1.4 数码相机的基本特点

数码相机拍照快捷方便，是其深受欢迎的主要原因。除此之外，数码相机的关键技术与传统相机比较，还有很多特点。

1.4.1 数码相机与传统相机的不同

自从数码相机问世以来，就有很多人提出传统相机是否会被淘汰的问题。目前，人们把过去与相机、胶卷、药水、相纸等相关的摄影及制作工作叫做“传统摄影”，把数码相机、存储卡、计算机、打印机、因特网等相关的摄影及制作工作叫做“数码摄影”。

数码相机在拍摄和处理图像方面有着得天独厚的优势。随着计算机的普及对电脑图像处理技术的认同，数码相机不再是一种时髦的东西，而逐渐进入实用阶段。那么它的关键技术与传统相机有哪些不同？下面将一一对比说明。

镜头

相机的镜头对成像质量的好坏起着重要的作用。一般原则就是较有名气的相机制造公司（如佳能、尼康、奥斯巴斯和富士）所制造的镜头较好。

使用过光学相机的朋友都知道，一部相机最昂贵的部分往往是它的镜头。数码相机的镜头和普通光学相机的镜头有相通之处。不过，因为数码相机的感光单元CCD相对于普通的35mm胶片来说要小很多。因此，比较短的镜头就可以完成较大的变焦范围，所以我们看到的数码相机大多机身很小巧。但是也有例外，比如说尼康的专业数码相机D1的CCD大小就接近于35mm胶片，所以D1可以采用尼康35mm相机所用的各种镜头，能更换镜头是高级相机的必备功能，但是其价格不菲。

在数码相机的各项指标中，大多数码相机都有光学变焦镜头，但其变焦范围非常有限，很少有超过10倍的，所以这类数码相机一般都可以安装附加的远距照相镜头和过滤器。有一些数码相机还有数码变焦功能，可以使变焦范围再度扩大，但是千万不要被这些所迷惑。因为数码变焦只是将像素点扩大，而实际的分辨率却丝毫未变。

快门

快门的速度是数码相机的另一个重要参数。在民用数码相机中，快门速度最快的恐怕要数OLYMPUS的C-2500L了，它具有1/10000s的快门。其他的民用数码相机的快门大多在1/1000s之内，基本上可以应付大多数的日常拍摄。快门不单要看“快”，还要看“慢”，就是快门的延迟，比如C-2020Z最长具有16s的快门，用来拍夜景足够了，但是快门太长会增加数码照片的“噪声”，就是照片中会出现条纹。还有更高级的相机采用了“B”快门，但很少见。

分辨率

数码相机的分辨率取决于它总共的像素，而不是每英寸的像素数，这和计算机显示器的分辨率相似（如VGA格式的13英寸显示器和17英寸同样格式的显示器，它们的分辨率就是相同的），所以数码相机制造商采用了显示器的常规术语：VGA为640×480像素（307 200）,VGA为800×600像素（480000）,VGA为1024×768像素（768 432）。显而易见，100万和200万像素的数码相机远远超过了显示器可达到的分辨率。事实上，大多数标为200万像素的数码相机都超过了显示器可达到的分辨率。

但是，一些宣称高分辨率的数码相机其像素指数并不是完全精确值。很多制造商鼓吹其高分辨率，而这很可能是通过软件处理得到的数值而不是通过相机本身。所以，在选择时有一点要明确，分辨率并非是衡量数码相机质量与价格的主要标准。

可操纵性

数码相机的可操纵性也是一个必须考虑的问题。优秀数码相机设计的控制按钮能方便操作，并且只用手触摸就能感觉出不同功能的按钮。例如，对焦距、曝光度等数码相机上可调节的功能进行设置时，相比使用数码相机机身外部的按钮，还是通过显示屏上的菜单模式设定调节起来更得心应手一些。与爱克发、尼康、菲利浦的系列产品一样，SLR型数码相机具有旋转接头设计，它的镜头和闪光灯像可旋转的LCD一样，可作270°旋转，使多角度拍摄变得更为简单。

一般来说，数码相机除了自动拍摄模式外，还必须具有光圈优先模式、快门优先模式。光圈优先模式，就是由用户决定光圈的大小，然后数码相机根据环境光线和曝光设置等情况计算出快门的速度，这种模式比较适合拍摄静止物体。快门优先模式，就是由用户决定快门的速度，然后数码相机根据环境计算出合适的光圈大小，这种模式比较适合拍摄移动的物体。

关于数码相机的尺寸，也有一些问题需要考虑。如果是一个傻瓜式相机，可以方便地装在衣袋里，但如果是一个带有变焦镜头的数码相机，就要考虑到它的重量、镜头的位置（在相机的前部还是旁边），以及是否可以放在衣袋里等。

电源

电源是数码相机的关键配置，数码相机不像摄像机那样要求使用大电池，它一般使用AA可充或不可充电池，所以它的重量也就不是什么问题。但是，数码相机的耗电量非常大，所以必须配备额外的电池。

现在几乎所有的数码相机都具有一个小的LCD取景器，一般为2英寸或更小，用来预览或浏览拍摄的图像。当发现拍摄的照片不太好时，就可以立即将其删除，所以LCD又可作显示屏使用。当然，有些数码相机还备有传统的光学取景器。LCD显示屏通常为彩色的，需要耗费大量的电能，有一些具有传统目镜取景器的数码相机，为节省电能，可以关掉LCD显示屏。

1.4.2 数码相机的感光元件

提到数码相机，不得不说到数码相机的“心脏”——感光元件。传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，与传统相机相比，数码相机的“胶卷”就是其成像感光元件，而且与相机是一体的，是数码相机的“心脏”。感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。目前，数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷耦合）器件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。

感光元件工作原理

电荷耦合器件图像传感器（Charge Coupled Device,CCD）是用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模/数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想象来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

CMOS又称为“互补性金属氧化物半导体”，是Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写。它的结构相对CCD较为简单，与集成的电路大致相同，所以价格比较低。它是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，并使其在CMOS上共存着带N级（负电）和带P级（正电）的半导体，利用这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录并解读成影像。

两种感光元件的不同之处

由两种感光元件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高。同时，这几年来，CCD从30万像素开始，一直发展到800万以及更高，像素的提高已经到了一个极限。

在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄像头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。一时间，是否具有CCD感应器便成了人们判断数码相机档次的标准之一。

CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低，CCD为提供优异的影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一像素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，电源消耗量比CCD低。CMOS影像传感器的另一优点是与周边电路的整合性高，可将ADC与信号处理器整合在一起，使体积大幅缩小。例如，CMOS影像传感器只需一组电源，CCD却需三或四组电源，由于ADC和信号处理器的制程与CCD不同，要缩小CCD套件的体积很困难。但目前CMOS影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生，未来CMOS影像传感器是否可以改变长久以来被CCD压抑的宿命，往后技术的发展是关键。

1.4.3 数码相机的取景器

数码相机的取景一般有两种方式，一种是通过液晶显示屏，另一种是通过目镜取景器。

与LCD取景器相比，目镜取景器有许多优点。首先，可以避免因开启LCD而过度耗尽电量，从而可以增长拍摄时间和电池的使用寿命。其次，在室外拍摄时，它可以避免因LCD反光导致的取景误差。

下面详细讲解一下光学取景器、TTL光学取景器、电子取景器这3种取景器的不同之处。

光学取景器

不管相机的镜头是定焦还是变焦，光学取景器的取景都是不变的，它工作时与镜头无关，只是模仿镜头的视角和焦距。家用傻瓜型相机（包括家用级数码相机）大多使用这种取景方式。

取景器进光孔的大小决定了图像的清晰程度，对于戴眼镜的用户而言，有相对大一些的光孔就显得比较重要了，因为眼镜会使他们的眼睛离取景器较远，这样就不可能准确地取景。现在有些取景器配备了可以进行屈光度调节的功能，使拍摄者在拍照时可以不戴眼镜就可进行较为准确的取景。不过，只有近、远视者才可以进行屈光调节，对于视力正常的拍摄者而言，屈光度调节毫无意义。

光学取景器应尽量靠近镜头的光轴中心，以减少取景视差。之所以会出现视差，是因为相机镜头和取景器是从不同位置观看拍摄对象的，因而它们各自看到的景物也是存在一些差异的。一般来说，光学取景器不能100%显示镜头所拍摄图像，大概只有实际帧的85%或更少，这就是开发TTL取景器的原因。

TTL光学取景器

TTL光学取景器通常配备在较昂贵的数码相机上，它可显示镜头所拍摄到的图像。在传统胶卷相机中，绝大多数已经采用这种取景方式。

不同TTL取景系统的工作方式是不同的，在具体使用时，所能显示的细节也不尽相同，但它们都是通过将穿过镜头的光线反射或散射，从而达到取景的目的。所以，对于使用TTL光学取景器的数码相机来说，通过液晶屏和取景器所看到的图像是一致的。

电子取景器

电子取景器的优点与TTL光学取景器一样：显示待拍景物的全貌，在日光下可以看到，并且可以显示光圈、快门速度等拍摄信息。除此之外，它还可以显示数码相机菜单，这是其他取景器所无法做到的。

电子取景器的缺点可归纳为3条：①与光学取景器、TTL光学取景器不同，它需要大量的电能；②类似于LCD，容易反光，从而影响取景的准确度；③与光学系统相比显得比较粗糙。最后一项会显得很重要，因为这样的系统无法显示拍摄帧里的最小细节，比如人眼是不是睁开的等。