数位相机基础篇

CIF(Common Intermediate Format) 352x288 QCIF VGA 176x144 640x480
10萬畫素 2萬畫素 35萬畫素


XGA
SXGA
1024x768
1280x1024
80萬畫素
130萬畫素

UXGA
1760x1168
210萬畫素
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光學觀景窗 Viewfinder
數位相機上面的光學觀景窗，是由幾片簡單的光學鏡片所組成 的，具有取景的功能和完全不需要使用電力的優點。

它也有個缺點，就是在拍攝取景時，與實際的景物會有角度上 的誤差。
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LCD液晶螢幕
數位相機的液晶螢幕具有非常強大的功能，例如： 拍攝前可事先預覽拍攝的結果，以避免使用光學 觀景窗在近距離拍攝時角度上的誤差產生，另外， 在拍攝之後也可使用液晶螢幕觀看所捕捉的畫面， 看看是否真的拍到所想要的畫面，並且可以立即 將不滿意的影像刪除，充分達到節省底片〈記憶 體容量〉的效果，相當有環保概念哦!
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取景控制 Capture Control
- 對焦、光圈、曝光、閃光
取景控制包括對焦、光圈、快門等最佳拍 攝條件的取得，使拍攝的影像清晰。普通 的數位相機則大多利用CCD取像後存在影 像暫存器中的數位影像計算被攝物的亮度 及清晰度，並產生適當的訊號來做曝光及 對焦的功能，此外DSP還得產生影像的色 彩參數供自動白帄衡控制用。

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數位靜態電子相機系統方塊圖
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二. 數位信號處理
數位訊號處理的目的在於修正CCD感測器特性上的缺 失，使拍攝得影像的色彩、亮度、輪廓、清晰度等跟 原來的景物接近。一般須要修正的特性有: 白帄衡 輪廓補償 Gamma修正 色彩補償 假色抑制
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白帄衡控制: 自影像的色彩訊號中分析出RGB的增益控制參 數， 使被攝物在任何光源照射下，所拍攝的影 像色彩不致與原色彩有所偏差。比如說在鎢絲燈 下拍攝照片，很可能會發生照片中的物體偏黃的 問題。透過白帄衡的修正，畫面會比較接近自然 的顏色。
數位相機之旅
SAMSUNG Digimax35 MP3 (VGA+MP3)
入門級(百萬畫素以下)
LARGAN CHAMELEON (VGA)
Agfa CL18 (VGA)
Kidboard JamCam (VGA)
INTEL Pocket-PC (VGA)
KODAK EZ200 (VGA) Casio LV-10 (VGA)
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光圈
光圈的功能就如同我們人類眼睛的虹膜，是用來控制拍攝時， 單位時間的進光量，一般以ｆ／6、Ｆ6或1：6來標示。較小 的ｆ值表示較大的光圈。(鏡頭焦距 / 鏡頭直徑 = f光圈係數) 光圈除了可控制光線的明暗外，對於影像的景深也是會有影響； 『景深』也可說是影像的銳利度，大光圈時影像的銳利度較小， 小光圈拍攝則較大(景深越長)。
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數位相機市場概況

產業所處階段 Canon PowerShot S100 (2M) 全球數位相機市場現況與趨勢 全球數位相機解析度變化趨勢 數位相機價格趨勢 全球數位相機銷售市場區域分布 我國數位相機產業概況 數位影像輸入產業未來發展遠景與挑戰
附件：各種數位影像輸入產品技術比較表
傳統 CCD
SUPER CCD
FinePix-4700
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2. CMOS（Complementary Metal-Oxide semiconductor， 互補性氧化金屬半導體〉和CCD一樣同為在數位相機 中可記錄光線變化的半導體。
CMOS 可以用一般的半導體製程技術及設備生產，因此未來 取代CCD成為高品質、低價位影像感測器的潛力相當大。 由於可將感光、放大及定時的線路做在同一片晶片上，不但 元件可以小型化，且可以大大地降低所須要消耗的電力。
SMaL Ultra-Packet (VGA)
CREATIVE Video Blaster Web Cam Go Plus (VGA)
Casio wrist-cam (QCIF)
Kodak PalmPix Digital Camera ( For Palm PDA use only- VGA)
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中階級(百萬畫素 ~ 2百萬畫素)

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傳統CCD排列為矩陣，斜向畫素比水帄、垂直向狹窄， 斜向之解析度較高。 FUJIFILM所開發之「SUPER CCD」 畫素是45度回轉成蜂巢式排列，斜向比水帄和垂直狹窄， 所以水帄、垂直方向解析度較高。且將PHOTO diode間 的配線部不要，成為近似八角形，使受光部變大。實現相 當於ISO 800的高感度。 FUJI的智慧確實令人印象深刻，其宣稱在1.7英吋下原先 的240萬畫素升級到430萬！
Agfa CL30 Clik! (1.5M)
HP 215 (1.3M)
SONY-MVCFD95 (2.1M)
CANON PowerShot S100(2M)
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實用級(百萬畫素 ~ 2百萬畫素)
FUJIFILM MX 1700 (1.5M)
Kodak DC-215 (1M)
SONY F505V (2.1M)
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數位相機發展歷程




1981年SONY推出Mavica相機 1984年日商制定 Video Floppy 統一規格 1988年制定 Hi-Band 規格 (~ S-VHS) Fuji首先在1988年推出全數位式的靜態照相機 1990年Kodak以Nikon單眼相機的機身為基礎， 使用1.3百萬畫素的CCD(Charge Coupled Device) 為影像感測元件，推出DCS系列相機 1996年中Casio推出零售價低於一萬五千元台幣 的相機更象徵數位相機邁入商品化的里程碑 2000年3百萬畫素機種已有多家廠商推出
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DSC 市場規模較新數據

市場規模預測
1999年 IDC 680 2000年 1,000
單位：萬台
2003年 2,200
Cahners In-Stat
日本電子工業振興協會
700
572
1,270
1,350
2,910
3,645
DSC 佔全球相機市場,19996% 200013% 北美地區DSC 銷售量佔全球 52%,日本佔全球 23% 入門級DSC 在美國銷售年成長率為 50%
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數碼相機之旅
Polaroid Fun Flash 640 (VGA)
入門級(百萬畫素以下)
SUMSUNG SDC-80 (XGA)
Polaroid PDC700 (XGA)
BANDAI C@Mail -F38-S
Logitech QuickCam(VGA)
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Aiptek Pen-Cam (CIF)
NIKON Cool Pix 950 (2.1M)
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專業級(3百萬畫素以上)
Toshiba PDRM70 (3.3M) Fuji FinePix 40i (4.3 M)
KODAK DC4800 (3.1M)
Panasonic PV-DC3000 (3.3M)
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專業級(3百萬畫素以上)
Fujifilm FinePix 4900 (supper CCD 4.32M)
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數位變焦〈Digital Zoom〉 利用ＣＣＤ感光元件所截取之影像，經過數位相機 內部的處理器，以『插補點』的方式達到放大的 效果，因此利用數位變焦所拍攝的影像，其解析 度與畫質較差。
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數位變焦〈Digital Zoom〉
DC4800 1X 和 6X變焦拍攝實例
CCD元件放大圖
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CCD之所以廣泛地被用來作為影像擷取的元件，主 要是因為CCD有很好的靈敏度及相當低的雜訊。

由於CCD影像的讀取，所需要消耗的電力相當大， 數位相機多採用電池為電源，因此如何延長電池的 工作時間為設計數位相機所要克服的困難之一。
目前數位相機所使用的CCD以1/3英寸的晶片最為 廣泛。隨著IC材料及製程的發展，晶片的面積會愈 來愈小，往1/4甚至於1/5英寸發展。晶片縮小，將 使相機的體積和重量減少，而更便於攜帶。
日光燈
自動白帄衡
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輪廓補償:
由於CCD對影像高頻部份的靈敏度較低，須利 用高通濾波器(High Pass Filter)做高頻影像補償， 讓影像輪廓更為清礎。

Gamma修正: 因為CCD感像器對影像的亮度的反應是非線性 的，數位信號處理加以修正。 假色抑制: 若景物亮度太強，執行色彩分離時會產生假色， 故需以本功能抑壓之。
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數位靜態電子相機系統方塊圖
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數位靜態電子相機系統方塊圖
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一.影像擷取
鏡頭
Lens 影像感測器 Sensor
- CCD - CMOS
源自文库
觀景窗
Viewfinder 取景控制 Capture Control - 對焦、光圈、曝光、閃光
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鏡頭 Lens
Canon Powershot 20 (3.3M)
OLYMPUS C3030Z (3.3M)
SONY S70 (3.3M)
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數位相機與傳統相機之比較
數 位 相 機 基本差異 感光原理 顯像方式 解析度 儲存媒體 影像的屬性 複印成本 價格 數位 光電轉換 及時顯像或輸入印表機 較低，尚在改進中 重複使用的IC可記憶體 影像可編輯處理和傳輸 高，可望降低 高，可望持續降低 傳 統 相 機 類比 光化學作用 須沖洗 高 消耗性的底片 相片不能編輯， 無法傳輸 低 低
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影像感測器 Sensor
1. CCD（Charge Coupled Device ，感光耦合元件〉為數位相 機中可記錄光線變化的半導體，通常以百萬像素〈megapixel〉 為單位。數位相機規格中的多少百萬像素，指的就是CCD的 解析度，也就是指這台數位相機的CCD上有多少感光元件。
CCD全貌

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相較於CCD，CMOS的優缺點如下: 優點

缺點
優 點缺 點
價格便宜 2. 省電(CCD的1/10) 3. 系統整合性高
1.
解析度差 2. 雜訊待克服 3. 感光品質較差
1.
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3. 像素(piexl-也有人稱為畫素)為所有影像的最基本單位，也就 是 構成圖像的點，如果影像的像素愈多，圖像的表達也就會愈 精細。對於一張600x800的圖形檔而言，上面就有480,000個像 素，也就是說這張圖示由48萬的小點所組成的，數位相機的 最大像素,是由相機內部感光元件CCD的數量多寡所決定的。
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全球數位相機廠商市場佔有率
單位：% SONY 奧林巴斯 富士 柯達 惠普 CANON NIKON 其他
市佔率
20%
19%
13%
10%
8%
7%
4%
18%
資料來源：日經MA2000/11
第一品牌為 Sony ，第二名為 Olympus ，緊接 是富士及柯達，這些品牌佔了 60% 市場
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數位相機教育訓練 – 基礎篇
日期：2001年3月17日
報告人：郭立偉
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課程大綱
數位相機之旅 數位相機與傳統相機之比較 數位相機發展歷程 數位相機市場概況 數位相機展示及操作示範 數位系統方塊圖及各部份介紹 數位相機帄均材料成本結構 數位相機產品發展趨勢 參展巡禮

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鏡頭是由多組光學鏡片所組成的，被拍攝的影像必須要經過它來 聚焦，然後成像在感光元件上。 相機依等級或應用的不同，有固定焦距、二段式焦距、可變焦距 (zoom lens) 等鏡頭之分。 由於CCD對角尺寸比傳統35mm底片小很多，在相同視角的情況 下，數位相機鏡頭的焦距較短，組成的鏡片表面曲率較大，若設 計不良很容易造成影像邊緣部份扭曲，此種變形(distortion)現像 是數位相機鏡頭較常見的瑕疵，亦為數位相機鏡頭設計上的挑戰。 光學變焦〈OPTICAL ZOOM〉，是利用多片的光學鏡片來變焦， 以相機鏡頭伸縮來到放大或縮小的功能。 鏡片組
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焦距(Focus)
相機的英文規格書「f =」即焦距長度。如 「f=8~24mm，38~115mm(35mm equivalent)」， 就是指這台相機的焦距長度為8-24mm，同時對角 線的視角換算後相當於傳統35mm相機的38-115mm 焦長。 一般而言，35mm相機的標準鏡頭焦長約是2870mm，因此如果焦長高於70mm就代表支援望遠效 果，若是低於28mm就表示有廣角拍攝能力。