數(shù)碼照相機(jī)的基本知識(shí) 攝影教案

1、數(shù)碼照相機(jī)的基本知識(shí)攝影教案教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解數(shù)碼攝影的特點(diǎn)，熟悉數(shù)碼相機(jī)的工作原理，為學(xué)習(xí)下節(jié)課內(nèi)容做好準(zhǔn)備。重點(diǎn)：數(shù)碼攝影的特點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)碼相機(jī)的工作原理教學(xué)程序：隨著網(wǎng)絡(luò)的普及改變了我們閱讀及知識(shí)交流的習(xí)慣，影像的數(shù)碼化變成了一股不可擋的趨勢(shì)，于是DC（數(shù)碼相機(jī)）快速的取代了傳統(tǒng)的底片相機(jī)，我們的攝影習(xí)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(diǎn)隨著生活水平的提高，買數(shù)碼相機(jī)的越來越多，隨著技術(shù)的發(fā)展，相機(jī)的品牌種類也琳瑯滿目。買相機(jī)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(shí)。數(shù)碼相機(jī)也叫數(shù)字式相機(jī)，英文全

2、稱DigitalCamera，簡稱DC。數(shù)碼相機(jī)是集光學(xué)、機(jī)械、電子一體化的產(chǎn)品。它集成了影像信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸?shù)炔考哂袛?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實(shí)時(shí)拍攝等特點(diǎn)。（一）數(shù)碼攝影概述數(shù)碼相機(jī)的歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)四五十年代，1951年賓克羅司比實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了錄像機(jī)（VTR），這種新機(jī)器可以將電視轉(zhuǎn)播中的電流脈沖記錄到磁帶上。到了1956年，錄像機(jī)開始大量生產(chǎn)。它被視為電子成像技術(shù)產(chǎn)生。二十世紀(jì)六十年代，美國一家公司發(fā)明了一種新型相機(jī)，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(jī)。但是這種相機(jī)的拍攝效果不夠理想，并且所使用的感光材料材料價(jià)格昂貴。同樣在二十世紀(jì)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(duì)月球表面進(jìn)行勘測(cè)。然而工程師們發(fā)現(xiàn)，由探測(cè)器傳送回來的模擬信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)室發(fā)明YCCD。當(dāng)工程師使用電腦將CCD得到的圖像信息進(jìn)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(jī)的原形。“阿波羅”號(hào)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(shù)發(fā)展得更快，主要?dú)w功于冷戰(zhàn)期間的科技競爭。而這些技術(shù)也主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)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(jī)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(jī)中首次采用CCD，將其用作直接將光轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)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(chǎng)，這正是索尼能夠在數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)上傲視群雄的一個(gè)原因，因?yàn)楹诵拿}掌握在自己手中。在冷戰(zhàn)結(jié)束之后，軍用科技很快地轉(zhuǎn)變?yōu)榱耸袌?chǎng)科技。1995年，以生產(chǎn)傳統(tǒng)相機(jī)和擁有強(qiáng)大膠片生產(chǎn)能力的柯達(dá)（Kodak）公司向市場(chǎng)發(fā)布了其研制成熟的民用消費(fèi)型數(shù)碼相機(jī)DC

5、40。這被很多人視為數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)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(dòng)存儲(chǔ)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(shí)在市場(chǎng)上推出。當(dāng)時(shí)兩款相機(jī)都提供了對(duì)電腦的串口連接。這之后，數(shù)碼相機(jī)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(jī)。20世紀(jì)末，數(shù)碼相機(jī)成熟的技術(shù)的出現(xiàn)徹底解決了這些問題。這是以數(shù)字信號(hào)來記錄、傳輸、復(fù)制和編輯圖像的新型技術(shù)。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(jī)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(jī)的發(fā)展可謂日新月異。最初的數(shù)碼相機(jī)用于通過衛(wèi)星從太空向地面?zhèn)魉驼掌院笾饾u轉(zhuǎn)為民用。數(shù)碼相機(jī)具有一些傳統(tǒng)相機(jī)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)：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(chǔ)它。所以數(shù)碼相機(jī)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(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）不用膠片，省錢省事數(shù)碼攝影最大的特點(diǎn)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(jī)通過自身的光電元器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并進(jìn)行保存。所以使用數(shù)碼相機(jī)不需要購買傳統(tǒng)的膠片，而且每次攝影時(shí)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(kuò)印后，才可以得到所拍攝景物的影像。數(shù)碼照相機(jī)具有即拍即看的功能，通過數(shù)碼照相機(jī)上的“預(yù)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(duì)不滿意的影像可以立即刪除，滿意的影像就直接儲(chǔ)存數(shù)碼相機(jī)內(nèi)。數(shù)碼相機(jī)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(jì)算機(jī)中，通過軟件對(duì)其進(jìn)行修改后再進(jìn)行打印，整個(gè)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(jìn)行遠(yuǎn)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(fèi)時(shí)間，而且在傳遞過程中，照片也容易磨損，影響圖像質(zhì)量。對(duì)于傳統(tǒng)攝影的圖像資料進(jìn)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(huì)有一定的損耗，造成新復(fù)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(fù)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(bǔ)失誤，美化效果對(duì)于傳統(tǒng)的膠片攝影來說，拍攝完畢后對(duì)于在拍攝時(shí)所出現(xiàn)的問題和畫面上的瑕疵都無法進(jìn)行補(bǔ)救。而數(shù)碼攝影可以通過

9、圖像處理和編輯軟件對(duì)攝影時(shí)所出現(xiàn)的失誤進(jìn)行事的修改和彌補(bǔ)，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(chǔ)存在硬盤、光盤等存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)，可以長時(shí)間的保存而影像不會(huì)失真和退色現(xiàn)象。這一點(diǎn)是傳統(tǒng)攝影所無法比擬的，傳統(tǒng)的膠片和照片在長時(shí)間的儲(chǔ)存后會(huì)出現(xiàn)退色，甚至變質(zhì)等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致影像質(zhì)量的下降。（6）可重復(fù)使用，操作方便數(shù)碼相機(jī)拍攝完畢后，只要將存儲(chǔ)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(shí)數(shù)碼相機(jī)可根據(jù)拍攝條件和拍攝環(huán)境自行變動(dòng)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(hù)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(chǔ)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(xué)藥品來制造沖洗膠片和照片的藥水，這些過程中還會(huì)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(hù)。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(diǎn)和不足（1）影像質(zhì)量欠佳雖然數(shù)碼相機(jī)在使用中具有方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，但是在影像質(zhì)量上卻無法與膠片相機(jī)所拍攝的影像相比，尤其拍攝一些大型照片時(shí)，數(shù)碼照片對(duì)于被攝對(duì)象細(xì)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(jī)是電子設(shè)備，在拍攝中發(fā)生故障的幾率要比膠片相機(jī)高。（3）存儲(chǔ)介質(zhì)不穩(wěn)定數(shù)碼照片一般存儲(chǔ)介質(zhì)是計(jì)算機(jī)硬盤、光盤等，有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或者存儲(chǔ)損壞等問題。二、數(shù)碼照相機(jī)的工作原理數(shù)碼照相機(jī)（DigitalCamera,簡稱數(shù)碼相機(jī)）是一種利用電子傳感器把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)的照相機(jī)。與普通照相機(jī)在膠卷上靠溴化銀的化學(xué)變化來記錄圖像的原理不同，數(shù)碼相機(jī)的傳感器是一種光感應(yīng)式的電荷耦合器件（CCD）或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）。在圖像傳輸?shù)诫娔X以前,通常會(huì)先儲(chǔ)存在數(shù)碼存儲(chǔ)設(shè)備中。（一）數(shù)碼照相機(jī)的成像原理傳統(tǒng)相機(jī)產(chǎn)生圖像的方法是讓光通過鏡頭到達(dá)膠卷上。膠卷上涂有一層光

12、敏化學(xué)藥品鹵化銀,膠卷上受到光照的敵方產(chǎn)生一種化學(xué)反應(yīng),記錄下一個(gè)潛在的圖像。在沖洗膠卷的過程中又發(fā)生更多的化學(xué)反應(yīng),把這個(gè)潛在的圖像轉(zhuǎn)變成照片。數(shù)碼相機(jī)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(shù)主要是利用光電傳感器,將鏡頭所形成的影像的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。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(gè)感光元件,這些元件能夠記錄照射在它上面的光的強(qiáng)度和亮度,反映到計(jì)算機(jī)顯示器或噴墨打印機(jī)打印出的圖像上就是它們的色彩及明暗。數(shù)碼相機(jī)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(dāng)然所需的成本也越高。這些被記錄的光信號(hào)通過處理器

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

14、理器及相關(guān)電路組成。其作用是控制拍攝與光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,并對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行處理和控制。3、存儲(chǔ)部分字信號(hào)處理器及相關(guān)電路組成。其作用是控制拍攝與光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,并對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行處理和控制。存儲(chǔ)部分的作用主要是把光信號(hào)轉(zhuǎn)化而成的電信號(hào),以文件的形式保存在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器一般分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩種。內(nèi)存儲(chǔ)器一般為存儲(chǔ)芯片；而外存儲(chǔ)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?jì)算機(jī)上，這主要通過數(shù)碼相機(jī)上的數(shù)碼接口實(shí)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(jī)所采用的光電傳感器主要有兩大類：光電耦合器CCD和互補(bǔ)型金屬氧

15、化物半導(dǎo)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(jī)的核心。是一種金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成的芯片，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。相機(jī)所使用的傳感器的像素?cái)?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(jī)可產(chǎn)生最清晰的圖像、最真實(shí)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(qiáng)弱，產(chǎn)生出大小不同的電信號(hào)以模擬所手光線的強(qiáng)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(jī)照出的相片也比CMOS清楚，使用COMS

16、芯片有時(shí)會(huì)有“噪聲”問題，圖像上有些缺點(diǎn)。出于圖像質(zhì)量的考慮，目前大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)使用CCD技術(shù)。2、互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體CMOSCMOS傳感器是近兩年才出現(xiàn)的，它是一種互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體，結(jié)構(gòu)簡單體積小巧。CMOS芯片的成本較低，在這里節(jié)省的費(fèi)用可轉(zhuǎn)化為更低的相機(jī)價(jià)格。而且CMOS芯片比CCD芯片吸收的能量少，所以CMOS芯片的相機(jī)換一次電池可使用更長的時(shí)間，非常省電。但這樣會(huì)使捕獲的圖像偏黑而且不夠精細(xì)。（三）文件的常見記錄格式在你從相機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸圖像時(shí)或設(shè)置相機(jī)功能時(shí)，也許會(huì)遇到要求選擇文件格式的情況?，F(xiàn)在許多新型號(hào)的相機(jī)都可以以兩種以上的文件格式存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(dú)特的存儲(chǔ)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(jī)才使用這種格式處理圖像。專用格式有時(shí)也被稱為本機(jī)格式。如果你準(zhǔn)備編輯用專用格式保存的圖像，就必須使用相機(jī)提供的軟件。當(dāng)然，你可以使用這個(gè)軟件把圖像文件的格式轉(zhuǎn)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(zhǔn)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(jī)上使用，還有些格式只能在PC機(jī)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(jī)平臺(tái)上的幾乎所有程序都支持它們。數(shù)字信號(hào)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(chǔ)空間比較大，一般需要配置高容量的存儲(chǔ)器。無壓縮的TIFF”標(biāo)準(zhǔn)：使用“TIFF”格式存儲(chǔ)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(biāo)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(dāng)使用TIFF格式保存圖像時(shí)，可能需要確定字節(jié)方式，如圖所示。如果你準(zhǔn)備在Mic機(jī)上使用圖像，應(yīng)該選擇Mic機(jī)方式，否則則是使用PC機(jī)方式。有時(shí)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(shí)這種方式只廢除一些無用的圖像數(shù)據(jù)，所以它不會(huì)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(rèn)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(shí)存在問題，可能就出在壓縮上面。這時(shí)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(wù)機(jī)構(gòu)開發(fā)并推廣的一種圖像傳輸格式。現(xiàn)在GIF（圖形交換格式，GraphicsInterChangeFormat的縮寫）和JPEG已是萬維網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的兩種格式。GIF格式的一個(gè)變種（正式叫GIF89a）,其特點(diǎn)之一是可以讓你把圖像的部分區(qū)域設(shè)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(diǎn)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(diǎn)。2、壓縮記錄格式壓縮記錄格式是將影像的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗蛪嚎s，以減小數(shù)據(jù)的自身大小，相對(duì)于無壓縮格式，可以使同一個(gè)存儲(chǔ)器一次可以存儲(chǔ)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(gè)縮寫的完