外房网

 

佳能PowerShot A95 (c.2004)的前后，这是一种曾经典型的口袋大小的袖珍相机，带有模式表盘、光学取景器和铰接屏幕。Hasselblad 503CW带Ixpress V96C数码背，一个专业数码相机系统的例子

数码相机是一种能在数码存储器中捕捉照片的相机。今天生产的大多数相机都是数码的，在很大程度上取代了那些在胶片上捕捉图像的相机。如今，数码相机已广泛应用于智能手机等移动设备，拥有与专用相机相同或更多的功能和功能。虽然现在仍有专用的数码相机，但越来越多的相机被整合到智能手机等移动设备中。高端、高清的专用相机仍然普遍被专业人士和那些想要拍出高质量照片的人使用。

数字和数字电影相机共用一个光学系统，通常使用一个带有可变光圈的镜头将光聚焦到图像采集设备上。就像胶片一样，光圈和快门允许一定数量的光进入图像，但图像采集装置是电子的，而不是化学的。但是，与胶片相机不同，数码相机可以在影像被记录下来后立即显示在屏幕上，并从记忆中存储或删除影像。许多数码相机还可以用声音记录运动的视频。一些数码相机可以裁剪和缝合图片，并进行其他基本的图像编辑。

历史

第一个半导体图像传感器是电荷耦合器件(CCD)， 1969年由贝尔实验室的威拉德·s·博伊尔和乔治·e·史密斯基于MOS电容技术发明。NMOS有源像素传感器后来在1985年由Tsutomu Nakamura在奥林巴斯的团队发明，这导致了CMOS有源像素传感器(CMOS传感器)在1993年由美国宇航局喷气推进实验室的Eric Fossum的团队开发。

20世纪60年代，喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的尤金·f·拉里(Eugene F. Lally)正在研究如何使用镶嵌式光电传感器来捕捉数字图像。他的想法是在太空旅行时拍摄行星和恒星的照片，以提供宇航员位置的信息。正如德州仪器公司(Texas Instruments)员工威利斯?阿德科克(Willis Adcock)在1972年发明的无胶片相机(美国专利4057830)一样，当时的技术还没有赶上这一概念。

Cromemco Cyclops是一款全数码相机，于1975年作为商业产品推出。它的设计作为一个业余爱好者的建设项目发表在1975年2月的《大众电子》杂志上。它使用了32×32金属氧化物半导体(MOS)图像传感器，这是一种改进的MOS动态RAM (DRAM)存储芯片。

1975年，伊士曼柯达公司(Eastman Kodak)的工程师史蒂文·萨森(Steven Sasson)发明并制造了一台使用CCD图像传感器的独立电子相机。大约在同一时期，富士胶卷公司在20世纪70年代开始开发CCD技术。早期的用途主要是军事和科学;其次是医疗和新闻应用。

尼康从20世纪80年代中期开始就对数码摄影感兴趣。1986年，在向Photokina介绍时，尼康介绍了第一台单反式电子相机(静止视频相机)的运行原型，由松下制造。尼康SVC是由一个2/3″的30万像素的电荷耦合设备组成的。存储媒体，相机内的软盘可以记录25或50个黑白图像，取决于清晰度。1988年，尼康发布了第一款商用电子单镜头反光相机QV-1000C。

在1988年的Photokina大会上，富士推出了FUJIX DS-1P，这是第一款能够将数据存储到半导体存储卡中的全数码相机。相机的存储卡有2mb的SRAM(静态随机存取存储器)容量，可以容纳多达10张照片。1989年，富士公司推出了FUJIX DS-X，这是第一个商业化发行的全数码相机。1996年，东芝的40mb闪存卡被用于多种数码相机。

第一款商用照相手机是1999年5月在日本推出的京瓷可视电话VP-210。当时它被称为“移动可视电话”，有一个11万像素的前置摄像头。它可以存储多达20张JPEG数字图像，这些图像可以通过电子邮件发送，或者手机可以通过日本的个人方便电话系统(PHS)蜂窝网络每秒发送多达2张图像。三星SCH-V200于2000年6月在韩国发布，也是第一批内置摄像头的手机之一。它有一个TFT液晶显示器(LCD)，可以存储多达20张35万像素分辨率的数码照片。然而，它不能通过电话功能发送产生的图像，但需要计算机连接来访问照片。第一款大众市场的照相手机是2000年11月在日本销售的夏普J-Phone型号的J-SH04。它可以通过移动电话即时传输图片。到2000年代中期，高端手机已经有了集成数码相机。到2010年代初，几乎所有的智能手机都有集成数码相机。

图像传感器

两种主要类型的数字图像传感器是CCD和CMOS。CCD传感器的所有像素都有一个放大器，而CMOS有源像素传感器中的每个像素都有自己的放大器。与ccd相比，CMOS传感器耗电更少。带有小传感器的相机使用背面发光CMOS (BSI-CMOS)传感器。相机的图像处理能力比传感器类型更能决定最终图像质量的结果。

传感器的分辨率

数码相机的分辨率常常受到将光转换成离散信号的图像传感器的限制。传感器上某一点上的图像越亮，读取的像素值就越大。根据传感器的物理结构，可以使用彩色滤波器阵列，这需要进行马赛克重建全彩图像。传感器中的像素数决定了相机的“像素数”。在典型的传感器中，像素数是行数和列数的乘积。例如，一个1000 × 1000像素的传感器将有100万像素。

分辨率的选择

firmware的分辨率选择器允许用户有选择地降低分辨率，以减少每张图片的文件大小和扩展无损数字缩放。底部的分辨率选项通常是640×480像素(30万像素)。

较低的分辨率会延长空闲空间中剩余照片的数量，推迟空间存储的耗尽，这在没有进一步的数据存储设备可用的情况下很有用，对于较低重要性的捕获，较少的空间存储消耗的好处超过了减少细节的缺点。

图像的清晰度

图像的最终质量取决于生成图像链中的所有光学转换。德国光学商卡尔蔡司指出，光学链中最薄弱的环节决定了最终的成像质量。以数码相机为例，描述这个概念的一个简单方法是，镜头决定图像的最大清晰度，而图像传感器决定图像的最大分辨率。右图可以说是将高分辨率相机上的清晰度很差的镜头与低分辨率相机上的清晰度很好的镜头进行比较。

图像采集方法

自从第一个数字背被引入，有三种主要的方法来捕捉图像，每一种基于硬件配置的传感器和彩色滤光片。

单镜头捕捉系统使用一个带有拜耳滤光片的传感器芯片，或者三个独立的图像传感器(分别用于主添加色红、绿、蓝)，这些传感器通过分束器曝光在同一幅图像上(见3 - ccd相机)。

多镜头将传感器暴露在镜头光圈的三个或多个开口序列中的图像上。应用多镜头技术有几种方法。最常见的是最初使用一个图像传感器，在传感器前面依次通过三个滤波器来获得加色信息。另一种多次射击的方法叫做微扫描。该方法使用一个带有拜耳滤波器的传感器芯片，物理地将传感器移动到镜头的聚焦平面上，从而构造出比芯片本身分辨率更高的图像。第三个版本结合了这两种方法，但芯片上没有拜耳过滤器。

第三种方法称为扫描，因为传感器像图像扫描仪的传感器一样在焦平面上移动。扫描相机中的线性或三线性传感器仅利用一条光敏传感器线，或三线表示三种颜色。扫描可以通过移动传感器来完成(例如，当使用颜色共点采样时)，或者通过旋转整个摄像机来完成。一种数字旋转线相机提供图像组成的总分辨率是非常高的。

对于给定捕获的方法的选择在很大程度上取决于主题。通常，试图用单镜头系统以外的任何东西来捕捉一个移动的对象是不合适的。然而，更高的色彩保真度，更大的文件尺寸和分辨率，可用于多镜头和扫描后，使他们更有吸引力的商业摄影师谁是固定的对象和大格式的照片。

21世纪初，单镜头相机和图像文件处理技术的进步使得单镜头相机几乎完全占据主导地位，甚至在高端商业摄影领域也是如此。

过滤马赛克，插值和混叠

目前，大多数消费数码相机使用拜耳滤波器拼接与光学抗混叠滤波器相结合，以减少由于不同原色图像的采样减少而产生的混叠。使用马赛克算法插值颜色信息来创建一个完整的RGB图像数据数组。

使用分束器单镜头3CCD方法、三滤镜多镜头方法、彩色共现场采样或Foveon X3传感器的相机不使用抗混叠滤波器或马赛克。

相机中的固件，或原始转换程序(如Adobe camera raw)中的软件，解释来自传感器的原始数据以获得全彩色图像，因为RGB颜色模型要求每个像素有三个强度值:红色、绿色和蓝色各一个(使用其他颜色模型时，每个像素也需要三个或更多的值)。单一的传感器元件不能同时记录这三种强度，因此必须使用颜色过滤器阵列(CFA)来选择性地过滤每个像素的特定颜色。

拜耳滤光片图案是一个重复的2x2拼接滤光片图案，绿色的在相对的角落，红色和蓝色的在其他两个位置。绿色的高比例利用了人类视觉系统的特性，它主要由绿色决定亮度，而且对亮度比色调或饱和度更敏感。有时使用四色滤镜模式，通常涉及两种不同的绿色色调。这可能提供了更准确的颜色，但需要一个稍微复杂的插值过程。

没有为每个像素捕获的颜色强度值可以从表示正在计算的颜色的相邻像素的值插值。

传感器尺寸和视角

带有比典型的35mm胶片尺寸更小的数字图像传感器的相机，在使用相同焦距的镜头时，具有更小的视场或视角。这是因为视角是焦距和所用的传感器或胶片大小的函数。

作物系数是相对于35mm胶片格式。如果使用较小的传感器，就像在大多数数码相机中一样，传感器会将视场裁剪到小于35mm全帧格式的视场。视场的缩小可以被描述为作物因子，一个更长的焦距镜头将需要在35毫米胶片相机上获得相同的视场。全画幅数码单反使用了一个与35毫米胶片大小相同的传感器。

使用有源像素传感器的单反相机的视场作物的常用值包括:某些佳能(APS-H)传感器的1.3倍，尼康、宾得和柯尼卡美能达使用的索尼APS-C传感器的1.5倍，富士传感器的大多数佳能传感器的1.6倍(APS-C)，Sigma的Foveon传感器为1.7倍，柯达和松下目前使用的4/3英寸传感器为2倍。非单反的小型消费相机和桥式相机的作物因素更大，通常是4倍或更多。

数码相机的种类

数码相机的尺寸、价格和性能各不相同。除了一般用途的数码相机外，还用于科学、军事、医疗和其他特殊用途的专用相机，包括多光谱成像设备和天体摄影仪。

契约

紧凑型相机的目的是便于携带(口袋式)，特别适合拍摄随意的“快照”。

许多相机都配有可伸缩镜头组件，可提供光学变焦功能。在大多数型号中，自动驱动镜头盖保护镜头免受元素。大多数坚固的或防水的模型不缩回，和大多数具有超变焦能力不完全缩回。

紧凑型照相机通常设计得易于使用。几乎所有的相机都有自动模式，即“自动模式”，可以自动为用户设置所有的相机设置。有些也有手动控制。紧凑型数码相机通常包含一个小传感器，以牺牲图像质量换取紧凑和简单;图像通常只能使用有损压缩(JPEG)来存储。大多数相机都有内置闪光灯，通常是低功率的，足以在附近拍摄。一些高端的紧凑型数码相机有一个连接外接闪光灯的热靴。实时预览几乎总是用于将照片框在集成的LCD上。除了能拍静态照片外，几乎所有的袖珍相机都能录像。

紧凑型相机通常有微距功能和变焦镜头，但变焦范围(高达30倍)对于偷拍来说通常已经足够了，但低于桥式相机(超过60倍)，或者价格高得多的单反相机的可替换镜头。紧凑型数码相机中的自动对焦系统通常是基于对比度检测方法，使用来自主成像仪实时预览馈送的图像数据。一些紧凑型数码相机使用混合自动对焦系统，类似于普通的单反相机。

通常，紧凑型数码相机在镜头中加入了一个几乎无声的叶片快门，但为了拟象目的，会播放一个模拟的相机声音。

为了低成本和小尺寸，这些相机通常使用对角线在6到11毫米之间的图像传感器格式，对应于7到4的作物因子。这使得它们在微光下的表现更弱，景深更大，通常更接近对焦能力，比使用更大传感器的相机组件更小。一些相机使用更大的传感器，包括高价的全画幅传感器紧凑型相机，如索尼Cyber-shot DSC-RX1，但其性能接近单反相机。

根据相机的型号，还可提供多种附加功能。这些功能包括GPS、罗盘、气压计和高度计。

从2011年开始，一些小型数码相机可以拍摄3D静态照片。这些3D紧凑型立体相机可以捕捉3D全景照片的双镜头，甚至单镜头播放在3D电视上。

2013年，索尼(Sony)发布了两款不带显示屏的附加相机，可在智能手机或平板电脑上使用，通过WiFi控制移动应用程序。

崎岖的契约

坚固耐用的袖珍相机通常包括水下、冷热环境、冲击和压力保护。用于描述这些特性的术语分别包括防水、防冻、防热、防震和防压。几乎所有主要的相机制造商都有至少一种这类产品。有些防水的深度相当深，可达82英尺(27米);其他的只有10英尺(3米)，但只有少数能浮起来。Ruggeds通常缺乏一些普通的紧凑型相机的功能，但他们有视频功能，大多数可以记录声音。大多数都有图像稳定和内置闪光灯。触摸屏LCD和GPS不能在水下工作。

行动相机

GoPro和其他品牌提供的运动相机坚固耐用，体积小，可以很容易地连接到头盔，手臂，自行车等。大多数相机都有广角和固定焦点，可以拍摄静态照片和视频，通常带有声音。

360度的相机

这款360度相机可以使用两个背靠背的镜头进行360度拍摄或视频拍摄。一些相机是Ricoh Theta S，尼康Keymission 360和三星Gear 360。Nico360于2016年发布，号称是世界上最小的360度相机，尺寸为46 × 46 × 28毫米(1.8 × 1.8 × 1.1英寸)，价格不到200美元。通过虚拟现实模式内置拼接、Wifi和蓝牙，可以进行直播。由于它也是防水的，Nico360可以用作行动相机。

现在的趋势是，动作相机可以用至少4K分辨率拍摄360度。

桥相机

桥式相机在物理上类似于单反相机，有时也被称为单反相机形状或单反式相机。他们提供了一些类似的功能，但像紧凑型一样，他们使用固定镜头和一个小传感器。一些小型相机也有PSAM模式。大多数人使用实时预览来设置图像的框架。它们通常的自动对焦与紧凑型相机采用相同的对比度检测机制，但许多桥式相机都有手动对焦模式，有些还配有单独的对焦环，以便更好地控制。

大的物理尺寸和小的传感器允许超变焦和大光圈。桥式相机通常包括一个图像稳定系统，可以实现更长的手持曝光，有时在弱光条件下比单反更好。

截至2014年,桥相机有两种主要类的传感器尺寸,首先传统1/2.3”传感器(以图像传感器格式)提供更多的灵活性在镜头设计和允许handholdable从20到24毫米变焦(35 mm等效)广角supertele一直到超过1000毫米,其次是1英寸的传感器，在低光(更高的ISO)下可以获得更好的成像质量，但对镜头设计有更大的限制，导致变焦镜头在200毫米(恒定孔径，如索尼RX10)或400毫米(可变孔径，如松下Lumix FZ1000)等效，相当于光学变焦系数大约为10到15。

有些桥式相机有一个镜头线来连接配件，如广角或远摄转换器，以及滤光片，如UV或圆偏振滤光片和镜头罩。场景由观看显示器或电子取景器(EVF)组成。大多数相机的快门延时比单反相机略长。除了支持JPEG外，许多相机还可以以原始格式存储图像。大多数都有内置闪光灯，但只有少数有闪光灯。

在明亮的阳光下，好的袖珍相机和数码单反之间的质量差异很小，但桥式相机更便携，成本更低，变焦能力更强。因此，除了寻求专业质量的照片外，桥式相机可能更适合户外日间活动。

Mirrorless称为“相机

2008年底，一种新型相机出现了，称为无反光镜可换镜头相机。从技术上讲，这是一款不需要反射镜的单反相机。典型的单反相机有一个反光镜，将镜头上的光线反射到光学取景器上，而无反光镜相机则没有光学取景器。图像传感器在任何时候都暴露在光下，用户可以通过内置的后液晶屏幕或电子取景器(EVF)获得图像的数字预览。

由于没有镜头反射系统，这些相机比单反相机更简单、更紧凑。milc，简称无反光镜相机，根据品牌和制造商的不同，有不同尺寸的传感器，包括:一个小的1/2.3英寸传感器，通常用于桥式相机，如原始的宾得Q(更近期的宾得Q版本有一个略大的1/1.7英寸传感器);一个1英寸的传感器;微四分之三传感器;在索尼NEX系列和α“单反相机类”、富士X系列、宾得K-01和佳能EOS M中发现的APS-C传感器;还有一些，如索尼的α7，使用了全帧(35毫米)传感器，其中哈塞尔布莱德X1D是第一款中画幅无反光镜相机。一些milc有一个单独的电子取景器来弥补光学取景器的不足。在其他相机中，背面显示器被用作主要的取景器，与小型相机的方式相同。与典型的单反相机相比，无反光镜相机的一个缺点是它的电池寿命，这是由于电子取景器的能耗，但这可以通过一些型号的相机内部设置来缓解。

奥林巴斯(Olympus)和松下(Panasonic)发布了许多可互换镜头的Micro 4 / 3相机，无需任何适配器即可完全兼容，而其他相机则有专有的支架。2014年，柯达发布了其第一款Micro Four Third系统相机。

截至2014年3月，无反光镜相机正迅速吸引着业余爱好者和专业人士，因为它们的简单性、与某些单反镜头的兼容性，以及与当今大多数单反相机匹配的功能。

模块化的相机

虽然大多数可更换镜头的数码相机都有某种类型的镜头安装，但也有一些模块化相机，快门和传感器被集成到镜头模块中。

第一个这样的模块化相机是美能达Dimage V在1996年，接着是美能达Dimage EX 1500在1998年和美能达metaFlash 3D 1500在1999年。2009年，理光发布了理光GXR模块化相机。

在2013年国际消费电子展上，萨卡国际发布了宝丽来iM1836，这是一款1800万像素的相机，带有1英寸传感器和可互换的传感器镜头。一款适合Micro 4 / 3、尼康和K-mount镜头的适配器计划随相机一起发货。

智能手机上也有很多附加相机模块，它们被称为镜头式相机(镜头相机或智能镜头)。这款相机的名字源于单反镜头形状的模块，它包含了数码相机的所有基本组件，但没有普通相机的任何取景器和大多数控制功能。取而代之的是，它们被无线连接和/或安装在智能手机上，作为其显示输出和操作相机的各种控制。

Lens-style相机包括:

• 索尼Cyber-shot QX系列“智能镜头”或“智能镜头”相机，宣布并在2013年年中发布的Cyber-shot DSC-QX10。2014年1月，固件升级e被宣布用于DSC-QX10和DSC-QX100。2014年9月，索尼发布了Cyber-shot DSC-QX30和Alpha ILCE-QX1，前者是内置30倍光学变焦镜头的超变焦，后者选择了可替换的索尼E-mount而不是内置镜头。
• 柯达PixPro智能镜头相机系列，于2014年发布。其中包括:5X光学变焦SL5、10X光学变焦SL10、25X光学变焦SL25;所有都配备了16 MP传感器和1080p视频录制，除了SL5的上限为720p。
• 2014年，sakar旗下品牌Vivitar推出ViviCam IU680智能镜头相机。
• A01镜头相机奥林巴斯航空公司宣布,在2014年和2015年发布的,镜头的相机是一个开放的平台,Android操作系统,可以分离成两部分(传感器模块和镜头),就像索尼QX1,所有兼容的微型4/3镜头可以连接到相机的内置物镜的传感器模块。

数码单反相机(DSLR)

数码单反相机(DSLR)是一种带有数码传感器的相机，利用反射镜将光线分裂或直接射入取景器产生图像。反射镜通过阻挡光线进入相机的传感器找到图像，然后将其反射到相机的五棱镜中，这样就可以通过取景器看到图像。当快门完全按下时，反光镜水平拉出五棱镜下方，使取景器暂时变暗，然后打开感光器进行曝光，形成照片。数字图像是由传感器产生的，该传感器是能够记录光值的微芯片上的一组感光器。许多现代的单反相机提供了“实时视图”的能力，或者将被摄对象从传感器发射到数字屏幕上。

这种传感器也被称为全帧传感器，比其他类型的传感器要大得多，通常在对角线上为18mm到36mm(作物因子2,1.6，或1)。这一点，结合相对较大的镜头，提供优越的弱光性能。在相同的视场和光圈下，较大的传感器聚焦较浅。单反相机可以配备可互换的镜头，从相机的镜头架上取下，通常是在单反相机正面的银环。这些镜头与单反相机的机制协同工作，以调整光圈和对焦。自动对焦是通过镜盒里的传感器来完成的，大多数现代镜头都可以通过快门触发镜头本身来实现。

数码静止相机(DSC)

数码相机(DSC)，如索尼的DSC相机，是一种不使用反射镜的相机。DSCs就像傻瓜相机一样，是最常见的一种相机，因为它的价格和质量都很舒适。

以下是DSCs的列表:索尼Cyber-shot相机列表

Fixed-mirror DSLT相机

带有固定半透明反光镜的相机，也被称为数码单反相机，比如索尼的数码单反相机，是单镜头相机，没有像传统数码单反相机那样的移动反光镜。半透明的反射镜将一部分光线传送到图像传感器，并将一部分光线沿着路径反射到一个五棱镜/五镜，然后进入光学取景器(OVF)，就像单反相机中的反射镜一样。光的总量没有改变，只是一些光在一条路径上传播，一些光在另一条路径上传播。其结果是，单反相机应该拍摄与单反相机不同的半停。使用单反相机的一个优点是，单反相机用户体验到的盲人时刻，反射镜被移动到传感器，而不是取景器，单反相机不存在。因为没有任何时间光线不沿着两条路径传播，数码单反相机获得了连续自动聚焦跟踪的好处。这对于在低光条件下的突发模式拍摄和拍摄视频时的跟踪特别有益。

数字测距仪

测距仪是一种测量被摄体距离的设备，其目的是相应地调整相机物镜的焦距(开环控制器)。测距仪和镜头聚焦机构可以耦合，也可以不耦合。在一般的说法中，术语“测距相机”被非常狭义地解释为带有基于视差的可视读出光学测距机的手动对焦相机。大多数数码相机通过分析物镜捕获的图像和距离估计来实现对焦，如果有的话，它只是对焦过程(闭环控制器)的副产品。

行扫描摄影机系统

传统的行扫描相机有一排像素传感器，而不是它们的矩阵。这些线被连续地输入计算机，计算机将它们连接在一起，形成一个图像。这通常是通过将相机输出连接到位于工业计算机的PCI插槽中的帧捕捉器来实现的。帧抓取器起到缓冲图像的作用，有时在传送到计算机软件进行处理之前提供一些处理。工业过程通常需要数字行扫描系统进行高度和宽度测量。

多行传感器可用于制作彩色图像，或通过TDI(时间延迟和集成)提高灵敏度。

许多工业应用需要广阔的视野。传统上，在大的2D区域保持一致的光线是非常困难的。使用线扫描相机，所需要的是提供跨越当前被相机观察的“线”的均匀照明。这使得高速通过相机的物体能拍出清晰的照片。

这类相机也常用于拍摄终点照片，以便在多个参赛者几乎同时冲过终点线时确定获胜者。它们也可以作为工业仪器用于分析快速过程。

线扫描相机也广泛用于卫星成像(见推扫扫描仪)。在这种情况下，这排传感器垂直于卫星运动的方向。线扫描相机广泛应用于扫描仪中。在本例中，摄像机水平移动。

独立的相机

可使用独立摄像机作为远程摄像机。其中一种重2.31盎司(65.5克)，具有潜望镜形状，防水和防尘等级为IPx7，使用盖子可以将其提高到IPx8。它们没有取景器或液晶显示屏。镜头是146度广角或标准镜头，固定焦距。它可以有麦克风和扬声器，它可以拍照和视频。作为远程相机，需要使用Android或iOS的手机应用程序发送实时视频、更改设置、拍照或使用延时拍摄。

偷拍对面相机

数码超变焦相机是可以放大到很远的数码相机。这些超变焦照相机适合近视的人。

HX系列包含了索尼的HX20V、HX90V和最新的HX99等超变焦相机。HX代表HyperXoom。

光场相机

这种类型的数码相机可以捕捉到从场景中发出的光场信息;也就是说，一个场景中的光的强度，以及光线在空间中传播的方向。这与传统的数码相机不同，传统的数码相机只能记录光的强度。