影響數碼相機成像質量的幾個因素
發布時間：2017-09-01
數碼相機的成像原理,簡單的說就是景物通過鏡頭光學成像系統把影聚焦在CCD芯片的表面上,再經過高速A/D轉換成二進制表示的數據,二進制數據能夠被計算機所識別.影像成像質量的因素是多方面的,下面就其主要幾項加以分析.
1CCD芯片
用數碼相機拍攝照片不需要膠片,而是用成旬芯片.目前,大多使用的是CCD(Charge CoupleDevice)芯片,CCD芯片是一種電荷耦合器件,它由為數眾多的光敏元件、電荷轉移電路、電荷信息讀取電路組成.數碼相機根據光敏元件的排列方式不同,分為面型數碼相機和掃描型數碼相機兩類,其中又以面型數碼相機為多數.
多面數碼相機CCD芯片的光敏元件排列成平面陣列,有比較大的面積,通常是長寬比在3∶2左右的長方形.由于面CCD芯片形成一個矩陣平面,捕捉影像時能一次曝光完成,可以像膠片一樣通過瞬間曝光紀錄完整畫面,這類數碼相機具有拍攝速度快,拍攝活動景物和用普通閃光燈照明拍攝亦不受影響等優點.面CCD芯片數碼相機捕獲彩色影像主要采用以下三種方式:
其一,是采用三塊CCD芯片分別感受不同顏色的光線,即用分光系統將光分色為紅、綠、藍三色,分別用三塊CCD芯片接受.這種方式色再現性最好,但結構復雜,設計難度大,制作成本高.其二,采用單塊CCD芯片,在CCD芯片每個像元上分別加上慮色片.該方式根據慮色片顏色不同以及組合不同,有多種色彩排列形式.最后存儲影像時,每個象素的真實色彩,就是將具體像元與它周圍像元所得信號相混合的平均效果,多數數碼相機采用這種方式.
其三,采用單塊CCD芯片,在鏡頭前加一塊RGB慮色片轉輪,讓CCD芯片分別感受紅光、綠光、藍光,曝光后合成彩色影像.
2分辨率
影響成像質量的分辨率一般有,位分辨率(Bit Resolution)、照相分辨率(Photographic Resolu-tion)、圖形分辨率(Image Resolution)等.
位分辨率(又稱位深、色彩深度)它反映圖像色彩與物體色彩接近的程度,是衡量數碼相機對色彩分辨能力的重要指標.如果把圖像加以仔細分解,它可以看成是許多圓點的集合,這一個小圓點能表示8-10bit的深淺層次,這個小圓點被稱為像素,圓點是構成像素的最小單位,圖像是像素的二維點的大量集合形成的.數碼相機的成像芯片是將物體通過鏡頭所成的像分割成一個個塊或一個個點紀錄瓣(每一個點即為一個像素).數碼相機上每種顏色的色彩深度是8位,每個像素點的顏色是256×256×256,即可包含有1.67億顏色數.
照相分辨率,指的是用感光材料記錄照相鏡頭對分辨標板所成像而測得的綜合分辨率,以線對/mm位單位.它主要是指鏡頭分辨率,在CCD芯片像素水平相同的情況下,CCD芯片尺寸越大,芯片成像質量越好,而高像素小尺寸CCD芯片,對鏡頭分辨率提出了更高的要求,例如芯片尺寸為6.4mm×6.4mm、像素水平1280×960的數碼相機,就要求鏡頭的分辨率200線/mm.,由于鏡頭的中間分辨率與邊緣的分辨率相差較大,若鏡頭的邊緣分辨率達200線/mm,則鏡頭中間的分辨率就要達到300線/mm左右.而目前輕便數碼相機鏡頭的分辨率達到300線/mm的,只有美能達Dimage FX Wide 1500一種.圖形分辨率:指的是圖形中存儲的信息量,它有各種衡量方法,典型的是以每一英寸數(DPI)來衡量.圖形分辨率和圖形尺寸的值一起決定文件的大小及輸出質量,圖形分辨率一比例關系影響著文件的大小,即文件大小與圖形分辨率的平方成正比.如果保持圖形尺寸不變,將圖形分辨率提高一倍,則其文件大小增大為原來的四倍.
3A/D轉換
數碼(digital)一詞在這里是指對數碼相機拍攝到的像模擬電信號被轉換位數字電信號,即拍攝得到的是數字化文件.A/D轉換決定著最終的影像能夠再現出顏色的種類和表現出層次的多少,它直接決定了數碼相機上色彩位數這一重要性能指標,決定了可最多記錄的顏色數.
色彩位數又彩色深度,是指每個像素要用多少位二進制數字加以表示.在數碼相機上,色彩位數的表示方法有兩種:一種是每種原色的色位數,另一種是總的色彩位數.每種原色的色彩位數為N,就表示可將每種原色最多以2N個層次記錄,如每種原色的色彩位數為8,則表示可表現每種原色的層次最多為28=256種.因為自然光線都可以認為是有紅、綠、藍三色光組成,故稱之為色光的三原色,所以,總的色彩位數就是3N,總的最多可以表現的顏色數為23N.
由上表中每種色彩位數下可表現的顏色總靈敏可見,通常拍攝有24位色彩位數的數碼相機即可,廣告等專業拍攝應使用有更高色彩位數的數碼相機.
以上闡述了影響數碼相機成像的幾個主要因素,除此之外還有其它因素,在使用數碼相機時都應加以注意.
摘自：中國計量測控網
