數字相機成(chéng)像原(yuán)理(lǐ)分析(xī)

　　對於數(shù)字相機，成像過程遠遠比(bǐ)膠(jiāo)片上復(fù)雜。但(dàn)不管數(shù)字(zì)成像技術(shù)如何發(fā)展，成像(xiàng)原(yuán)理和(hé)基(jī)本要素還(huán)是(shì)和(hé)膠(jiāo)片(piàn)成(chéng)像(xiàng)過(guò)程(chéng)相(xiāng)類(lèi)似(sì)的。數字相機也有(yǒu)鏡頭，但(dàn)通過(guò)鏡頭(tóu)的光綫不再像膠(jiāo)片(piàn)相(xiāng)機(jī)中(zhōng)那(nà)樣投(tóu)射到(dào)膠(jiāo)片上，而是(shì)直接射在(zài)感光器(qì)的光敏(mǐn)單元上，這些感光器由半(bàn)導(dǎo)體元(yuán)件構成(chéng)，由數(shù)字相機的(dí)內置智(zhì)能控製裝置(zhì)對入射光(guāng)綫進行分析(xī)處(chǔ)理，並自動調(tiáo)整(zhěng)合適(shì)的焦距
，暴光時間(jiān)
，色度
，白平衡等參數，然後將這些(xiē)數據(jù)傳送給模(mó)/數轉(zhuǎn)換器(qì)ADC（Analog Digital Converter），ADC*後把這些電子模擬信號轉換成數字信(xìn)號(hào)。


　　數(shù)字相(xiāng)機(jī)的內(nèi)部(bù)還(huán)具有若幹(gān)智能處理(lǐ)器(qì)，包(bāo)括一(yī)些特(tè)定(dìng)用途的集(jí)成(chéng)電(diàn)路(lù)（ASIC）和主CPU。按照(zhào)這些(xiē)內(nèi)部處理器(qì)預設的運算(suàn)法(fǎ)則(zé)和標準處(chǔ)理程(chéng)序，所有(yǒu)數據經(jīng)處(chǔ)理*終(zhōng)生(shēng)成一個圖(tú)像(xiàng)文件，然(rán)後存(cún)儲在相機內(nèi)部的電子(zǐ)存儲(chǔ)器中。當這些過(guò)程(chéng)結(jié)束後(hòu)，圖(tú)像文(wén)件(jiàn)就(jiù)能夠傳輸到(dào)計(jì)算(suàn)機中(zhōng)，經(jīng)由打印(yìn)機(jī)輸出或者顯示(shì)在(zài)電視屏幕(mù)上。同(tóng)時圖像(xiàng)文件(jiàn)也(yě)能夠在(zài)相(xiāng)機(jī)內部顯示(shì)，通(tōng)過自(zì)帶(dài)的(dí)LCD顯示(shì)屏進行預覽(lǎn)，並(bìng)利用相機LCD顯示(shì)屏(píng)的操作菜(cài)單進行處(chǔ)理(lǐ)，對(duì)於不(bù)滿(mǎn)意(yì)的(dí)圖像(xiàng)可以(yǐ)刪除後重(zhòng)新拍(pāi)攝(shè)。

　　攝(shè)像者能夠通過(guò)相機控製(zhì)麵板(bǎn)上的(dí)眾多開關
，按鈕來(lái)進行參(cān)數預設，數(shù)字相機的智(zhì)能(néng)控(kòng)製(zhì)設(shè)備則經(jīng)過(guò)如上步驟(zhòu)繁瑣的(dí)過程不(bù)斷調整操作係統(tǒng)設置，從(cóng)而精準(zhǔn)記(jì)錄圖像。這一切繁雜(zá)的(dí)數據(jù)處理的全部(bù)過程就發(fā)生在(zài)你手(shǒu)掌中那個輕(qīng)靈而精(jīng)致(zhì)的相機中。

　　以(yǐ)上(shàng)僅僅是(shì)對數(shù)字(zì)相(xiāng)機(jī)成像技(jì)術的簡(jiǎn)要梗(gěng)概(gài)。根據(jù)具體(tǐ)細微(wēi)設計的不(bù)同，數字相機也(yě)分成了許多(duō)種類(lèi)。後(hòu)麵(miàn)我(wǒ)們會(huì)分(fēn)別(bié)詳細介紹數字相(xiāng)機成(chéng)像(xiàng)的具體步驟。

　　圖像傳(chuán)感(gǎn)器(qì)
　　到(dào)目前為止(zhǐ)，人(rén)們對數字相機(jī)性能(néng)的(dí)關(guān)注(zhù)大(dà)部(bù)分(fēn)集中在所攝圖片(piàn)的(dí)像素高(gāo)低(dī)上。像(xiàng)素的(dí)高低直接(jiē)取決(jué)於數字(zì)相(xiāng)機(jī)圖像傳感器的(dí)尺寸(cùn)和(hé)密(mì)度。圖像傳感器是數(shù)字(zì)相機(jī)的核(hé)心結構，主要(yào)分為CCD (Charge-Coupled Device)光電荷耦(ǒu)合器(qì)件和CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 互補(bǔ)金屬氧(yǎng)化(huà)物半導體集(jí)成電(diàn)路(lù)兩(liǎng)種。圖(tú)像傳感(gǎn)器由具有光傳(chuán)感(gǎn)單(dān)元和光敏二極管列陣(zhèn)矽(guī)芯片(piàn)製成。這(zhè)些(xiē)光(guāng)傳感(gǎn)單元與(yǔ)像素高低直接相(xiāng)關，它(tā)們(mén)能夠(gòu)與撞擊到(dào)上麵的光(guāng)脈衝相作用，並(bìng)將其(qí)轉換成電(diàn)荷信(xìn)號(hào)。

　　圖像傳感(gǎn)器上的光(guāng)敏單(dān)元數(shù)目（像素(sù)）有兩種(zhǒng)表示方(fāng)法。一是用(yòng)X/Y軸方向(xiàng)（即傳(chuán)感器的寬度和高度方向(xiàng)）數目乘(chéng)積表示，如(rú)640×480；另(lìng)一種是用光敏單(dān)元總數(shù)來表示，如一(yī)百萬像素。

　　製造(zào)商通(tōng)常(cháng)對於(yú)給(gěi)定的(dí)圖像傳感(gǎn)器會給(gěi)出(chū)兩個像(xiàng)素(sù)數(shù)目指標(biāo)。**個(gè)數(shù)字(zì)是(shì)傳感器(qì)上(shàng)所(suǒ)有(yǒu)的像(xiàng)素(sù)數(shù)目(mù)，如三(sān)百三十四(sì)萬像(xiàng)素(sù)或(huò)者寫為(wéi)3.34 Mega Pixels。**個數字(zì)是傳(chuán)感(gǎn)器(qì)上真正(zhèng)用於捕捉(zhuō)圖(tú)像(xiàng)的(dí)光敏(mǐn)單元(yuán)（激活像(xiàng)素）數目(mù)。**個(gè)數字一般(bān)比**個(gè)小5％左右。



　　在(zài)超(chāo)淨環境中(zhōng)生(shēng)產(chǎn)數(shù)字(zì)相(xiāng)機(jī)
　　造成(chéng)這5％差別(bié)的原因(yīn)有(yǒu)很多。在(zài)目前的(dí)傳感器製(zhì)作工(gōng)藝中，生(shēng)產(chǎn)一個(gè)100％**毫無缺(quē)陷的產(chǎn)品幾乎(hū)是(shì)不可能的，我們(mén)通(tōng)常把(bǎ)圖像傳感(gǎn)器(qì)生(shēng)產(chǎn)過程(chéng)中(zhōng)出(chū)現的(dí)有缺陷(xiàn)光敏單元(yuán)稱為(wéi)暗像素(sù)或者缺陷(xiàn)像(xiàng)素(sù)。還有(yǒu)部(bù)分像素被用於其(qí)它方(fāng)麵，例如(rú)用(yòng)於從傳(chuán)感器(qì)讀取數據(jù)時(shí)的(dí)校準過(guò)程，或(huò)者(zhě)為了保證圖(tú)像(xiàng)比例而故(gù)意不使(shǐ)用。很(hěn)小(xiǎo)的一部分(fēn)處在傳(chuán)感(gǎn)器邊(biān)緣區域(yù)的(dí)像素被人為遮(zhē)蔽(bì)，避免(miǎn)接(jiē)受外來光綫(xiàn)，而(ér)是用於(yú)檢測CCD背(bèi)景(jǐng)所(suǒ)產生(shēng)的噪(zào)聲，以便(biàn)在(zài)實際圖(tú)像數據中將背景噪(zào)聲(shēng)加以扣(kòu)除。

　　需要技術(shù)的像素(sù)數與CCD尺寸關係不(bù)是(shì)綫性(xìng)的，從(cóng)三(sān)百萬像素提高到四百萬(wàn)像(xiàng)素像(xiàng)素(sù)數(shù)增(zēng)加了(liǎo)一百(bǎi)萬，但CCD尺寸(cùn)並不(bù)會增(zēng)加(jiā)25%，甚(shèn)至(zhì)有可能(néng)沒(méi)什(shí)麼(mó)變化。

　　目前大(dà)多數的(dí)數(shù)字相機(jī)都隻(zhī)使(shǐ)用(yòng)一個單圖(tú)像傳感(gǎn)器（CCD或者CMOS），隻(zhī)有(yǒu)少數專業級數字相(xiāng)機(jī)使用多個(gè)圖(tú)像傳(chuán)感(gǎn)器(qì)——入射光(guāng)被光(guāng)學棱(léng)鏡(jìng)分成相(xiāng)等的部(bù)分後(hòu)再(zài)被多(duō)個(gè)圖像(xiàng)傳(chuán)感器接收。使(shǐ)用多個圖(tú)像(xiàng)傳感器可以(yǐ)減少不(bù)同顏色(sè)之間(jiān)的幹(gān)擾(rǎo)，並(bìng)且消除圖(tú)像(xiàng)邊(biān)緣的(dí)偏色(sè)問題。這些多圖像(xiàng)傳感(gǎn)器的(dí)數字相機由於結構復雜，製作(zuò)工藝(yì)要求(qiú)高(gāo)，所(suǒ)以體積(jī)比較(jiào)大，而且(qiě)價格(gé)昂(áng)貴。

　　有(yǒu)趣(qù)的是，多(duō)圖像傳(chuán)感器的(dí)設(shè)備也(yě)無綫(xiàn)性(xìng)變(biàn)化規律(lǜ)可(kě)循。在(zài)多(duō)數情況(kuàng)下，它(tā)們必(bì)須有三(sān)個獨(dú)立的(dí)圖像(xiàng)傳感器（CCD或(huò)者CMOS）分別對(duì)應紅
，綠
，藍三種顏(yán)色的處(chǔ)理工作(zuò)，每(měi)一個傳感(gǎn)器承(chéng)擔每個像素1/3的(dí)信(xìn)息(xī)處理量(liáng)。在(zài)一個(gè)3百萬像(xiàng)素的三(sān)傳感(gǎn)器(qì)的攝(shè)像機中，每一個傳感(gǎn)器都必需是三百(bǎi)萬像素(sù)的(dí)，但(dàn)是(shì)用(yòng)於(yú)靜(jìng)態(tài)拍攝(shè)的多(duō)傳感器數字相(xiāng)機(jī)中就不存(cún)在(zài)這個問題(tí)。它們內部(bù)多傳(chuán)感(gǎn)器(qì)對(duì)信(xìn)息(xī)的(dí)處理(lǐ)方式隨著製(zhì)造商(shāng)
，相機類型(xíng)的不(bù)同而(ér)迥(jiǒng)異。

　　一(yī)些三傳(chuán)感器數(shù)字相機(jī)采用圖(tú)像(xiàng)插值運算(suàn)技(jì)術，它們的三個(gè)傳感器(qì)就是各(gè)負(fù)擔(dān)*終畫(huà)麵1/3的(dí)信息(xī)處(chǔ)理(lǐ)。其他的多傳感器數字相機則先(xiān)將每個傳感器初始(shǐ)入(rù)射(shè)光信(xìn)息混(hùn)合(hé)後，再用(yòng)復雜(zá)的算法(fǎ)程序進行處理合(hé)成(chéng)。例如現在(zài)已經(jīng)停止(zhǐ)生(shēng)產(chǎn)的Minolta RD-175 數字相機(jī)，它(tā)具有三個CCD傳(chuán)感器，其中(zhōng)兩(liǎng)個(gè)對(duì)應(yīng)於(yú)綠色的(dí)處(chǔ)理(lǐ)，第三(sān)個傳感器(qì)則兼顧紅(hóng)藍(lán)兩色(sè)。（這種(zhǒng)兩(liǎng)個傳感器對(duì)應(yīng)於綠(lǜ)色的處(chǔ)理方式與單傳感器中(zhōng)Bayer彩色濾色(sè)陣列的工作原理(lǐ)類似，下麵(miàn)將(jiāng)詳述）。在(zài)RD-175中(zhōng)，每個傳(chuán)感器(qì)都不(bù)到五十萬(wàn)像(xiàng)素，但(dàn)是它們通過(guò)算(suàn)法程序(xù)處(chǔ)理後的畫質相當(dāng)於一百(bǎi)七十萬(wàn)像素左右。

　　 在(zài)許多(duō)數(shù)字相(xiāng)機中，傳(chuán)感器(qì)的每個像素(sù)隻有(yǒu)一部分位置是(shì)感(gǎn)光性(xìng)的(dí)，而且隻能感受某一(yī)特(tè)定(dìng)方向入(rù)射的光綫(xiàn)。因此，如何盡(jìn)可(kě)能的使光綫直接投(tóu)射到像素(sù)感光區域(yù)就顯得非(fēi)常(cháng)重要(yào)。為達(dá)到這一目的，許多商品(pǐn)化的(dí)數字(zì)相機圖像傳感器(qì)中，每(měi)個像素(sù)前都有一個“微(wēi)透鏡”用來保(bǎo)證(zhèng)光(guāng)子直接入射到像素的感(gǎn)光區(qū)域(yù)。

　　因(yīn)為圖(tú)像傳(chuán)感(gǎn)器本(běn)身隻(zhī)能完(wán)成(chéng)光(guāng)電(diàn)轉換(huàn)而(ér)無(wú)法(fǎ)分(fēn)辨顏色，數字相機通(tōng)常(cháng)采用彩色(sè)濾鏡陣(zhèn)列CFA（color filter array ）來實(shí)現彩色(sè)輸出(chū)。CFA的(dí)主要作(zuò)用是讓(ràng)每個像素隻(zhī)感(gǎn)受(shòu)單一顏(yán)色的光(guāng)綫(xiàn)，*終重新(xīn)組(zǔ)合(hé)出彩(cǎi)色的(dí)圖(tú)像。製造商根(gēn)據不同的色彩(cǎi)需求(qiú)來選擇不(bù)同的CFA結構，不管何(hé)種(zhǒng)CFA結構(gòu)其目的都(dū)是使(shǐ)所需光(guāng)綫通(tōng)過(guò)濾鏡(jìng)，使(shǐ)每個像素接(jiē)受的光綫(xiàn)具(jù)有(yǒu)單一波(bō)長。所有(yǒu)CFA的(dí)設計都盡量(liáng)減少入射光(guāng)綫在(zài)相(xiāng)鄰像(xiàng)素(sù)之間的(dí)幹擾，努(nǔ)力使景物色(sè)彩準確顯示(shì)。



　　CFA讓每(měi)一(yī)個像(xiàng)素(sù)隻感(gǎn)受一(yī)種顏色的(dí)光綫
　　CFA結(jié)構中(zhōng)*流(liú)行(háng)的是(shì)被稱為(wéi)Bayer模式的彩色(sè)濾鏡列(liè)陣。主要特(tè)征為在(zài)像素前(qián)麵(miàn)以(yǐ)間隔(gé)的(dí)方(fāng)式(shì)放(fàng)置紅(hóng)
，綠(lǜ)
，藍(lán)色(sè)的濾鏡(jìng)，而且綠色濾鏡的數量為(wéi)紅(hóng)色（或藍色(sè)）的兩(liǎng)倍。這(zhè)樣做是因為人眼對(duì)綠色(sè)光波比(bǐ)紅藍兩色(sè)要敏感的多，所以這樣(yàng)的數(shù)量(liáng)分(fēn)配(pèi)就使得人眼所見的圖像亮(liàng)度(dù)適宜，更接近真(zhēn)實色彩(cǎi)。

　　究竟(jìng)什麼(mó)是真(zhēn)正的不(bù)失真的**畫色呢(ní)
？由於從(cóng)科學的角(jiǎo)度上來定義並(bìng)科(kē)學測(cè)定人(rén)眼(yǎn)對(duì)色(sè)彩的感(gǎn)知是(shì)一(yī)個(gè)極其復(fù)雜的(dí)課(kè)題(tí)，所(suǒ)以(yǐ)產生了許許(xǔ)多多(duō)的(dí)標準(zhǔn)，莫衷(zhōng)一(yī)是。不(bù)同(tóng)的製(zhì)造(zào)商則(zé)選擇(zé)采(cǎi)用不同的(dí)模式(shì)和(hé)運算程(chéng)序來定(dìng)義它們(mén)認為的數字(zì)相機(jī)的(dí)*佳(jiā)色彩(cǎi)。

　　所有(yǒu)的數字相機(jī)在(zài)圖像(xiàng)傳感(gǎn)器上(shàng)都(dū)裝有一個電子快(kuài)門（和傳統膠(jiāo)片相(xiāng)機(jī)的機(jī)械(xiè)快門不同），電(diàn)子快門(mén)的作(zuò)用(yòng)是**調(tiáo)節(jié)入(rù)射光綫(xiàn)投(tóu)射到傳(chuán)感器(qì)的(dí)時(shí)間。電子快門的開關(guān)控製傳感(gǎn)器(qì)是否(fǒu)接收(shōu)外來光綫。有些(xiē)**數字相機(jī)甚至還加入(rù)一個昂貴的(dí)機械快門，這並不(bù)是(shì)畫蛇添足，在電子(zǐ)快(kuài)門(mén)關閉完(wán)成(chéng)後，它(tā)能夠有(yǒu)效地防止可能(néng)產生的極少量光綫入(rù)射在(zài)傳感(gǎn)器(qì)上的(dí)現(xiàn)象。這(zhè)就大大降(jiàng)低了合成(chéng)圖(tú)像上產生陰影
，條(tiáo)紋(wén)和(hé)模(mó)糊(hū)的(dí)可能(néng)。　

　　當(dāng)你(nǐ)麵對要(yào)拍(pāi)攝的(dí)景(jǐng)物按(àn)下(xià)一半(bàn)快門(mén)的(dí)時候(hòu)，數(shù)字相機會鎖定焦(jiāo)點和(hé)曝光值——這(zhè)個步驟(zhòu)和傳統膠片相機是一(yī)樣的。但當你按下全部快(kuài)門(mén)後，發(fā)生的事情就和膠片相機完全兩樣了。

1. **個(gè)步驟(zhòu)是機械(xiè)快門關閉(bì)（如(rú)有機械快門的(dí)話(huà)），同時(shí)傳感器(qì)立即進行電(diàn)荷(hé)清洗(xǐ)。這(zhè)樣做的(dí)原因是因(yīn)為圖像傳(chuán)感器一直(zhí)充盈(yíng)著電(diàn)荷而保持於(yú)激(jī)活狀態（在一(yī)些**的(dí)數字相(xiāng)機(jī)中(zhōng)，圖像(xiàng)傳(chuán)感(gǎn)器能(néng)夠(gòu)在(zài)捕捉圖像(xiàng)前(qián)處(chǔ)於休(xiū)眠狀(zhuàng)態，這樣(yàng)有助於散(sàn)熱和改善信噪(zào)比）。在(zài)沒有(yǒu)接(jiē)到指令(líng)前，圖像傳感(gǎn)器一直以大約1/60秒的速度(dù)為(wéi)周期進行電(diàn)荷更(gēng)替，所以(yǐ)，在準備捕捉圖像前(qián)的瞬間(jiān)，所有的剩餘電荷必須(xū)被清(qīng)洗幹淨。

　　有趣(qù)的(dí)是(shì)，一些(xiē)數字(zì)相(xiāng)機（例如(rú)Olympus Camedia E-100RS）能(néng)夠(gòu)將*近的清洗數(shù)據存入(rù)緩(huǎn)存，這(zhè)樣你(nǐ)就能(néng)拍(pāi)下在(zài)真正按下(xià)快門前的(dí)景(jǐng)象了。眾所(suǒ)周(zhōu)知，小孩和(hé)一(yī)些寵(chǒng)物(wù)在照相機(jī)前(qián)會不(bù)安分(fēn)地(dì)動來(lái)動去，在這類拍攝情況下(xià)這樣的功能(néng)是(shì)有(yǒu)意(yì)義的。

　　2. 當在(zài)攝影者選(xuǎn)擇(zé)將照相機(jī)拍(pāi)攝前(qián)的電荷(hé)分(fēn)布數據(jù)存入(rù)緩存或**後(hòu)，數字(zì)相(xiāng)機的所(suǒ)有程序處理器(qì)開始(shǐ)正(zhèng)式(shì)工作(zuò)。其中一個處(chǔ)理器是(shì)將(jiāng)存(cún)入緩(huǎn)存(cún)的數據(jù)進行(háng)調(tiáo)整和設置，為拍攝(shè)做(zuò)好準(zhǔn)備。例如(rú)，控製白(bái)平衡的處(chǔ)理器(qì)開(kāi)始設置在當前(qián)圖像條(tiáo)件下(xià)具(jù)體(tǐ)那些像(xiàng)素為白(bái)色，並(bìng)且會(huì)調整(zhěng)所有(yǒu)色相中(zhōng)不(bù)為(wéi)白的(dí)像素。其他比如(rú)焦(jiāo)距(jù)
，閃光和其他(tā)參數(shù)的預設過(guò)程也與此相近。這些參(cān)數(shù)也會被存(cún)入(rù)緩存，以備(bèi)後用。如果(guǒ)在(zài)拍攝(shè)過(guò)程中(zhōng)LCD顯(xiǎn)示器也在(zài)工作的話，這(zhè)些數據也將(jiāng)被(bèi)顯(xiǎn)示出來(lái)。

　　3. 當以(yǐ)上兩(liǎng)個步驟完成後(hòu)，拍攝前的圖像傳感(gǎn)器(qì)設(shè)置(zhì)就(jiù)告結(jié)束，一切(qiē)就(jiù)緒後當你(nǐ)按動按(àn)鈕時，相(xiāng)機(jī)的機(jī)械快(kuài)門打開並同時激活(huó)電(diàn)子快門(mén)，在(zài)預(yù)設的(dí)曝光時(shí)間(jiān)內(nèi)接(jiē)受光綫(xiàn)，曝(pù)光結束後(hòu)，機(jī)械快門也自(zì)動同時關閉。

　　4. 在(zài)數據(jù)處(chǔ)理過程中(zhōng)電子(zǐ)快門會(huì)再次(cì)打開，直(zhí)到攝(shè)像(xiàng)者(zhě)按動(dòng)按鈕開始(shǐ)為下一(yī)張相片的拍(pāi)攝(shè)進行(háng)數據清(qīng)洗為(wéi)止。當處(chǔ)理器（攝影者）啟(qǐ)動電子閃光設(shè)置後(hòu)，數字(zì)相機(jī)會自動照射所(suǒ)攝景物，一個(gè)單獨的光綫(xiàn)感應器會檢測閃光強(qiáng)度，檢(jiǎn)測結果(guǒ)達(dá)到曝光(guāng)要求(qiú)後閃光燈就(jiù)自(zì)動關(guān)閉。

　　由於圖像傳感(gǎn)器的電(diàn)荷(hé)清洗過程和拍(pāi)攝參數(shù)設(shè)置(zhì)過(guò)程都(dū)需要一定(dìng)的(dí)時間(jiān)，在攝(shè)像(xiàng)者(zhě)按下快(kuài)門後到圖(tú)像(xiàng)拍攝完畢之(zhī)間(jiān)就(jiù)不可(kě)避(bì)免的(dí)產生了(liǎo)延時(shí)效應。在市(shì)麵上的普通(tōng)數(shù)字相機，其(qí)延(yán)時(shí)從(cóng)60毫(háo)秒到(dào)1.5毫秒不等。

　　應用大(dà)容(róng)量的緩(huǎn)存(cún)設(shè)備和高(gāo)速處(chǔ)理(lǐ)器(qì)能(néng)夠縮(suō)短(duǎn)延時效(xiào)應(yīng)。這就(jiù)是為(wéi)什麼(mó)能(néng)夠進行高(gāo)速(sù)拍(pāi)攝(shè)的(dí)數(shù)字(zì)相機昂貴(guì)的原因。在(zài)這些價格(gé)不(bù)菲(fēi)的(dí)專(zhuān)業數(shù)字相機中(zhōng)，Nikon DH1具(jù)有128MB緩(huǎn)存。其(qí)他一些相(xiāng)機，例如Kodak誷 DCS 520, 620, 和 Fuji S1具(jù)有64MB緩存。少數(shù)數字相(xiāng)機具有(yǒu)16MB或者32MB緩(huǎn)存。一些帶(dài)有智能多功(gōng)能(néng)芯(xīn)片的圖(tú)像傳(chuán)感器（多(duō)數(shù)為(wéi)CMOS）的(dí)數字相(xiāng)機的(dí)數據(jù)傳遞(dì)速率(shuài)通(tōng)常比(bǐ)較(jiào)高，這是因(yīn)為(wéi)和所(suǒ)有的數字處理係統(tǒng)相(xiāng)類似，處理器(qì)內部的(dí)帶寬和處理(lǐ)能(néng)力決(jué)定了數據的處理速(sù)度(dù)。

　　圖像傳感器通過將入射的光子(zǐ)轉換成電子(zǐ)形成模擬(nǐ)信號(hào)，下(xià)一個步(bù)驟就是(shì)未被光敏單元束(shù)縛(fù)的電荷開(kāi)始定向移動(dòng)，通(tōng)過輸出放大器(qì)形成(chéng)電壓信號(hào)，這(zhè)些(xiē)電(diàn)壓(yā)信號(hào)繼(jì)續(xù)傳遞(dì)至模數轉(zhuǎn)換器ADC
。

CMOS和(hé)CCD圖像(xiàng)傳(chuán)感器(qì)的主(zhǔ)要(yào)區別(bié)就(jiù)是CMOS本(běn)身就有(yǒu)ADC，而CCD隻能(néng)使(shǐ)用外部(bù)的(dí)ADC。CMOS圖(tú)像(xiàng)傳(chuán)感器的(dí)缺點是有(yǒu)噪(zào)聲的影響(xiǎng)，但(dàn)是其*大的優勢(shì)是(shì)集(jí)成有(yǒu)ADC。ADC能(néng)夠直(zhí)接(jiē)將模擬的(dí)電壓信(xìn)號直(zhí)接(jiē)轉(zhuǎn)換(huàn)成二進製的數字(zì)信號(hào)。這(zhè)些數字(zì)信(xìn)號(hào)將被(bèi)進一步處(chǔ)理後(hòu)*終(zhōng)根(gēn)據(jù)不同的色度要求(qiú)形(xíng)成紅
，綠
，藍(lán)三(sān)種色(sè)彩信道，通過相應的像(xiàng)素來顯示(shì)出具(jù)體的(dí)顏(yán)色和深(shēn)度。

ADC將數(shù)字信(xìn)息流傳遞給數字信(xìn)號處理(lǐ)器DSP(Digital Signal Processor)——處(chǔ)理器(qì)的構造(zào)每種數(shù)字相機各不相(xiāng)同。在(zài)DSP中(zhōng)，大(dà)量(liáng)的數(shù)字信息(xī)經一(yī)係列預(yù)設(shè)的(dí)程(chéng)序指(zhǐ)令後整(zhěng)合(hé)成完(wán)整的(dí)圖像(xiàng)。這(zhè)些(xiē)指令(líng)包括繪製(zhì)圖像傳感(gǎn)器(qì)數據
，分配每(měi)個像(xiàng)素的(dí)顏色和(hé)灰度。在(zài)單一(yī)傳(chuán)感器(qì)數字(zì)相機中(zhōng)，如(rú)果隻(zhī)有一(yī)個彩色濾(lǜ)鏡陣(zhèn)列，算法程序將(jiāng)主要進行(háng)每個(gè)像(xiàng)素的顏色數據(jù)處(chǔ)理。算(suàn)法(fǎ)程序通過分解臨(lín)近的像素顏(yán)色來決(jué)定(dìng)某一特(tè)定(dìng)像素(sù)的具體(tǐ)色(sè)值。如果使用RGB顏色(sè)的(dí)話，那麼組成*終(zhōng)圖像的(dí)每(měi)個(gè)像素的顏色都可以(yǐ)看(kàn)成是三原色(sè)的(dí)合成。通過(guò)如(rú)上(shàng)步驟(zhòu)，*終(zhōng)的(dí)圖稀(xī)奧厶逞轄(xiá)釗耍胱⒁餑(bō)愕撓(náo)镅(méi)裕(yù)　蓖(bì)能(néng)夠顯示出(chū)自(zì)然(rán)的(dí)顏(yán)色。

大多數(shù)數(shù)字相(xiāng)機(jī)能夠記錄下(xià)圖像(xiàng)傳感器所傳遞的全部圖像數據，在(zài)此基礎(chǔ)上(shàng)，DSP就(jiù)成(chéng)為(wéi)圖像分辨率(shuài)的控製因素。例如(rú)，用一個3M像(xiàng)素(sù)數(shù)字相(xiāng)機以(yǐ)VGA模式進行拍攝，而不(bù)是僅**定(dìng)為640×480分辨率，相(xiāng)機將得(dé)到(dào)全部的(dí)20486×1548色彩位度。接著(zhuó)，通(tōng)過攝(shè)像(xiàng)者在拍攝(shè)前(qián)在LCD麵(miàn)板上(shàng)進行的設(shè)置(zhì)，DSP就(jiù)會(huì)按照設(shè)定(dìng)的分(fēn)辨(biàn)率(shuài)生(shēng)成(chéng)圖像(xiàng)。

每個廠(chǎng)商設計的處理程序各(gè)不相(xiāng)同，他(tā)們通過(guò)各不(bù)相(xiāng)同的色(sè)彩平衡與色(sè)飽(bǎo)和度設置來生成(chéng)彩(cǎi)**像。數(shù)字相(xiāng)機(jī)還運用(yòng)一(yī)個或者(zhě)多個(gè)DSP以及其他設(shè)備來共同處理(lǐ)所得(dé)數據(jù)，以(yǐ)期達(dá)到(dào)**畫質(zhì)。並(bìng)且(qiě)充分(fēn)考(kǎo)慮(lǜ)消(xiāo)費者對畫質偏(piān)好的選(xuǎn)擇(zé)權利。如果(guǒ)想要(yào)攝下(xià)本(běn)不需(xū)要的(dí)噪聲，或者(zhě)通過電子快門來(lái)實現霧化(huà)效果，這些需(xū)求(qiú)製造商(shāng)都(dū)是(shì)通過對(duì)算法處(chǔ)理程(chéng)序進行(háng)相應的修正(zhèng)來(lái)滿足的(dí)。類似(sì)的(dí)程(chéng)序修正(zhèng)還有(yǒu)很多，例如圖像銳化(huà)的(dí)應(yīng)用，白(bái)平衡的(dí)預(yù)設等等。所(suǒ)以我(wǒ)們可以(yǐ)得出(chū)如下的結(jié)論，各個製(zhì)造(zào)商所產數(shù)字(zì)相機(jī)的(dí)*大(dà)不同(tóng)就在於圖像處理過程的(dí)種(zhǒng)種差(chà)異。



冷暖色(sè)調對*終照片(piàn)的

風(fēng)格影響明(míng)顯(xiǎn)
經(jīng)過DSP處理生成(chéng)的圖(tú)像數據(jù)由(yóu)另一個程(chéng)序處(chǔ)理(lǐ)器轉(zhuǎn)化(huà)為圖(tú)像(xiàng)文件——通常為JPEG
，TIFF格式(shì)或者RAW原始存(cún)儲(chǔ)格(gé)式。和(hé)拍攝(shè)時間(jiān)
，拍攝(shè)預設條件(jiàn)相關的數(shù)據(jù)（快(kuài)門速度(dù)
，白平衡
，暴光(guāng)補償
，閃光(guāng)設(shè)定
，時間日期(qī)設定等(děng)等(děng)）通(tōng)常(cháng)一並附在該(gāi)文件上(shàng)。如(rú)果(guǒ)該(gāi)文件不是RAW或者TIFF格式而且(qiě)相機(jī)的功能允許(xǔ)的(dí)話，它還(huán)能(néng)夠(gòu)按照拍(pāi)攝者的意(yì)願進行(háng)不同程(chéng)度（通常(cháng)為(wéi)高(gāo)
，中
，低三種(zhǒng)）的壓縮(suō)。文件(jiàn)壓(yā)縮(suō)的(dí)算法(fǎ)程序要在*大(dà)畫質(zhì)保證的前(qián)提下充(chōng)分(fēn)考(kǎo)慮到文件大(dà)小(xiǎo)和處(chǔ)理速(sù)度之間(jiān)的(dí)關(guān)係(xì)。*後(hòu)，文件被(bèi)存(cún)儲(chǔ)在相(xiāng)機的存(cún)儲器(qì)中。

當圖像(xiàng)被存(cún)儲(chǔ)到(dào)存(cún)儲(chǔ)器的同(tóng)時，這些(xiē)圖像(xiàng)也會在LCD顯(xiǎn)示器(qì)或(huò)電(diàn)子取景(jǐng)器上同(tóng)時(shí)顯(xiǎn)示(shì)出來(lái)。我(wǒ)們一(yī)般(bān)建(jiàn)議(yì)大家選擇光學取景(jǐng)器(qì)來觀(guān)察拍攝目(mù)標(biāo)，而用LCD顯(xiǎn)示屏(píng)來設(shè)置拍攝(shè)參數和(hé)觀察拍攝到的照片。由於數字(zì)相機的LCD顯示技術隻是相(xiāng)對粗略顯(xiǎn)示圖像(xiàng)，而不能(néng)顯示(shì)出和所(suǒ)記錄的真實畫(huà)麵同樣(yàng)分辨率(shuài)，所以即使是(shì)高分辨率的LCD顯(xiǎn)示屏(píng)也很(hěn)難(nán)用於精(jīng)細(xì)的對焦(jiāo)和取景，而且LCD顯(xiǎn)示非(fēi)常(cháng)費電。另(lìng)一個明(míng)顯的缺點(diǎn)是(shì)由於接近(jìn)CCD或者CMOS圖像(xiàng)傳感器而產生(shēng)的(dí)噪聲，LCD工作時發出的熱(rè)量和其他(tā)幹擾(rǎo)因(yīn)素會在(zài)*終(zhōng)的畫麵上(shàng)顯示(shì)出瑕(xiá)疵。

　　大多數(shù)數(shù)字相機(jī)經常采(cǎi)用三種(zhǒng)可視取景器：玻璃(lí)結構
，分(fēn)光結構
，移(yí)動反光(guāng)鏡結構
。分(fēn)光結構的取(qǔ)景器(qì)能夠(gòu)讓90％的光綫(xiàn)通過(guò)一個透(tòu)鏡到(dào)達傳感器，10％的光綫(xiàn)被扭轉(zhuǎn)90度方向後(hòu)通(tōng)過五棱(léng)鏡進(jìn)入(rù)觀(guān)察(chá)者(zhě)的眼(yǎn)中。這種(zhǒng)取景(jǐng)器(qì)的優(yōu)點(diǎn)是透(tòu)鏡(jìng)不會移(yí)動(dòng)，減少了振(zhèn)動(dòng)損耗(hào)並(bìng)且(qiě)相(xiāng)互連接緊密。但是它(tā)的致命(mìng)缺點是不適於室內(nèi)和暗光條件(jiàn)拍攝，因(yīn)為這(zhè)時已經無法對(duì)景(jǐng)物進(jìn)行(háng)取(qǔ)景(jǐng)和聚焦了(liǎo)。

大多(duō)數(shù)單(dān)鏡頭的(dí)膠(jiāo)片(piàn)相機和(hé)專業(yè)數字(zì)相機(jī)都(dū)采(cǎi)用移動反光鏡結(jié)構的(dí)取(qǔ)景器(qì)。這種結(jié)構(gòu)能(néng)夠使(shǐ)100％的光綫(xiàn)進(jìn)入拍(pāi)攝者(zhě)的眼中(zhōng)。當(dāng)你按下快門，反光鏡立(lì)即擺(bǎi)離(lí)原(yuán)來(lái)的位置，暫時(shí)遮蔽取(qǔ)景(jǐng)器同時(shí)將100％的光綫傳遞到膠片或者圖象(xiàng)傳感器。當反光鏡(jìng)擺(bǎi)回原來(lái)的(dí)位(wèi)置後，拍(pāi)攝(shè)者(zhě)就(jiù)能(néng)夠繼(jì)續觀察(chá)所攝景物(wù)。如(rú)果(guǒ)這種擺動速度足夠(gòu)快(kuài)，反光鏡(jìng)遮(zhē)蔽取景器的時(shí)間(jiān)就不是(shì)個大問(wèn)題。

光學(xué)玻(bō)璃(lí)的取景(jǐng)器相(xiāng)對而言結(jié)構比較(jiào)簡(jiǎn)單(dān)，價格(gé)也不貴，所以廣泛被家用(yòng)型(xíng)數(shù)字相機(jī)采用(yòng)。它由(yóu)透明(míng)玻璃製(zhì)成(chéng)，觀測(cè)範(fàn)圍大(dà)於(yú)鏡頭的視(shì)角。它(tā)的主要優點是(shì)無需動(dòng)力，也沒有(yǒu)可移(yí)動的(dí)部分(fēn)，而且比移(yí)動反光(guāng)鏡(jìng)結(jié)構要(yào)亮一些。然而，它(tā)的(dí)缺(quē)點(diǎn)是不(bù)夠(gòu)精(jīng)準（它所(suǒ)顯(xiǎn)示(shì)的(dí)部(bù)分比(bǐ)實(shí)際鏡頭(tóu)捕(bǔ)捉的(dí)畫(huà)麵小(xiǎo)，所(suǒ)以拍攝者經(jīng)常(cháng)會在*後(hòu)的拍(pāi)攝圖(tú)像的邊緣(yuán)中發現不必(bì)要的(dí)部(bù)分），容(róng)易產生(shēng)視(shì)差。

視差產(chǎn)生的主要原因是(shì)由於拍(pāi)攝者眼睛是位於(yú)鏡(jìng)頭旁邊一兩英(yīng)寸的位置，和(hé)鏡(jìng)頭本(běn)身(shēn)的視角(jiǎo)有(yǒu)微小(xiǎo)的差異。這(zhè)種差異對於(yú)拍(pāi)攝遠(yuǎn)景(jǐng)沒有什麼影(yǐng)響，但(dàn)當你拍攝近景的(dí)時(shí)候，這種偏差就變(biàn)得明(míng)顯起來。在(zài)微(wēi)距攝影時這種偏(piān)差就大到使(shǐ)取景器(qì)完全(quán)失去(qù)作(zuò)用了。

電子取(qǔ)景器(qì)是繼(jì)光學取(qǔ)景(jǐng)器(qì)之(zhī)後的(dí)一(yī)種新技術。它(tā)的(dí)主(zhǔ)要結構(gòu)是(shì)一個(gè)體(tǐ)積微小，耗能低(dī)，分(fēn)辨率高的(dí)彩色(sè)顯示器。除了(liǎo)能夠(gòu)**顯示構圖之(zhī)外(wài)，大多(duō)數(shù)電(diàn)子(zǐ)取景(jǐng)器還能顯(xiǎn)示出拍(pāi)攝者預設的(dí)主要參數(shù)，例如焦(jiāo)距(jù)
，光圈
，閃光(guāng)等(děng)等(děng)。電子取景器(qì)現在普遍(biàn)用在可攜式攝(shè)像(xiàng)機(jī)中(zhōng)。在(zài)數(shù)字相(xiāng)機中電子取(qǔ)景(jǐng)器(qì)作(zuò)為(wéi)一種比較新和相對不成熟(shú)的(dí)技術往往(wǎng)有顯示效果不(bù)如(rú)光(guāng)學取(qǔ)景(jǐng)器明(míng)亮和清晰(xī)的缺(quē)點。

在上述(shù)的連(lián)鎖處(chǔ)理過程(chéng)中，相當一(yī)部分是幾(jī)乎同(tóng)時發生在數(shù)字相(xiāng)機(jī)內部的。這(zhè)些工作(zuò)主(zhǔ)要由一個(gè)主CPU**控(kòng)製，由許多(duō)處理(lǐ)器(qì)和(hé)特定功能集成(chéng)電路來(lái)具體檢(jiǎn)測和完成這(zhè)些繁瑣的(dí)功(gōng)能(néng)。例如，操作(zuò)係統必須時刻(kè)對(duì)拍攝(shè)者預設的參數(shù)進(jìn)行監控(kòng)，使它們在指(zhǐ)定(dìng)的(dí)時間(jiān)得以運(yùn)用；電池(chí)消耗(hào)狀況(kuàng)必須時刻被(bèi)顯示(shì)，以便(biàn)使拍(pāi)攝(shè)者(zhě)能夠及(jí)時知道是(shì)否有(yǒu)足夠的電量完成(chéng)整(zhěng)個(gè)圖(tú)像的拍(pāi)攝，從而避(bì)免(miǎn)工(gōng)作過程(chéng)被(bèi)打(dǎ)斷；器(qì)件(jiàn)監(jiān)測能夠(gòu)及時顯示(shì)各(gè)部(bù)分器件(jiàn)是否工(gōng)作(zuò)正常(cháng)等等(děng)。

對於不同(tóng)品牌(pái)和(hé)類(lèi)型的(dí)數字相機而(ér)言(yán)，DSP和(hé)ASIC芯片各(gè)不相同(tóng)的(dí)。目前的(dí)設(shè)計潮流(liú)是(shì)將盡(jìn)可能多的(dí)功能集中在(zài)盡可能(néng)少(shǎo)的芯(xīn)片上，借此(cǐ)來降(jiàng)低成(chéng)本和(hé)節約相機(jī)空(kōng)間(jiān)。

所有(yǒu)這些(xiē)處(chǔ)理過(guò)程都需要大(dà)量(liáng)的(dí)電能。幾年(nián)前(qián)，當你要(yào)使用數(shù)字(zì)相機的時(shí)候，你需要準(zhǔn)備(bèi)許多(duō)鹼性電(diàn)池(chí)。這是(shì)因(yīn)為當(dāng)時的數(shù)字相(xiāng)機耗(hào)電極快，往(wǎng)往你(nǐ)所需(xū)的一組(zǔ)照片(piàn)還沒有拍攝完(wán)畢(bì)就需要更換(huàn)電(diàn)池(chí)。這一現(xiàn)象現(xiàn)在(zài)已(yǐ)經有所改(gǎi)觀(guān)，今天的數字(zì)相(xiāng)機一(yī)方麵電池(chí)的儲能(néng)有所提高(gāo)，另(lìng)一方麵耗電也(yě)在逐步(bù)下(xià)降。許(xǔ)多(duō)數字相(xiāng)機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)不(bù)用鹼(jiǎn)性電池(chí)，而(ér)改(gǎi)用(yòng)可充式(shì)鎳(niè)氫(qīng)電(diàn)池(chí)或者(zhě)鋰離(lí)子電(diàn)池(chí)。少數(shù)製造商（例(lì)如Sony）還研發出(chū)智(zhì)能(néng)電池(chí)，這種(zhǒng)電池(chí)用在(zài)數字相機(jī)中能夠**顯示電能所(suǒ)能維持(chí)的(dí)剩餘(yú)時間(jiān)。

數(shù)字相機的發展趨勢是復雜化(huà)
，多器(qì)件和(hé)多功能化。在(zài)這種(zhǒng)背景下，電能(néng)消耗將(jiāng)持(chí)續增長，能源技(jì)術將成(chéng)為數字相機發展的(dí)一個(gè)重(zhòng)要(yào)研究(jiū)領域(yù)。