数字摄影技术资料整理

《数字摄影技术》选修课复习资料第一章数字摄影基础知识第一节什么是数字摄影数字摄影是使用专用的数字图像输入设备(如：数字照相机和扫描仪等)，将生活中的各种光影信号转变成能为计算机识别的数字信号，这些数字信号经计算机处理后再通过图像输出设备(如：显示器、打印机和数字彩扩机等)显示或打印成可视的照片。

数字摄影主要具有以下特点：(1)不用胶卷，无需暗室数字摄影不用胶卷，记录影像的方式是用数字照相机中的CCD传感器或CMOS传感器感光。

(2)无需化学冲洗，不污染环境(3)处理快捷、多样、精确、无耗无耗是指：计算机对数字图像的任何处理都无需耗费任何材料，处理中有任何不理想，都可方便地返回前面任意操作步骤，再重新开始处理，直至满意为止。

(4)复制的无限性和保存的永久性(5)方便地将图文有机结合在计算机处理数字图像时，能很方便地在图片任何位置加上任意大小．任意形状和颜色的文字。

(6)多种呈现方式可以打印成普通照片、计算机屏幕、投影仪和电视机屏幕等方式观看，上传互联网。

第二节数字摄影发展概况1981年，日本索尼公司首次推出模拟式(非数字式)电子照相机——玛维卡(Mavica)1986年，柯达公司发明了世界上第一块对光敏感的CCD(电荷耦合器件)。

1991年，柯达公司推出了世界上第一台数字照相机，数字摄影技术走向我们的生活。

1997年10月，由Adobe、佳能、柯达、富士、惠普、IBM、英特尔、Live Picture和微软等9家公司成立了数字成像集团．加强开发数字照相技术，制定数字成像标准。

目前，家用数字照相机的像素已高达800万甚至于1000万，应影像质量已超过传统照片。

第三节数字摄影的硬件系统构成数字摄影硬件系统的构建也继承了传统摄影的基本理论和实践，由输入、处理和输出三部分硬件设备构成。

录入设备主要有：扫描仪、数字照相机等；加工设备主要有：计算机和图像处理软件等：打印设备主要有：各式打印机、数字彩扩机、胶片记录仪等。

第四节数字图像的基本概念一、像素、分辨率和图像文件大小(一)像素像素是组成图像的最基本元素，也是能被计算机识别的最小图像语言单元。

一幅照片组成的像素越多(分辨率越高)，照片的影调和色彩就越丰富，图像清晰度就越高。

(二)分辨率和图像文件大小一幅图像的清晰度与图像的分辨率有关，而分辨率大小又与图像中所含像素的多少有关，而像素的多少又决定了图像文件的大小。

图像文件大小又决定了计算机必需具备多大的内存容量和运行速度。

1．分辨率图像的“分辨率”是指图像中每单位打印长度内包含的像素数量，通常用像素／英寸(ppi)表示。

高分辨率的图像输出的像素点更密，因此清晰度也就更高。

分辨率根据输人和输出的情况又可以分为光学分辨率和插值分辨率两种，光学分辨率是指数字照相机和扫描仪等输入设备的硬件所真正识别到的图像信息；插值分辨率，是通过软件功能，在光学分辨率的两像素点之间插补中间值像素点之后所产生的分辨率，大约为光学分辨率的3～4倍。

2．图像文件大小图像大小可用两种方法表示。

第一种是图像尺寸，指的是图像在计算机中所占用的内存大小；第二种则是文件大小，是指图像保存为文件后的大小。

通常情况下，数字照相机和扫描仪设置的分辨率越高，所产生的图像尺寸越大。

相同分辨率(即单位面积内像素数相同)时，黑白图像单个像素的色位数较低(8位)，图像文件小；而彩色图像单个像素的色位数较高(24～48位)图像文件较大。

二、图像类型图像类型是指数字图像位数的多少。

位数越多，图像的灰阶越多，色彩越丰富．图像文件也越大。

图像的类型可以分为:一位图像、灰阶(8位)图像和彩色(24位)图像三种。

1．一位图像一位图像是最简单的一种图像，每个像素只用一位(8比特)来记录。

一位图像又分为两种不同的类型，即：黑白图像和半色调图像。

黑白图像也叫线条图像，它的每个像素只能表达黑色或白色两种色调，用Word输入的文字．铅笔或钢笔画的素描，黑白版画等就属于线条图像。

半色调图像可产生近似灰阶图像的模拟效果，2．灰阶(8位)图像灰阶图像中的每个像素可能是黑色、白色或不同灰度中的任意一种灰色。

每个像素如用更多的“位”来表示(如12位)，则每个像素记录和表达的层次就会更多。

3．彩色图像彩色图像包含的信息最为丰富，应用最多的是RGB图像。

用RGB(红、绿、蓝)色彩模式表示的图像，叫做RGB 图像，因为所有颜色都是由红、绿、蓝三原色光以不同强度组合而成的。

红、绿、蓝三原色分别用12位表示，共36位，可记录687亿种色彩。

用16位表示，共48位，可记录281兆种色彩。

“色位数”越多，可记录的色彩越丰富。

普及型数字照相机的色位数大多为24位，专业型可达32位；而扫描仪一般都达到了48位。

三、图像的色彩模式人们根据实际需要为点阵式彩色图像定义了多种色彩模式，并以各种色彩模式来定义颜色。

如RGB模式、CMYK 模式、灰度模式、Lab模式、位图模式和索引模式等等。

(1)灰度模式(Gmyscde)在灰度模式图像中，每个像素都以8位或16位表示。

灰度图像中只有不同密度的灰色而没有彩色。

(2)真彩色模式(RGB)+在Photoshop里，真彩色模式即是按自然光三色光(红、绿、蓝)原理真实再现自然色彩的数学模式。

它利用红(Red)、绿(Green)和蓝(B1ue)三种基本色光，通过颜色的加法进行色彩再现，并组合出肉眼能看到的绝大部分颜色。

Photoshop将24位真彩色图像分成三个颜色通道，给图像处理带来了很大的便利。

(3)CMYK模式CMYK模式是一种印刷模式，其中的四个字母分别指青、品、黄和黑。

RGB产生颜色的方法称为加色法，而CMYK产生颜色的方法称为减色法。

四、图像格式图像格式是指计算机表示和存储图像信息的文件格式。

最为常见的图像格式：1．TIFF(* ．TIF)这是一种通用的图像格式，几乎所有的扫描仪和图像处理软件都支持这一格式。

该格式支持RGB、CMYK、Lab、索引、位图和灰度颜色模式，有非压缩方式和压缩方式之分，与EPS、BMP等格式相比，其图像信息更紧凑。

2．BMP(* ．BMP)它是标准的Windose及OS／2的图像文件格式，该格式支持l-24位颜色的深度，使用的颜色模式可以为RGB、索引颜色、灰度和位图等模式。

3．PSD(*．PSD)PSD是Photoshop生成的图像格式，可包括层、通道和颜色模式等信息，且该格式是唯一支持全部颜色模式的图像格式。

4．JPEG格式JPEG格式不仅能够以任何比例压缩位图图像的大小，而且能保持图像的真色彩。

大多数图像处理软件都支持JPEG格式，数字照相机中大多数也是采用JPEG格式压缩CCD所记录的庞大图像数据。

因此JPEG格式是所有压缩格式中最常用的。

尽管它在压缩图像的同时也会造成图像色彩和层次的损失，但它可以选择压缩比率，在压缩图像数据的同时，尽量保持原图像的真实色彩和影调。

另外,还有RAW格式也是目前推荐较好的应用格式,也是无损压缩,文件大,但包含的信息多便于后期处理。

大幅的风景、实物、明星照片推荐使用Jpeg，RAW，Tiff网页上的风景、实物、明星照片Jpeg网页上的logo、招贴画、窗口画面GifE-Mail或者软盘传送的图片Jpeg，Gif，Tiff桌面背景图Jpeg用画图、金山画笔等程序画的画Gif，Jpeg数字相机或扫描的照片Jpeg，Pcd，RAW第二章图像的数字化输入设备数字照相机是采集数字图像最重要的输入设备之一，也是一种新型的照相机。

数字照相机的基本结构和外观，以及拍摄方法等与传统胶片相机基本相似，只是成像原理，影像的存储，以及后期处理等与传统银盐胶片摄影有明显区别。

一、数字照相机的成像原理由于数字照相机要将所摄景物的光影转化为一组可供计算机识别的数据。

所以数字照相机的感光材料不是传统的银盐感光片．而是能将景物反射的光信号转换成电信号的光电转换耦合器件(英文缩写为CCD)。

而存储影像的也不是感光胶片，而是各式专用磁性存储器。

二、数字照相机的特点与传统照相机相比，有以下几方面的特点：数字照相机所摄图像信息可随时输入计算机显示、保存，或进行处理和加工等。

数字照相机记录影像的载体(存储器)只需一次购买。

所拍影像立即在相机的液晶屏上显示。

拍摄的影像可上传互联网，瞬间将照片传给远方。

从拍摄到输出图像，不会对环境造成污染。

没有卷片过程，拍摄时无噪音和振动。

中档以上的家用型数字照相机还具有录音和录像的功能；而专业型数字相机有录音功能却多没有录像功能。

三、数字照相机的种类数字照相机根据摄影性能和图像质量，可分为消费型(傻瓜) 、135型单反、120单反机背型数字照相机和特种数字照相机。

(一)消费型数字照相机消费型数字照相机结构紧凑，小巧轻便，平视取景(或LCD显示取景)外观与普通的135型全自动傻瓜照相机很相似。

不同厂家设计的数字照相机外形五花八门，形态各异。

消费型数字照相机的镜头都是固定的，其CCD的像素数量(图像分辨率) 已在300万至500万左右不等，有的甚至达到了1000万像素。

消费型数字照相机适合用于：如旅游摄影，户外摄影，普通人像摄影等。

(二)135单镜头反光数字照相机135数字单反照相机保留了传统单反照相机的优点，在使用上更加方便，在成像质量和数据处理速度上都明显优于消费型数字照相机。

目前，135单反数字照相机的分辨率在800-1000万像素之间．最高达到了1600万像素。

被广泛应用于新闻摄影、体育摄影、军事摄影和科技摄影等领域。

(三)120机背型数字照相机120机背型数字照相机可以分为两类，一类是数字机背，另一类是专业的120数字整机。

120数字照相机机背中的CCD面积大，接受的光信息多，成像质量好，主要用于要求苛刻的室内婚纱人像摄影、静物摄影、商业摄影和广告摄影等方面。

机背型数字照相机又可分为两种类型：一种是面型CCD，另一种是线型CCD(即扫描型)。

四、数字照相机的主要特点和性能数字相机的一般照相性能指标与普通照相机相同，如曝光方式、测光方式、快门速度范围、曝光补偿、取景器种类、对焦方式、光圈调节范围、自拍延时、镜头焦距、镜头最大光圈值、变焦范围、镜头可否更换、微距摄影功能、场景摄影模式和内藏闪光灯等。

数字摄影特有性能指标包括：分辨率、CCD面积、色深度、镜头的实际焦距、连拍速度、存储媒体、存储容量、存储格式、压缩比例、信号传递方式、白平衡调整方式、相当感光度、取景显示方式和输出接口等。

（一）分辨率、CCD面积和色深度（１）分辨率数字照相机的分辨率是指数字照相机分辨景物细节的能力．它决定了所拍摄的数字文件最终打印照片的质量和放大尺寸，是数字照相机最重要的性能指标之一。

数字照相机分辨率的高低，取决于照相机中CCD芯片上像素的多少。

(2)CCD面积决定数字照相机成像质量的因素除了分辨率(像素数)外，还与CCD的单位面积有关。