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目前数码影象的发展现状与前景

发布时间:2021-07-22 03:31:14 阅读: 来源:高速卷帘门厂家

数码影象的发展现状与前景

随着新千年第一年的结束,人类迎来了新世纪。回顾整个的二十世纪,人类在科学技术领域里最伟大的进步,不是原子弹的爆炸和航天飞机的上天,而是信息技术的发展;人类在艺术领域中最重在的突破,不是电影和电视技术的发明和发展,而是数码影象技术的诞生。数字影象是真正的科学技术与文化艺术完美结合的产物:是真正的信息革命的产物。

广义地说,数字影象技术包括数字电视技术(如VCD、DVD、高清晰度电视和数字电视传输等)、数字电影技术(如电脑制作、电脑特技和电脑动画等)、数字印刷技术、电脑绘画技术和数字摄影技术,我们在这里所说的数码影象技术主要指的是数字摄影技术,它包括数字拍摄技术、数字扫描技术、数字打印技术、电脑制作技术和数字暗房技术。

一、数码相机的发展与应用

自从1839年法国人达盖尔发明了“银板摄影术”以后,人类沿用的始终是以卤化银为感光材料的摄影技术,这种现象直到20世纪70年代才被打破。当时,由于航天技术的发展,人类必须研制出一种代替胶片的感光材料,以便随时向地面发送图象,这就是最初的数码摄影技术。数码摄影技术用于民用领域,是20世纪70年代开始构想,80年代开始研制,90年代开始正式投入生产的。直到1993年以前,全世界的”谭颂斌表示数码相机产销量还不足3万台。而年一年数码相机的销量就达到了10万台,95年又突破了34万台,96年一下子猛增到110万台,97年更达到了190万台,98年上阗年达到300万台,99年已达到430万台,2000年预计将突破600万台,然而,截止到2000年10月,数码相机的销量已超过700万台。(2000年的数据在发展是以星期为周期的,必须在印刷之前最后确定)据业内人士的乐观估计,2002年以前数码相面就会进入中国普通百姓家庭,2005年以前,数码相面将会在国内普及。那时数码相机将发展到相当成熟的地步,价格也会大幅度地降低,而2010年数码相机将会占领照相机市场的绝大部分份额。

(一)、数码相机的基本原理

1.数码相机的CCD

数码相机的核心部分是一种叫做CCD的感光元器件,正是它取代了传统的感光胶片。CCD是英语Charged Coupled Devices的缩写,意思是可充电的电荷耦合器。这是一种“金属-氧化物-半导体”(MOS)集成电路器件,它是由许许多多的微小光电耦合单元组成的,每个单元的大小只有几微米到十几微米。一个CCD芯片就是由几十万、几百万乃至上千万个这样的光电单元组成的,而它的面积小的只有不足一平方厘米,大的可以到十几平方厘米。民用数码相机的CCD面积通常只有4×6mm(1/2")到6×9mm(2/3")远远小于135相机胶片的面积,但安装在120单反相机上的数码后背的CCD可以达到30×30mm到40×40mm,已接近120底片面积。这个CCD芯片就被放在传统相机放胶片的位置上。

通过镜头所成的影像投射到CCD元件上,CCD将它的光信号转变成电信号,再通过数码相机内的模数转换电路将这些模拟信号转化成数字信号,然后把它储存在磁卡上或输入到计算机里。这种数字化了的影像,可以通过计算机进行各种特殊处理,最终在计算机的显示器上显示出来,或用打仅将送油阀关好便可印机打印出来,还可以用印刷机印刷出来或用投影仪投影出来。

2.数码影像的像素数

数码相面的CCD芯片的每一个光电单元翻开回便为化工买客提供了研产生产生物基及下降碳排放产品的选择油阀记录影像的一个微小元素,在这一个单元内影像的色彩、亮度完全一样、一幅数码影像正是由千千万万个这样的微小元素组成的。数码影像的每一个微小元素,叫做影像的一个“像素”(Pixel),符号为P。这样CCD的每个微光电单元记录影像的一个像素,CCD的光电元件单元越多,数码影像的像素也就越多,因而图像就越细腻,看上去就越清晰。

数码影像的像素数是以CCD芯片上的水平光电单元(H)的个数乘以竖直光电单元(V)的个数来表示。这一点很像电视机的图像,竖直(V)625条扫描线,水平(H)每条线上最多可以有800个点,这样就可以写成800(H)×625(V)。数码影像像素数的基准为水平768个扫描点,竖直512条扫描线,相乘即为总数393,216个像素。即768(H)×512(V)=393,216(P)。

在计算机领域里,由于数据量的巨大,把数字的单位也定得很大,一般把1,000(实际为1,024)记作1K;而,000,000(即106)记为1M,称为1兆;把1,000,000,000(即109)记为1G。同时把后几位小数忽略。目前数码影像有1/16基准、1/4基准,也有4倍基准、16倍基准、64倍基准,甚至256倍基准。

它们的像素数具体为:

1/16基准:192(H)×128(V)=24.58K(24K);

1/4基准E384(H)×2另外56(V)=98.30K(100K);

基准:768(H)×512(V)=393K(400K);

4倍基准:1,536(H)×1,024(V0=1.57K(1.6M);

16倍基准:3,072(H)×2,048(V)=6.29(M)(6M);

64倍基准:6,144(H)×4,096(V)=25.17(M)(25M);

256倍基准:12,200(H)×8,192(V)=100.660(M)(100)。

目前的256倍基准的CCD只有线阵的,也就是这种CCD是由8192个微小光电单元组成线状元件,通过扫描达到12,200×8,192=100M的像素数。

3.数码相面的色彩位数

在计算机领域里,数据量的最小单位是“字节”(Byte),符号为B。一个字节是由2进制的8位数组成的。2进制的每一位叫1“比特”,用符号bit表示,一个字节就是8比特,即B=8bit。例如一个汉字是由2个字节组成,即1个汉定占16bit。数码相机的每一个像素所包含的色彩有很多种,例如红、绿、蓝的每一种色彩都可以由浅到深有很多种。每个像素所包含的色彩种类也可以用字节数或比特数来表示。一般黑白CCD每个像素数至少包含8bit色彩。8bit就是28相当于10进制的256,也就是8bit的黑白色彩相当于从白、浅灰、中灰、深灰到黑的256种颜色。而彩色的CCD芯片每个像素都由红、绿、蓝三种基本颜色(三原色)组成每种颜色都至少有8bit色彩,即红、绿、蓝每一种颜色都是由浅到深的256种色彩组成。那么它们总共可以组成256×256×256=2563=28×3=224=16,777,216种色彩,即约1600万(16M)种色彩。我们说它的CCD有24bit色彩,或说它的CCD有24位“色彩深度”。对于计算机而言24bit色彩即3个字节,那么一台6M像素的数码相面,由于每个像素占3字节的“文件量”,所以这台相机拍摄的照片,如果不缩的话,要占用18M的文件量。有些数码相机,红、绿、蓝每种颜色都有10bit,甚至12bit的色彩。因此这种相机的色彩深度或“色彩位数”,即为30bit到36bit。一台6M像素36bit的数码像机,每拍一张照片需要占27M文件量。

(二)、数码相机的技术指标

数码相面的技术指标主要是光学分辨率和色彩位数。数码相机的光学分辨率主要是指它的CCD芯片的总像素数。数码相机的像素数已从最初的几十万、一百多万发展到现在的200万、300万、400万、专业相机已达到600万以上。静态扫描式数码相机的像素数已达到2400万,甚至1亿以上。数码相机的色彩位数一般为24bit,高档数码相机达到30bit,专业数码相机的色彩位数为36bit。

数码相机的其它技术指标还有:

1.液显示屏的面积。数码相机目前几乎都有液晶显示屏,以便于即时看到所拍摄的影像。目前液晶显示屏的主要尺寸有1.8英寸和2英寸两种。

2.CCD芯片的面积、数码相机的核心技术是CCD芯片。CCD芯片的面积越大,成本越高也就能容纳更多的像素数。目前CCD的面积主要有以下几种规格:1/2英寸(4.5×6.75mm)、2/3英寸(6×9mm)、14×21mm和18×27mm。

3.镜头的光学变焦范围,一般数码相机都有光学变焦和数码变焦两种变焦方式。所谓“数码变焦”,就是通过电脑芯片人为地插入一些像素,使图像放大。所以数码相机的关键技术指标还是它的光学变焦范围。一般数码相机都有两倍变焦功能,好一些的数码相机都有三倍变焦功能。

4.镜头的等值焦距。一般数码相机由于CCD芯片面积小,要涵盖同样的景物范围,镜头的焦距一般要求也就短。有的数码相面CCD芯片面积大一些,镜头的焦距也就长一些。所以数码相机镜头焦距的绝对值并没有意义,有意义的是用它拍摄时,镜头所涵盖的景物范围。一般数码相机都不标其镜头的实际焦距值,而只标它相当于135相机镜头焦距的数值,这个数值,就称为数码相机的“等值焦距”。例如一台数码相机的镜头实际焦距为9-27mm,而它的CCD芯片面积仅为6×9mm(135底片画幅的1/4),类此它的等值焦距为:36-108mm、35-70mm、35-105mm等等。专业数码相机内部有一个叫做“缩焦器”的装置,它可以把普通135相机镜头所成的像,以同样的范围缩小到CCD芯片上,由于它能够直接安装135单反相机的镜头,因此它的镜头等值焦距与所安装的镜头焦距相一致。

5.快门速度,数码相机的快门速度概念与传统相机完全一致。由于CCD芯片感光能力的不同,因此不同档次的数码相机快门速度的范围也不同。例如有的数码相机快门速度为1/4秒-1/400秒,有的为1/2秒-1/362秒,也有的为16秒-1/400秒。总的说来最高快门速度都不快。数码相机的快门速度值一般是连续可调的,所以它的分档也与传统相机稍有差别,例如传统相机的快门时间没有精确到1/362秒的。数码相机的快门一般都是电子快门,因此时间精度都很高。

6.镜头光圈。与快门一样,数码相机的光圈一般均为电磁光圈,因此它的数值也可以是连续的,分级也与传统镜头光圈有所不同。它们的变焦镜头,光圈多是漂移的(专业单反型数码相机例外),例如广角端的最大光圈有的为F3.0,再有的为F4.0。最小光圈有的为F13.5,有的为14.0;为了推动行业的健康发展长焦端的最大光圈有的为F3.9,有的为F4.7,最小光圈有的为F16.0,有的为F22.0。

7.等值感光度,正因为数码相机的感光元件为CCD,所以它才有相当于传统感光胶片的“等值光度”。CCD芯片的等值感光度有的相当于传统胶片感光度的ISO50,有的相

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