光学相机成像原理 光学成像原理

时间:2021-04-23 19:25:39 作者:admin 65869

相机成像质量和什么因素有关?

相机的成像质量和以下因素相关:

1、感光元件。感光元件是相机中的核心成像元器件,在数码时代之前,相机中并没有这个零件,感光的部分是胶片。数码时代使用CMOS或CCD替代了胶片,成为了相机感光元件,但是核心的光学原理没有改变,只是载体从原来的化学成像替换成了现在的电子成像。胶片时代,光线通过相机镜头到达快门幕帘,快门打开后,光线抵达胶片,胶片的化学特性,使其见到光后,将影像记录在胶片上。数码时代,与胶片成像原理是类似的,只不过光线到达CMOS或CCD感光片时,它将光信号转换成电信号,通过相机内部数字处理,将照片这组信号保存于数字存储卡之中。因此,无论在胶片时代,还是在数码时代,最直接影响相机成像质量的就是感光元件。胶片时代,胶片就分为120、135等不同画幅,其画幅越大,感光面积越大,成像越好,这个道理同样也适用于数码感光元件,当前普遍使用的CMOS感光元件,也存在中画幅、全画幅、APSC画幅、M43画幅、1英寸画幅以及更小画幅,画幅越大,成像质量越好,例如成像细节、照片宽容度等均与画幅直接挂钩,但是相机本身体积和镜头体积就会越大。胶片时代各个胶片厂家所生产的胶片,色彩、噪点等性能都有很大不同,例如柯达胶片拍出的照片偏暖色调,富士胶片偏青绿色调,而爱克发胶片色彩偏红,这使得使用不同胶片拍出的照片,其成像特点有很大不同。但是数码CMOS并没有胶片这样大的直观差异,那么有的朋友会说,佳能和尼康拍出来的照片色彩也会有很大不同,这确实是客观存在的,但是这样的色彩差异并不是cmos本身决定的,而很大程度上是相机机内的算法、镜头镀膜等因素决定的,CMOS之间的照片差异,除了画幅不同会有很大差异外,其它的差异更多源于不同时代的技术因素,例如像素、噪点控制能力等,早期的CMOS是与当今的CMOS性能无法比拟的。各个品牌生产的CMOS特性也有较大不同,例如索尼公司生产的CMOS有较强技术优势,尼康等公司均采用索尼的CMOS,理论上索尼公司的cmos比佳能公司自主生产的CMOS更具科技含量,但是消费者使用上并不会有非常直观的感受,除非是非常专业的商业或视频制作人员,例如素材宽容度上会有差异。

2、镜头。另一个直接影响相机成像质量的就是相机所使用的镜头。镜头的若干指标对照片画质有着直接的影响,例如镜头分辨率、像差、光圈、对比度、焦距、畸变、镀膜质量、镜片材质、镜头结构等等,均会使得拍出的照片有质的区别,肉眼可见的分别。镜头,特别是单反相机镜头,经过了约百年的发展,光学部分的技术已经相当成熟,当前所能提升的无非是自动对焦性能、数码适应性等方面。通常情况下,定焦镜头成像质量好于变焦镜头,使用特殊材质镜片的镜头好于使用一般材质的镜头。镜头的价格一般与其成像质量成正比,虽然不能达到一分钱一分货,十分钱十分货的等价规律,但至少能够达到一分钱一分货,十分钱三分货的效果。为什么这么说呢,因为高端镜头更多的是技术价值,就算使用了价格较高的萤石镜片等材料,也与售价并不相等,但其中所含的技术相对垄断在为数不多的几家光学厂家手中,高端的德系徕卡、蔡司等,相对普及的日系佳能、尼康、富士、索尼等,圈子较小,范围较小,开发成本较高,技术壁垒较高,并不是所有国家、所有技术公司想做就能做出来的产品,因此价格相对较高。高端镜头的画质也确实好于低端镜头,色彩、分辨率、畸变控制、逆光控制等方面都做得比低端镜头好,肉眼可见其分别,但用户也需要根据自身的经济实力选购镜头,因为镜头也不是完全决定画质的唯一因素,在数码时代,数字后期处理,也是影响画质的很重要因素之一。

3、数字处理。在胶片时代,其实也是存在后期处理的,是通过化学手段实现,那么数码时代,照片的后期处理,其实从相机本身就开始了。为什么我们说可以把数字处理也归结在相机成像质量之一的因素中呢?就是因为相机本身也在进行着照片后期处理。上文中也提到了,佳能和尼康相机拍出来的直出JPG照片,其风格似乎有很大不同。其实,排除掉镜头因素外,最大的原因就在于相机机内对照片的数字处理倾向不同。有的人说佳能柔和,尼康锐利,佳能粉嫩,尼康厚重等等,其实这种主观上的感受差异,主要因为这两个厂商对照片的处理风格不同。这种处理就是相机在将光信号转换为电信号传输给机器后,机器对照片的对比度、锐度、饱和度、白平衡等等指标进行了自动计算,最终合成了相机认为比较不错的JPG格式照片,这已经对照片P过图了。为什么单反相机一般都保留无损数字格式照片,即RAW格式照片,就是因为这种格式是不对照片进行机内P图处理的,只保留原始信息,交给摄影师自己处理加工。因此数字处理,也是影响照片成像的重要因素之一。如果摄影师后期水平较高,甚至可以说这一因素要远远大于上述两个因素对照片的影响。

4、其它因素。其它因素似乎已经不是主要影响成像质量的因素了,例如相机的防抖能力,是不是具备光学防抖,在光线较差的时候,降低了快门速度,可以通过防抖能力弥补震动带来的画质损害,若防抖能力不行,可以通过三脚架等方式弥补;再例如相机的测光性能是不是准确,这会影响曝光的准确性,但是熟练掌控摄影技能的摄影师,可以通过独立测光表,或者自身经验来手动控制曝光,不至于完全依赖相机测光系统;还有例如相机的最高快门速度、闪光灯色温准确性等等,都对画质有一定影响,但均可以通过调整或技术手段予以解决。

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