摄影艺术概论
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1.1.2 数码相机的相关概念

1. 传感器

电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)就像传统相机的底片一样,是感应光线的电路装置(见图1-4),你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子,铺在光学镜头后方。当光线透过镜头投射到CCD表面时,CCD就会产生电流,将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数量越多、单一像素尺寸越大,收集到的影像就会越清晰。因此,尽管CCD像素数量并不是决定影像品质的唯一因素,但仍然可以把它当成相机等级的重要判断标准之一。

图1-4

互补金属氧化物半导体器件即CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),早期的CMOS是一块单独的芯片,共有64个字节存放系统信息。随着技术的发展、可设置参数的增多,CMOS的存储器容量一般都有128~256字节。今天,CMOS也被用于制作数码影像器材的感光器件,尤其是画幅较大的单反数码相机。

2. 像素

数码相机的像素数包括有效像素(Effective Pixels)和最大像素(Maximum Pixels)。有效像素是指真正参与感光成像的像素数,是在镜头变焦倍数下换算出来的值,而最大像素是感光器件的真实像素数,这个数据通常包含了感光器件非成像部分的像素数。数码相机的像素数越多,所拍摄图像的分辨率也越高,一张照片所占用的空间也会越大。

3. 分辨率

分辨率是指单位成像尺寸上面的像素数。对于一张照片来讲,像素是固定不变的,但是其呈现出来的分辨率却是可以随时改变的,随着图像的放大,分辨率将逐渐减小。

4. 变焦

变焦包括光学变焦(Optical Zoom)与数码变焦(Digital Zoom)两种。虽然两者都有助于望远拍摄时放大远方的物体,但只有光学变焦支持主体成像后增加更多的像素,让主体在变大的同时相对更清晰。光学变焦同传统相机设计一样,取决于镜头的焦距,所以变焦前后图像的分辨率及画质不会改变;而数码变焦只能将原先的图像裁小,让图像在液晶显示屏上变得比较大,但并不会使细节更清晰。

(1)光学变焦

光学变焦是依靠光学镜头的结构来实现变焦,就是通过镜头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物。光学变焦倍数越大,能拍摄的景物就越远。如今的数码相机的光学变焦倍数大多为2~5倍,也有一些数码相机拥有10倍的光学变焦效果。

(2)数码变焦

数码变焦实际上是把感光器件上的一部分像素通过插值的处理手段放大。通过数码变焦,拍摄的景物被放大了,但清晰度会有一定程度的下降。

5. 画幅

我们谈到数码相机时往往会说到画幅,什么是画幅呢?画幅就是相机感光器件的尺寸。目前数码相机的画幅主要有以下几种。

(1)全画幅

这类感光器件的尺寸完全等同于传统135胶卷的尺寸,是36mm×24mm,一般用在专业级或准专业级数码相机上。尼康将全画幅标注为“FX”。

(2)APS画幅

APS是传统胶片的一种规格,目前的数码相机使用的是APS-C和APS-H两种规格。对于APS-C画幅,不同厂家的标准略有不同,佳能的APS-C画幅略小,为22.3mm×14.9mm,其他厂家的略大,为23mm×15mm。尼康将APS-C画幅标注为“DX”。目前使用APS-H画幅的有佳能EOS-1 D Mark IV系列单反数码相机,尺寸为27.9mm×18.6mm。APS-H画幅的面积小于全画幅,但大于APS-C画幅。除了佳能之外,徕卡也在其M8相机上使用过一款APS-H画幅感光器件。

(3)4/3画幅

4/3画幅的尺寸为18mm×13.5mm,长宽比为4∶3。这一画幅的对角线为22.5mm,折算后约4/3英寸,故而得名。4/3画幅的面积略小于APS-C画幅,较有代表性的4/3画幅相机有2012年年初佳能推出的G1 X。

(4)Nikon CX画幅

尼康在2011年9月推出了“Nikon 1”系列,采用了全新定义的CX画幅,其感光器件的具体尺寸为13.2mm×8.8mm,小于4/3画幅。

(5)中画幅

这类感光器件的尺寸大于全画幅,且各厂家略有不同。以目前市面上两款常见产品为例,宾得645D采用的尺寸为44mm×33mm,徕卡S2搭载的则是一款45mm×30mm的感光器件。在2016年,飞思和哈苏都推出了1亿像素的中画幅相机,如今常见的中画幅相机的像素最低也往往在5000万像素左右。更高的像素带来了更大的照片输出尺寸,因此中画幅相机往往用于巨幅广告片拍摄等商业领域。富士更是推出了价格更亲民、结构更紧凑的中画幅相机GFX 50R。

6. 感光度(ISO)

感光度(ISO)指的是感光体感受光线的能力。感光度越高(也就是ISO值越高),拍摄时所需要的光线就越少;感光度越低,拍摄时所需要的光线就越多。常见的ISO数值有:ISO 50、ISO 100、ISO 200、ISO 400、ISO 800、ISO 1600、ISO 3200、ISO 6400等。在两个相邻的感光度数值之间,感光能力相差2倍。也就是说,ISO 100的感光能力是ISO 50的2倍,同样,ISO 1600的感光能力是ISO 800的2倍。

提高感光度可以帮助我们在比较暗的场景中拍照时,不需要借助闪光灯或大光圈的镜头来辅助。不过,当感光体的感光度越高,所拍摄出来的照片粒子就会越粗糙,画面的噪点也会增多。一般如果摄影者对画面的细致度及品质要求高,那么在拍摄时就尽量不要使用高感光度的设定。