國立清華大學資訊基礎教育教學改進計畫

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資訊工程系 http://www.cs.nthu.edu.tw/

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數位相機介紹

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本章大綱◙數位影像基本概念

介紹各式圖檔格式◙認識數位相機

從外觀來瞭解像機◙攝影理論應用

探討像機與攝影的專有名詞◙採購指南

提供幾點採購注意重點


數位影像◙以數位型態（ 0 或 1 ）儲存之影像圖片◙影像數位的好處

可以利用影像處理軟體來做修改可大量存放於電腦中容易保存易於網路上傳輸可將圖片顯示在網頁上


如何得到數位影像 ?

◙傳統圖片、照片必須先將它轉成「數位影像」才能利用電腦來進行影像處理

◙常見的方法利用「掃描器」將圖片掃瞄成數位檔案的影像

直接利用「數位像機或數位攝影機」將拍成影像輸入電腦。


像素 (Pixel)

◙ 我們在電腦螢幕上所看到的圖片，其實是由許多細微的小格點所組成的，我們把這些小格點稱為『像素』。

◙ 影像大小 (Image Size) 影像尺寸大小以像素點為單位例如一張圖片的大小是 300*200( 寬 X* 高 ) 300*200=60000 點，這張圖片就有 6 萬個像素點

◙ 實際例子 200 萬像素的數位照相機約可以拍出 1600*1200 的數位照片，其實際的像素為 192 萬畫素。


啥？什麼格式？◙ 常見影像圖檔格式 bmp 、 gif 、 jpg◙ 認識「檔案」

顯示名稱 . 格式例如 image01.jpg 或 DSC00001.jpg 之類的

前面 image 為檔名， 01 是循序產生的序號代表第幾張圖，後面 jpg 為副檔名，整個就是它的檔案格式

◙ BMP 檔直接儲存這些未經處理的資料體積十分龐大

◙ 其他各種體積較小的儲存格式利用壓縮演算法產生 JPG 格式（ JPEG 格式）和 GIF 格式


BMP 檔◙ 拜微軟之賜，幾乎可以說是最基本、通用的圖檔格式

◙ 優點在 PC 上相容度一流，就算不裝任何秀圖軟體，用

Windows 的小畫家一樣可以看◙ 缺點

沒有什麼特異功能點陣圖格式，無法壓縮，所以存檔以後會變得很大不適合網頁上應用

傳輸及開啟會很慢◙ 小畫家可編輯此種檔案


GIF 檔 (Graphics Interchange Format )

◙ 網頁上常用的圖形格式◙ 可以利用圖片切換的功能，做成類似動畫的效果◙ 優點

它可以製成透明圖和動畫「非破壞性壓縮」

存檔以後比原來的小很多但檔案量比 JPG 大圖片較不會失真

◙ 缺點色彩較少只有 256色


GIF 檔之特點◙ GIF 採用的是 LZW 壓縮技術

這種壓縮技術在壓縮時不會犧牲掉畫面的品質（非破壞性壓縮）

和 JPG 不同，不能設定壓縮的比值◙ GIF只支援 256色以下的色盤

只支援 8bit色， 28=256 讓 GIF 在圖檔的顏色處理上有一些限制侷限的顏色數卻也讓 GIF 有更多可以發揮的空間

指定特定色盤限定特定顏色為透明色等這都是 GIF 在顏色設定上獨樹一格的地方


LZW 壓縮技術◙ LZW 的就是通過建立一個字符串表，用較短的代碼來表示較長的字符串來實現壓縮

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GIF 的實際應用 ◙ 一般網路用圖檔

GIF 跟 JPG 一樣，都相當適合網路上使用，使網頁的瀏覽更加方便、快速

◙ 透明層的運用當圖形不規則或是需要透空時， GIF 就可以幫上忙

◙ 製作連續的動畫檔案 GIF 格式最特別的地方比起 AVI 或是 MOV 的檔案小了很多製作動畫檔案可以使網頁的活潑度增加但 Flash 已漸漸取代

◙ 文字的展現：語系不合網站亂碼用 GIF 圖像化文字由於 GIF 在儲存顏色數少的圖形時相當省檔案容量，支援透明色，所以拿來儲存圖形化文字最為適合


GIF 檔實例


JPG 檔◙ 網頁上常用的圖形格式◙ 支援不同程度的壓縮比

可以視情況調整壓縮倍率壓縮比越大，品質就越低相反地，壓縮比越小，品質就越好

◙ 優點壓縮率非常驚人

原本 1MB 的圖片存成 jpg 檔後可能只剩下幾十 K而已◙ 缺點

「破壞性壓縮」存檔時可能會捨去一些不必要的像素可能造成圖片失真。不過，肉眼很難看出其中的差異


Tiff 檔◙ 可被大量採用於多種工作平台，並具有跨平台作業能力。 ◙ 提供多種壓縮策略，使用者可以依照自己的需求，使用合

適的壓縮策略。◙ 具有豐富的色彩支援，包括：單色、灰階、及全彩的影

像格式， TIFF 皆能處理。◙ 優點

「非破壞性壓縮」採用了能完全還原的「標籤壓縮策略」

◙ 缺點非常佔記憶空間

包含完整三原色頻道中 8 位元資料 => 500 萬畫素下， 5000000*3 = 14.3MB


Raw 檔◙ 絕大多數的 CCD 都屬於單層單色感光，再藉由後續的電腦運算解析出完整的數位影像檔案。 RAW 檔就是擷取所有在影像處理之前的源頭訊號

◙ 優點非常適合數位影像處理之用所需記憶容量較 Tiff 檔小 ( 約一半 )

◙ 缺點沒有統一的規格

Nikon -> NEF , Cannon -> CR2 需要特別的影像處理軟體


資料來源： MR.OH! 數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh24/index-oh24.htm -


PSD 檔◙ PhotoShop 專用檔格式◙支援色層、遮罩、色頻、選取區◙紀錄所有 PhotoShop 可以處理的屬性

這樣全方位的儲存如果運用得當的話幾乎可以將您創作的過程留下完整的紀錄，一遍日後的修改


UFO 檔◙ Ulead PhotoImapct 的專用檔◙ PSD 類似的圖檔格式◙能夠完整紀錄所有 PhotoImapct 所處理過每個物件的屬性

◙不過在紀錄原理上則有些不同， UFO 以物件來代替色層


認識數位相機快門及功能選定轉盤

外接閃光燈接頭內建閃光燈

感應器對焦與測光

四倍光學變焦鏡頭收音孔

光學景觀窗

三角架固定孔


認識數位相機

外接閃光燈

望遠鏡頭

廣角鏡頭


感光元件◙ CCD

(Charge Coupled Device ，感光耦合元件 )

◙ CMOS ＣＭＯＳ (Complementary Metal-Oxide

Semiconductor ，互補性氧化金屬半導體 )


CCD - Charge Coupled Device

◙ ＣＣＤ為數位相機中可記錄光線變化的半導體〈如下一張〉。數位相機規格中的多少百萬像素，指的就是ＣＣＤ的解析度，也就是指這台數位相機的ＣＣＤ上有多少感光元件。

◙ CＣＤ上感光元件的表面具有儲存電荷的能力，當其表面感受到光線時，會將電荷反應在元件上，整個ＣＣＤ上的所有感光元件所產生的訊號，就構成了一個完整的畫面。

◙ 常見的標示法如 2/3“ , 1/1.8” , 1/2.7“ 等等。 1” 大小的 CCD ，其實際寬為 12.80mm 、高為 9.60mm 傳統常見的 35mm底片寬為 36.0mm 、高為 24.0mm

◙ 一般而言尺寸是值越大會越好（畫質）。


CCD – 外觀

Sony Super HAD CCD


CCD – 細部構造與運作原理

資料來源： MR.OH! 數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh4/index-oh4.htm


CMOS

◙ 和 CCD 一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體，外觀上沒有什麼不同。

◙ 但 CMOS 的製造技術和一般電腦晶片較接近，主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在 CMOS 上共存著帶N （帶 – 電）和 P （帶 + 電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。

◙ CMOS 在畫素的旁邊就放置了訊號放大器，導致容易出現雜點 , 特別是在處理快速變化的影像時，由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。

◙ 但是成本較低，耗電較少，較容易製造。


Canon 相機畫素

型號感光元件像素感光元件尺寸售價EOS-1Ds Mark III CMOS 2190 萬 36 x 24mm NT$230,000

EOS-1D Mark IV CMOS 1700 萬 27.9 x 18.6mm NT$161,900

EOS 5D Mark II CMOS 2200 萬 36 x 24mm --

EOS 7D CMOS 1900 萬 22.3 x 14.9mm NT$46,000

EOS 50D CMOS 1550 萬 22.3 x 14.9 mm --

EOS 60D CMOS 1900 萬 22.3 x 14.9mm NT$35,000

EOS 550D CMOS 1870 萬 22.3×14.9 mm NT$25,000

EOS 500D CMOS 1550 萬 22.3 x 14.9mm --

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鏡頭

◙ 鏡頭通常由數個到十數個不等的凹凸透鏡組合而成，且多為成雙配對，再經過特殊的鍍膜處理，使景物減少耀光、折光，提高影像畫質。

13 組 16 片鏡頭


鏡頭◙ 一般而言，以鏡頭焦點距離的長短（焦距 focal length-

指鏡頭得是鏡片光學中心點到底片或數位相機 CCD 表面之距離 ) 來分類，約為標準鏡頭、廣角鏡頭、望遠鏡頭等類。廣角鏡頭：焦距 < 50mm 標準鏡頭：焦距 = 50mm 望遠鏡頭：焦距 > 50mm

◙ 以焦距是否可改變來分類，鏡頭又可分為變焦鏡頭與定焦鏡頭。

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鏡頭與真實焦距◙ 在數位相機普遍以前，攝影的標準大都建立在使用

35mm底片的基礎上，然而，由於 CCD/CMOS 的尺寸大小與 35底片不同，因此產生了鏡頭上所標示的真實焦距與對應到 35底片上的對應焦距不同。主要會對攝影者產生影響。

資料來源： MR.OH! 數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh19/index-oh19.htm


鏡頭與真實焦距◙ 全片幅 CCD( 意即 CCD 大小與 35mm底片一樣 ) ，則無真實焦距和對應焦距不同的問題。

◙ 可利用”焦段比” （ FLM Focal Length Multiplier ），將真實焦距換算成對應焦距， CCD越小則“焦段比”越大。

1” CCD 的 FLM 為 2.7 4/3” CCD 的 FLM 為 2.0 1.8” CCD 的 FLM 為 1.5

◙ 因為此一特性，數位相機的較具望遠特性，然而不利於廣角拍攝。

◙ 17mm 廣角 200mm 遠景


鏡頭與真實焦距◙ 因為此一特性，數位相機的較具望遠特性，然而不利於廣角拍攝。

◙ 17mm 廣角 200mm 遠景

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資料來源： http://www.fotobeginner.com/248/what-is-full-frame/


光圈 ◙ 光圈（代表符號為 F ）

光圈值越小，進光量越多，光圈孔徑大。 ( 可以進入的光越多 )

光圈值越大，進光量越少，光圈孔徑小。 ( 可以進入的光越少 )

F2.8 F11


光圈◙ 一般 F值有 F1.4 、 F2 、 F2.8 、 F4 、 F5.6 、

F8 、 F11 、 F 16 、 F 22 、 F32 ，且不管鏡頭大或小，長或短，這些標示是固定不變！

◙ 光圈的公式為 F （焦距） / D （光圈開口的直徑）；換言之，一顆 50mm 的鏡頭，在光圈 F8 之下，其光圈直徑開口應為 50mm/8= 6.25mm 。

◙ 光圈值比為等比級數，每一格光圈的進光量即成倍數衰減，例如： F2 ： F2.8 的進光量比是 1 ： (1/2) 。


光圈 -景深

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光圈 : F1.8 光圈 : F9


快門◙ 快門

快門是控制光量進入的時間的長短。動態的拍攝體需要較快（較短）的快門時間。

◙ 數位像機的快門一般約從曝光 30秒 ~ 1/1000

◙ 我們常看到一些拍攝的範例說他是用 250 F8

◙ 這代表著他所拍的光圈大小調整為 F8 （比較小的孔徑），快門速度為 250 分之一秒（ 1/250 ）

◙ 越慢的速度越會呈現手抖動模糊不清的情況 ( 通常要小於 1/60秒，才不會受手震影響 ) 。


ISO 感光度◙ ISO 規定的感光度公式為 S ＝ 0.8/H （ S：感光度， 0.8 為比例係數， H 為曝光量）

◙一般對 ISO感光度的判斷，主要是依據其在影像上的表現。 ISO 表示的是底片對光線的敏感度。感光度越高，就越適合於在光線昏暗的場所拍攝。

◙但使用 ISO值較高的底片，因為其感光顆粒較大，色彩的鮮豔度和真實性會受到影響。


ISO 感光度◙數位像機 CCD 或 CMOS 上的開口大小都是固定，如何才能增強 ISO 呢？

◙使用畫素混合運算！這個作法是先利用數位相機拍到極限的完整解析度照片，再利用相鄰的四個畫素縮為一個畫素，如此一來原先一個畫素的感光面積大了四倍，也就是可以增加理論值 4倍以上的 ISO 能力 .


白平衡◙ 色溫是用來量度光或光源顏色的一種量度單位，單位用 K (Kelvin) 表示。具體點說，是將「理想黑體」不斷加熱，令它發出與光源相同色光時的溫度。

◙ 簡單的說就是不同的環境下有不同的色溫 , 就像是你開燈泡 (鎢絲燈 ) 整個畫面會變的黃黃的 ,連白紙看來也會黃黃的 , 這時候你可以開白平衡將它變的比較接近一般的色溫

◙ 使用傳統銀鹽拍攝時須使用不同的濾鏡校正色溫值，或者選用特殊色溫的底片，數位相機則需用內置的白平衡模式 (White balance mode) 調校影像色溫。


白平衡

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拍攝模式◙ P 程式曝光只管按快門 ,光圈與快門都由相機替您決定 .

◙ S快門先決您決定快門值 , 相機幫您挑選適合的光圈值

◙ A光圈先決您決定光圈值 , 相機幫您挑選適合的快門速度

◙ M手動光圈快門請自己決定 ,但此時相機通常會提供一需資訊讓您參考

◙ 情境模式：拍人物、風景、夜景、室內或運動


光學變焦及數位變焦◙ 鏡頭變焦的目的在於將遠方的物體盡可能的拉近來拍，

一般數位相機的變焦大約三倍左右。◙ 光學變焦是採用鏡頭內的鏡片的移動，以光學的方式將物體放大幾倍，會有些許的變形，用肉眼來看不太容易察覺出來。

◙ 數位變焦是採用透過韌體上程式的演算及光學系統的配合，我們可以將被攝體再做局部放大，以插補的方式模擬出光學變焦的效果。

◙ 光學變焦的影像品質勝過數位變焦，請儘量採取光學變焦的功能。


記憶卡 ◙ 目前數位相機所使用的記憶卡有 Compact Flash （簡稱

CF ）「 Nikon 、 Canon 」、 Smart Media （簡稱 SM ）「 FujiFilm 、 Omlympus 」、 Security Disk /Multi Media Card （分別簡稱 SD 與 MMC ，可共用）、 Memory Stick （簡稱 MS ）「 SONY 」、 MicroDrive （簡稱微型硬體或是 MD ）

◙ 目前已 Secure Digital High Capacity （簡稱 SDHC ）最被廣泛使用。


電池◙數位像機一般採用數顆三號電池或者專用的鋰電池

◙充電式三號電池好處：萬一沒電了全世界各地都可以買的到，不怕不能拍的問題，而且便宜。

缺點：重量較重、較難正確評估剩餘電力、一般電池撐不久

◙專用鋰電池好處：可以準確評估剩餘電力，回電快缺點：貴、不太容易買的到，充電較麻煩


景觀窗◙ 光學景觀窗，若有光學景觀窗則當鏡頭蓋著的時候，依然可以看到對到的地方。

◙ 數位景觀窗是採用 LCD 顯示畫面，其大小從 1.5吋～ 2.5吋不等，所能表示的 LCD 螢幕總像素、光度也有所差異

◙ 當然是越大越好囉，但須注意要保護好，別被割傷，而且手握像機時也盡量不要碰觸到。（可用螢幕保護貼保護）

◙ 另外有些機種提供旋轉功能，可以讓你更容易的自拍或以各種角度去拍攝。


17mm 廣角

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200mm 遠景

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