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世界摄影历史 摄影技术的发现第一节 摄影的由来与光的学说 攝影又稱照相,俗稱照相。日本則是引用中國古代繪畫的術語稱寫真。英文Photography,是由希臘文Phos與Grapho的結合字。 Phos 是光,Grapho是描繪,合字是利用光來描繪的意思。就是任何景物由以有光的反射,而聰明的人類想到利用針孔或透鏡來攝取其反映過來的影像,再由感光材料作成,可以永久保存的影像記錄,我們通稱為攝影。 攝影在世界上興起,不過是二、三百年來的歷史,而攝影真正融入我們生活中,蔚為風尚,漸入佳境,成為藝術,也不過是近百年來的韻事。但是研究起來,對於攝影有關光學的問題,可以追溯甚遠且廣。我們先說「光」的現象。 光,是人類生存活動,生活環境中的一個要素,因為人的視覺信息要靠它來傳遞。 依光的波動學說:光是一種波動。發光體發光時,就產生光波。光是以直線向上下、四面圍作波動射出,光波的波長有長有短,進入我們眼裡,能以視覺得出不同的顏色。 光依光的電磁波學說:光跟電磁的輻射一樣,不僅速度相同,也能反射,折射,偏極化。光是電磁波中,僅能引起我們眼睛有視覺的部分。電磁波的波長範圍十分寬。論波長,最長的是交流電,最短如宇宙射線。那麼我們人類眼中可以看到的僅是電磁波中十分窄小的一部分。大約在390毫微m的紫外線與700毫微m的紅外線之間,才是我們可以看得到的。紫外線和紅外線,我們看不見,但是在攝影中可以察覺得到,尤其會影響沖洗、底片、图片的顏色效應。 以光的微粒學說:光是從光源射出來的微粒子所構成。此種微粒子,以每秒三十萬公里的大速度,自發光體向上下、四方發射。進入人的眼睛,即讓人有生光之感。此種微粒子是物理學上所謂宇宙基本粒子中之一種,不帶電,有穩定性。 愛因斯坦(Einstein Albert 1879-1955)發表『光的產生和轉變的探討』論文中,就證實有它的存在。他說:光是由一個個的微粒量子組成的,這光微粒量子有波的性狀,還有微粒子的特性。 光是一種運動不停的能量。光的直射到景物再反射到我們眼裡,讓我們感覺到有景物的影像。這光的學識研究與發現,從古來中外皆有。最早的記錄,在中國春秋戰國時代,墨翟(478-392BC)之著作『墨經』中。其論述:光有直線照射的作用。光照射物體會產生影子。光具有反射的性能。論述針孔成像的道理。發光體的遠近,決定光的強弱。放大倍數概念。分別敘述了平面、凸面、凹面鏡的,物體和影像的關係。光的折射現象等等。可見中國的古代,已對光有了相當的研究與認識。 西方世界到公元前350年,首位「科學大師」亞里斯多德(Aristotle384-322B.C.)在著作中才提到光學法則。他說到一個現象:每逢有日蝕,從篩孔或樹葉空隙中,投射到地面的光,是呈月彎形狀,尤其是孔越小,光的影像,越明晰清楚。從此,西方人們亦知,光線通過了小孔,會形成影像的光學道理。 我族韓非(280-233 BC)著作書中也有說及:築牆,鑿牖,日出加畫筴,髹上而觀,望見龍、蛇、車、馬、萬物之狀備具。髹是漆器,利用反光,加上畫筴才有更清楚影子。而這畫筴有如一個透孔,如此針孔影像技藝,我國十分早就有了。 公元前208年,古希臘物理、數學及大發明家阿基m得(Archimedes 287-212 BC)為國禦敵,曾發明闻名的「火鏡」。他利用許多放大透鏡連在一塊,使太陽光集中焦點,投照在敵船上,引火抗敵。 公元前139年,西漢淮南王劉安(179-122 BC)編著『淮南萬畢術』,提到用冰製作『透鏡』,說:削冰令圓,舉以向日,以艾承其影則火生。 更甚的在『西京日記』此書中,說到漢武帝(140-87BC)時代,有人用白色琉璃,使日光穿過再折射到暗室,如此引光入室,明亮異常。這時起,光學已由學理研究,融入應用在,人們生活中。 北宋大科學家沈括(1031-1095)著作『夢溪筆談』裡,有針孔成像論說,凹面鏡的分析。他發現『墨經』中,針孔成像可與凹面鏡作結合,且說明成像是由光束造成。光線成束,從凹面鏡反射出後聚成焦點,此點因陽光熱能被會聚後,產生高溫就能起火。 在公元1100年,阿拉伯學者阿爾哈森(Al Husen)就利用一暗箱,箱壁上開個小針孔,讓日蝕的陽光透過小針孔,倒映在箱壁上,觀察日蝕情況與過程。 稍後,中國元朝科學家趙友欽,設計一室,作光學實驗。他結論:針孔太大,不能成像。針孔適當的小,就會形成影像,而且會與光源形狀相同,但方向相反。照明度與距離成反比。其實驗過程與實際情況,他寫篇論文題名為『小罅光景』。罅,就是孔隙。 中國元末明初,陶宗儀著作『輟耕錄』說:平江虎丘閣,版上有一竅。當日色清朗時,以掌大白紙承其影,則一寺之形勝,悉於此見之。竅,就是小孔。又提到松江城有塔,東有夏監遠家之小室卻有一塔影。長五寸許,倒懸於西壁之上。 針孔影像,已在中外科學家熱烈論述開。 小知識﹕針 孔 原 理針 孔 相 機 , 就 是 相 機 發 展 史 的 第 一 部 進 程 , 也 是 最 原 始 的 拍 照 方 法 。針 孔 相 機 內 並 無 配 備 任 何 鏡 頭 , 只 是 於 機 身 前 開 一 個 小 孔 ( 就 是 針 孔 相 機 的 「鏡 頭 」 了 阿! ) , 將 小 孔 反 映 的 景 象 直 接 曝 光 於 菲 林 的 化 學 物 料 上 ,配 合 適 當 長 短 的曝 光 時 間 令 影 像 紀 錄 在 菲 林 上 , 成 為 照 片 。 故 , 針 孔 相 機 完 全 沒 有 我 們 慣 用 之 zoom , 也 不 可 能 以 光 圈 ? 快 門 去 營 造 景 深 長 短 的 特 別 效 果 。 而 且 , 因 為 針 孔 相 機只 賴 以 一 小 孔 曝 光 ,相 對 而 言 , 拍 攝 景 物 需 要 更 長 曝 光 時 間 ( 若 光 源 不 足 , 拍 1 張照 可 能 花 上 數 小 時 的 曝 光 時 間 阿! ) 。[ 此贴被calvin在2006-09-01 06:41 PM重新编辑 ]摄影技术的发现第二节 暗箱的发明与演进公元1116年北宋藥學家寇宗奭所著『本草衍義』提到:菩薩石映日射之,有五色光。這是日光經過稜形的石英晶體,所折射散出的各種色光。這就是攝影學理上的色散現象。他發現色散的現象,卻足足比英國舉世闻名科學家牛頓的發現早550年。 再說,拉丁語系國家的人們,為了避暑把屋子蓋得十分遮陽十分陰暗。這「房屋」拉丁語為(Camera)。而暗箱(Camera 雛形。此為十五世紀末期,文藝復興時代,義大利人Obscure)是晦暗的房室之意,也是照相機(攝影機)的達文西(Leonardo Da Vici 1452-1519),科學著作中就記述這暗箱,介紹人們可以用來寫生,描繪使用的工具。 接著公元1553年,義大利人玻爾塔(Giovanni Porta 1538-1615)發表了【自然魔術】(《Magia Naturalis》),一書中更詳盡介紹Camera Obscura。首先推薦人們,暗箱的確可以當作繪畫工具使用。他的著作說;使用這工具,只要用鉛筆將影像反射在畫紙的,描繪出輪廓,再著色即可完成一幅,十分有真實感的畫像,再高明的畫家也不能相比。此書當時一版再版,且譯傳世界各國。所以,玻爾塔有一段十分長時間,被全世界公認是暗箱的發明人。暗箱的結構 暗箱,是一個密不透光的箱子或一座沒光的暗室。在箱壁鑿個小孔,讓箱外物景光影穿過此孔,在箱內壁上構成倒影。畫家坐在箱內,鋪張紙在倒影處,即可描成圖像。 暗箱,經人們聪明,小孔配上玻璃鏡頭,改進映像的細質性。暗箱本身也改進為體積小,輕便好攜帶,成小匣子,廣為畫家普遍作為,繪畫輔助的好工具。曾有人把雙凸透鏡鑲置在暗箱孔上,可得較好的明確的影像。義大利物理學家卡爾達諾(Cardano 1501--1576)在1550年所著「根本問題」裡就極力推崇此裝置的作用。 更進而在公元1568年,義大利貴族丹尼爾─巴爾巴羅(Daniel Barbaro)出版「遠近實際办法」。書中說出;在暗箱小孔拴上一條繩子,用來將小圓孔隨意放大或縮小,可以調節獲得極清楚的影像。甚至,改革以前無透鏡的暗箱,裝上凸透鏡,成為有史來,有透鏡攝影暗箱的發明者。 再者,義大利數學兼天文學家丹提(Danti 1536--1586)在公元1573所著「歐幾里德遠近法」中,發表使用凹面鏡片,可以把倒像弄反成正像,這使得攝影办法又更大改善。 接著,卡皮爾(Kepler)在公元1611年著Diaptria 書中,首創使用凹透鏡與凸透鏡的複合透光,更為暗箱內的影像呈現,前所未有的攝影明析度。世人推崇他為照像光學的始祖。公元1609年,義大利物理、天文學家伽俐略(Galileo 1564-1642)利用凹透鏡作目鏡,用凸鏡作物鏡,發明望遠鏡。尚且觀察天體,發現月球表面不平。銀河是由大量的如太陽的恆星,集組而成。木星有四個衛星。土星外圍有光環。太陽有黑子。 公元1666年,英國大科學家牛頓(Sir Isaac Newton 1642-1727)發現;光的折射,會有光的色散現象的理論,以及論著中,敘述色之特性。他發現任何物體的顏色都不是自己產生的,而是光的照射,再反射出來各各不同顏色光。他用三稜鏡將日光折射分解出紅、橙、黃、綠、藍、靛藍、紫七色。他創立了近代物理光學的新學說,也從此,大大影響了,攝影光學的發展。 到了18世紀,使用暗箱普遍被使用。漸有便於描繪肖像,靜物,和室內繪畫小型暗箱,以及戶外風景可手提的,輕巧小的暗箱,經能工巧匠,精品製造。 攝影技術,被人們發現且應用在描繪上,讓有心人士已意想到;影像應該不必費時,又勞動手來描繪,而能利用較好方式,即可將影像保存下來的办法。於是,就有感光存影的辦法被發明。攝影的機具如照相機,攝影材料如感光底片,顯影劑,甚至於,影像由黑白進而為彩色,等等因應而出。数码相机原理篇(摘)拥有一件数字化的产品已成为了一种(种植)新时尚,照像机无疑是最贴近我们平常生活的用品,而数码像机以其独特的性能和特征,大有取代传统像机之势,究竟什么是数码相机,它有那些特点,怎样选购、使用等。下面我们就来给大家介绍一下。 一.数码相机是是什么? 不知道 数码相机,是一种(种植)能进行拍摄,并把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的图像的照相机。数码相机并不使用胶片,而是使用固定的或者是可拆卸的半导体存储器来保存获取的图像。数码相机可以直接连接到计算机、电视机或者打印机上。在一定条件下,数码相机还可以直接接到移动式电话机或者手持PC机上。由于图像是内部处理(中国鲜花网)的,所以使用者可以马上检查图像是否正确,而且可以马上打印出来或是通过电子邮件传送出去。 二.数码相机的特点: 与传统的相机相比,数码相机在拍摄质量上还是有一定的差距的。但是,它也有传统相机无法比拟的优势: 数码相机与传统相机相比存在以下五大区别:制作工艺不同、拍摄效果不同、拍摄速度不同、存储介质不同、输入输出方式不同。其中最大分别在于记录影像的方式,请先看一看以下的流程: 传统相机:镜头--〉底片 数码相机:镜头--〉感光芯片--〉数码处理(中国鲜花网)电路--〉记忆卡 数码相机跟传统相机在影像摄取部份大致相同,一般有拍摄镜头,取景镜头,闪光灯,感光器和自拍指示灯等,所以只看相机的前面外型,两者可说是没多大分别,但在成像及记录方面,两者的分别就大了。传统相机是利用底片这东西,而数码相机一般靠感光芯片及记忆卡。 虽然单从价钱方面去考虑,数码相机的销售价钱比传统相机贵,但它有十分多优点是传统相机没有的: 1. 即拍即见: 假如您旅游或参加一点重要的约会时用传统相机拍摄,回来后冲洗,赫然发现拍摄的品质不对劲,如太光,太暗,主题被挡甚或完全没有影像,这时的心情真是难以形容。但用数码相机就不会发生这种(种植)情况,因为差不多所有的数码相机会有一个叫液晶显示器(LCD)的东西,它可以立即显示刚拍下的影像,假如发现不对劲,可以把影像删除,再重新拍摄,直到您满足为止。 2.不必考虑拍摄成本: 用传统相机拍摄,您通常都会非凡小心,在同一背景下通常都不会再拍,以免增加冲印费用。但用数码相机就不用担心,因拍摄后可慢慢选择,将十分好的影像拿去打印,其余可删除或储存到硬盘。 3.影像品质永远不变: 用底片或图片记录影像,时间久了,都会褪色及变坏,无法保持原有的质量。相反由数码相机拍下的影像只记录”0”和”1”的资料,可以被正确的储存在计算机硬盘及其它储存媒体中,所以数码影像不论被复制多少次,都可以保持品质一致。 4.可以直接进行编辑使用: 用数码相机拍下的影像可直接下载到计算机内,然后可通过E-mail的方式把影像立即传送给别人或客户,不用花钱和时间在冲印方面。另外也可以将数码影像应用在网页设计中,把公司的产品通过自身的网站推广到世界每一地方,实为电子商务的必备利器。 5.储存空间少: 数码相机所拍下来的影像只是一堆数据而已,只要用一点细小的储存装置,如硬盘,快闪记忆卡,MO等等,便可存放大量的影像,比用传统相机要用大量的空间来放底片及图片节省得多。 三.数码相机的原理与结构: 数码相机是由镜头、CCD、A/D(模/数转换器)、MPU(微处理(中国鲜花网)器)、内置存储器、LCD(液晶显示器)、PC卡(可移动存储器)和接口(计算机接口、电视机接口)等部分组成,通常它们都安装在数码相机的内部,当然也有一点数码相机的液晶显示器与相机机身分离。 数码相机中的工作原理如下:当按下快门时,镜头将光线会聚到感光器件CCD(电荷耦合器件)上, CCD是半导体器件,它代替了普通相机中胶卷的位置,它的功能是把光信号转变为电信号。这样,我们就得到了对应于拍摄景物的电子图像,但是它还不能马上被送去计算机处理(中国鲜花网),还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换,ADC(模数转换器)器件用来执行这项工作。接下来MPU(微处理(中国鲜花网)器)对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式,例如JPEG格式。最终,图像文件被存储在内置存储器中。至此,数码相机的一般工作已经完成,剩下要做的是通过LCD(液晶显示器)查看拍摄到的图片。有一点数码相机为扩大存储容量而使用可移动存储器,如PC卡或者软盘。此外,还提供了连接到计算机和电视机的接口。下面,让我们来具体地谈一谈: 1.镜头: 几乎所有的数码相机镜头的焦距都比较短,当您观察数码相机镜头上的标识时也许会发现类似”f=6mm”的字样,它的焦距仅为6毫m阿!其实,这个焦距和传统相机还是有所区别的。f=6mm相当于普通相机的50mm镜头(因相机不同而不同)。这是怎么回事呢? 不知道原来我们印象中的标准镜头、广角镜头、长焦镜头以及鱼眼镜头都是针对35mm普通相机而言的。它们分别用于通常摄影、风景摄影、人物摄影和非凡摄影。各种(种植)镜头的焦距不同使得拍摄的视角不同,而视角不同产生的拍摄效果也不相同。但是焦距决定视角的一个条件是成像的尺寸,35mm普通相机成像尺寸是24mm×36mm(胶卷),而数码相机中CCD的成像尺寸小于这个值两倍甚至十倍,在成像尺寸变小焦距也变小的情况下,就有可能得到相同的视角。所以说上面提及的6mm镜头相当普通相机50mm焦距镜头。因此在选购数码相机时,我们不用关心数码相机的实际焦距是多少,而只要参考换算到35毫m相机镜头的焦距就可以了。 2.CCD: 数码相机使用CCD代替传统相机的胶卷,因此CCD技术成为数码相机的要害技术,CCD的分辨率被作为评价数码相机档次的重要依据。CCD是Charge Couple Device的缩写,被称为光电荷耦合器件,它是利用微电子技术制成的表面光电器件,可以实现光电转换功能。在摄像机、数码相机和扫描仪中被广泛使用。摄像机中使用的是点阵CCD,扫描仪中使用的是线阵CCD,而数码相机中既有使用点阵CCD的又有使用线阵CCD的,而通常数码相机都使用点阵CCD,专门拍摄静态物体的扫描式数码相机使用线阵CCD,它牺牲了时间换取可与传统胶卷相媲美的极高分辨率(可高达8400×6000)。CCD器件上有许多光敏单元,它们可以将光线转换成电荷,从而形成对应于景物的电子图像,每一个光敏单元对应图像中的一个像素,像素越多图像越清楚,假如我们想增加图像的清楚度,就必须增加CCD的光敏单元的数量。数码相机的指标中经常同时给出多个分辨率,例如640×480和1024×768。其中,最高分辨率的乘积为786432(1024×768),它是CCD光敏单元85万像素的近似数。因此当我们看到”85万像素CCD”的字样,就可以估算该数码相机的最大分辨率。 许多早期的数码相机都采用上述的分辨率,它们可为计算机显示的图片提供足够多的像素,因为大多数计算机显卡的分辨率是640×480、800×600、1024×768、1152×864等。CCD本身不能分辨色彩,它仅仅是光电转换器。实现彩色摄影的办法有多种(种植),包括给CCD器件表面加以CFA(Color Filter Array,彩色滤镜阵列),或者使用分光系统将光线分为红、绿、蓝三色,分别用3片CCD接收。 3. A/D转换器: A/D转换器又叫做ADC(Analog Digital Converter),即模拟数字转换器。它是将模拟电信号转换为数字电信号的器件。A/D转换器的一般指标是转换速度和量化精度。转换速度是指将模拟信号转换为数字信号所用的时间,由于高分辨率图像的像素数量庞大,因此对转换速度要求十分高,当然高速芯片的价格也相应较高。量化精度是指可以将模拟信号分成多少个等级。假如说CCD是将实际景物在X和Y的方向上量化为若干像素,那么A/D转换器则是将每一个像素的亮度或色彩值量化为若干个等级。这个等级在数码相机中叫做色彩深度。数码相机的技术指标中无一例外地给出了色彩深度值,那么色彩深度对拍摄的效果有多大的影响呢? 不知道其实色彩深度就是色彩位数,它以二进制的位(bit)为单位,用位的多少表示色彩数的多少。常见的有24位、30位和36位。具体来说,通常中低档数码相机中每种(种植)基色采用8位或10位表示,高档相机采用12位。三种(种植)基色红、绿、蓝总的色彩深度为基色位数乘以3,即8×3=24位、10×3=30位或12×3=36位。数码相机色彩深度反映了数码相机能正确表示色彩的多少,以24位为例,三基色(红、绿、蓝)各占8位二进制数,也就是说红色可以分为2^8=256个不同的等级,绿色和蓝色也是一样,那么它们的组合为256×256×256=16777216,即1600万种(种植)颜色,而30位可以表示10亿种(种植),36位可以表示680亿种(种植)颜色。色彩深度值越高,就越能真实地还原色彩。 4.MPU(微处理(中国鲜花网)器): 数码相机要实现测光、运算、曝光、闪光控制、拍摄逻辑控制以及图像的压缩处理(中国鲜花网)等操作必须有一套完整的控制体系。数码相机通过MPU(Microprocessor Unit)实现对各个操作的统一协调和控制。和传统相机一样,数码相机的曝光控制可以分为手动和自动,手动曝光就是由摄影者调节光圈大小、快门速度。自动曝光方式又可以分为程序式自动曝光、光圈优先式曝光和快门优先式曝光。MPU通过对CCD感光强弱程度的分析,调节光圈和快门,又通过机械或电子控制调节曝光。 5.存储设备: 数码相机中存储器的作用是保存数字图像数据,这如同胶卷记录光信号一样,不同的是存储器中的图像数据可以反复记录和删除,而胶卷只能记录一次。存储器可以分为内置存储器和可移动存储器,内置存储器为半导体存储器,安装在相机内部,用于临时存储图像,当向计算机传送图像时须通过串行接口等接口。 它的缺点是装满之后要及时向计算机转移图像文件,否则就无法再往里面存入图像数据。早期数码相机多采用内置存储器,而新近开发的数码相机更多地使用可移动存储器。这些可移动存储器可以是3.5英寸软盘、PC(PCMCIA)卡、CompactFlash卡、SmartMedia卡等。这些存储器使用方便,拍摄完毕后可以取出更换,这样可以降低数码相机的制造成本,增加应用的灵活性,并提高连续拍摄的性能。存储器保存图像的多少取决于存储器的容量(以MB为单位),以及图像质量和图像文件的大小(以KB为单位)。图像的质量越高,图像文件就越大,需要的存储空间就越多。显然,存储器的容量越大,能保存的图像就越多。通常情况下,数码相机能保存10到200幅图像。我们在这里为大家介绍一点常用的存储方案: •SmartMedia卡, 从2兆到32兆,是最常见的数码相机存储卡,由于没有内置控制部分,成本最低,但是暂时无法突破64兆的极限,但今年可能会有64兆的卡推出。目前大部分的数码相机用了SM卡,速度上和其他存储方式差不多,其实内核都是FlashMemory。常见的数码相机支持品牌,奥林帕斯、富士、东芝等诸多品牌。另外由于MP3播放器也需要存储卡,由于成本问题也选择了SM卡,导致SM的需求量增加,所以其价格由于是量产的缘故,跌得十分快,是目前最佳性价比的存储方案。 •CompactFlash卡, 分别有CF1和CF2格式,这是和SM卡齐名的存储卡,和SM卡的区别是自带控制模块,厚度也厚多了。同时除了FlashMemory外还支持其他存储模式。一般的存储大小是4、8、15、30、40、64、96、128、224、400等,其中大于128的必须使用CF2的格式。目前的柯达、卡西欧、尼康、佳能等数码相机都使用CF卡。 •IBM的MicroDrive, 什么是IBM的MicroDrive?IBM的MicroDrive是IBM专门为数码相机预备的优秀存储方案采用CF2接口,兼容CF2存储卡,只要能插入CF2存储卡的数码相机都能使用它,同时有PC卡的接口,在支持PC卡接口的专业数码相机中也能使用它。它的容量为340兆;另外因为硬盘,所有它的速度也十分快,而FlashMemory的速度是无法和硬盘相提并论的,因此除了容量大外,速度也比CF卡快多了,而价格和128兆的CF卡差不多。 Click: 生产移动存储设备的闻名公司Iomega推出的独特的磁盘。这种(种植)体积并不比CF卡大多少的小小磁盘可以存储40MB的数据,但成本远远低于使用闪存技术的产品。而且,Click可以被计算机存取。 MemoryStick: 由索尼公司推出的存储设备,体积大概相当于半块口香糖的大小。其在索尼的全线产品中得到了广泛的支持,容量也达到了64MB。为了进不步扩展其应用范围,索尼推出的使用软盘的数码相机还能通过转换器在其上保存数据信息。 6.LCD(液晶显示器): LCD(Liquid Crystal Display)为液晶显示屏,数码相机使用的LCD与笔记本电脑的液晶显示屏工作原理相同,只是尺寸较小。从种(种植)类上讲,LCD大致可以分为两类,即DSTN-LCD(双扫扭曲向列液晶显示器)和TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)。与DSTN相比,TFT的特点是亮度高,从各个角度观看都可以得到清楚的画面,因此数码相机中大都采用TFT-LCD。LCD的作用有三个,一为取景、二为显示、三为显示功能菜单。 7.输出接口: 数码相机的输出接口一般有计算机通讯接口、连接电视机的视频接口和连接打印机的接口。常用的计算机通讯接口有串行接口、并行接口、USB接口和SCSI接口。若使用红外线接口,则要为计算机安装相应的红外接收器及其驱动程序。假如您的数码相机带有PCMCIA存储卡,那么可以将存储卡直接插入笔记本电脑的PC卡插槽中。软盘是最常见和最经济的存储介质,有些数码相机就使用软盘作为存储介质。直接把软盘从数码相机中取出,插入计算机软盘驱动器即可把图像文件传送到计算机中。光電耦合元件(重定向自CCD)光電耦合元件 (CCD,Charge-coupled Device)是一種積體電路,上有許多排列整齊的電容,能感應光線,並將影像轉變成數位訊號。經由外部電路的控制,每個小電容能將其所帶的電荷轉給它相鄰的電容。CCD廣泛應用在數位攝影、天文學,尤其是光學遙測技術、光學與頻譜望遠鏡,和高速攝影技術如Lucky imaging。 發展史 CCD是1969年,美國 AT&T 貝爾實驗室的維拉‧波義耳(Willard Boyle)和喬治‧史密斯(George E. Smith)所發明的。當時貝爾實驗室正在發展影像電話和半導體氣泡式記憶體。將這兩種新技術結起來後,波義耳和史密斯得出一種裝置,他們命名為'電荷"氣泡"元件'(Charge "Bubble" Devices)。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導體的表面傳遞電荷,便嘗試用來做為記憶裝置,當時只能從暫存器用"注入"電荷的方式輸入記憶。但隨即發現光電效應能使此種元件表面產生電荷,而組成數位影像。到了1970年代,貝爾實驗室的研究員已能用簡單的線性裝置捕捉影像,CCD就此誕生。有幾家公司接續此一發明,著手進行進一步的研究,包括Fairchild半導體、美國無線電公司(RCA)和德州儀器公司(TI)。其中Fairchild半導體的產品率先上市,於1974年發表500單元的線性裝置和100x100像素的平面裝置。 2006年元月,波義耳和史密斯獲頒美國國家工程學院頒發的Charles Stark Draper 獎章,以表彰他們對CCD發展的貢獻。 含格狀排列像素的CCD應用於數位相機、光學掃瞄器與攝影機的感光元件。其光效率可達70%(能捕捉到70%的入射光),優於傳統菲林的2%,因此CCD迅速獲得天文學家的大量採用。 Image:CCD line sensor.JPG 傳真機所用的線性CCD影像經透鏡成像於電容陣列表面後,依其亮度的強弱在每個電容單位上形成強弱不等的電荷。傳真機或掃瞄器用的線性CCD每次捕捉一細長條的光影,而數位相機或攝影機所用的平面式CCD則一次捕捉一整張影像,或從中擷取一塊方形的區域。一旦完成曝光的動作,控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個單元,到達邊緣最後一個單元時,電荷訊號傳入放大器,轉變成電位。如此周著復始,直到整個影像都轉成電位,取樣並數位化之後存入記憶體。儲存的影像可以傳送到印表機、儲存設備或顯示器。經冷凍的CCD同時在1990年代初亦廣泛應用於天文攝影與各種夜視裝置,而各大型天文台亦不斷研發高像數CCD以拍攝極高解像之天體图片。 CCD在天文學方面有一種奇妙的應用方式,能使固定式的望遠鏡發揮有如帶追蹤望遠鏡的功能。办法是讓CCD上電荷讀取和移動的方向與天體運行方向一致,速度也同步,以CCD導星不僅能使望遠鏡有效糾正追蹤誤差,還能使望遠鏡記錄到比原來更大的視場。 通常的CCD大多能感應紅外線,所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度(或趨近零照度)攝影機/照相機等。為了減低紅外線干擾,天文用CCD常以液態氮或半導體冷卻,因室溫下的物體會有紅外線的黑體幅射效應。CCD對紅外線的敏感度造成另一種效應,各種配備CCD的數位相機或錄影機若沒加裝紅外線濾鏡,十分轻易拍到遙控器發出的紅外線。降低溫度可減少電容陣列上的陰暗電流,增進CCD在低照度的敏感度,甚至對紫外線和可見光的敏感度也隨之提升(信噪比提高)。 溫度雜訊、陰暗電流和宇宙輻射都會影響CCD表面的像素。天文學家利用快門的開闔,讓CCD多次曝光,取其平均值以緩解干擾效應。為去除背景雜訊,要先在快門關閉時取影像訊號的平圴值,即為"暗框"(dark frame)。然後打開快門,取得影像後減去暗框的值,再濾除系統雜訊(暗點和亮點等等),得到更清楚的細節。 天文攝影所用的冷凍CCD照相機必須以接環固定在成像位置,防止外來光線或震動影響;同時亦因為大多數影像平臺生來粗笨,要拍攝星系、星雲等暗弱天體的影像,天文學家利用"自動導星"技術。大多數的自動導星系統使用額外的不同軸CCD監測任何影像的偏移,然而也有一点系統將主鏡接駁在拍攝用之CCD相機上。以光學裝置把主鏡內部份星光加進相機內另一顆CCD導星裝置,能迅速偵測追蹤天體時的微小誤差,並自動調整驅動馬達以矯正誤差而不需另外裝置導星。 [编辑]彩色相機通常的彩色數位相機是將Bayer濾鏡加裝在CCD上。每四個像素形成一個單元,一個負責過濾紅色、一個過濾藍色,兩個過濾綠色(因為人眼對綠色比較敏感)。結果每個像素都接收到感光訊號,但色彩解析度不如感光解析度。 用三片CCD和分光稜鏡組成的3CCD系統能將顏色分得更好,分光稜鏡能把入射光分析成紅、藍、綠三種色光,由三片CCD各自負責其中一種色光的呈像。所有的專業級數位攝影機,和一部份的半專業級數位攝影機採用3CCD技術。 截至2005年,超高解析度的CCD晶片仍相當昂貴,配備3CCD的高解析靜態照相機,其價位往往超出許多專業攝攝影者的預算。因此有些高檔相機使用旋轉式色彩濾鏡,兼顧高解析度與忠實的色彩呈現。這類多次成像的照像機只能用於拍攝靜態物品。 相互競爭的科技近年來,利用互補金氧半導體(CMOS)的製程,已能製造實用的主動像素感測器(Active Pixel Sensor)。CMOS是所有矽晶片製作的主流技術,CMOS感光元件不但造價低廉,也能將訊號處理電路整合在同一部裝置上。後一特性有助於濾除背景雜訊,因為CMOS比CCD更轻易受雜訊干擾。這部份的困擾現時已漸漸解決,這要歸功於使用個別像素的低階放大器取代用於整片CCD陣列的單一高階放大器。CMOS感光元件還有一個優點,它的耗電量低於CCD。 Charge Coupled Device (CCD) 电荷耦合器件。CCD是一种(种植)半导体装置,能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛,只不过摄像机中使用的是点阵CCD,即包括x、y两个方向用于摄取平面图像,而扫描仪中使用的是线性CCD,它只有x一个方向,y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。 CCD,是英文Charge Coupled Device 即电荷耦合器件的缩写,它是一种(种植)非凡半导体器件,上面有十分多一样的感光元件,每个感光元件叫一个像素。CCD在摄像机里是一个极其重要的部件,它起到将光线转换成电信号的作用,类似于人的眼睛,因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。 衡量CCD好坏的指标十分多,有像素数量,CCD尺寸,灵敏度,信噪比等,其中像素数以及CCD尺寸是重要的指标。像素数是指CCD上感光元件的数量。摄像机拍摄的画面可以理解为由十分多个小的点组成,每个点就是一个像素。显然,像素数越多,画面就会越清楚,假如CCD没有足够的像素的话,拍摄出来的画面的清楚度就会大受影响,因此,理论上CCD的像素数量应该越多越好。但CCD像素数的增加会使制造成本以及成品率下降,而且在现行电视标准下,像素数增加到某一数量后,再增加对拍摄画面清楚度的提高效果变得不明显,因此,通常一百万左右的像素数对通常的使用已经足够了。 单CCD摄像机是指摄像机里只有一片CCD并用其进行亮度信号以及彩色信号的光电转换,其中色度信号是用CCD上的一点特定的彩色遮罩装置并结合后面的电路完成的。由于一片CCD同时完成亮度信号和色度信号的转换,因此难免两全,使得拍摄出来的图像在彩色还原上达不到专业水平十分的要求。为了解决这个问题,便出现了3CCD摄像机。3CCD,顾名思义,就是一台摄像机使用了3片CCD。我们知道,光线假如通过一种(种植)非凡的棱镜后,会被分为红,绿,蓝三种(种植)颜色,而这三种(种植)颜色就是我们电视使用的三基色,通过这三基色,就可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。假如分别用一片CCD接受每一种(种植)颜色并转换为电信号,然后经过电路处理(中国鲜花网)后产生图像信号,这样,就构成了一个3CCD系统。 和单CCD相比,由于3CCD分别用3个CCD转换红,绿,蓝信号,拍摄出来的图像从彩色还原上要比单CCD来的自然,亮度以及清楚度也比单CCD好。但由于使用了三片CCD,3CCD摄像机的价格要比单CCD贵十分多。 数码相机规格表中的CCD一栏经常写着“1/2.7英寸CCD”等。这里的“1/2.7英寸”就是CCD的尺寸,实际上就是CCD对角线的长度。 现有的数码相机通常采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的CCD。CCD是受光元件(像素)的集合体,接收透过镜头的光并将其转换为电信号。在像素数一样的情况下,CCD尺寸越大单位像素就越大。这样,单位像素可以收集更多的光线,因此,理论上可以说有利于提高画质。 但是,数码相机画质的好坏不仅是由CCD决定的。镜头以及通过CCD输出的电信号形成图像的电路的性能等也能够影响到相机的画质。所谓的“大尺寸CCD=高画质”是不正确的。例如,虽然1/2.7英寸比1/1.8英寸尺寸小,但配备1/2.7英寸CCD的数码相机并没有受到画质不好的批评。 目前,袖珍数码相机日趋小巧轻便,出于设计上的考虑,其中大多采用1/2.7英寸的小型CCD。 顺便说一句,1/2.7英寸的“型”有时也写作“inch”,不过,在这里不是普通的“1英寸=25.4mm”。由于结合了CCD亮相前摄像机上使用的摄像管和显示方式,因此,习惯上采用比较非凡的尺寸。1/2.7英寸为6.6mm,1/1.8英寸约为9mm。
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