作為一名老師，多年來，為了完成好教學工作，我廣泛地涉獵各種攝影專題與相關的攝影理論，并抓住一切機會將理論付諸實踐，這樣做給我?guī)砣蠛锰帲河兄趥€人業(yè)務與知識面的提高，對豐富教學內容提高教學質量大有好處；能跟上飛速發(fā)展的時代與現(xiàn)代教學方式，配合學員的學習興趣，提供給他們更多的技術與科技信息；適應當代人才必須擁有多種技能的時代要求，尤其在藝術領域里，更需要自身的全面發(fā)展去適應社會的需要。希望我的攝影體會以及使用數(shù)碼相機的心得，對大家有所啟發(fā)。
　　
　　數(shù)碼攝影基礎知識
　　(以135小型相機為例)
　　
　　攝影發(fā)展至今，傳統(tǒng)相機的生產和操作模式已發(fā)生了實質性的變化，一度諸侯爭霸的混亂局面已經結束，新的格局基本定型，數(shù)字影像替代傳統(tǒng)膠片已成定局。170多年的攝影演變過程，驗證了近代歷史的發(fā)展，給予人類巨大的貢獻。20世紀末，數(shù)字影像給傳統(tǒng)攝影帶來不小的沖擊。進入21世紀，它以摧枯拉朽之勢代替?zhèn)鹘y(tǒng)攝影。數(shù)字影像的成熟，是攝影事業(yè)的一次徹底革命，它將攝影分為兩大階段，第一階段是傳統(tǒng)影像（膠片）時代；第二階段是數(shù)字影像時代。數(shù)字時代的到來，打破了照相機的傳統(tǒng)構架，給攝影帶來了新的生氣。如今的數(shù)碼攝影，在產品功能和攝影質量上已經遠遠超過了傳統(tǒng)膠片，它迅猛的發(fā)展速度導致生產成本大幅度降低，促使市場銷售價格不斷下降，吸引了更多的攝影愛好者參與其中，既豐富了人們的業(yè)余生活，又壯大了攝影事業(yè)的發(fā)展，將攝影推向一個史無前例的新高度，最終將以數(shù)字影像替代傳統(tǒng)膠片，進入電子時代。應該說，從傳統(tǒng)膠片到數(shù)字時代，其變革的核心就是感光材料的革命。
　　
　　影像傳感器（俗稱芯片）的種類
　　影像傳感器，俗稱數(shù)字芯片，是一種取代傳統(tǒng)膠片記錄被攝景物的新型電子感光材料，是記錄影像的核心。在應用中，數(shù)字芯片被永久固定在照相機的聚焦平面上（原來傳統(tǒng)膠片所在的位置)，一般情況下不能更換。與膠片不同的是，芯片不是采用鹵化銀顆粒進行物理感光，而是依靠獨立的像素進行電子感光，比膠片對光的靈敏性強很多，對攝影來說是一場徹頭徹尾的影像革命。
　　芯片分CCD和CMOS兩類，區(qū)別在于面積大小和像素多少，屬于不同性質的兩種材料，在記錄圖像方面也存在兩種不同的處理方式。照相機廠家都有各自的技術標準，這對照相機的使用者來說的確比較麻煩。在選購數(shù)碼照相機的時候，一定要根據自身的經濟條件和工作性質慎重選擇，避免造成不必要的損失（圖1）。
　　
　　[CCD]
　　CCD 電荷耦合元件 （Charge——Couplep Device）研發(fā)于20世紀60年代末（美國貝爾實驗室），90年代后期得到迅猛發(fā)展。它的排列結構呈矩陣式，每一個感光單元由一個光電二極管和一組相鄰的電荷存儲區(qū)組成。光電二極管負責收集從鏡頭進來的光線生成電子荷，同時存入電荷存儲區(qū)。它的工作方法是第一排存儲區(qū)的電信號集中后，傳遞給第二排，以此類推，最后集中傳遞給數(shù)字影像處理器。這種工作方式能耗高（芯片面積越大耗電越高），體積大，讀取速度慢、很難形成高速化。CCD 是第一代數(shù)字影像傳感器，科技含量高，技術相當成熟，但是由于制作工藝的局限，在生產大尺寸芯片時，成品率低，使得銷售價格成倍上升，不易普及（如專業(yè)數(shù)碼后背）。在芯片集成化方面，CCD 很難在外圍電路上形成集成電路，在豐富數(shù)碼相機的功能上局限性較大(圖2、圖3)。
　　
　　[CMOS]
　　CMOS 互補金屬氧化物半導體（ Complementary Metal Oxide Semiconductor) 研發(fā)于20世紀80年代（日本佳能公司），是一種新型傳感器。它的結構由獨立的感光單元組成，每一個感光單元由一個光電二極管、一個轉換區(qū)和一個放大器組成。每一個感光單元都能獨立工作并相互連接，這種結構可以全部、部分，甚至可以通過每個像素單獨讀取信息，所以能夠多通道完成信息傳輸任務，這一點對快速解讀影像信息十分有利。這種設計原理使芯片體積減小，能耗大大降低，讀取信息速度極快，很容易實現(xiàn)高速化。由于采用多通道數(shù)據讀取方式，因此實現(xiàn)高速連拍非常輕松，并且能耗很低。CMOS 芯片整體面積小而且薄，很容易在芯片上做集成化處理，豐富了數(shù)碼相機上的功能。加工工藝也相對簡單，生產大尺寸芯片時，成功率高，成本和銷售價格更低，易于普及(圖4、圖5)。
　　
　　CCD與CMOS讀取速度的比較
　　我們在用面積與像素一樣大的兩種芯片進行對比時發(fā)現(xiàn)，CCD只能兩通道讀取，讀取速度慢；而CMOS可以多通道讀取，讀取速度極高，在實際工作中CMOS在高速連拍的功能中顯示出強大威力，是未來數(shù)碼發(fā)展的方向(圖6)。
　　
　　傳統(tǒng)膠片與數(shù)碼芯片的成像比較
　　用數(shù)碼相機和傳統(tǒng)相機拍攝同一畫面比較它們的影像區(qū)別時，可以發(fā)現(xiàn)：由于膠片記錄影像依靠鹵化銀顆粒完成，因此，把圖像放大到極限時，影像會呈現(xiàn)出不規(guī)則的銀鹽顆粒狀，這種狀態(tài)是膠片成像的基本元素。由于數(shù)碼芯片記錄影像依靠像素來完成，所以當圖像放大到極限時，呈現(xiàn)出有規(guī)則的馬賽克狀態(tài)，這種狀態(tài)是數(shù)碼成像的基本元素(圖7)。
　　
　　像素的概念
　　像素是記錄影像的基本單位，是組成數(shù)碼芯片的核心。它與膠片中的鹵化銀顆粒共同具有記錄影像的功能，不同之處在于像素的數(shù)量是可以被計算出來，而鹵化銀顆粒是無法統(tǒng)一計算的，只能用“細膩或極細”來說明?！靶酒邢袼財?shù)量的多少”是評價數(shù)碼相機成像質量的標準之一，但不是決定性因素。
　　1、總像素：是指芯片上所有像素的總數(shù)量（以萬為單位）。比如5700×3800=2166萬像素。5700代表長邊數(shù)量，3800代表短邊數(shù)量，兩者的乘積就是某部數(shù)碼相機芯片的總像素數(shù)，
　　2、有效像素：指每個芯片除去成像較差的邊緣部分外，質量優(yōu)異的中間部分的像素數(shù)值。芯片在生產過程中，邊緣部分往往影像質量較差，如同鏡頭的像場劃分，總像場是這支鏡頭的取景總視角，邊緣部分的畫質較差，中間部分畫質最好。鏡頭的有效影像圈，被稱為鏡頭的有效視角。芯片也是如此，中心部分影像質量最好，為了獲得高質量的影像，經儀器測試后，去掉較少的邊緣部分，被保留的中間部分叫做有效像素。
　　3、并不是像素數(shù)量越高就說明照相機的質量越好，區(qū)分相機檔次高低的決定因素是芯片面積的大小，在像素數(shù)量一樣多的時候芯片面積越大，每個獨立像素的體積就越大，所獲得的影像效果越好，數(shù)碼相機的質量與檔次越高。相反，檔次就越低(圖8)。
　　
　　像素的工作狀態(tài)
　　每一個像素都是容納光影信息的陷阱，收集從鏡頭射入到芯片上的所有光影信息。如果把它的工作狀態(tài)加以表述，可以歸納為三種情況。
　　1、曝光過度：像素容納不下多余的光影信息，使多余信息溢出（高光部分），溢出的信息很難恢復成影像，造成畫面亮部細節(jié)損失嚴重。
　　
　　2、曝光不足：像素會留下多余空間，造成畫面明度過低，暗部細節(jié)損失。但是，由于像素是電子感光，動態(tài)范圍大，只要鏡頭能捕捉到的影像，如暗部細節(jié)，像素都能記錄下來，并保留在每一個像素中不會丟失。通過電腦后期調整就可以還原成影像，這是數(shù)碼影像的特點（為了求得最好畫質，建議使用RAW格式），這與膠片有著本質的不同，膠片未被曝光的鹵化銀，如暗部細節(jié)，會被定影液一起沖刷掉而無法生成影像。
　　3、曝光準確：像素達到最佳的飽和狀態(tài)，將亮部與暗部所有細節(jié)都記錄在案，使影像達到最佳。如果選擇RAW存儲格式拍攝，影像會達到極致。使用者在后期處理時會得到未經壓縮的全部原始影像資料?？梢赃@樣說，人眼能看到的物體，數(shù)碼相機都能記錄下來，并能生成影像（圖9）。
　　
　　
　　像素的結構與排列方式
　　從形狀上看，像素的形狀一般都是正方形的，只有富士公司采用 Super CCD 多邊形像素（圖10、圖11、圖12）。
　　從排列方式上看，大部分為平行排列，只有日本適馬公司選擇了美國 Foveon 公司的 X3 CMOS 技術，最大特點是，采用類似膠片的縱向三層彩色排列法，可以在不同的深度獲得 RGB 三原色光。由于這種技術含量還不完善，成本高昂，普及率很低。
　　
　　不同像素數(shù)量的數(shù)碼相機拍攝比較
　　像素數(shù)量多少是衡量數(shù)碼相機質量好壞的標準之一，但不是決定因素。決定數(shù)碼相機檔次與質量的關鍵因素是芯片面積的大小。正確的理解應當是，在面積一樣大的芯片中，有效像素越多，相機的分辨能力越高。圖像質量越好。
　　實例：
　　1、用不同像素數(shù)量的兩臺相機拍攝蟾蜍，像素數(shù)量高，畫面表現(xiàn)的清晰度好、解像力高；像素數(shù)量低，則畫面質量差，明顯出現(xiàn)馬賽克（圖13）。
　　2、用不同像素數(shù)量的兩臺相機拍攝漸變灰級，像素數(shù)量高，畫面表現(xiàn)的灰級過渡均勻細膩，像素數(shù)量低，則呈現(xiàn)出階梯狀態(tài)（圖14）。
　　
　　芯片面積的比較
　　數(shù)碼照相機的芯片尺寸有很多種，主流產品有： ① APS-C型（約 22×15毫米）鏡頭成像轉換系數(shù)為1:1.6左右。目前業(yè)余級數(shù)碼單反相機均以APS-C型為主。② APS-H型（約28×19毫米）鏡頭成像轉換系數(shù)為1:1.3。用于專業(yè)數(shù)碼單反相機。③ 全畫幅型（24×36毫米）鏡頭成像轉換系數(shù)為1:1，用于專業(yè)數(shù)碼單反相機和高級發(fā)燒級單反相機。
　　芯片的面積大小，決定著相機檔次的高低和影像質量的好壞，全畫幅是數(shù)碼單反相機的最高標準，它完全可以展現(xiàn)出單反相機的所有技術要求和藝術創(chuàng)作效果。隨著國際標準化的發(fā)展與生產成本的降低，預計數(shù)碼單反相機將以全畫幅為統(tǒng)一標準（圖15）。
　　
　　芯片面積大小與像素的關系
　　數(shù)碼相機的像素多固然很重要，但決不是關鍵因素。決定數(shù)碼相機檔次高低的關鍵因素是芯片面積大小，比如，兩臺數(shù)碼相機都是1000萬像素，一臺是數(shù)碼單反相機，另一臺是卡片機，由于兩臺機器的芯片面積相差很大，因此，芯片上每個獨立像素的體積，就相差很遠（5倍以上)，由此帶來的影像差異就很大。比如：靈敏度、動態(tài)范圍、信噪比、景深大小等等，這些問題會嚴重影響所拍攝畫面的藝術效果?？梢缘玫降慕Y論是：當像素一樣多時，芯片面積大的好；芯片面積一樣大時，像素多的好。單反相機優(yōu)于卡片機；全畫幅相機優(yōu)于APS-C型相機。
　　
　　畫幅比例與鏡頭轉換系數(shù)的概念
　　芯片面積大小與鏡頭成像有直接關系，同時影響到圖片的藝術效果，只有全畫幅芯片，才能體現(xiàn)出135相機的真正魅力。小于全畫幅芯片的相機對影像的質量影響很大。
　　
　　轉換系數(shù)的通俗解釋（以APS-C型1:1.6為例）
　　全畫幅是指芯片面積與135傳統(tǒng)膠片面積的大小相等(36毫米×24毫米)，135單反相機的所有鏡頭全畫幅數(shù)碼相機都可以正常使用，畫面藝術效果也不受影響。而APS-C型芯片比全畫幅芯片的面積小，因此圖像質量會受到很大的影響，如：視角的差別、放大率的差別、感光度的差異、噪音的差別、景深的差異等等。
　　鏡頭轉換系數(shù)的主要原因是芯片大小與鏡頭視角的比例關系，由于APS-C型芯片的面積只用了全畫幅芯片中間的一部分，畫面所呈現(xiàn)的視角比全畫幅窄，兩者的比例正好是1.6左右的倍數(shù)關系。因此，在使用所有鏡頭時，鏡頭的實際焦距值必須乘以這