供如2秒、8秒、16秒等较慢速度的默认值。

 

光学取景器
  取景器可以分为光学取景器和电子取景器。光学取景器,顾名思义就是通过光学的组件来完成取景的工作。根据工作原理的不同,又分为旁轴式和单镜头反光同轴式两种。
  在消费级数码相机中,旁轴式取景器最为常见,这种取景方式说白了很简单,就是在镜头上方开一个孔,前后装上玻璃,让拍摄者能通过这个孔看到要拍摄的人或物而已。虽然现在的旁轴式取景器并没有那么简单,还有变焦玻璃,对焦辅助线等功能,但是总体上结构是非常简单的。正是由于结构简单,所以成本也比较低,因此被大量的用于中低端的数码相机上。但是旁轴式取景器也有它的不足之处,因为不是通过镜头直接取景,所以拍摄者从取景器中看到的图像和最终照片上的图像会有一定程度的偏差,在拍摄近处物体时尤为明显,这不利于拍摄者对照片的构图和取景。
  单镜头反光式的结构就复杂多了,因此制造成本也比较高,一般都是用于高端产品上,也就是通常所说的数码单反(DSLR)。单镜头反光式取景器是直接通过镜头取景,光线从镜头射入,通过一面反光镜,折射到上方的对焦屏成像,再折射到目镜中,这样拍摄者就能从观景框中看到所要拍摄的图像了,由于是直接通过镜头取景,解决了图像偏差的问题,真正做到“即见即所得”的效果。

 

广角镜头
  广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜头。广角镜头又分为普通广角镜头和超广角镜头两种。135照相机普通广角镜头的焦距一般为38-24毫米,视角为60-84度;超广角镜头的焦距为20-13毫米,视角为94-118度。由于广角镜头的焦距短,视角大,在较短的拍摄距离范围内,能拍摄到较大面积的景物。

 

镜头性能
  数码相机的镜头由多片镜片组成,材质则分为玻璃与塑料两类。如果数码相机镜头以玻璃为材料,很多用户及商家都说玻璃镜头透光率佳、投射图像更清晰。不过目前许多测试报告都显示,玻璃的透镜并不一定比塑料材料能带来更清晰的图像,同时玻璃镜头也可能增加相机重量,因此选购时还是应该做多面向观察,不要拘泥在镜头材质问题上。
 

 
近拍距离
  近拍距离又称为微距拍摄,通常在消费级数码相机上有一朵小花(如下图)的那个按钮,就是微距拍摄的转换按钮。
 微距摄影是数码相机的特长之一,用微距拍摄可以把很普通的场景拍成戏剧性的场面,微距特别擅长表现花鸟鱼虫等细小的东西,对细节可以充分展示,而且也可以随心所欲地表现自己在选题、构图、用光方面的创意,不像拍摄风光、人物、民俗文化等题材,要受很多条件的制约。微距上手比较快,虽然多为小品,但其中也往往包含很多作者的良苦用心,也能称得上是精品。
  微距摄影的目的是力求将主体的细节纤毫毕现的表现出来,把细微的部分巨细无遗的呈现在眼前。在微距摄影中,有一个名词是必须要认识的,它就是放大率(Magnificatlon)。因为微距摄影其实就即如放大摄影,故放大率直接影响著微距拍摄的效果。由于放大率是由菲林表面所得的影像和实物主体大小的比例来定义,故此放大率是以一个比例来表达。由于这缘故,放大率又称为「影像比例」。
  日常经常听到镜头能拍到1:1、 1:2的微距效果,这些比例便是指镜头的放大率。左边的数值代表菲林平面上影像的大小,而右边的数值则代表实际主体的大小,当镜头能做到1:1的放大率时,即镜头可将实物的真实大小完全投射在菲林平面上。试举一个简单的例子:135菲林的面积为24mmx36mm,若我们使用的镜头能把一个面积同样为24mmx36mm的主体完整地记录在135菲林上,这支镜头便有1:1的放大率,大家应记住左边的数字越大,放大的倍数便越高,2:1的放大率便比1:1高。若右边的数值较左边大,放大率便越小。
  现在的消费级数码相机微距功能不等,有的为10cm—20cm,有的可以达到1cm—2cm的微距。
  对于单反数码相机来说,微距的拍摄能力由镜头所决定。现在,差不多每一支镜头皆有微距功能,但它们所指的微距功能其实是指镜头的近摄能力。一般来说,镜头的放大率要达至1:2甚至1:1,才称得上是微距镜头。微距镜头是最易使用的微距拍摄器材,用家毋须外加任何配件便可立即使用。一般镜头的最高解像度和最高反差度是焦点在无限远时表现出来的,但微距镜头刚好相反,它的最高解像度和最高反差度是焦点在近距离时表现出来的,故要拍摄高质素的微距照片,必须选择微距镜头。
  为配合不同的需要,市面上有不同焦距的微距镜头可供选择,由20mm至135mm不等。较广角的微距镜头多会连同伸缩腔一同使用。若使用20mm微距广角镜连同伸缩接腔使用,它便能做出高达5:1-12:1的放大率。

 

光圈范围是多少
  光圈英文名称为Aperture,光圈是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面的光量的装置,它通常是在镜头内。我们平时所说的光圈值F2.8、F8、F16等是光圈“系数”,是相对光圈,并非光圈的物理孔径,与光圈的物理孔径及镜头到感光器件(胶片或CCD或CMOS)的距离有关。
  表达光圈大小我们是用F值。光圈F值 = 镜头的焦距 / 镜头口径的直径从以上的公式可知要达到相同的光圈F值,长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。
  当光圈物理孔径不变时,镜头中心与感光器件距离愈远,F数愈小,反之,镜头中心与感光器件距离愈近,通过光孔到达感光器件的光密度愈高,F数就愈大。完整的光圈值系列如下: F1, F1.4, F2, F2.8, F4, F5.6, F8, F11, F16, F22, F32, F44, F64。
  这里值得一题的是光圈F值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多,而且上一级的进光量刚是下一级的一倍,例如光圈从F8调整到F5.6,进光量便多一倍,我们也说光圈开大了一级。多数非专业数码相机镜头的焦距短、物理口径很小,F8时光圈的物理孔径已经很小了,继续缩小就会发生衍射之类的光学现象,影响成像。所以一般非专业数码相机的最小光圈都在F8至F11,而专业型数码相机感光器件面积大,镜头距感光器件距离远,光圈值可以很小。对于消费型数码相机而言,光圈F值常常介于F2.8 - F16。此外许多数码相机在调整光圈时,可以做1/3级的调整。

 

闪光灯
  闪光灯的英文学名为Flash Light。闪光灯也是加强曝光量的方式之一,尤其在昏暗的地方,打闪光灯有助于让景物更明亮。使用闪光灯也会出现弊端,例如在拍人物时,闪光灯的光线可能会在眼睛的瞳孔发生残留的现象,进而发生「红眼」的情形,因此许多相机商都将"消除红眼"这项功能加入设计,在闪光灯开启前先打出微弱光让瞳孔适应,然后再执行真正的闪光,避免红眼发生。中低档数码相机一般都具备三种闪光灯模式,即自动闪光、消除红眼与关闭闪光灯。再高级一点的产品还提供“强制闪光”,甚至“慢速闪光”功能。

 

闪光灯距离
  闪光灯距离即闪光灯的有效照明范围,通常以米为单位。用闪光灯,距离与光圈的乘积等于闪光灯指数。现在消费级数码相机的闪光灯有效距离约为0.5-5米,在不同模式下的闪光灯有效距离略有不同。如在微拍的情况下,闪光灯的距离可以在1米以内。
  使用内置闪光灯时要注意相机与被摄对象之间的距离。距离太近会导致曝光过度,而距离太远会使得光线分布不均匀,导致曝光不足。用户最好查阅数码相机的使用手册,了解内置闪光灯的使用范围,在这个范围内使用一般都能起到很好的效果。利用数码相机进行微距拍摄,由于距离拍摄物很近,此时使用内置闪光灯只会导致曝光过度,所以需要进行减光处理。
  减光就是减少闪光的输出强度,你可以在数码相机中进行调节,但这样还是不够的,光线依然很强。你可以用手遮住闪光灯,注意手指要靠紧,这在一定程度上可以减少光线强度。在实际使用中发现,简单的利用餐巾纸这一类柔软的纸张遮挡也能起到很好的效果,让光线变得柔和。减光也会减少闪光灯的有效距离。
  一般来说,夜景的拍摄不宜使用闪光灯,特别是在拍摄远景的时候,因为距离太远,闪光灯根本起不到作用。利用小光圈和长时间的曝光,能表现出美丽的夜景。在夜晚拍摄人像一般都要使用闪光灯,如果直接打开闪光灯拍摄人像,人物还原是正常了,但是后面的夜景却很暗,无法还原,那么此时就需要使用慢速闪光功能。慢速闪光会使用较长的快门时间,以闪光灯照亮主体,然后配合慢快门保证背景也能够表现。如果你的相机已经具有慢速闪光功能,直接使用就可以了,没有的话可以在手动模式下设定较长的曝光时间,也可以达到同样的效果。

 

防抖性能
  初次接触数码相机的人常常会有这样的困惑,即拍摄出来的画面不够清晰,老是会发生重影或模糊的情况。究其原因,除了偶尔的失焦(即相机未能正常对焦)以外,很大程度上是因为快门速度过低所致。一般而言,在手持条件下,拍摄到清晰照片的快门速度应该达到焦距倒数甚至更高。举个简单例子:佳能A75的镜头等效焦距是35mm―105mm,那么在广角端,快门速度应该至少保持1/40秒才能保证拍摄的照片较为清晰,而在长焦端,快门速度应该要达到1/125秒才行。而且如果现场的光线条件不能满足这一要求,那么拍摄出清晰的照片便不是那么简单的事情了。可想而知,对于那些10倍光学变焦的产品而言,防抖技术则是更加必要,因为这些产品的长焦端往往达到370MM以上,因此,快门速度必须要在1/400秒以上才算合格,否则就只能望远兴叹了。
  其实在实际拍摄中拍摄者的手在胶片或是CCD/CMOS感光过程中的抖动是客观存在的,防是防不住的,只能是靠特殊的机构来减小由于摄影者手的抖动带来的影像模糊。防抖,到目前为止,分三大类型:光学防抖、电子防抖和感光器(CCD)防抖。目前推出过具有光学防抖功能的数码相机的厂家有:佳能、尼康、奥林巴斯、柯尼卡美能达、松下和适马。
  防抖的好处,在一定的快门以下,防抖技术可以非常好的解决手抖问题,小DC 上的防抖对于新手来说尤其重要,使他们可以获得更多的清晰的照片。但是,同时,防抖技术也会造成成像锐度的降低。毕竟镜头里多了个浮动的镜片。这对于要求较高的摄影爱好者来说,也是比较不好接受的,所以这也就是为什么所有的防抖系统都会有个开关,用户可以选择取消或打开防抖。加上 防抖系统是非常耗电的,所以我一般不打开防抖开关,而是要用的时候才开。

 

什么是曝光补偿
  曝光补偿也是一种曝光控制方式,一般常见在±2-3EV左右,如果环境光源偏暗,即可增加曝光值(如调整为+1EV、+2EV)以突显画面的清晰度。
  数码相机在拍摄的过程中,如果按下半截快门,液晶屏上就会显示和最终效果图差不多的图片,对焦,曝光一切启动。这个时候的曝光,正是最终图片的曝光度。图片如果明显偏亮或偏暗,说明相机的自动测光准确度有较大偏差,要强制进行曝光补偿,不过有的时候,拍摄时显示的亮度与实际拍摄结果有一定出入。数码相机可以在拍摄后立即浏览画面,此时,可以更加准确地看到拍摄出来的画面的明暗程度,不会再有出入。如果拍摄结果明显偏亮或偏暗,则要重新拍摄,强制进行曝光补偿。
  拍摄环境比较昏暗,需要增加亮度,而闪光灯无法起作用时,可对曝光进行补偿,适当增加曝光量。进行曝光补偿的时候,如果照片过暗,要增加EV值,EV值每增加1.0,相当于摄入的光线量增加一倍,如果照片过亮,要减小EV值,EV值每减小1.0,相当于摄入的光线量减小一倍。按照不同相机的补偿间隔可以以1/2(0.5)或1/3(0.3)的单位来调节。
  被拍摄的白色物体在照片里看起来是灰色或不够白的时候,要增加曝光量,简单的说就是“越白越加”,这似乎与曝光的基本原则和习惯是背道而驰的,其实不然,这是因为相机的测光往往以中心的主体为偏重,白色的主体会让相机误以为很环境很明亮,因而曝光不足,这也是多数初学者易犯的通病。
  以下面两幅图片为例,上面的是曝光补偿等于0时候所拍的,而后者是等于+1时所拍的,可见区别明显。
  由于相机的快门时间或光圈大小是有限的,因此并非总是能达到2EV的调整范围,因此曝光补偿也不是万能的,在过于暗的环境下仍然可能曝光不足,此时要考虑配合闪光灯或增加相机的ISO感光灵敏度来提高画面亮度。
  几乎所有的数码相机的曝光补偿范围都是一样的,可以在正负2EV内加、减,但是加减并不是连续的,而是以1/2EV或者1/3EV为间隔跳跃式的。早期的老式数码相机比如柯达的DC215就是以1/2EV为间隔的,于是有-2.0、-1.5、-1、-0.5和+0.5、+1、+1.5、+2共8个档次,而目前主流的数码相机分档要更细一些,是以1/3EV为间隔的,于是就有-2.0、-1.7、-1、-1.0、-0.7、-0.3和+0.3、+0.7、+1.0、+1.3、+1.7、+2.0等共12个级别的补偿值。
  一般的说,景物亮度对比越小,曝光越准确,反之则偏差加大。相机的档次有高有低,档次高的,测光就比较准确,低的则偏差也会加大。如果是传统相机,胶卷的宽容度是比较大的,曝光的偏差在一定范围内不会有大问题,但是数码相机的CCD宽容度就比较小,轻微的曝光偏差都可能影响整体的效果。
  总而言之,曝光补偿的调节是经验加上对颜色的敏锐度所决定的,用户一定要多比较不同曝光补偿下的图片质量,清晰度、还原度和噪点的大小,才能拍出最好的图片。

 

曝光测量
  一般有矩阵测光,中央重点测光,点测光和AF区测光方式四种。矩阵测光可以将画面多个区域的测量值与典型组合库进行比较以决定适合整个图像的最佳曝光;中央重点测光用于人像,根据画面中央的亮度调节曝光,但仍保留情景细节;点测光时,相机对显示屏中央用圆圈表示的区域进行测光,即使背景较量或较暗,也可确保测量目标区域的被摄对象能正确曝光;而AF区测光方式是当采用自动或手动对焦区域选择时,使点测光与激活的对焦区域间建立连接。

 

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