數位相機基本原理介紹

數位相機基本原理介紹
產業學院陳建浩

2009 年 07 月 02 日

相機運作原理
傳統相機是以光學方式將影像成像在底片上；而數位
相機則是透過感光元件，將影像聚焦成像在電路裝置
，透過 ADC( 類比轉成數位的轉換器 ) 將每個像素編
碼成數位訊號至暫存記憶體，再由 DSP( 數位訊號處
理器 ) 將數位訊號壓縮後，儲存至記憶體中。

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相機名詞解釋
• CCD[ 電子藕合組件 (charged coupled device)]
– 當光線與圖像從鏡頭投射到 CCD 時， CCD 會產生電流，將感應
到的內容轉換成數位資料儲存起來，當 CCD 像素數目越多，單一
像素尺寸越大，收集到的圖像就會越清晰，為目前判斷相機等級的
主要標準之一。

• CM [ 互補金屬氧化物半導體 (comple- mentary metal- oxicle-
OS
semiconductor)]
– 與 CCD 相似，為感應光線的電路裝置。
– 雖然評價不高，但目前 Canon 高階機種能使用此感光元件。

• EXIF(exchangerable image file format for digital still cameras)
– 可記錄該張照片拍攝時所使用的各項參數值。


拍照的步驟
• 步驟一：眼睛盯緊觀景窗或 LCD
• 步驟二：在觀景窗中取景
• 步驟三：按下快門
• 步驟四：課程結束

下課

有這麼簡單嗎？


先決
• P 程式曝光 & Auto 全自動模式
– 只管按快門 , 光圈與快門都由相機替您決定 .

• S 快門先決
– 您決定快門值 , 相機幫您挑選適合的光圈值

• A 光圈先決
– 您決定光圈值 , 相機幫您挑選適合的快門速度

• M 手動
– 光圈快門自己決定 , 此時相機通常會提供資訊讓您參考


快門 (S)
係指數位相機會利用自動測光系統計算照片曝光量的值，然
後依照所設定的快門速度來決定光圈的大小，快門愈快，數
值就愈小，快門愈慢，數值就愈大。

相機中的快門是以「 1/ 數值 ~ 數值 n 」來表示，決定當按下
快門時，單位面積光線通過光圈的時間，且連續兩個快門值
也是相差兩倍，例如快門 1/30 秒比 1/60 秒慢，且 1/30 秒的
曝光量是 1/60 秒的兩倍。

透過快門調整可輕鬆拍出水流、車燈軌跡或瞬間動作的主題
。


光圈 (A)
係指數位相機會利用自動測光系統計算照片曝光量的值，然
後依照相機本身所設定的光圈大小來決定快門的速度。

通常光圈大，快門的速度就會設定成快一點，反之，則快門
速度就會設定成慢一點，如此才能獲得最適合的曝光值。

光圈是以「 F+ 數值」表示，光圈愈大，則數值愈小，通過單
位面積的光線則愈多。連續兩光圈值相差兩倍，例如光圈值
F4 比 F5.6 大，而且光圈值為 F4 通過的光線比光圈為 F5.6
多兩倍。

透過光圈調整可輕鬆拍出畫面清晰的風景或背影模糊的人像
。

光圈快門搭配原則
將光圈想像成若要以水管裝滿一桶水時，各種不同粗細的口
徑，若水管的口徑加大一倍，那麼放水的時間只要原先的一
半即可。

同樣的道理，若光圈 2.8 搭配 1/60 秒，相片亮度等於光圈 4
搭配 1/30 秒，兩者相片亮度完全一致；若光圈 4 搭配 1/60 秒
，相片亮度等於光圈 8 搭配 1/15 秒，兩者相片亮度也是完全
一致。


多重測光模式
• 點測光
– 依照對焦的點所偵測到的光線為依據來進行判斷，容易出現高反差
的光線效果

• 平均測光
– 以全部畫面所偵測到的光線去作平均來作為判斷的依據

• 評價測光
– 又稱多重測光模式，將畫面分為 49 個區域，並對每一區域進行測
光，使拍攝影像能獲得均勻曝光


白平衡
白平衡也就是所謂的色溫，色溫的單位是 K ，一般相機的色
溫範圍約在 2500K~9900K 之間。色溫是一個相對的關係，在
各種不同的環境中，所看見到白色光線的溫度。

相機不曉得什麼是黑色或白色，這時候必須有一個類似人類
眼睛與大腦的判斷系統與標準，用來調整相機的白平衡使之
與人類認定的白平衡相同，這就是白平衡設定。


曝光補償 (EV)
EV 值代表整張相片的曝光值， 0 為標準值。但背景若為白底
或逆光拍照，相機會以為總曝光過量而自動降低光圈或快門
，導致主角曝光不足。這時候我們要將 EV 值調大一點。反之
，或背景為黑底，相機會以為總曝光量不足，而自動提升光
圈或快門，導致主角曝光過度，這時候我們要將 EV 值調低一
點。

自動相機拍照前須先設定 EV 值，相機會以此為依據，自動調
整光圈快門。在手動調整光圈快門的模式中，半按快門，相
機會顯示當時之 EV 值。


ISO( 感光度 )
感光度是表示底片對光線反應的敏感程度，越大表示感光性
越高，顆粒越大，易產生黑布現象。反之則越低，品質較佳
。

若以 100 標準，調整至 200 時，感光速度提升為 2 倍，相片
亮度提升，就好像將快門延長一倍的時間之效果。

ISO 值調愈低，影像顆粒愈細； ISO 值調愈高，影像顆粒愈
粗。一般消費機若調到 400 ～ 800 之間，或多或少都會出現
明顯的影像雜點。


解析度
所謂的像素是表示一張數位相片是由多少色點組合而成的，
通常畫素愈大，照片色點愈多，畫質就會愈好，當然檔案也
愈大。

解析度決定所拍影像在細部的表現能力。一般來說，在電腦
螢幕上表現或用在網頁設計， 640x480 的解析度便可。但如
果想輸出影像，還是選擇 1600X1200 以上的解析度為宜。
尤其是鑑定用的文件資料，最好以 200 萬畫素以上為合適。


像素規格表

資料來源： http://w w
w .digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom ROH- CLASS/oh22/index- oh22.htm
/M


景深
拍攝時調節相機鏡頭，使距離相機一定距離的景物清晰成像
的過程，叫做對焦，那個景物所在的點，稱為對焦點，因為“
清晰”並不是一種絕對的概念，所以對焦點前後一定距離內的
景物的成像都可以是清晰的，這個前後範圍的總和就叫景深
。

景深的大小，首先與鏡頭焦距有關，焦距長的鏡頭，景深小
，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關，光圈越小
，景深就越大；光圈越大景深就越小。其次，前景深小於後
後景深，也就是說，精確對焦之後，對焦點前面只有很短一
點距離內的景物能清晰成像，而對焦點後面很長一段距離內
的景物，都是清晰的。


場景模式
• 風景模式
– 此模式用來拍攝風景跟大景
• 小花模式
– 縮短拍攝物體與相機的距離 ( 太近還是可能無法對焦 )
• Auto
– 全自動模式，設定值與參數全由相機自行控制
• 人像模式
– 相機會自動調整成與膚色協調的顏色
• 夜景模式
– 提供慢速快門來達到夜間攝影所需的曝光量


對焦要領
1. 近拍記得要按 ”小花” 圖示。
2. 先半按快門，確定對準焦點後，可直接按下快門，或轉移至真正所要
的畫面再按下快門。
3. 對焦時，必須對準有明暗對比的區域，過曝或過暗是無法對焦的。若
畫面中間位置無適當對焦點，可先將鏡頭對著附近同距離的物品，半
按快門對好焦後，再將鏡頭轉回並按下快門。
4. 為了避免影像晃動，快門數字愈大愈好。一般將相機快門設在 1/60
秒或以上是比較保險的作法；或依現場環境選擇可固定相機的物品，
可將快門設到 1/15 秒左右仍能避免手震的問題。
5. 若希望照片整張都很清晰，將光圈縮小會有所幫助。


參考資料
• Peggy 隨手拍
– (http://chipher.pixnet.net/blog/post/22389829)
– (http://chipher.pixnet.net/blog/post/22389835)

• Mr.OH！數位講堂
– (
http://w w
w .digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom ROH- CLASS/oh22/index- oh22.htm
/M
)


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