第二章 数码相机基础知识及选购

学习目标

1．了解数码相机基本知识及重要参数的含义。

2．了解数码影像的文件格式。

3．掌握购买数码相机时的鉴别方法。

第一节 常见数码摄影名词解释

在前一章里，我们说到“学习数码摄影，传统的摄影知识并不过时”，但是我们要相应的再来补充一句“仅有传统的摄影知识，是搞不好甚至是搞不懂数码摄影的”。的确，当摄影发展到如今的数字化阶段后，在某种意义上，它就与传统摄影有了截然不同的面貌——尤其是对于学习者来说，大量的数码影像术语是必须掌握的。从某种角度来看，数码相机真的“如同鼠标键盘一样，仅仅是电脑的一个负责捕捉影像的外设而已”，“现代人的生活完全数码化了，数码摄影是其中的一部分，它包括前期数码相机拍摄、中期电脑和软件处理以及后期的打印和共享等部分”。既然这样，那下面介绍的这些有关数码摄影的各种术语和名词，即便与数码相机的使用无直接关系，也需要读者朋友们认真地研读。了解它们，有了知识基础，我们在选购和使用数码相机进行数码摄影创作时才能游刃有余。

一、数码影像的种类

与传统摄影用银盐颗粒和有色颜料来记录影像的方式不同，数码摄影所获取的影像都被转换为数字信号来进行传输、存储与回放。那么在电脑等数字设备上显现和运用的影像具体是如何构成的呢？我们从实际的运作角度来看，数码影像主要可以分为两类：向量图和点阵图（图2-1-1）。其中，向量图又叫“矢量图”，英文叫Vector。它不是由扫描或拍摄获得的影像，而是由软件设计生成。构成影像的各个部分相互独立，因此可以任意重新安排，任意放大缩小都不会影响图片的清晰度。这类影像文件所需要的存储空间也比较小。

点阵图，又叫“光栅图”，英文叫Raster。其影像是由许许多多的点组成的，每个“点”就是一个像素。扫描仪扫描获得的数码影像和我们数码相机拍摄的数码影像都属于这一类。其最大的优点是色彩细腻、影调丰富，可以更逼真地呈现影像。缺点是清晰度会随影像尺寸的改变而降低，存储所需要的空间也比较大。我们对自己拍摄的数码照片进行大倍率的放大，就可以清晰地看到影像是由许许多多的点阵，即“栅格”来构成的。很显然，点阵图及其处理软件（比如Photoshop）是我们学习数码摄影应该重视和掌握的内容。

二、数码影像的颜色深度

色彩深度是表达数码影像色彩性能的专用概念。我们现在已经知道，数码摄影的影像是由一个个小方格组成的。我们也知道，计算机信号采用的是开和关，即1和0的二进制表示方式。换句话说，如果构成数码摄影影像的每个小方格只有纯黑和纯白两种色彩，那我们就只要2的1次方，即两种色彩，就可以记录这些小方格的色彩了。但实际上，现实的景物，即便除去色别因素，仅仅是亮度的变化就很丰富，只有纯黑和纯白两极状况的时候是非常少的，更多的是各种程度的“灰”。科学实验以及以往的黑白摄影经验都告诉我们，把亮度由纯白到纯黑划分为256个等级就可以比较逼真地反映大自然的景物亮度情况了。也就是说，在二进制的数码影像中，我们需要2的8次方种“开关”的排列组合来记录这256种亮度。这种情况，我们称之为8位色彩深度，或者说，该黑白图片的色彩深度为8位。

在彩色摄影中，我们知道一般的影像是由红绿蓝三原色相互叠加得到的。也就是说，每一种色彩，其单独的亮度情况也可以分为256级，那么要清晰地表征大自然的各种色彩，对于数码影像来说，我们就需要2的24次方种色彩。这时，我们称该图片的色彩深度为24位。同理，数码影像采用CMYK（青品黄黑）四色来获得的时候也非常多，这时需要的颜色数量则是2的36次方种色彩。这时，我们称其为36位色彩。很显然，对于数码摄影来说，这是一个非常庞大的数据，所以，数码影像的压缩技术和数字芯片的运算速度都是我们考察数码影像设备的重要指标。

三、白平衡

在传统摄影中，我们知道不同的胶片具有不同的适应光线的能力，比如胶片有灯光片和日光片两大类，分别用于色温比较高的日光照明环境和色温比较低的灯光照明环境。此外，我们还可以利用附加滤镜中的色温校正滤镜对图片的色彩进行还原或者偏色的控制。而在数码摄影中，我们获得的影像实际上是由红、绿、蓝三幅单色影像合成的。换句话说，数码相机是把大千世界千变万化的色彩简化为了红、绿、蓝三色，并相应的产生三路信号，最后将三路信号叠加起来获得最终的色彩效果。这样，我们就可以不再使用传统的色温转换滤镜和色温校正滤镜了，而可以通过对这三色信号的混合比例进行调控，从而控制数码影像的色彩真实还原或者偏暖偏冷。数码相机所谓的白平衡调节功能就是由起这个作用的电路来实现的。其实质是调节三色信号的混合比例，如果混合得接近真实的光线色温情况，那色彩就真实；如果红色成分较多，画面就会偏暖色；相反，如果混合的比例中蓝色成分远远多于实际光线中的蓝色成分，那画面就会严重偏蓝。

四、数码影像的色彩模式

所谓色彩模式，指的就是再现数码影像色彩的方式。根据具体用途的不同，更重要的是软件开发者的设计不同，数码影像的颜色模式有很多种，且随着技术发展还必然会出现新的数码影像色彩管理方式。我们这里只介绍最常见的几种。

1．RGB模式

这是数码摄影最常见的色彩模式。它采用红绿蓝三原色24位的深度，具有显示1670多万种不同色彩的能力，又叫做“真彩模式”。该色彩模式将整体的色彩分解为了红、绿、蓝三个通道进行，该颜色模式具有极强的可编辑性，我们可以在软件中很轻松地对其中任意一种色彩进行调节和控制。色彩模式的概念使数码图片的色彩编辑变得极富创意且非常轻松。

2．CMYK模式

CMYK模式是我们在印刷数字图片时最常用的色彩模式。其中，C是英文cyan的第一个字母，意思为“青色”；M是英文magenta的第一个字母，意思为“品红色”；Y则是英文单词yellow（黄色）的开头字母；而K则是black（黑色）的最后一个字母（不用首字母B是为了避免与RGB中的blue混淆）。由于多出一个色彩通道，CMYK模式的数字图片处理起来需要的空间和计算速度都更高，所以，一般我们在处理时都会将之转化为RGB模式进行，处理完了，要印刷了，才又转换为CMYK模式。因此，CMYK色彩模式在不少时候又被叫做“青品黄黑四色印刷模式”。

3．Index索引模式

Index索引模式是为了减少影像文件储存空间而设计出来的一种颜色模式，其文件量通常只有RGB模式的三分之一大，色彩效果自然不如RGB和CMYK色彩模式。但有些时候，我们并不需要太多的色彩细节，比如在电脑上以“缩略图”显示影像时，或者我们将影像传到网上时，这种色彩模式还是有一定优势的。

4．Gray scale灰度模式

这种色彩模式主要用于处理黑白影像或者将彩色影像转换为黑白影像时使用。其具有从纯黑到纯白256种深浅不同的灰度，足以表征各种层次的黑白影像。换句话说，它是足够细腻的黑白数码影像色彩模式。

5．Lab模式

Lab模式中的L表示亮度（lightness），a表示由绿到红的光谱变化，b表示由黄到蓝的光谱变化。它实际上是颜色范围最广的一种色彩模式，并且使用频率也非常高——尽管我们一般很少直接使用。Lab色彩模式常常是作为一种内部转换模式被使用，比如在将RGB模式转换为CMYK色彩模式的时候，往往就需要先将RGB模式转换为Lab模式，再由Lab模式转换为CMYK色彩模式。由于Lab模式颜色范围最广，可以保证在这种转换中色彩的真实还原。

此外，大家可能碰到的还有HSB、双色调、半色调、位图等色彩模式，我们就不再一一介绍了。

五、分辨率

分辨率是数码摄影中非常重要，又很容易让初学者迷糊的一个概念。因为具体到不同的事物上，它可能具有不同的含义。对我们来说，首先要掌握的是影像分辨率、屏幕分辨率、打印分辨率三个最常见且最重要的分辨率概念。

影像分辨率是指一幅数码影像所包含的信息量的多少。通常用每英寸多少像素来表示，即ppi（pixels per inch）。比如180ppi就表示每平方英寸中有180×180个像素。很显然，一般情况下，数码影像的ppi越大，清晰度就越高。而影像的大小则由影像尺寸和ppi共同决定。相同尺寸的影像，ppi越大，所需要占用的存储空间也就越大。

屏幕分辨率，更准确地应叫显示器分辨率。最常见的包括电脑屏幕、数码相机的LCD显示屏、电视机屏幕以及MP4等数字显示设备。它指的是该显示屏所能显示的信息量。对于电脑屏幕来说，其分辨率通常可以进行设置，变化范围最常见的是640×480到1280×1024。很显然，数码照片在屏幕上显示的尺寸既与其自身的影像大小有关，也与显示器的分辨率有关。同一张数码照片，在分辨率高的屏幕上显示会比较小，但更清晰；在分辨率低的显示屏上观看则尺寸更大，清晰度更低。比如一张数码照片，如果其本身大小为640×480，在640×480的显示屏上自然是刚好充满屏幕，而如果是在1280×1024的显示屏上来观看，则只能占到屏幕的1/4。

打印分辨率，一般是指打印机每英寸能打印的点数，单位为dpi（dots per inch）。一般说来，300dpi的打印分辨率就足以打出质量良好的图片了。如果一幅数码照片，其分辨率为300ppi，在一台300dpi的打印机上打印，就正好一个像素对应一个打印点。而如果该图片分辨率为600ppi，打印分辨率却仍然只有300dpi，那在打印时，打印机就只能从两个像素中选择一个打印——换句话说，由于打印分辨率低于影像分辨率，打印出来的影像质量会有所下降。如果相反，打印分辨率高于影像分辨率，打印出来的影像质量是否就会提高呢？如果影像分辨率为150ppi，打印分辨率却是600dpi，那打印出来的影像就会用4个打印点表示1个像素。似乎图像质量会因此更高，但实际上因为同一个像素所包含的信息是相同的，这样操作几乎对打印出来的影像质量没有多少改善，却对时间和内存有些浪费。

图2-1-2、图2-1-3、图2-1-4是Photoshop中对同一张图片的不同描述。我们可以看到，图片本身的分辨率为4288×2848像素，如果某每英寸要求300个像素（打印或显示），则该图片大小为36厘米×24厘米；而如果该显示设备或打印设备只能达到每英寸72个像素的标准，则该图片将表现为150厘米×100厘米大小；如果不想改变影像的大小，则只能如图2-1-3那样，重定影像的像素，结果我们看到改变后的同一影像其分辨率改变成了1030×684像素。很显然，原始图片不少的信息量都丢失了。可见，图片分辨率、屏幕分辨率和打印设备的分辨率，三个分辨率概念有所不同，但在实践中又会相互牵连彼此影响。只有弄清楚了三者的区别联系才能更好地控制画面的大小和质量。

有了前面的基础，我们可以进一步来多了解几个相关的概念。比如，大家肯定会碰到拍摄分辨率问题。什么是拍摄分辨率呢？实际上，就是在使用数码相机拍摄时对影像大小的选择——指定即将拍摄的图片的像素。数码相机一般都会提供三个等级的选择，用模糊的名称来表示，比如标准（good）、较好（better）、最好（best），或者基本（basic）、好（fine）、非常好（super fine）等。但一查阅说明书，我们就知道，其实质含义是指定影像的分辨率，比如640×480、1024×768、1600×1200等。很显然，如果想获得清晰度高、尺寸又大的影像就要选择最高的这一挡，而如果要节约储存空间，或者图片仅仅是在网络上发布，就可以选择比较低的那一挡。并且，选择低的这一挡，还可以有效提高拍摄效率。

除了拍摄分辨率，扫描仪的分辨率也是我们从事数码摄影可能会碰到的问题。扫描仪分辨率与数码相机的拍摄分辨率是非常类似的，都是决定所获得的数码影像的大小和分辨率问题，只不过使用的机器设备有些差别而已。一般来说，选购扫描仪，当然是分辨率越高越好。但具体使用时，则应根据需要调节，不能盲目求高。如果影像扫描分辨率过低，会导致输出的效果粗糙模糊；如果扫描分辨率过高，则数码影像中会产生超过所需要的信息，不但减慢扫描、处理以及打印的速度，而且还会在打印输出时使影像色调的细节有所损失。

此外，还有最高分辨率、输出分辨率、投影仪分辨率等概念，这里我们就不一一分析了。

六、数码影像的文件格式与压缩方式

数码影像的文件格式，对于数码相机来说，又叫储存格式。所有的计算机文件都需要一个相应的保存、管理方式——在计算机技术中，这种保存、管理数据的不同方式，就是用“文件格式”这一概念来分类的。很显然，数码影像也有其相应的文件格式，其中有一些还直接用于数码相机对影像的记录。不同公司开发了不同的影像数据处理方式，以适合不同的软件需要。因此从理论上来说，影像的文件格式种类是无穷多的。但在实际的应用中，我们了解常见的六七种数码影像文件格式就基本够用了。

由于数码影像的数据量相当大，在条件允许的情况下，对其适当进行简化是一个非常必要的工作。这样就可以很好地降低影像文件的大小，节约储存空间，还可以有效提高影像的传输速度和打印速度。具体来看，简化数据的方法有很多种，我们称之为不同的数据压缩方式。比如，从大的方面可以将各种压缩方式分为有损压缩和无损压缩两大类。其中，有损压缩虽然对影像的质量，尤其是色彩、细节有所损失，但又具有压缩率大的优点，因此常用于网络传输等方面。而无损压缩则是采用分段编码的方式来进行，即对相同的色彩只记录一次，而把重复的数据删除，从而减小文件尺寸。这种方式可以保持原影像的质量，但压缩率比较低，多用于与专业影像处理相关的各种用途。

由于不同的数码影像文件格式往往会采用相应的压缩方式，因此，我们完全可以在介绍影像格式的同时，对常见的压缩方式作一个基本的了解。但这并不是说，一个影像格式就必须会采用某一种独特的数据压缩方式。实际上，同一种压缩方式完全可能被不同的数据管理方法——即文件格式采用；而在同一种文件格式中，因为不同的压缩方式具有不同的优点，也完全可能同时采用两种、甚至多种不同的压缩方式。我们还是在对具体的文件格式介绍中来逐一了解吧。

1．JPEG格式

JPEG是英语Joint Photographic Experts Group（联合影像专家组）的缩写。它是国际标准化组织为避免数码影像领域的无序竞争而设立的专门负责制定数码影像标准的一个机构，同时也指其所制定的标准，即一种影像数据格式。这种影像格式是数码相机最常采用的影像储存格式。最大的优点是支持RGB、CMYK和灰度色彩模式，且压缩后色彩深度仍然是24位，也是常用于影像预览和网页制作，是使用频率最高的影像格式之一。JPEG属于有损压缩方式，压缩的比例越大，对影像质量的影响也越大。

与之类似，后来又推出了改进版JPEG2000格式。其可压缩比比前者提高了约30%，且既支持有损压缩，也支持无损压缩。另外，原来的JPEG格式影像再现在屏幕上是由上而下慢慢显示的，而JPEG2000则具有“渐显”的特性，即先出现影像的轮廓，然后再逐步传输数据，提高画面质量，使影像由朦胧变清晰。

两种文件的扩展名都是jpg或jpeg。因此，实际上在我们今天的使用中，是无法直接知道究竟是JPEG格式还是JPEG2000格式的，只有看其是否具有“渐显”特性来判断，且这个判断几乎也没多大的意义。人们不少时候把这两种有区别的格式都叫做JPEG格式。

2．TIFF格式

TIFF是英语Tag Image File Format的简写。这种格式由于是微软公司联合其他公司开发的，且得到了苹果（Macintosh）和IBM的支持，成为计算机中使用频率最高的影像格式之一，常用于不同软件和不同电脑平台之间的相互转换。其支持RGB、CMYK、Lab和灰度等色彩模式，采用先进的LZW（Lempel-Ziv-Welch）数据压缩技术，且支持24位色彩深度。因此，储存的影像层次丰富、细节呈现较好，在专业领域比较常见。

3．BMP格式

BMP格式是Windows系统为其“附件”中“画图”功能专门开发的格式。几乎没有什么很突出的优点，但由于Windows的普及率实在太高，这种格式也跟着成了一种常见的影像格式。

4．GIF格式

GIF是一种高度压缩的文件格式，只支持8位色彩深度，是一种特别适合高速传输的影像格式，常用于通讯和网页制作当中。比如，不少QQ表情就采用的是这种影像格式。

5．PSD格式

PSD格式是Photoshop软件自动默认的影像格式，其最大特点是保存的信息多，包括图层、通道、色彩模式等信息，非常便于影像的重新修改和制作，且支持全部色彩模式。获得的影像质量良好，是一种专业影像处理格式，得到了不少照排软件的支持，缺点是文件数据量比较大。

6．PostScript格式和EPS格式

PostScript格式是Adobe公司开发的，用于激光打印机输出的文件格式。由于Adobe公司在业界的突出影响力和该格式自身的优势，其几乎已经成为了页面输出上的工业标准。而EPS则是PostScript格式压缩后的文件格式，其最大优点是可以在排版软件中以低分辨率预览，在打印时以高分辨率输出，所以，在打印输出时既可以提高工作效率，又可以保证足够的影像质量。作为一种专业格式，也具有较好的兼容性，被多种软件支持，且同样支持Photoshop的所有色彩模式，但不支持Alpha通道。

此外，PNG、PICT、PCX、Film Strip、Flash Pix等影像格式也比较常见。但我们这里重点不是讲数码影像的处理和运用，而是从数码摄影的角度出发，让大家对“数码影像格式”这个概念有所了解，因此就不再一一展开了。

七、显示屏与输出接口

数码相机在外形结构上与传统相机大同小异，主要差别通常就是数码相机机身背后有一小型的液晶显示屏，还有几个样式不同的输出接口。

液晶显示屏，即平时所说的LCD显示屏，其英文原文为Liquid Crystal Display，用途主要为：拍摄完后可以回放作品，从而方便拍摄者取舍；显示数码相机的菜单以及所拍或相机状态参数数据，方便操作者调节和控制；在近摄或特别角度拍摄时用作取景，方便构图和观察。使用液晶显示屏的注意事项主要有三点。一是LCD显示屏的像素往往是有一定限度的，其色彩和亮度一般都可以适当调节，所以它只能给我们提供一个大概的图片效果，而与实际的拍摄效果有所差别——换句话说，不能过于依赖它来做色彩和细节的观察，而应主要利用其做菜单操作和特殊时候的取景构图。二是虽然利用LCD显示屏取景构图比较方便，且没有取景视差，但耗电量惊人，只使用光学取景器拍摄的耗电量通常只有总使用LCD取景拍摄的三分之一！并且，后者在光线强烈的情况下效果可能并不良好，所以，如果外出拍摄，没有足够的备用电池时，应尽量减少LCD的使用频率，以保证拍摄用电。最后，同其他液晶显示屏一样，数码相机的LCD显示屏也比较容易损坏，尤其是色彩、亮度等方面——如果长期多次在高光或过热过冷的环境中拍摄，其质量会明显损失。数码相机所遭遇的环境多变肯定比家里的电脑、电视液晶屏复杂得多，所以一定要更小心地保护。

输出接口，也叫“串行界面”，指数码相机用于与电脑等设备相连接，将已获影像信息向外传送的端口（图2-1-5）。通常一台数码相机会拥有两种信号输出线路。一种往往是SCSI（Small Computer Systems Interface）小型计算机系统接口，或者USB通用串行总线接口；另一种一般是视频输入接口。SCSI接口和USB接口用于与计算机的连接；视频接口用于将数码相机连接到电视、录像机等有视频输入接口的设备上，以便观看所拍摄的内容，或者将之记录下来。

八、模数转换器与数字信号处理器

数码相机在内部结构上，与传统胶片相机有很多共同处，比如镜头成像、光圈与快门系统、测光系统、自动曝光系统、自动聚焦系统等都是非常相似的。不同的部分则主要有影像传感器、模数转换器、数字信号处理器、存储介质等内容，我们这里就来对其做一点常识性的介绍。

模数转换器，又称A/D转换器，即“模拟/数字”转换器（Analog-Digital converter）。顾名思义，其作用是将影像传感器产生的模拟影像信号转换成数字信号，并传输到数字信号处理器的一个装置，或者说一段电路。

影像处理器，又称“DSP芯片”（Digital Signal Processor），它可以算作数码相机的大脑，作用是通过一系列数学运算，对数码影像进行管理和优化，具体包括白平衡、伽玛校正、边缘校正、色彩平衡等。从本质来看，完全可以视为一个专门用于处理数码影像的微型单片计算机。其性能将直接影响影像的质量，也会对拍摄时自动聚焦的速度、拍摄延迟等产生明显的影响。

九、影像传感器

如上一章讨论数码相机与传统相机的区别时所说的那样，影像传感器是数码相机非常重要的核心部件之一，对影像的质量有决定性的影响。模数转换器和数字信号处理器处理的信号就是由其产生的，如果它的质量有问题，后端的这些元件工作得再好也没有多大的意义。那么究竟什么是数码相机的影像传感器呢？简单地说，就是将光信号转变为电信号的一块半导体光敏元件，或者直接叫做数码相机的“影像感测组件”（图2-1-6）。最常见的有CCD（光电耦合元件）和CMOS（互补型金属氧化物半导体）两大类。

无论是作为影像传感器的CCD/CMOS，还是用于自动曝光、自动聚焦的CCD/CMOS，其基本结构都是一样的，都是由数十万只、几百万只，甚至千万只微型光电二极管构成的固态电子元件。每一只光电二极管都能记录下投射到它表面的光线强度，光越强，产生的电荷就越多，相机就能以此在一定程度上判断其拍摄的条件。而对于作为影像传感器的CCD/CMOS来说，每一只光电二极管就是数码影像的一个像素，被摄体不同部位的明暗状况在CCD或CMOS上就正好反映为不同的电荷强弱，从而完成了影像的光电转换，即影像信息的捕捉。但获得的这个影像还只有亮度，换句话说，还只是黑白照片，大自然的色彩如此丰富，数码相机是如何来表征色彩的呢？主要是利用了光的加色法原理，将大自然的丰富色彩简化为红绿蓝三原色（个别高档数码相机的影像传感器也有采用青品黄三补色的）分别进行处理，最后再叠加获得拍摄对象的色彩效果。具体有使用矩阵滤光器、三片影像传感器、将同一片影像传感器分别曝光三次等办法。由于前面已经有所涉及，这又是比较理论的问题，我们就不再详细展开了。

由于影像传感器在数码相机中的突出地位，我们在选购数码相机时往往需要对影像传感器做一点单独的考察。衡量一款影像传感器的性能，我们主要可以从四个方面去进行考察：像素、面积、制作工艺以及基本的工作原理等。

首先来看像素问题。对数码相机的影像传感器来说，每一只光电二极管就是数码相机的一个像素。那么，为了获得色彩更丰富、细节更清晰的影像当然是像素越多越好了。正因为如此，在上一章回望数码相机的发展历程中，我们就不难发现，影像传感器的像素提高是过去十几年最重要的一个变化。但仅仅对于影像传感器来说，像素尚且不是决定其质量的唯一因素，更何况对于数码相机，还有镜头、模数转换器、数字信号处理器等重要构成部分。单纯提高像素，有时并不能获得理想的数码影像。这就是为什么我们时常会发现消费级800万像素的数码相机还不如600万像素的数码单反相机拍摄质量好的重要原因。

一般认为，在相同像素、同等制作工艺条件下，影像传感器的面积越大越好——因为这样每一只光电二极管可以更充分地感光，还能相对地减少干扰和噪点。尤其是在数码相机像素越来越高（也就是说集成的光电二极管越来越多，越来越密）的情况下，影像传感器的面积成为大家衡量一台数码相机质量的重要标准。具体来看，影像传感器的面积有对角线表示法和长乘宽表示法两种。前者主要用于家用消费类数码相机，后者则在单反相机的说明书中常用。我们知道传统胶片135相机的成像面积是36毫米×24毫米，120相机的成像面积是56毫米×70毫米，而APS相机则有P型（9.5毫米×30.2毫米）、H型（16.7毫米×30.2毫米）、C型（16.7毫米×25.5毫米）三种画幅。对于数码相机的影像传感器来说，其面积往往都明显小于这个标准。比如家用数码相机的影像传感器对角线往往只有2/3英寸、1/3英寸，甚至1/4英寸；即便是新出的专业数码相机，其影像传感器面积往往也只有APS-C的画幅大小，只有极个别高端的专业数码相机才具有和传统135相机相同的36毫米×24毫米画幅大小——这就是我们前面已经介绍过的，这两年非常热门的所谓全画幅数码相机。即便如此，同传统的120相机、大画幅技术相机相比，其成像面积也依然是相当小的。当然，对于数码相机的影像传感器来说，其面积也不是越大就越好，而是应该根据需要来控制，过大面积的传感器对数码相机的小型化、轻便化显然是很不利的。

再来说一说数码相机的影像传感器制作工艺和基本工作原理。只有原理先进、设计巧妙、制作工艺又好的影像传感器才符合我们一般所认为的“像素越多越好，面积越大越好”的基本规律。而工艺和设计是否好，作为我们普通消费者还是难以判断的，于是就出现了“品牌”这样的概念。一般认为，大厂的产品还是比较值得信任的。目前，影像传感器的研发、生产尽管有很多机构参与，但主要的技术还是掌握在索尼、飞利浦、柯达、富士、三洋、夏普、松下、佳能等厂商手中。每一个厂商对影像传感器的研发、生产往往都有自己独立的系统，因此，从该厂商一贯的产品出发来判断其新产品中的影像传感器质量是一种比较可行的办法。对于消费者来说，这是选购的一个技巧；而对于生产者来说，则对其提出了更高的要求——不仅开发、生产时要不断提高质量，对出了问题的产品更应搞好售后服务，否则，自己的“品牌”受损，最后吃亏的还是自己。

根据基本的工作原理或者说法的不同，常见的数码相机影像传感器除了普通的CCD、CMOS外，还有富士超级CCD、弗文（Foveon）公司的Foveon X3传感器等等。

一般来说，CMOS相对于CCD具有成本低、耗电少，能适应闪光连拍，有利于抓拍等优点。这就是佳能公司能在其专业数码相机中也使用该传感器且能不断降价的原因之一。

而Super CCD技术似乎更为成熟，至少被接受的范围更大，具有极高的性价比。传统CCD的排列方式是将感光二极管采用正方形方式排列。而Super CCD是将常规的正方形矩阵改良成为45度倾斜角的蜂巢式设计，这样可以将原先的水平与垂直扫描线各提升至约1.6倍，这就比传统CCD提高了约60%的分辨率。传统正方形矩阵CCD是利用信号控制信道的方式来控制感光二极管，Super CCD将此通道一起移除，利用移除后的空间来增加感光二极管的感光面积，所扩充的面积约为传统感光二极管的两倍多。同时提高了光线敏感度，减少了噪点，使整体信噪比得到提升。另外，Super CCD能够有效地表现出更多灰阶的层次，在色彩浓度的表现方面也有所提升，带来了更为鲜艳的色彩。目前富士的Super CCD已经发展出了好几代，而且还在继续更新中，被认为是一种很有前途的影像传感器。

弗文是美国一家专门开发影像捕捉技术的公司，Foveon X3是该公司利用硅特有的颜色分离特性研制的独具特色的影像传感器。它使用了类似传统胶卷感光的概念，当硅片曝露于光线中，蓝光在接近表层处被吸收，绿光在中间层被吸收，红光在硅片深层处被吸收，不同像素分别捕捉红、绿及蓝光等影像信息。影像传感器像素元件被固定在硅中相应不同的深度，这样红光、绿光、蓝光都可以被每一层像素及时捕捉。Foveon X3传感器最大的特点是色彩真实，色彩深度要超过其他类型的影像传感器，基本可以达到反转片的色彩水平。适马SD15数码单反相机就采用了最新的Foveon X3技术。不过到目前为止Foveon X3传感器仅仅用在了适马数码单反相机上，国内用户并不多。

十、存储介质

影像传感器获得的电信号经过模数转换器变成了数字信号，这些影像的数字信号经过数字信号处理器优化后，需要保存下来，保存它们的这个器件，我们就称之为“存储介质”或“存储媒介”。数码相机的存储介质有两大类：内置固定式和外置装卸式。所谓内置固定式存储介质是指在生产时就已经和数码相机结合在一起的储存器。其最大优点是可以直接拍摄，而不必单独另配存储介质；缺点则是存储空间较小，拍摄不了多少张照片，并且在外出时，当存储空间满了，无法进行更换，只能删除已有的照片才能继续拍摄。而外置装卸式存储介质则可以轻松地更换，让数码相机可以拍摄更多的照片。所以，一般数码相机中都采用外置可装卸式存储介质（也有极个别的数码相机既有内置固定式又有外置装卸式两种存储介质），而内置固定式存储介质则常见于手机、MP4以及数码摄像机等附带着拍照功能的数字产品。外置可装卸式存储介质，通俗的称呼叫“影像储存卡”，最常见的有以下几种。

1．CF卡

CF（Compact Flash，图2-1-7）卡是由美国SanDisk公司1994年率先推出，其最大优点是兼容性较好：一个原因是其内置有操作系统，可以兼容大部分电脑的操作系统；二是因为它能同时支持3.3伏和5伏的电压，可以在这两种电压下工作。其缺点是体积较大，且适应气候的能力较弱——如果相机采用CF卡，在零摄氏度下，相机有可能罢工。具体来看，CF卡还因接口标准的差别分为两种类型：CF Type Ⅱ和CF Type I。从物理结构上来看，CF Ⅱ卡和CF I卡的每个插孔的间隔大小一样，但是CF Ⅱ卡比CF I卡厚一些，容量也更大一些。另外，CF Ⅱ卡比CF I卡插槽要宽，所以CF Ⅱ卡不能在CF I卡插槽上使用。

2．SM卡

SM（Smart Media，图2-1-8）卡又叫“聪慧卡”。最早是由东芝公司在1995年11月发布的Flash Memory存储卡，三星公司在1996年加入，成为主要的SM卡厂商。为了推动Smart Media成为工业标准，1996年4月成立了SSFDC（即Solid State Floppy Disk Card，所以SM卡又叫SSFDC“固态软盘卡”）论坛。该卡由于自身没有控制电路，而且由塑胶制成（被分成了许多薄片），重量只有2克左右，明显具有体积小且非常轻薄的优点，至今被众多的厂家支持，广泛应用于数码产品，比如MP3播放器当中。但也因为其自身没有控制芯片，所以兼容性较差，不同厂家和不同设备甚至不同型号间的SM卡都有可能互不兼容，无法互换使用。尤其是对于数码相机来说，这是一个重大的问题，所以一般只有一些老款数码相机，比如奥林巴斯和富士的一些产品采用其作为存储介质。在新推出的数码相机中几乎已经没有采用SM卡的产品了。

3．微型硬盘

微型硬盘（Micro Drive，图2-1-9）由美国IBM公司首创，大小与CF卡类似，容量却大得多。尽管当年其价格比较高，但从性价比来看，似乎还是很划算的。其接口与CF卡Ⅱ型接口一致，但经过几年的竞争，微型硬盘已经退出主流存储介质行列，大部分数码相机已不支持微型硬盘存储。

4．记忆棒

索尼一向独来独往的性格造就了记忆棒（Memory Stick，图2-1-10）的诞生。这种口香糖型的存储设备几乎可以在所有的索尼影音产品上通用，具有外形小巧、稳定性较高、版权保护功能等优点。缺点则是通常只能在索尼的数码产品中使用，兼容性不够好，容量也不够大。为了克服这个缺点，索尼联合SanDisk公司共同开发了Memory Stick Pro，也就是常说的“长棒”。该新产品外形体积较传统记忆棒均没有变化，但是可以实现8GB甚至更高的容量，且传输速度更快，在新的索尼产品中使用较普遍。为了在MP3等电子产品中使用记忆棒，索尼还开发了叫做Memory Stick Duo的产品，也就是常说的“短棒”。其外形尺寸仅为普通Memory Stick的1/3，重量也缩小了一倍，仅为2克，因此非常便于携带，被大量地应用于小巧的手机、数码相机、音乐播放器等数码产品中。2003年，在Memory Stick Pro的基础上索尼又设计制造了Memory Stick Pro Duo。这是一种对Memory Stick Duo进行改进，将Memory Stick Pro和Memory Stick Duo结合起来了的新产品。采用更高密度的叠加技术，既支持串行传送，又支持并行传送，所以理论上能以最大量160Mpb/s的速度传送数据——这对宽带时期高级应用程序快速、简便地复制高分辨率的数码影像提供了很好的解决办法。

5．SD卡

SD卡（Secure Digital，2-1-11）又叫“安全卡”，由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，却拥有高记忆容量、快速数据传输、极大的移动灵活性以及良好的安全性等突出的优点，被称为“新一代记忆设备”实在是名不虚传。SD卡采用高性能的9针接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其记忆的信息。而且是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。此外，保护开关和防盗版设计都使其成了名副其实的“安全卡”，再加上传输速度和容量的不断提高，使之成了非常受欢迎的一种存储介质，被广泛应用于音乐、电影、新闻，当然也包括数码照片等多媒体文件的保存。

6．MMC卡

MMC（Multi Media Card，2-1-12）卡常译作“多媒体存储卡”，是由美国SanDisk公司和德国西门子（Siemens）公司共同开发的一种多功能存储卡。与传统的移动存储卡相比，其最明显的外在特征是尺寸更加微缩——只有普通的邮票大小（是CF卡尺寸的1/5左右），外形尺寸只有32毫米×24毫米×1.4毫米，重量不超过2克。这一号称世界上最小的半导体移动存储卡对越来越追求便携性的各类手持数码设备无疑提供了强有力的支持。MMC在设计之初是瞄准手机和寻呼机市场，之后因其小尺寸等独特优势而迅速被引进更多的应用领域，如数码相机、PDA、MP3播放器、笔记本电脑、便携式游戏机、数码摄像机乃至手持式GPS等。另外，由于采用更低的工作电压，驱动电压为2.7～3.6V。MMC比CF和SM等上代产品更加省电，但目前MMC卡正在被SD卡逐渐取代。

7．xD卡

xD卡（图2-1-13）是由日本奥林巴斯株式会社和富士有限公司联合推出的一种新型存储卡，多用于富士和奥林巴斯系列相机，有着极其紧凑的外形，仅有一张邮票大小，外观尺寸仅为20毫米×25毫米×1.7毫米，重量仅为2克。采用单面18针接口，理论上影像存储容量最高可达8GB，而且其读写速度也更高，读出速度可达5MB/s，写入速度也可达3MB/s左右，功耗也较低。虽然xD卡目前的价格相对有点儿贵，不过随着闪存芯片及其他存储卡价格的不断下滑，xD卡的价格将有较大的降价空间。xD卡也有缺点，比如使用时，应尽量不要用读卡器格式化xD卡，否则可能会造成该卡的格式错误，使其无法存储照片，造成死机现象。在用读卡器传输影像时，也应该用复制操作，而不宜进行剪切操作，而作删除操作时只能通过数码相机自身的删除功能，否则也可能会造成存储卡的故障。

很显然，数码相机的影像存储介质还有很多种，既有曾经用过现在已经基本不再使用了的1.44MB软盘、8厘米可记录盘片，也包括各种正在开发的新一代产品。但仅就目前来看，了解和掌握以上七种，基本已经够用了。

十一、相当感光度与噪点

感光度是胶卷的一个基本性能，指的是其对光的敏感程度。通常因化学乳剂的成分和制作工艺的不同而不同，可分为高速片和低速片两大类。具体有ASA（美国）、DIN（德国）、ISO（国际标准化组织）、GB（中国国家标准）等多种表示方法。我们通常使用的胶卷一般都是ISO100，如果是ISO200、ISO400则可以适应更暗的拍摄条件。

对于数码相机来说，感光的不是胶片，而是以CCD或CMOS为代表的影像传感器。不同的影像传感器对光的敏感程度当然也有区别，也就是说，每一块影像传感器都如同传统胶片一样，有一个基本性能叫做感光度。但是，由于数码相机的影像传感器是内置在数码相机里，无法像传统摄影胶片一样能够轻易更换，而拍摄的环境亮暗变化又很大。于是，为了方便起见，我们就把影像传感器相当于传统胶片的感光度也叫做该款数码相机的“相当感光度”。换句话说，数码相机的感光度是不可以调节的。但拍摄后产生的信号在进行模/数转换前需要进行放大，我们可以通过一定的电路控制该信号的放大倍率，从而在一定程度上让画面变亮和变暗。有的数码相机其“相当感光度”是不可以调节的，但多数都提供了一定的变化范围，在高档数码单反相机中，甚至ISO值的变化范围可能还很大，高达ISO12800的机型现在也并不少见了。即便如此，我还是不建议大家使用该功能。因为，同传统摄影类似，使用更高的感光度，虽然可以在更暗的拍摄环境中工作，但拍摄的画面质量，尤其是细节和色彩往往都会有所损失。对数码相机来说，过大的信号放大倍率通常都会引起更明显的噪点，表现在影像中就是画面质量下降，甚至直接出现不少噪点。一般说来，控制数码影像的亮暗还是应该尽量采用增加外部照明的办法，只有其他办法不行的情况，才考虑适当地调高数码相机的ISO值（即相当感光度）。

噪点是很多电子设备都存在的问题。有信号，就必然有干扰信号，关键在于信噪比怎么样。对于数码相机来说，我们最关心的就是画面质量，所以，将其直接称为“数码噪点”也许更合理。除了刚才说到的采用较高的相当感光度会产生数码噪点外，数码相机噪点的大小还取决于数码相机元件本身的性能、设计以及降噪的技术——这就从另一个角度解释了为什么像素低一些的单反相机拍摄效果却比像素更高的消费级数码相机更好的原因。此外，拍摄时曝光不足、速度太慢、温度太高等，也会增加数码影像的噪点（图2-1-14和图2-1-15），我们对此应有足够的认识。

十二、数码变焦

变焦是相机非常重要的一种功能。在数码相机中，除了镜头的光学变焦功能外，还有一种叫做“数码变焦”的功能。并且，其变焦倍数往往比同一款数码相机的光学变焦功能高出好多倍，从而给人以一种非常先进、非常迷人的感觉。而实际上，所谓的数码变焦功能完全没有任何意义。数码变焦的实质是在镜头原视角范围内选取一部分影像进行放大，从而让影像充满画面，实现类似于镜头“推上去”了的感觉。但因为本来采集的数据信息有限，这种放大了的影像其不足的像素就只能是靠数码相机中的电脑芯片来“猜测”——根据其旁边的像素特征来定义这些新的像素——这样，影像的质量必然会有所下降。数码“变焦”越大，离真实的色彩和细节呈现就越远。所以，对追求高清晰度照片质量的摄影者来说，这一功能完全是没有价值的。另一方面，这样的“放大”功能，我们可以在电脑中通过图片处理软件轻易地进行，且放大的倍率往往还可以更高，而不必依靠拍摄时所谓的“数码变焦”功能。当然，对于既不会电脑操作，又对画质没有什么要求的普通消费者来说“，数码变焦”的确可以让他们获得“靠得更近”的乐趣。

数码相机中特殊的内容还有很多，但从学习和使用的角度来看，了解以上十几个名词，应该就有了一个大概的准备。剩下更多更详细的介绍，我们就放到后面再进行吧。