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4.清晰美

关于数码相机的高清晰度拍摄方法,数码相机包括:缩放透镜,聚焦透镜,光圈,电荷耦合器件,数字信号处理部,***,伺服部,微处理器,存储设备,存储器以及液晶显示器,所述的高清晰度拍摄方法包括:将缩放透镜的位置从远角端移动到广角端的方向,同时拍摄多个视频帧,然后临时存储于存储器或者是存储设备;合成临时存储的多个视频帧,生成高清晰度的视频帧,然后记录存储在存储设备。本发明可以使具备缩放透镜的数码相机即使不使用高像素的电荷耦合器件也能够利用缩放透镜高效拍摄高清晰度的视频帧,进而有效的预防了由于使用高像素的电荷耦合器件而造成的价格上升和装置大型化的问题,具有很高的实用价值。

影响数码相机成像的因素主要有镜头,CCD(感光元件),处理电路。

处理电路大概干些插值,白平衡,对比度,锐度的调整,以及图像的压缩,对于清晰度的影响因该是最小的。如果输出RAW的话,大部分的工作都可以由PS处理,所以,我们可以不考虑它。

对于镜头,影响分辨率的主要有轴外像差和衍射。镜头口径大,轴外像差严重;镜头口径小,衍射的影响就会变大,因此,一般的镜头在光圈处在中间(F/8)的时候成像最好。任何的点,通过镜头后成的像都不是一个理想的点,而是一个小圆斑。如果两个点相隔很近,两个圆斑彼此重叠很多的时候,它们就不可分辨了。镜头的分辨率可以定义为,在像平面上,单位长度内所能分辨的点数。

对于CCD,抛开不同等级的CCD感光性能的差别,我们可以认为CCD的分辨率就是单位长度内的CCD元件数目。同样尺寸的CCD,像素越多,其分辨率越高。对于整体的分辨率,可以认为有以下关系:

1/整体分辨率=1/镜头分辨率 1/CCD分辨率。

下面几种看法。

1.几年前2M的DC成像比现在2M的DC好,和5M的DC一样。

几年前2M的DC成像比现在2M的DC好,原因是当时2M的CCD都是用在准专业级的高档DC上。现在2M的DC都是些低档相机,两者的光学性能差别很大。如果把片子都缩小到同样尺寸(比如800*600),2M和5M的片子可能是没有什么差别,因为5M的DC靠像素多获得的细节这么一缩小就都被平均掉了。如果放大成10寸或更大的片子,5M应该比2M清晰。

2.CCD面积越大分辨率越高。

这个是事实,但是原因是,如果CCD的整体面积增加,要获得相同的视角,镜头的焦距就要增加,在保持光圈不变的情况下,镜头的口径也要随之增加。由于衍射,光学器件的最大角分辨率=1.22*l/D,l是入射光波长,D是器件口径。这样,镜头的分辨率就提高了。所以,整体分辨率的提高来自于镜头分辨率的提高,而不是CCD面积的变化。数码相机作为一个整体,是不能抛开镜头的影响而只谈CCD面积的变化。

增加单个CCD元件的面积,可以提高信噪比,但是信噪比并不是影响成像的关键因素。

如果真要说抛开镜头的影响,考虑用同一个镜头,假设它在像平面上成的像是每毫米100对黑白相间的条纹。两个2M的CCD,一个CCD整体面积小,每毫米有200个CCD元件,它成的像应该能基本反映真实的图像;另一个CCD整体面积大,每毫米只有100个CCD元件,那它所成的像只能是50%的一片灰色。

3.数码相机采用的光学镜头的解析能力一定要优于感光元件的分辨率。

要做些简单的计算了。

前面说了,镜头最大角分辨率=1.22*l/D,对应到像平面上,可以分辨的点距为1.22*l/D*f,f是像距,通常情况下物距远大于焦距,所以像距可以近似用焦距代替,f/D=光圈F。光波长取l=550nm,光圈取F/8,得到可分辨最小点距为0.0056mm。由于轴外像差的影响,实际的值还要大一些。

再算CCD的分辨率,Sony828用的2/3“CCD,8.8*6.6mm,8M像素,CCD间距0.0027mm,S7000用的1/1.7”CCD,7.6*5.7mm,6M像素,CCD间距也是0.0027mm。其他的大家有兴趣可以自己算算,可以说,除了DSLR,大多数的DC采用的光学镜头的解析能力要低于感光元件的分辨率。

从理论上说,当镜头聚焦于某一点时,只有这一点的物体能在胶片上清晰地结象。但是实际上,在焦点前后的一定范围内的景物,在胶片上的结象也是较为清晰的。这个范围称为"景深"。请注意这里使用"较为清晰的"修饰词来形容清晰度,是很有道理的。我们举个例子来说明,假如你用135胶卷拍摄一个人物的头部特写,焦点是聚在眼睛上。如果是接触印相,那么,在这张135照片上,从被摄者的鼻尖到嘴以及耳朵很可能是全部清晰的。如果是小倍率放大,则在放大照片上,被摄者的鼻尖和耳朵就不是你想象的那样清晰。当你用这张135负片放大为12X15时的照片时,又会发现真正清晰的只有被摄者眼睛前后的一小部分。然而,假如你把这张12X15时的大照片放在一个架子上,并后退十英尺远观看,这时,你又会发觉照片上影像的清晰部分增加了。如再后退一些,则会感到照片上的影象全部都清晰了。这就是为什么我们必须用"较为清晰的"修饰词来形容由景深产生的清晰度。这种“较为清晰的”意思在很大程度上取决于制作照片的大小和观看距离这两个因素。

为了从理论上真正弄懂景深的含义,有必要先弄懂一个概念,这就是模糊圈。

一幅画面,看起来是清晰或不清晰,在于眼睛对画面上各个细部的分辨能力如何。能分辨则感到清晰;不能分辨则感到不清晰。

当镜头聚焦于某一光点(影象是由无数光点组成),在胶片上产生的影象并非真正是一个点,而是一个圆圈。不管这个圆圈多么小。直径都是可以测量的。这种在视觉上是一个点的最大圆圈称之为"模糊圈"。由此可见,对于放大为同样大小的照片,较小的底片比起较大的底片来说,模糊圈应该更小些。相机上的景深刻度也就是根据模糊圈来确定的。

假如,制作大幅照片,或者用高倍率放大负片中的一小部分画面,便会发觉预定的模糊圈太大了。这样,即使是在相机景深刻度范围内的景物也会令人感到不清晰了。同样的道理,对于放大为相同大小的照片,小底片比大底片的模糊圈应该小些,才能取得清晰的效果。因为小底片的实际放大倍率来得大。因此,在这种情况下,要想取得较为清晰的影象,就不能死板地应用相机上的景深表了。而应该自己确定更为实际的标准。最简单的方法是使用大一档光圈的景深刻度。也就是说,如果实际使用f/8拍摄,景深范围则按f/5.6的最深来掌握。

除了上述因素,在一张照片上,景深的大小取决于三个方面:镜头的焦距、光圈的大小、相机到被摄体的距离。

镜头的焦距:景深越大;镜头焦距越长,景深越小。

光圈的大小:光圈越小。景深越大;光圈越大,景深越小。对于一只具体的镜头来说,当聚焦在某一距离,景深与光圈大小直接有关。然而,实际上对任何镜头来说,都有某种最佳光圈,比最佳光圈小的光圈,尽管能产生更大的景深,但从艺术的效果来看;将是使影象的清晰度降低而不是提局。

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