影响数码相机成像质量的几个因素
发布时间：2017-09-01
数码相机的成像原理,简单的说就是景物通过镜头光学成像系统把影聚焦在CCD芯片的表面上,再经过高速A/D转换成二进制表示的数据,二进制数据能够被计算机所识别.影像成像质量的因素是多方面的,下面就其主要几项加以分析.
1CCD芯片
用数码相机拍摄照片不需要胶片,而是用成旬芯片.目前,大多使用的是CCD(Charge CoupleDevice)芯片,CCD芯片是一种电荷耦合器件,它由为数众多的光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路组成.数码相机根据光敏元件的排列方式不同,分为面型数码相机和扫描型数码相机两类,其中又以面型数码相机为多数.
多面数码相机CCD芯片的光敏元件排列成平面阵列,有比较大的面积,通常是长宽比在3∶2左右的长方形.由于面CCD芯片形成一个矩阵平面,捕捉影像时能一次曝光完成,可以像胶片一样通过瞬间曝光纪录完整画面,这类数码相机具有拍摄速度快,拍摄活动景物和用普通闪光灯照明拍摄亦不受影响等优点.面CCD芯片数码相机捕获彩色影像主要采用以下三种方式:
其一,是采用三块CCD芯片分别感受不同颜色的光线,即用分光系统将光分色为红、绿、蓝三色,分别用三块CCD芯片接受.这种方式色再现性最好,但结构复杂,设计难度大,制作成本高.其二,采用单块CCD芯片,在CCD芯片每个像元上分别加上虑色片.该方式根据虑色片颜色不同以及组合不同,有多种色彩排列形式.最后存储影像时,每个象素的真实色彩,就是将具体像元与它周围像元所得信号相混合的平均效果,多数数码相机采用这种方式.
其三,采用单块CCD芯片,在镜头前加一块RGB虑色片转轮,让CCD芯片分别感受红光、绿光、蓝光,曝光后合成彩色影像.
2分辨率
影响成像质量的分辨率一般有,位分辨率(Bit Resolution)、照相分辨率(Photographic Resolu-tion)、图形分辨率(Image Resolution)等.
位分辨率(又称位深、色彩深度)它反映图像色彩与物体色彩接近的程度,是衡量数码相机对色彩分辨能力的重要指标.如果把图像加以仔细分解,它可以看成是许多圆点的集合,这一个小圆点能表示8-10bit的深浅层次,这个小圆点被称为像素,圆点是构成像素的最小单位,图像是像素的二维点的大量集合形成的.数码相机的成像芯片是将物体通过镜头所成的像分割成一个个块或一个个点纪录瓣(每一个点即为一个像素).数码相机上每种颜色的色彩深度是8位,每个像素点的颜色是256×256×256,即可包含有1.67亿颜色数.
照相分辨率,指的是用感光材料记录照相镜头对分辨标板所成像而测得的综合分辨率,以线对/mm位单位.它主要是指镜头分辨率,在CCD芯片像素水平相同的情况下,CCD芯片尺寸越大,芯片成像质量越好,而高像素小尺寸CCD芯片,对镜头分辨率提出了更高的要求,例如芯片尺寸为6.4mm×6.4mm、像素水平1280×960的数码相机,就要求镜头的分辨率200线/mm.,由于镜头的中间分辨率与边缘的分辨率相差较大,若镜头的边缘分辨率达200线/mm,则镜头中间的分辨率就要达到300线/mm左右.而目前轻便数码相机镜头的分辨率达到300线/mm的,只有美能达Dimage FX Wide 1500一种.图形分辨率:指的是图形中存储的信息量,它有各种衡量方法,典型的是以每一英寸数(DPI)来衡量.图形分辨率和图形尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,图形分辨率一比例关系影响着文件的大小,即文件大小与图形分辨率的平方成正比.如果保持图形尺寸不变,将图形分辨率提高一倍,则其文件大小增大为原来的四倍.
3A/D转换
数码(digital)一词在这里是指对数码相机拍摄到的像模拟电信号被转换位数字电信号,即拍摄得到的是数字化文件.A/D转换决定着最终的影像能够再现出颜色的种类和表现出层次的多少,它直接决定了数码相机上色彩位数这一重要性能指标,决定了可最多记录的颜色数.
色彩位数又彩色深度,是指每个像素要用多少位二进制数字加以表示.在数码相机上,色彩位数的表示方法有两种:一种是每种原色的色位数,另一种是总的色彩位数.每种原色的色彩位数为N,就表示可将每种原色最多以2N个层次记录,如每种原色的色彩位数为8,则表示可表现每种原色的层次最多为28=256种.因为自然光线都可以认为是有红、绿、蓝三色光组成,故称之为色光的三原色,所以,总的色彩位数就是3N,总的最多可以表现的颜色数为23N.
由上表中每种色彩位数下可表现的颜色总灵敏可见,通常拍摄有24位色彩位数的数码相机即可,广告等专业拍摄应使用有更高色彩位数的数码相机.
以上阐述了影响数码相机成像的几个主要因素,除此之外还有其它因素,在使用数码相机时都应加以注意.
摘自：中国计量测控网
