3.8.2　相機(jī)基本結(jié)構(gòu)與數(shù)字相機(jī)有關(guān)參數(shù)

1.相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和光學(xué)原理

相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和光學(xué)原理都相似，光路如圖3‐32所示。相機(jī)的主要部件都包括鏡頭、快門、光圈、成像器件、取景器和儲(chǔ)存設(shè)備。

圖3‐32　相機(jī)光路圖

（1）鏡頭。鏡頭是一個(gè)由多個(gè)透鏡組成的光學(xué)成像裝置。每個(gè)鏡頭都有其特定的焦距（焦距是從透鏡中心到平行光聚集之焦點(diǎn)的距離，也即照相機(jī)對(duì)焦到無窮遠(yuǎn)處時(shí)，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離）。鏡頭的焦距不同，拍攝的效果不同。根據(jù)焦距是否可以變化，鏡頭可以分為定焦鏡頭和變焦鏡頭。定焦鏡頭又分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦鏡頭和廣角鏡頭（魚眼鏡頭）。其中標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（50mm）符合人們的視覺習(xí)慣，看上去較為自然，使用最廣泛；長焦鏡頭（大于150mm）類似望遠(yuǎn)鏡光學(xué)效果，適合拍攝遠(yuǎn)距離或小體積物體；廣角鏡頭（小于30mm）視角比較大，畫面的縱深感較強(qiáng)，有種夸張變形展寬空間的效果。鏡頭的焦距越小，視角越大。

（2）光圈。光圈是安裝在鏡頭中間的由一組薄金屬葉片組成的遮光裝置。光圈就像是水龍頭。如果把它開大，就能有大量的光線進(jìn)入；如果把它關(guān)小，就只會(huì)進(jìn)入較少的光線。鏡頭孔徑的大小稱為光圈系數(shù)，可以用一個(gè)諸如F1.2，F(xiàn)8，F(xiàn)16，…的數(shù)字來表示，稱之為F值。常用光圈系數(shù)序列有F1.4，F(xiàn)2，F(xiàn)2.8，F(xiàn)4，F(xiàn)5.6，F(xiàn)8，F(xiàn)11，F(xiàn)16，F(xiàn)22，每個(gè)數(shù)字間光孔徑面積的大小差一倍，F(xiàn)值越小，鏡頭的圓孔越大。如圖3‐33所示。

圖3‐33　光圈示意圖

（3）快門?？扉T是照相機(jī)從時(shí)間上控制通光量的一種裝置，能夠作快速的開關(guān)，形成一瞬間的曝光。常見的快門系數(shù)序列有：1，2，4，8，15，30，60，125，250，1000等。若將快門調(diào)到“8”這一檔，表示此時(shí)按下快門，則快門開啟1/8秒?？扉T系數(shù)越大，實(shí)際曝光時(shí)間越短，相鄰兩檔間曝光量相差一倍。

光圈與快門的系數(shù)組合即曝光組合，如F5.6，250表示光圈為5.6，快門速度為1/250秒。可以根據(jù)不同的被攝物體和環(huán)境選擇不同的曝光組合。光圈猶如水龍頭的直徑之粗細(xì)，快門猶如開水龍頭的時(shí)間長短，即F8，125與F5.6，250和F11，60三種曝光組合的曝光量是相同的。

相機(jī)及其拍攝中還有一個(gè)重要的概念是景深。當(dāng)相機(jī)鏡頭對(duì)某一物體（所在平面）聚焦時(shí)，從該物體前面的某段距離到其后面的某段距離內(nèi)的景物雖不在焦面上，但也是相當(dāng)清晰的。聚焦相當(dāng)清晰的這段從前到后的距離就叫做景深。合理控制景深可以幫助拍攝出主體突出的攝影作品。影響景深的主要因素有：

（1）光圈。光圈越大，景深越?。还馊υ叫?，景深越大。

（2）鏡頭的焦距。鏡頭的焦距越大，景深越??；鏡頭的焦距越小，景深越大。

（3）物距。距拍攝物距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。

2.數(shù)字相機(jī)的部件和技術(shù)參數(shù)

數(shù)字相機(jī)，也常稱數(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)字相機(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)性氧化金屬半導(dǎo)體（CMOS）。數(shù)字相機(jī)的有關(guān)部件和技術(shù)參數(shù)介紹如下。

（1）圖像傳感器CCD

CCD是數(shù)字相機(jī)的成像核心，是一種光電轉(zhuǎn)換元件。其大小直接決定了數(shù)字相機(jī)的好壞。圖3‐34所示即為CCD面積比例示意圖。

圖3‐34　數(shù)字相機(jī)CCD面積比例示意圖

（2）像素

像素指數(shù)字相機(jī)CCD上的像素總數(shù)。像素越多，清晰度越高，但并不意味圖像質(zhì)量就越好。有些相機(jī)的元件像素分為最大像素?cái)?shù)和有效像素?cái)?shù)。最大像素英文名稱為Maximum Pixels，所謂的最大像素是經(jīng)過插值運(yùn)算后獲得的，也直接指CCD/CMOS感光器件的像素。在打印圖片的時(shí)候，其畫質(zhì)會(huì)明顯減損。與最大像素不同，有效像素?cái)?shù)是指真正參與感光成像的像素值。即在像素面積不變的情況下，數(shù)字相機(jī)能獲得最大的圖片像素。要特別注意的是，相機(jī)的CCD面積如果很小的話，一味提高像數(shù)反而會(huì)造成照片寬容度下降，從而影響照片質(zhì)量。

（3）光學(xué)變焦（Optical Zoom）倍數(shù)

數(shù)字相機(jī)依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)變焦，光學(xué)變焦倍數(shù)越大，拍攝時(shí)取景位置、景別（全景到特寫）、景深等的控制靈活性就大。

（4）鏡頭的焦距和光圈

鏡頭是一部相機(jī)的靈魂，照相機(jī)鏡頭的焦距是鏡頭的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。鏡頭焦距的長短決定了被攝物在成像介質(zhì)（膠片或CCD等）上成像的大小，也就是相當(dāng)于物和像的比例尺。當(dāng)對(duì)同一距離遠(yuǎn)的同一個(gè)被攝目標(biāo)拍攝時(shí)，鏡頭焦距長的所成的像大，鏡頭焦距短的所成的像小。一般而言，35mm相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦長約是28～70mm，因此如果焦長高于70mm就代表支持望遠(yuǎn)效果，若是低于28mm就表示有廣角拍攝能力。目前，市場(chǎng)上主要的鏡頭生產(chǎn)廠商包括兩大系列：一個(gè)為日本廠商，包括尼康、佳能和賓得等品牌；另一個(gè)為德國廠商，包括萊卡、蔡司和施耐德等品牌。日本廠商鏡頭性價(jià)比高，而德國廠商鏡頭的成像質(zhì)量較高，但相對(duì)來說價(jià)格也較貴。

光圈是一個(gè)用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置，它通常是在鏡頭內(nèi)。我們平時(shí)所說的光圈值F2.8、F8、F16等是光圈“系數(shù)”。光圈的大小也是衡量鏡頭質(zhì)量的因素之一。一般非專業(yè)數(shù)字相機(jī)的最小光圈都在F8至F11，而專業(yè)型數(shù)字相機(jī)感光器件面積大，鏡頭距感光器件距離遠(yuǎn)，光圈值可以很小。對(duì)于消費(fèi)型數(shù)字相機(jī)而言，光圈F值常常介于F2.8～F16。大光圈能改善數(shù)字相機(jī)在低照度下的成像質(zhì)量。

（5）存儲(chǔ)設(shè)備

市面上常見的存儲(chǔ)介質(zhì)有CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、記憶棒（Memory Stick、XD卡和小硬盤MICRoDRIVE）。圖3‐35所示為部分常用的存儲(chǔ)設(shè)備。

CF卡（Compact Flash）是1994年由SanDisk最先推出的。其存儲(chǔ)容量大，成本低，兼容性好，但體積較大，那些半專業(yè)、專業(yè)的單反數(shù)字相機(jī)幾乎都選用CF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)。

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制。大小猶如一張郵票的SD記憶卡，重量只有2克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。SD卡體積小巧，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)今的數(shù)字相機(jī)上。

圖3‐35　CF卡（左）、SD卡和記憶棒（右）

記憶棒（Memory Stick）外形輕巧，并擁有全面的功能。這種口香糖型的存儲(chǔ)設(shè)備幾乎可以在所有的索尼影音產(chǎn)品上通用。

（6）電池

數(shù)字相機(jī)可以采用干電池、堿性鋅錳電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池以及鋰電池等作為其電源。隨著數(shù)字相機(jī)普及速度的加快，鋰電池以它良好的性能，已成為數(shù)字相機(jī)電池的首選。

3.數(shù)字相機(jī)的類別及選擇

數(shù)字相機(jī)可分為單鏡頭反光相機(jī)（DSLR，Digital Single Lens Reflex Cameras，簡(jiǎn)稱單反相機(jī)）和緊湊型相機(jī)（Compact Digital Cameras）。區(qū)別在于，單反相機(jī)的光學(xué)取景器是入射光通過五棱鏡反射后獲得的，單反相機(jī)更換鏡頭或變焦后，取景器中所看到的圖像與成像是一致的。而現(xiàn)在的緊湊型相機(jī)往往取消了光學(xué)取景器，使用LCD屏幕來顯示圖像。由于LCD屏幕所顯示的是成像器件接受下來的內(nèi)容，其清晰度以及光線的寬容度都受到影響。因此專業(yè)拍攝者都使用單反相機(jī)進(jìn)行創(chuàng)作。

數(shù)字相機(jī)的參數(shù)可以分成兩類：一類是影響成像質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)，如鏡頭、成像器件的相關(guān)參數(shù)；另一類是改善相機(jī)易用性的輔助參數(shù)。這些參數(shù)也是我們選購相機(jī)的主要參考指標(biāo)。

第一類參數(shù)中，最重要的三項(xiàng)參數(shù)分別是：

（1）成像器件的大小。數(shù)字相機(jī)的成像器件有兩種：CCD和CMOS。一般來說，CCD成像質(zhì)量要好于CMOS，但是更重要的是成像面積的大小。圖3‐34中，成像器件大小和135底片大小一致時(shí)，被稱為全畫幅相機(jī)。CCD或CMOS面積越大，照片的寬容度、拍攝范圍、噪點(diǎn)以及物距都會(huì)改善，從而直接影響成像質(zhì)量和藝術(shù)表現(xiàn)力。

（2）鏡頭的大小。顯而易見，鏡頭的孔徑越大，獲得的光線越多，成像越清晰。鏡頭孔徑的直接指標(biāo)是鏡頭的最大光圈。不過這里值得注意的是，光圈是相對(duì)值。緊湊型數(shù)字相機(jī)即使鏡頭的最大光圈值較大，但是由于成像器件較小，鏡頭孔徑也不是很大。在同等參數(shù)下，具有較大光圈值的相機(jī)在低照度下效果較好。另外，大光圈值下，景深較小，在拍攝人像時(shí)更易突出主體。

圖3‐36　緊湊相機(jī)鏡頭

（3）鏡頭的變焦倍數(shù)。鏡頭的變焦倍數(shù)是指鏡頭的最長焦距與最短焦距之比，要注意的是有些相機(jī)上標(biāo)注的變焦倍數(shù)包括了數(shù)碼變焦。數(shù)碼變焦是通過插值計(jì)算得到的，是一種“偽變焦”，要注意鑒別。許多相機(jī)的變焦鏡頭上都標(biāo)有最長焦距和最短焦距，把它們相除就得到了光學(xué)變焦倍數(shù)。如圖3‐36所示為緊湊型相機(jī)的萊卡鏡頭，上面標(biāo)有6.0-21.4，由此我們可以知道該鏡頭的光學(xué)變焦倍數(shù)是21.4÷6.0＝3.6。特別是鏡頭的最短焦距，一般等效焦距小于28mm時(shí)，即認(rèn)為具有廣角拍攝能力，是較為實(shí)用的功能。

第二類相機(jī)輔助參數(shù)，主要都是針對(duì)緊湊型相機(jī)。比較重要的參數(shù)有：

（1）人臉識(shí)別功能。通過人臉識(shí)別功能，緊湊型相機(jī)可以自動(dòng)識(shí)別出人臉，從而選擇合適的焦點(diǎn)和曝光指數(shù)，極大地方便了拍攝者。

（2）防抖功能。拿緊湊型相機(jī)的拍攝者很少會(huì)使用三腳架來穩(wěn)定相機(jī)。使用防抖功能可以提高相機(jī)拍攝的成功率。

除了上述幾個(gè)參數(shù)外，還有些功能雖然對(duì)拍攝起到很大的幫助作用，如單反相機(jī)中的點(diǎn)測(cè)光功能、緊湊型相機(jī)中的觸摸屏聚焦功能等。但這些功能目前只有少數(shù)相機(jī)才具有。而另一個(gè)常用參數(shù)——像數(shù)，如前所述，必須與成像器件大小及鏡頭參數(shù)一起討論才比較有意義。