7摄影常识——感光器件
数码相机感光原理解析

数码相机感光原理解析(注:由于题目要求不出现具体的小节标题,以下内容根据题目要求进行考虑,并保持整体流程性质)数码相机感光原理解析数码相机是现代生活中常用的拍摄设备之一,它采用了先进的感光原理来记录图像。
本文将对数码相机的感光原理进行解析,以便更好地理解数码相机的工作原理和优势。
感光原理是指数码相机如何将光线转变为数字图像的过程。
相比传统胶片相机,数码相机通过感光器件来接收光线并记录图像。
目前主流的数码相机感光原理有两种:CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。
一、CCD感光原理CCD是一种采用光电转换原理的感光器件。
它由一系列光敏单元和信号处理电路组成。
当光线进入数码相机的镜头,经过透镜聚焦到CCD表面时,光子会对CCD上的感光单元产生电荷。
这些电荷随后会按照一定的顺序传输到CCD的输出端,最终被数码相机的模数转换器转换为数字信号。
CCD感光原理的优势在于其高感光度和较低的噪点水平。
由于CCD的光敏单元与信号处理电路分离,光敏单元的设计更加灵活,可以更好地抵抗噪点的干扰,从而提高图像质量。
然而,由于制造工艺的复杂性,CCD相机的成本较高。
二、CMOS感光原理相比CCD,CMOS感光原理的设计更为简单,因此相机制造成本较低。
CMOS感光器件将光敏单元和信号处理电路集成在同一个芯片上。
当光线进入数码相机的镜头,经过透镜聚焦到CMOS表面时,光子直接激活光敏单元,将光信号转换为电荷并存储在各个像素单元中。
CMOS感光原理的优势在于其低功耗和高速度。
由于CMOS芯片的整合度较高,能耗相对较低,并且具备快速读取图像的能力。
此外,CMOS还具备在同一芯片上集成其他电路(如图像处理和图像压缩)的能力,进一步提高了数码相机的功能性。
综合比较尽管CCD和CMOS的感光原理有所不同,但它们在数码相机中都发挥着重要的作用。
在选择数码相机时,用户可以根据自己的需求和预算来进行选择。
对于追求高画质和低噪点的用户,CCD感光原理的相机可能是更好的选择。
摄影基础常识

摄影基础常识
摄影基础常识包括以下几个方面:
1. 曝光:曝光是指在摄影中通过控制光线的进入时间和强度,使得感光材料(如胶片或传感器)能够正确记录被摄物体的亮度和色彩。
合适的曝光可以保证照片细节丰富,并避免过曝或欠曝现象。
2. 快门:快门是控制曝光时间的装置,用于控制相机镜头前的光线进入时间。
快门速度的选择既能影响曝光量,也能决定拍摄运动物体时是否能冻结或模糊运动。
3. 光圈:光圈是控制镜头光线通量大小的装置。
光圈大小不仅会影响曝光量,还能影响景深,即照片前后景物的清晰程度。
4. 焦距:焦距是指摄影镜头到感光材料的距离。
不同焦距的镜头可以带来不同的视觉效果,比如广角镜头能拍摄更广阔的景象,长焦镜头则可以捕捉远处的细节。
5. 白平衡:白平衡用于校正不同光源下的色温,使得照片中的白色看起来真实。
不同光源(如日光、白炽灯等)具有不同的色温,正确的白平衡设置可以保证照片色彩准确。
6. 对焦:对焦是指将镜头调整到合适位置,使被摄物体清晰呈现在照片中。
相机的自动对焦功能可以帮助摄影师快速准确地对焦。
7. 构图:构图是指在拍摄时选择合适的视角和组合元素,使画面具有艺术性和吸引力。
常见的构图技巧包括三分法、对称构图、前景引导等。
8. 镜头选择:不同的镜头具有不同的特点和用途。
广角镜头适
合拍摄风景和室内场景,长焦镜头适合拍摄远处物体,微距镜头适合拍摄小物体的细节等。
以上是摄影基础常识的一些要点,希望对您有所帮助。
感光材料和摄影原理

感光材料和摄影原理摄影是一门通过使用感光材料记录影像的艺术和科学。
感光材料和摄影原理是实现摄影技术的基础。
本文将介绍感光材料和摄影原理的相关知识。
一、感光材料感光材料是摄影过程中至关重要的元素,它能够接收和记录光的能量。
常见的感光材料包括胶片和数码感光元件。
1. 胶片胶片是一种由感光层、支撑基底和保护层组成的复合材料。
感光层含有感光物质,能够对光的能量做出化学反应,从而形成影像。
胶片被广泛应用于传统摄影中。
2. 数码感光元件数码感光元件是数字相机中的主要感光材料。
它包括光电传感器和像素阵列。
光电传感器负责将光能转化为电信号,而像素阵列则记录和存储电信号,最终形成图像。
二、摄影原理摄影原理涉及到光的传播、光学成像和感光材料的化学反应等多个方面。
以下将从曝光、焦距和景深等角度介绍摄影原理。
1. 曝光曝光是指感光材料接收到足够的光能,从而能够记录下影像的过程。
曝光量的大小取决于光的强度和感光材料的灵敏度。
适当的曝光可以得到清晰明亮的影像,过度曝光或欠曝光则会导致图像过亮或过暗。
2. 焦距焦距是摄影中一个重要的参数,影响着图片的视觉效果。
焦距的长短决定了视野的广度和图像的变形情况。
较长的焦距可以使被摄物体更加突出,而较短的焦距则能够拍摄更广角度的景象。
3. 景深景深是指一幅影像中能够保持清晰焦点的前后距离范围。
景深的大小与焦距、光圈和摄影距离相关。
较大光圈和较短的摄影距离会导致浅景深,只有部分区域保持清晰焦点;而较小光圈和较长的摄影距离会产生大景深,整个画面都能保持清晰。
四、结语感光材料和摄影原理相互作用,共同构成了摄影技术的基础。
了解感光材料的特性和摄影原理的原理对于摄影师和摄影爱好者来说非常重要。
通过不断学习和实践,我们可以更好地掌握摄影技术,创造出优秀的影像作品。
数码相机的感光元件原理

数码相机的感光元件原理数码相机的感光元件是实现图像捕捉功能的关键部件,它能够将光信号转化为电信号,从而实现图像的数字化。
在这篇文章中,我们将讨论数码相机的感光元件原理。
一、CCD(电荷耦合器件)感光元件CCD是数码相机最常用的感光元件之一,它的工作原理基于电荷耦合器件的原理。
CCD由一系列的光电二极管组成,在光照下每个光电二极管都会产生电荷。
这些电荷被电荷传输控制器逐行转移到图像传感器中进行存储和处理。
CCD感光元件分为两个主要的部分:感光区和垂直传输区。
感光区接收光线,将光信号转化为电荷存储在感光元件内部。
而垂直传输区负责将感光元件产生的电荷转移到图像传感器的存储单元,这样就能够保留图像的信息。
二、CMOS(互补金属氧化物半导体)感光元件CMOS感光元件是另一种常见的数码相机感光元件,它的工作原理与CCD有所不同。
CMOS感光元件内部的每个像素都包含了一个光电二极管和一个放大器。
当光照到达光电二极管时,它会产生电荷,并通过放大器被转化为电压信号。
CMOS感光元件具有制造过程简单、功耗低、集成度高等优势。
此外,由于CMOS感光元件的每个像素都具备独立的放大器,因此它具备了像素级别的控制能力,能够在图像传感器上进行更灵活的处理和控制。
三、CCD与CMOS的对比CCD感光元件和CMOS感光元件在原理和结构上存在一些差异,这也导致了它们在某些方面的不同性能和应用特点。
1. 器件结构差异:CCD感光元件采用串行传输方式,电荷沿垂直传输区被逐行转移;而CMOS感光元件则采用平行传输方式,每个像素都具有独立的读出电路。
2. 噪声和灵敏度:CCD感光元件通常具有较低的噪声水平,可以捕捉细节丰富的图像;而CMOS感光元件由于放大器与像素尺寸很接近,容易受到噪声的影响。
3. 功耗和速度:由于CMOS感光元件的器件结构更为复杂,因此功耗较高;而CCD感光元件则可以实现较快的传输速度。
四、总结数码相机的感光元件是实现图像捕捉功能的关键部件,CCD和CMOS是其中最常见的两种类型。
感光器原理

感光器原理感光器是指能够感受光线并将其转化为电信号的器件,是摄影和光电技术中不可或缺的重要部分。
感光器的原理主要涉及光的作用和电信号的转化过程,下面将对感光器的原理进行详细介绍。
首先,感光器的原理与光的作用密切相关。
光是一种电磁波,其波长范围较广,包括可见光、红外线和紫外线等。
当光线照射到感光器上时,光子会与感光器中的光敏材料发生相互作用。
光敏材料是一种能够对光线产生响应的物质,其内部的电子受到光子能量的激发,从而跃迁到导带或价带中,形成电子-空穴对。
这一过程称为光电效应,是感光器能够转化光能为电信号的基础。
其次,感光器的原理还涉及电信号的转化过程。
在光的作用下,光敏材料中产生的电子-空穴对会导致材料内部电荷的分离,形成电荷积累区。
当外加电路将感光器连接到电源时,电荷积累区的电荷将会在电场作用下产生电流,从而形成电信号。
这一过程是感光器将光能转化为电能的关键步骤。
除了光的作用和电信号的转化,感光器的原理还受到器件结构和工作环境的影响。
感光器的结构通常包括光敏材料、电极、介质层等组成部分,不同的结构设计会影响感光器的灵敏度、响应速度和波长范围等特性。
此外,感光器在不同的工作环境下也会表现出不同的性能,如在强光、弱光、高温、低温等条件下的工作表现可能会有所不同。
总的来说,感光器的原理是基于光的作用和电信号的转化,通过光敏材料的光电效应将光能转化为电能。
感光器的原理涉及多个方面的知识,包括光学、电子学、材料科学等,对于理解和应用感光器具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解感光器的原理和工作方式,为相关领域的学习和研究提供帮助。
感光器作为一种重要的光电器件,在摄影、监控、通信等领域有着广泛的应用前景,相信随着科技的不断发展,感光器的原理和性能将会得到进一步的提升和完善。
摄影名词(全)

作者:成全巷摄影名词1.感光元件传统光学相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体,而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件,而且是与相机一体的,是数码相机的心脏。
感光器是数码相机的核心,也是最关键的技术。
目前数码相机的核心成像部件有两种:一种是广泛使用的CCD(电荷藕合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。
2.什么是CCD?CCD和传统底片相比,CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。
只不过,人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。
CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。
CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。
目前有能力生产CCD 的公司分别为:索尼、菲利普、柯达、松下、富士和下普,大半是日本厂商。
目前主要有两种类型的CCD光敏元件,分别是线性CCD和矩阵性CCD。
线性CCD用于高分辨率的静态相机,它每次只拍摄图象的一条线,这与平板扫描仪扫描照片的方法相同。
这种CCD精度高,速度慢,无法用来拍摄移动的物体,也无法使用闪光灯。
矩阵式CCD,它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素,当快门打开时,整个图象一次同时曝光。
通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。
一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中,相近的像素使用不同颜色的滤镜。
典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。
这两种排列方式成像的原理都是一样的。
在记录照片的过程中,相机内部的微处理器从每个像素获得信号,将相邻的四个点合成为一个像素点。
该方法允许瞬间曝光,微处理器能运算地非常快。
这就是大多数数码相机CCD的成像原理。
因为不是同点合成,其中包含着数学计算,因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图象总是无法达到如刀刻般的锐利。
3.什么是CMOS?CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)中文全称“互补性氧化金属半导体”,和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
摄像机感光原理
摄像机感光原理摄像机是现代影像记录与传输的重要设备之一,它通过感受光线并将其转化为电信号,进而形成图像。
而摄像机能够实现这一功能的关键在于感光原理。
本文将详细介绍摄像机的感光原理及其相关知识。
一、摄像机感光原理简介摄像机的感光原理源于光电效应,这是指当光线与物质相互作用时,会产生电磁辐射与物质中电子之间的相互作用。
摄像机通过一系列的光电元件,将光线转化为电信号。
主要的感光元件有CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。
二、CCD图像传感器CCD图像传感器是摄像机感光的核心元件之一。
它是一种由半导体材料制成的传感器,能够将光子转化为电子。
具体来说,CCD由一系列平行排列的光敏元件组成,当光线通过光透过层照射到CCD上时,光子会与CCD的光敏元件相互作用,产生电子。
这些电子被捕获并转化为电荷,经过CCD内部的微小电荷传递单元,最终形成一个电荷分布图像。
通过读取、传输和处理这些电荷信息,就能够得到相应的图像。
三、CMOS图像传感器与CCD类似,CMOS图像传感器也是一种能够将光子转化为电子的传感器。
不同的是,CMOS采用分立的光敏单元,每个单元都有自己的增益放大器和信号转换器。
当光线照射到CMOS上时,光子通过光敏单元产生电子,再经过放大器和转换器,将电子转化为电信号。
相比于CCD,CMOS图像传感器具有集成度高、功耗低、制造成本低等优势,因此被广泛应用于数码相机和手机摄像头等设备。
四、摄像机感光原理的应用摄像机感光原理的应用广泛,不仅涵盖了消费类电子产品领域,还延伸至安防监控、工业检测、医学影像等领域。
1.消费类电子产品领域:随着科技的不断进步,摄像机广泛应用于数码相机、摄像机、智能手机等消费类电子产品中。
这些设备通过感光原理,能够捕捉到我们周围的图像,并将其保存或传输,使我们能够随时记录美好瞬间。
2.安防监控领域:摄像机感光原理在安防监控领域具有重要意义。
安防摄像机通过感受环境中的光线变化,实时拍摄并传输图像,为安全监控提供了重要数据支持。
《摄影基础感光材料》课件
摄影的基本原理
曝光与感光
曝光是照相机镜头打开,允许光线照射到感光材料的过程。感光材料在受到光线照射后 ,会记录下影像。
景深与构图
景深是指照片中清晰景物的范围,构图则是如何安排画面中的元素,以突出主题和表达 意图。
摄影的分类 如根据拍摄对象可分为人像、风景、 静物等;根据拍摄技巧可分为纪实、 创意、商业等。
VS
使用技巧
正确安装胶卷,注意拍摄时的曝光时间和 光圈大小,以及如何避免漏光和曝光过度 。
胶卷的冲洗与保存
冲洗流程
将胶卷放入专用冲洗罐中,加入适当的药液,控制温度和时间,然后进行水洗和干燥。
保存方法
将冲洗好的胶卷放入干燥、阴凉的地方保存,避免阳光直射和高温,注意防潮和防尘。
Part
04
数字感光材料
03
每种感光材料都有其局限性,需了解其性能特点和使用注意事
项。
Part
03
传统感光材料
胶卷的种类与特点
胶卷的种类
黑白胶卷、彩色胶卷、专业胶卷等。
胶卷的特点
不同的胶卷有不同的感光度、色彩还原度和颗粒度,适用于不同的拍摄场景和 需求。
胶卷的选购与使用
选购要点
根据拍摄需求选择合适的胶卷,注意查 看感光度、色彩还原度和颗粒度等参数 。
风格
不同的摄影师和流派有不同的风格特 点,如写实主义、抽象主义、超现实 主义等,每种风格都有其独特的视觉 语言和表现手法。
Part
02
感光材料概述
感光材料的定义与分类
定义
感光材料是指能够将光信号转换为可记录或可观察的图像材 料的总称。
分类
根据用途和性质,感光材料可分为胶片、数码感光元件、印 刷版材等。
数码相机的感光原理
数码相机的感光原理数码相机是一种利用光学传感器将光线转化为数字图像的器材。
它的工作原理可以归结为感光器件的运作。
在这篇文章中,我将详细解释数码相机的感光原理,从而帮助读者更好地理解数码相机的工作过程。
一、感光器件的分类在数码相机中,常用的感光器件包括CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体器件)。
它们在感光原理上有所不同,但都可以将光线转化为电信号。
二、CCD感光原理CCD是一种感光元件,用于将光线转化为电荷。
它由许多感光单元(像素)组成,每个感光单元负责接收并转换特定区域的光线。
感光单元中的电荷量与所接收到的光线强度成正比。
当光线通过镜头进入到CCD感光器件时,与光线相交的感光单元会吸收光子,并将其转化为电荷。
随着光线不断进入,每个感光单元中的电荷量会随之增加。
然后,这些电荷被传输到相邻单元或读取电路中进行进一步处理。
最后,CCD的输出信号经过模数转换器转化为数字信号,形成最终的图像。
这样,我们就可以通过数码相机观察到由光线组成的图像了。
三、CMOS感光原理与CCD不同,CMOS感光器件中的每个感光单元都集成了一个像素和一个放大器。
感光单元吸收光线并将其转化为电荷,放大器将电荷转化为电压信号。
当光线通过镜头进入CMOS感光器件时,每个像素中的感光单元会吸收光子,并将其转化为电荷。
这些电荷随后被放大器放大产生电压信号,代表了该像素接收到的光线强度。
类似于CCD,CMOS感光器件的输出信号也会经过模数转换器转化为数字信号,形成最终的图像。
四、CCD与CMOS的比较虽然CCD和CMOS在数码相机中都扮演着重要的角色,但它们在感光原理上存在明显差异。
首先,CCD具有更高的灵敏度和动态范围。
相比之下,CMOS的灵敏度和动态范围相对较低,但在高速读取上具有优势。
其次,CCD的像素结构更加紧凑,能够提供更高的像素质量。
而CMOS的像素结构更简单,制造成本也相对较低。
此外,CCD感光器件通常用于专业相机,而CMOS感光器件则广泛应用于数码相机和手机摄像头等消费电子产品中。
摄影基础感光材料
人像摄影
人像摄影是专注于拍摄人物的艺术形式。为了表现人物的情感和性格,人像摄影师通常需要使用具有 柔和、自然质感的感光材料。
高动态范围(HDR)技术
总结词
高动态范围技术能够扩大照片的动态范围,使亮部和暗部的细节得以保留,呈现出更丰 富的色彩和层次。
详细描述
通过多张不同曝光度的照片合成,高动态范围技术能够记录下比传统相机更广泛的亮度 范围,从而在照片中保留更多的细节。这种技术尤其在拍摄风景、建筑和逆光人像等场
景时具有显著优势。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
在人像摄影中,感光材料的分辨率和感光度并不是最重要的因素,而更重要的是其色彩再现能力和质 感表现。为了使人物皮肤看起来更加自然,人像摄影师通常会选择使用低感光度的感光材料,并在拍 摄时注重光线的柔和和均匀。
新闻摄影
新闻摄影是记录和传递新闻信息的摄 影形式。为了快速、准确地捕捉新闻 事件,新闻摄影师通常需要使用具有 高感光度和快冲洗速度的感光材料。
02
感光材料的特性
感光度
感光度
指感光材料对光线的敏感程度,通常 以ISO值表示。ISO值越高,感光材料 对光线的敏感度越高,适合在暗环境 下拍摄。ISO值越低,适合在明亮环 境下拍摄。
感光度对画质的影响
高ISO值会增加噪点,降低画质。低 ISO值则能保持较好的画质。
分辨率
分辨率
指感光材料能够捕捉到的细节程度,通常以像素表示。像素越高,分辨率越高,能够记录的细节越丰 富。
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摄影常识——7
感光器件
胶片相机记录信息的感觉媒体是胶片(胶卷)。
数码相机则通过成像感光器件将信息的感觉媒体转换成信息的表示媒体(二进制编码的“0、1”),而记录到CF 等接口的存储卡载体上。
成像感光器件与数码相机一体的,是数码相机的心脏。
感光器是数码相机的核心,也是最为关键的技术。
数码相机的发展,实质上就是感光器的发展。
目前,数码相机的核心成像感光器件,有两种:①电荷藕合器件图像传感器(Charge Coupled Device简写为CCD)。
②互补金属氧化物导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor 简写为CMOS)。
一、电荷藕合
电荷藕合(CCD)使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信息,数字信息经过压缩以后,由数码照相机内部的闪速存储器(如:CF卡)或内置硬盘卡保存。
可以把图像数字信息,传输给计算机。
并可以借助于计算机的处理手段,根据需求来修改图像数字信息。
人眼视网膜是由分工合作组成的两种视觉感应细胞组成的:①负责光强度感应的柱形细胞。
②负责色彩感应的锥形细胞。
电荷藕合(CCD)和胶片(胶卷)相比,感觉光线的工作方式,更接近于人眼视网膜等视觉神经系统。
主要组成是由一个类似“马赛克”的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。
目前,电荷藕合(CCD)光敏元件主要有两种类型:①线性CCD。
②矩阵性CCD。
⒈线性CCD
线性CCD用于高分辨率的静态相机。
每次只拍摄图像的一条线,这与平板扫描仪,扫描照片的方法相同。
特点:
CCD精度高,速度慢,无法用来拍摄移动的物体,也无法使用闪光灯。
⒉矩阵式CCD
矩阵式CCD每一个光敏元件,代表着图像中的一个像素。
当快门打开时,整个图像同时一次曝光。
矩阵式CCD处理色彩的方法——是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中,相近的像素使用不同颜色的滤镜。
在记录相片的过程中,相机内部的微处理器从每个像素获得信号,将相邻的4个点合成为一个像素点。
特点:
允许瞬间曝光,微处理器能运算地非常快。
因为不是同点合成,其中包含着数学计算,所产生的图像,无法达到很锐利的程度。
例如:典型的两种CCD排列方式。
①原色CCD方式:绿—红—绿—蓝(G-R-G-B)。
以光的三种原色红绿蓝(RGB)为感光基础。
优点:色彩调和准确、还原度高、真实自然、画质锐利,对于后期数字图像处理调色容易。
缺点:不能根除噪声问题,黑白两色容易形成杂点、色阶较窄。
因此,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。
②补色CCD方式:青—黄—品红—绿(C-Y-M -G)。
以青黄品红绿(CYMG)为感光基础。
优点:色阶较宽、色彩混合变化多而精细丰富。
缺点:色彩过于细致使图像表现较柔和而不够鲜明,还牺牲了部分图像的分辨率,并且对于后期数字图像处理时调色不易,容易产生色散或偏色的问题。
在ISO值上,补色CCD方式可以获得较高的感光度,一般都可以在ISO 800 以上。
这两种排列方式成像的原理都是一样的。
但是,不同方式对数码相机的成像质量有重要影响。
⒊CCD成像的原理
光的三原色为:红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)。
在计算机中,则用一个8位二进制的数(11111111)2来表示某一种颜色的灰度值。
用十六进制的(FF0000)16来表示一个单纯的红色。
用十六进制的(00FF00)16来表示一个单纯的绿色。
用十六进制的(0000FF)16来表示一个单纯的蓝色,这种方法可以表示224=16777216种颜色。
颜色的取值范围是:(000000)16~(FFFFFF)16,任何一种颜色,是由光的三个原色不同的灰度值来表示的,如:(ⅩⅩⅩⅩⅩⅩ)16。
例如:黑色(000000)16、白色(FFFFFF)16、灰色(666666)16、某种颜色(123456)16。
不同进制数值的转换,如:(11111111)2=(FF)16=(255)10
一个像素不可能感知所有色彩的灰度,只能感知红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)当中的某一种色彩的灰度。
为了显示彩色图像,可以让三种像素点分别专门感知红色、绿色、蓝色三种灰度。
这样,光三原色的单个颜色的采样灰度色阶就有了。
一个像素可以理解为一个采样精度为255阶的模数(AD)转换口。
如:负责采样红色灰度值的像素,得到当前光线中红颜色的灰度数字信息。
同理,得到绿色、蓝色的灰度数字信息。
电荷藕合(CCD)上,三种采样不同颜色灰度数字信息的像素点交叉布局的结构,如图1所示。
图1三种感知颜色的像素点分布
从图中可以看到:红绿蓝三种颜色的像素点的分布数量比是1:2:1。
红色和蓝色点是一个隔一个。
而绿色点则占了一整行。
也就是说红绿蓝(RGB)三种颜色像素点的数量之比为1:2:1。
由于人的视觉器官,对绿色特别敏感。
所以,刻意多加了绿色灰度数据信息的收集,这样做的目的是为后期处理相片的做铺垫。
当拍完相片图像之后,得到的就是这些小型数模(AD)采样灰度值,也就是相机原始图像编码的表示媒体信息——数码相机的“底片”。
输出的文件叫做RAW格式文件。
存的就是这三种颜色的灰度数字信息。
例如:一台1200万个像素的照相机。
CCD上有1200万个感光像素点。
红绿蓝(RGB)三种颜色像素点的数量之比为1:2:1。
最终生成的RAW格式文件中,包含300万个红(R)颜色的灰度值,600万个绿(G)颜色的灰度值,300万个蓝(B)颜色的灰度值。
⒈计算没有压缩时的成像文件的大小:
①如果1个感光像素点占用8个二进制位。
那么,1200万个感光像素点占用的二进制位数为:8位(bit)×12000000=96000000位(bit)
②1200万个感光像素点占用字节数为:96000000位(bit)÷8=12000000字节(Byte)
③单位换算:
12000000字节(Byte)÷1024=11718.75字节(Byte)=11.71875兆字节(MB)≈12
兆字节(MB)
答:这一台1200万个像素的照相机,最后生成一个未压缩的RAW格式文件大小约为12MB。
⒉将1200万个像素的RAW格式文件,转换成红绿蓝(RGB)像素的TIFF 格式文件,有多大?
①一个红绿蓝(RGB)三种颜色像素点,用一个3×8位(bit)=24位(bit)表示,那么TIFF格式文件的大小应为:
11.71875兆字节(MB)×3=35156.25兆字节(MB)≈36兆字节(MB)
②分析:那么,多出来的2倍的数据是哪里来的?是因为一个像素是由一个8位的二进制数来表示,而最终看到的图像是一个红绿蓝(RGB)像素,则是由一个8位×3=24位的二进制数值来表示的。
这是数码照相机、或者计算机的中央处理单元(CPU),采用所谓“插值算法”算出来的。
(插值算法简述:通过这个像素周边的颜色灰度值来计算出这个像素点的红绿蓝(RGB)值。
如果这个颜色像素点记录的是红(R)的灰度值,那么插值的时候,程序就会去找这个像素点周边绿(R)和蓝(B)像素点的灰度值,这样可以补足24位。
)
数码照相机成像出现紫边产生的原因,可以总结为三点:
①照相机镜头的色差。
②电荷藕合(CCD)成像的局限性。
③相片放大倍数。
其中,插值算法应该是出现紫边的主要原因。
二、互补性氧化金属半导体
互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,简写为CMOS)和电荷藕合(CCD)一样,同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
CMOS主要是利用硅或锗的半导体元素,使其在CMOS上存有PN结,由于互补效应所产生的电流,被处理芯片纪录和解读成影像。
缺点:太容易出现杂点。
(早期的CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而产生过热现象。
)
三、超级电荷藕合
超级电荷藕合CCD(Super CCD)则采用了一种八边形的二极管,像素是类以蜂窝状(六边形)排列,并且单位像素的面积要比电荷藕合(CCD)大。
将像素旋转45度排列的结果,是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间,光线集中的效率比较高,效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。
图2普通CCD(呈矩阵排列)、超级CCD(呈蜂窝状排列)
普通电荷藕合CCD中的每个像素,是有由一个PN结的感光二极管、控制信号路径和电量传输路径组成。
超级电荷藕合CCD采用蜂窝状的八边二极管,原有的控制信号路径被取消了,只需要一个方向的电量传输路径即可。
使得感光二极管有更多的空间。
特点:排列结构紧密,像素利用率较高,感光度、信噪比和动态范围都有所提高。
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