大学摄影教程 第二章 数字照相机

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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 ⑵相当于35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 相当于35 mm单反照相机 绝大多数单反数字照相机采用的是为 35 mm单反照相机 设计的镜头。 设计的镜头。如果这些单反数字照相机影像传感器光敏区尺 mm胶卷的成像画幅 mm小 寸比 35 mm胶卷的成像画幅 36 mrn x 24 mm小,则落在数 字照相机影像传感器光敏区的影像只是镜头成像范围的一部 照相机镜头用于单反数字照相机, 分,相当于35 mm照相机镜头用于单反数字照相机,得到更 相当于35 mm照相机镜头用于单反数字照相机 长焦距镜头的拍摄视角(如图25所示),因而有“ 长焦距镜头的拍摄视角(如图25所示),因而有“镜头焦距 25所示),因而有 延长” 延长”或“焦距转换因子”之说。 焦距转换因子”之说。
3. 镜头焦距
在镜头上用×× 在镜头上用××mm表示 ×× 表示
指镜头光学后主点到焦点的距 指镜头光学后主点到焦点的距 后主点 是镜头的重要性能指标。 离,是镜头的重要性能指标。 镜头焦距的长短决定着拍摄的成 像大小、视场角大小、 像大小、视场角大小、景深大小和画 面的透视强弱。 面的透视强弱。 当距离一定时, 当距离一定时, 焦距长,成像大, 焦距长,成像大,视场角 景深小,空间透视弱; 小,景深小,空间透视弱; 焦距短则反之。 焦距短则反之。
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
②广角镜头 焦距短于影像 传感器光敏区对角 线长度。 成像视角大,拍摄 的画面空间透视感 强,景深大,可以 在近距离内拍摄大 场面。
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
为了改变单反数字照相机不能使镜头性能得到最大发 挥的现象,采取的措施: 挥的现象,采取的措施: ①重新制定单反数字照相机的规范,按影像传感器光敏区 重新制定单反数字照相机的规范, 的实际尺寸设计单反数字照相机镜头。 的实际尺寸设计单反数字照相机镜头。如4/3单反数字照相 单反数字照相 机系统中影像传感器光敏区的尺寸为18.0mm×13.5mm。 机系统中影像传感器光敏区的尺寸为 × 。 胶片画幅大小的影像传感器。 ②设计光敏区尺寸等同于35mm胶片画幅大小的影像传感器。 设计光敏区尺寸等同于 胶片画幅大小的影像传感器 ③根据影像传感器光敏区小的特点,为单反数字照相机设计 根据影像传感器光敏区小的特点, 制作专门的镜头。 制作专门的镜头。
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 像差是指成像与近轴成像理论之间的偏差。 像差是指成像与近轴成像理论之间的偏差。 是指成像与近轴成像理论之间的偏差 像差会导致成像的变形,失真,降低成像的清晰度, 像差会导致成像的变形,失真,降低成像的清晰度,锐 度和饱和度。 度和饱和度。 减小像差的措施: 减小像差的措施: 1.采用多透镜组合及特殊的镜头设计 2.采用非球面透镜
多片凹凸透镜组合
消除球差减 少透镜数量 缩短镜头长度 莹石镜片 超低色散镜片消除色差
3.用特殊光学材料作透镜 4.缩小光圈拍摄
利用镜头中央部分成像减弱球差、像散、 利用镜头中央部分成像减弱球差、像散、场曲
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 镀模 玻璃表面会反射光线, 玻璃表面会反射光线,它的存在对拍摄和成像造成 不良影响: 不良影响 2. (1)减少通光量 减少通光量 (2)降低影像反差 (3)降低影像清晰度 降低影像反差 降低影像清晰度 (6)使颜色还原失真 使颜色还原失真
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 4. 最大相对口径
最大相对口径:又称镜头的有效口径, 最大相对口径:又称镜头的有效口径,是镜头入射光瞳 有效口径 最大直径D与镜头焦距 之比 通常用1﹕ 表示 表示。 最大直径 与镜头焦距f之比。通常用 ﹕x表示。 与镜头焦距 之比。 最大相对口径大的镜头,具有通光能力强、 最大相对口径大的镜头,具有通光能力强、在低照度 下仍能徒手持握数字照相机拍摄、可以获得景深小、 下仍能徒手持握数字照相机拍摄、可以获得景深小、虚实对 比强烈的画面和便于用短暴光时间捕捉动体等特点。 比强烈的画面和便于用短暴光时间捕捉动体等特点。 相对口径大于1﹕ 的镜头称为快镜头 的镜头称为快镜头。 相对口径大于 ﹕2的镜头称为快镜头。 镜头的有效口径越大,制造工艺越复杂,价格越高。 镜头的有效口径越大,制造工艺越复杂,价格越高。
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 5. 镜头卡口
卡口是单反数字照相机机身与镜头之间的连接纽带, 卡口是单反数字照相机机身与镜头之间的连接纽带, 是单反数字照相机机身与镜头之间的连接纽带 只有镜头的卡口与机身的卡口座相匹配, 只有镜头的卡口与机身的卡口座相匹配,才能把镜头与机身 很好地连接在一起。 很好地连接在一起。 不同类型的镜头卡口,在卡口直径、卡口锁定旋转方向、 不同类型的镜头卡口,在卡口直径、卡口锁定旋转方向、 卡爪设置方位与角度、机身像面定位距离等方面会有所不同。 卡爪设置方位与角度、机身像面定位距离等方面会有所不同。 常见单反数字照相机镜头卡口规格见表2.2。 常见单反数字照相机镜头卡口规格见表 。 机身像面定位距离: 机身像面定位距离:从机身镜头座卡口环前端面到数字 照相机焦平面的距离, 照相机焦平面的距离,它决定了数字照相机反光镜箱的纵深空 间大小。 间大小。
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
(1)镜头按焦距不同的分类 (1)镜头按焦距不同的分类 ①标准镜头 焦距长度接近 数字照相机中影像 传感器光敏区对角 线长度。 拍摄的画面空间透 视感与人眼看实际 景物的透视感接近, 用途广泛。成像视 角50°左右。
③摄远镜头 焦距长于影像传感 器光敏区对角线长 度。 成像视角小、景深 小、透视感弱、畸 变小,能将远距离 景物拉近,成像大, 景物前后紧凑。
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
④变焦镜头 焦距可以变化。 在拍摄距离不变 时,通过变焦改 变成像大小、画 面的透视强弱以 及影像的景深大 小。
数字照相机
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2.1 数字照相机的结构组成
光学取景器
电子取景器及显示机构 A / D 转 换 器 件
镜 头
光 圈
聚焦系统
总控制电路 电源
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输出机构
2.1 数字照相机的结构组成
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 ⑶光学变焦与数字变焦 光学变焦: 光学变焦:通过改变镜头内变焦镜片组之间的距离而改 变焦距,是通常意义上的变焦。 变焦距,是通常意义上的变焦。 数字变焦:将影像传感器中间区域所得到的影像插值放 数字变焦: 给人以用更长焦距镜头拍摄的视觉效果。 大,给人以用更长焦距镜头拍摄的视觉效果。 2倍数字变焦相当于在一个像素的基础上插值敷衍为 倍数字变焦相当于在一个像素的基础上插值敷衍为4 倍数字变焦相当于在一个像素的基础上插值敷衍为 个像素; 倍数字变焦相当于在应该像素的基础上插值敷 个像素;3倍数字变焦相当于在应该像素的基础上插值敷 衍为9个像素 个像素。 衍为 个像素。 无论从理论上讲还是从实际效果看, 无论从理论上讲还是从实际效果看,数字变焦都不理 过高倍率的数字变焦只会使影像变得粗劣。 想,过高倍率的数字变焦只会使影像变得粗劣。
2.1 数字照相机的结构组成 数字照相机工作的基本过程:
镜头将外界景物成像于影像传感器表面, 镜头将外界景物成像于影像传感器表面,影像传感器 将外界景物成像 将光信号转换为与景物色彩对应的电信号,模/数(A/D) 光信号转换为与景物色彩对应的电信号, 转换为与景物色彩对应的电信号 ) 转换器件将电信号转换为数字信号,数字信号处理系统对 转换器件将电信号转换为数字信号, 数字信号 数字信号进行处理后 将信号存储、呈现或输出。 数字信号进行处理后,将信号存储、呈现或输出。 处理 存储
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
在同一位置上使用不同焦距拍摄的画面
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 ⑵相当于35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 相当于35 无论何种镜头,无论焦距长短,只要知道它相当于 无论何种镜头,无论焦距长短,只要知道它相当于35mm 照相机镜头焦距的数值,就能知道它的拍摄特性。 照相机镜头焦距的数值,就能知道它的拍摄特性。 ①相当于35mm镜头焦距在 镜头焦距在40mm~60mm之间的镜头, 之间的镜头, 相当于 镜头焦距在 之间的镜头 具有标准镜头的拍摄特性; 具有标准镜头的拍摄特性; 镜头焦距在38mm以下的, 以下的, ②相当于35mm镜头焦距在 相当于 镜头焦距在 以下的 具有广角镜头的拍摄特性; 具有广角镜头的拍摄特性; 镜头焦距大于70mm的镜头, 的镜头, ③相当于35mm镜头焦距大于 相当于 镜头焦距大于 的镜头 具有摄远镜头的拍摄特性。 具有摄远镜头的拍摄特性。
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 ⑵相当于35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 35mm照相机镜头焦距和焦距转换因子 相当于35
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
焦距转换因子又称镜头焦距延长倍数, 焦距转换因子又称镜头焦距延长倍数,是就镜头可卸可换 的单反数字照相机而言的。 的单反数字照相机而言的。 “镜头焦距延长”倍数越少,“焦距转换因子”越接近于 镜头焦距延长”倍数越少, 焦距转换因子” 1,影像传感器光敏区的尺寸就越接近于35mm胶卷的标准画幅。 ,影像传感器光敏区的尺寸就越接近于 胶卷的标准画幅。 胶卷的标准画幅 “焦距转换因子”值越大,越难发挥镜头的性能。 焦距转换因子”值越大,越难发挥镜头的性能。
(4)使影像的质感和层次受到损失 使影像的质感和层次受到损失 (5)降ห้องสมุดไป่ตู้色彩影像的饱和度 降低色彩影像的饱和度
在制造镜头时,采用在镜片表面镀膜的方法减少 在制造镜头时, 镜片表面的反光。 镜片表面的反光。 多层镀膜技术
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2.1 数字照相机的结构组成 2.1.1 镜头
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数字影像技术
第二章
学习目标 1.数字照相机的基本组成及各部分的作用; 数字照相机的基本组成及各部分的作用; 数字照相机的基本组成及各部分的作用 2.镜头焦距对拍摄性能的影响规律,各种镜头的特点; 镜头焦距对拍摄性能的影响规律,各种镜头的特点; 镜头焦距对拍摄性能的影响规律 3.数字照相机的操作使用要点,对各项参数和功能进行 数字照相机的操作使用要点, 数字照相机的操作使用要点 合理选择和正确设定。 合理选择和正确设定。
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2.1 数字照相机的结构组成
2.1.1 镜头 镜头是数字照相机的第一道门户,其作用是将景物成像 镜头是数字照相机的第一道门户, 于数字照相机中的影像传感器表面。 于数字照相机中的影像传感器表面。 关注镜头的光学结构、焦距、最大相对口径、 关注镜头的光学结构、焦距、最大相对口径、视场角等 光学性能; 光学性能; 关注镜头的对比度、分辨率、锐度、 关注镜头的对比度、分辨率、锐度、光学传递函数等拍 摄性能。 摄性能。 1. 镜头的光学结构 数字照相机的镜头均由多片镜头组合而成,目的是减小 数字照相机的镜头均由多片镜头组合而成, 或消除像差。 或消除像差。
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