单反相机的基本知识

1/19单反相机基本知识一：什么叫单反单反即单镜头反光数码相机，构造图如下：工作原理图如下：二：单反相机的结构导致的优点单镜头反光相机的这种构造，确定了它是完全透过镜头对焦拍摄的，它能使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，它的取景范围和实际拍摄范围基本上一致，消除了旁轴平视取景照相机的视差现象，从学习摄影的角度来看，十分有利于直观地取景构图。由于采用一个成像系统为一个镜头所以协调反应比一般的机子反应快，所以单反机对高速运动的物体拍摄较好（不会因为相机反应迟钝2/19错失佳景）。三：单反相机的图像传感器图像传感器即感光器件是数码相机的核心部件，与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。1：传感器的种类目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。结构上：比较CCD和CMOS的结构，ADC（数模转换器）的位置和数量是最大的不同。CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至CCD边缘的放大器进行放大，再串联ADC输出；而CMOS的设计中每个像素旁边都直接连着ADC，电荷信号直接放大并转换成数字信号。造成这种差异的原因在于CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个像素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个像素的数据。技术上：CCD存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂而且速度较慢。而CMOS传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单，还能同时处理各单元的图像信息，速度也比CCD快很多。CCD制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS有一定优势。由于CMOS集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS很长一段时间无法投入实用。近几年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，CMOS的性能已经与CCD相差无几了。性能上：ISO感光度：由于CMOS每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成，还包含了放大器与数模转换电路，过多的额外设备缩小了单一像素感光区域的表面积，因此相同像素下，同样的尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。分辨3/19率：由于CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器。噪点：由于CMOS每个感光二极管都需搭配一个放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪点就会增加很多，影响图像品质。耗电量：CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；而CCD传感器为被动式采集，必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12~18V，因此CCD还必须有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使CCD的耗电量远高于CMOS。CMOS的耗电量仅为CCD的1/8到1/10。成本：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timinggenerator或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；而CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个像素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的制造成本会高于CMOS传感器。前景：CCD在影像品质等方面均优于CMOS，而CMOS则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异将逐渐减小，新一代的CCD传感器一直在功耗上作改进，而CMOS传感器则在改善分辨率与灵敏度方面的不足。相信不断改进的CCD与CMOS传感器将为我们带来更加美好的数码影像世界。2：传感器大小感光元件的尺寸是影响成像表现力的硬指标之一，但许多人对感光元件尺寸的表示方法大惑不解，例如全画幅，中画幅之类的感光元件是使用汉字来表示的；又有些诸如APS-C画幅,APS-H画幅的感光元件是使用英文缩写进行标注的；而更多的相机则使用的是诸如1/1.8英寸,1/2.3英寸这样的分数表示。那么到底在这些不同表示方法下的感光元件大小有什么不同？1/2.3比微4/3感光元件具体小多少，它们和APS-C画幅相比又如何呢？为什么我们在谈到较大尺寸感光元件时4/19会使用毫米做单位，而谈到小尺寸感光元件时却使用分数和英寸？首先我们来说说全画幅，当相机过渡到数码时代时，人们延续了胶片时代的标准，将采用与135胶卷相同尺寸的感光元件的数码单反相机称为“全画幅数码相机”。所以全画幅数码单反相机的感光元件尺寸为36×24mm。有别于胶片时代的胶卷，数码相机的传感器在制造成本上要比胶卷昂贵许多倍，为了降低制造成本，以进一步抢占中低端市场，相机厂商开始使用较小尺寸的感光元件，但问题也就随之而来了。在一些低端的卡片相机上，厂商们出于成本考虑，将传感器做的非常小，例如1/2.3英寸的传感器，它的尺寸仅为6.16×4.62mm，在面积上只达到全画幅的3.2%。或许厂商认为把它叫做全画幅的3.2%不够好听，所以将其叫做1/2.3英寸，又是分数又是英寸，无非就是想让它听起来更大一些。需要注意的是，说明书上标注的传感器尺寸例如1/2.3英寸，它并不是传感器的某一条边的长度，而是传感器对角线的长度（并且包含器件封装外壳的宽度，实际的还要更短），一般来说的单反相机传感器长宽比为3:2，卡片相机长宽比为4:3，通过勾股定理我们可以很容易的算出传感器真实的长宽数值。下面笔者通过一个表格向大家详细展示所有常见的传感器大小。大尺寸的优势有些单反相机采用的是大尺寸的APS-C画幅感光元件，而有些卡片相机采用的是1/2.3英寸感光元件，虽然它们可能都拥有1800万像素，但是区别在于二者的单个像素宽度不同。APS-C画幅、1800万像素感光元件的每一个像素宽约为4.3微米，而1/2.3英寸、1800万像素感光元件的每一个像素宽约有1.68微米单个像素越宽代表每个像素点的面积越大，通常情况下像素点的面积越大其捕捉的光子越多，感光性能越好，越不容易产生噪点。而像素点面积越小，所获得的5/19信息量自然也就少了，为了对其加以补偿就必须加大电信号，而这么做又容易产生噪点。这就是为什么单反相机在夜晚的拍摄能力要比卡片相机好很多。当然随着科技的不断发展，诸如背照式CMOS传感器的出现，这种差距也在慢慢的缩小，虽然离质变还有很长的路，但是我们有理由为之期待。焦距倍数相机感光元件的尺寸不同还给我们带来了一个关于镜头焦距转换倍率的问题。由于目前大部分数码相机的感光元件小于全画幅，故数码相机镜头的等效焦距比全画幅相机镜头的实际焦距大得多。为说明这种差异，于是引入了焦距转换系数（FocalLengthMultiplier）这一概念。如50mm的标准镜头装到焦距转换系数为1.5的数码单反相机上，实际焦距则为75mm。在实际使用时数码相机的感光元件越小，其镜头焦距转换系数越大。四：取景器取景器即数码摄像机上通过目镜来监视图像的部分，现在的数码摄像机的目镜取景器只有黑白取景器和彩色取景器。但对于专业级的数码摄像机来说都是黑白取景器，因为黑白取景器更有利摄影师来正确构图。数码摄像机取景器结构和其液晶显示屏一样，两者均采用TFT液晶，而不同点在于两者的大小和用电量。1：光学取景器与镜头分开的一般称为光学取景器（以前傻瓜相机用的)取景器不管相机的镜头是定焦还是变焦，光学取景器的取景都是不变的，它工作时与镜头无关，它只是模仿镜头的视角和焦距。有家用傻瓜型相机（包括家用级数码相机）大都使用这种取景方式。取景器进光孔的大小决定了图像的清晰程度，对于戴眼镜的用户而言，有相6/19对来说大一些的光孔就显得比较重要了，因为眼镜会使他们的眼睛离取景器较远，这样就不可能准确地取景。有些取景器配备了可以进行屈光度调节的功能，使拍摄者在拍照时可以不戴眼镜就可进行较为准确的取景。不过，只有近、远视者才可以进行屈光调节，对于视力正常的拍摄者而言，屈光度调节毫无意义。光学取景器应尽量地靠近镜头的光轴中心，以减少取景视差。之所以会出现视差，是因为相机镜头和取景器是从不同位置观看拍摄对象的，因而它们各自看到的景物也是存在一些差异的。一般来说，光学取景器不能显示100%的镜头所拍摄图像，大概只有实际帧的85%或更少。这就是开发TTL取景器的原因。2：TTL取景器通过镜头的一般称为TTL取景器（大多用于单反相机）取景器。这种取景器通常配备在较昂贵的数码相机上，它可显示镜头所拍摄到的图像。在传统胶卷相机中，绝大多数已经采用这种取景方式。不同TTL取景系统的工作方式是不同的，在具体使用时，所能显示的细节也不尽相同，但它们都是通过将穿过镜头的光线反射或散射，从而达到取景的目的。所以对于使用TTL光学取景器的数码相机来说，通过液晶屏和取景器看到的图像是一致的。3：液晶取景器更有趣的是，有不少数码相机的液晶屏被设计成可以反转甚至可以旋转的结构，这样无论你是要从人堆后拍摄景物还是要拍摄底角度的景物都可以不必让身体很勉强的爬上爬下。你所要做的，只是轻轻的把液晶屏旋转到一个合适的角度就可以了。另外，由于在液晶屏幕上显示的画面就是将会被记录在记忆体上的最终实际拍摄画面，所以使用液晶屏方式取景也可以获得类似单反相机的“所见即所得”的效果。同时，很多数码相机厂家喜欢在液晶屏显示取景的同时，在画面上叠加显示当时的拍摄参数以及记忆体的存储情况等信息，极大地方便了使用者了解数码相机的工作状态以更好的控制拍摄过程。但是使用数码相机背后的液晶屏进行取景操作也并非是十全十美的。首先开液晶屏取景是一件很费电操作，如果长时间的打开液晶屏取景，还要来回的看照片，删除，重拍等等。估计很少有数码相机的电池能支持约1小时的连续工作。其次，即使有类似SONY公司这样强悍的锂元素电池做后盾，长时间的打开液晶7/19屏势必会造成机器整体工作温度的上升。这很容易使数码相机的感光元件CCD受热产生“热噪点”而影响画面质量。还有，我们也常常会发现，在强烈的直射太阳光干扰下，液晶屏上显示的画面很容易变的模糊不清。为此我们不得不腾出一只手为液晶屏遮挡阳光，才能勉强看清楚画面，继续操作，真是叫人十分的烦恼。最后，由于液晶显示在画面色彩层次方面的限制，液晶屏对夜间景物的画面回放比较糟糕。人眼明明能很清晰看到夜间景物，通过液晶显示则变得黑忽忽一片了。4：电子取景器从外观上看，电子取景器和传统光学取景器没有太大的区别，但是你仔细看进去，就会发现取景里显示的，竟然也是一个清晰锐利的液晶画面！一般来说，这块内置在相机内部的0.5英寸大小液晶屏同样拥有与大液晶屏相等的分辨率，而且功能，显示水平都与机背的大液晶屏完全相等。但是由于它面积小，就能有效的节省电力消耗。同时，其内置结构则轻易的解决了直射阳光干扰液晶屏画面的问题。这种取景器的优点与TTL取景器一样：显示待拍景物的全貌，在日光下可以看到，并且可以显示光圈、快门速度等拍摄信息，但除此之外，还可以显示相机菜单，这是其它取景器所无法做到的。电子取景器的缺点可归纳为三条：与光学取景器、TTL取景器不同，它需要大量的电源；类似于LCD显示屏，容易反光，从而影响取景的准确；与光学系统相比显得比较粗糙。最后一