《数字摄影技术》
一、填空题(每空1分，
1.衡量CCD质量的指标主要有两个，即：________大小和________。
2.卡片式数码相机中液晶显示器LCD的作用主要有：（1）________；（2）设置相机参数；（3）________；（4）显示各种拍摄参数。
3.白平衡调整的方式主要有：________、________、计算机调整白平衡等几种。
4.常见的图像色彩模式主要有：________、________、CMYK模式。
5.计算机图形主要可以分为两大类，即________图像和________图像。
1.数码相机与传统胶卷相机，最大的区别是( )
A.镜头 B.机身大小
C.成像原理 D.成像质量
2.下面的选项中，哪个选项与快门速度无关？( )
A.凝固动体 B.控制景深
C.虚化动(武汉自考)体 D.控制曝光量
3.下面选项中关于感光度的描述，不正确的是( )
A.描述对光线敏感度的物理量 B.用ISO表示
C.感光度越高，成像质量越好 D.感光度越低，产生的噪音越小
4.如果ISO100时，测光值为F8，1/125秒，那么ISO800时，测光值应该为( )
A.F8，1/1000秒 B.F8，1/500秒
C.F8，1/250秒 D.F8，1/60秒
5.在Photoshop软件中的调整功能中，哪一个选项不能调整图像的色彩？( )
A.色阶命令 B.曲线命令
C.色相/饱和度 D.高斯模糊
三、名词解释(每小题5分，
1.透视调整镜头
2.白平衡调整
3.矢量图像
4.图像分辨率
5.动态范围
四、简答题(每小题6分
1.低通滤波器的作用是什么？
2.什么是数字摄影？
3.什么是变焦镜头？
4.什么是自动括弧式曝光？
五、论述题(，共31分)
1.试述数字相机的主要构成部分及作用。（16分）
2.谈谈你对数字暗室中计算机主要硬件性能的理解。（15分）
1.衡量CCD质量的指标主要有两个，即：CCD芯片的大小和它的像素.
2.卡片式数码相机中液晶显示器LCD的作用主要有：（1）回放照片；（2）设置相机参数；（3）________；（4）显示各种拍摄参数。
3.白平衡调整的方式主要有：________、________、计算机调整白平衡等几种。
4.常见的图像色彩模式主要有：RGB模式、Lab模式、CMYK模式。
5.计算机图形主要可以分为两大类，即_平面图像和立体图像。
1.数码相机与传统胶卷相机，最大的区别是( C)
A.镜头 B.机身大小
C.成像原理 D.成像质量
2.下面的选项中，哪个选项与快门速度无关？(B )
A.凝固动体 B.控制景深
C.虚化动(武汉自考)体 D.控制曝光量
3.下面选项中关于感光度的描述，不正确的是( D)
A.描述对光线敏感度的物理量 B.用ISO表示
C.感光度越高，成像质量越好 D.感光度越低，产生的噪音越小
4.如果ISO100时，测光值为F8，1/125秒，那么ISO800时，测光值应该为(A )
A.F8，1/1000秒 B.F8，1/500秒
C.F8，1/250秒 D.F8，1/60秒
5.在Photoshop软件中的调整功能中，哪一个选项不能调整图像的色彩？(D )
A.色阶命令 B.曲线命令
C.色相/饱和度 D.高斯模糊
三、名词解释(每小题5分，
1.透视调整镜头:一种特殊的镜头称为移轴镜头也称透视调整镜头
2.白平衡调整:白平衡调整是控制画面色调主要方法。
3.矢量图像:矢量图像是一个收集个人的物体，而不是画面元素。
4.图像分辨率:图像分辨率为数码相机可选择的成像大小及尺寸，单位为dpi。
5.动态范围:动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，又指一个多媒体硬盘播放器输出图像的最亮和最暗部分之间的相对比值。 单位为分贝(dB)。
四、简答题(每小题6分
1.低通滤波器的作用是什么？
低通滤波器（简称为LPE）就是让低频信号通过，阻止高频信号通过。一般用于去掉输入信号中不必要的高频成分，去除高频干扰。另外，在选频网络中也有应用。
A、电源滤波就是一个典型的RC低通滤波器，设计的截止频率为50HZ以下，它让直流通过，阻止50HZ以上的频率通过。
B、在一些好些的音箱，有高音、中音、低音三种喇叭，为了将音频中的各频率段分别提供给给它们，往往内部装有三分频网络，这是LC低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器一起使用的应用实例。
2.什么是数字摄影？
数字摄影
目前，数码相机还是件稀罕物，如果你步入挤满人的屋子，开始用数码相机拍照，人们会拥
过来仔细察看并问这问那。但过不了多久，人们对数字摄影就会司空见惯，而开始注意用数码相
机拍出照片的质量了。如果你拍出的照片很差劲，无论是图像质量还是摄影技术，人们就会说三
道四，怀疑花那么多钱买数码相机是否值行得。要免于使你在众人面前出丑，我们今天就来谈谈
如何使用数码相机拍出高质量的相片，如果你注意这些指导，观众将被你的照片迷住，不仅会称
赞你的新相机，更会佩服你高超的摄影技术。
3.什么是变焦镜头？
变焦镜头也是镜头的一种类型,它可以在不更换镜头的情况下改变焦距。变焦镜头具有可以变化的焦距。比如,一只80-200mm的变焦镜头,通常只需转动镜头筒就可以获得80-200mm之间的任意焦距。
4.什么是自动括弧式曝光？
括弧式曝光，顾名思义就是通过几个不同变化的曝光组合来对某一对象实施曝光的拍摄方法，是相机的一种高级功能。尽管测光技术日臻完善，由于光线条件、被摄主体千变万化，仍可能会有测光偏差。为了防止因测光失误而错失重要拍摄主题，在许多高档传统相机中就已经引入了包围式曝光功能，就是当你按下快门时，相机不是拍摄一张，而是以不同的曝光组合连续拍摄多张，从而保证总能有一张符合摄影者的曝光意图。
五、论述题(，共31分)
1.试述数字相机的主要构成部分及作用。（16分）
数码相机又叫数字相机。与普通光学相机相比，数码相机最大的优点在于数字化信号便于处理、保存和传送。数码相机的外观和基本操作方法与普通照相机类似，但自动化程度更高，使用更加简单方便，已经广泛应用于专业摄像、家庭等领域。
一、数码相机工作原理及其构成部件 数码相机的结构及其原理跟传统的相机有所不同，下面就来具体介绍数码相机的工作原理和主要构成部件。 1．数码相机工作原理 数码相机和传统相机在原理上并没有什么区别，都是将被摄物体发射或反射的光线通过镜头在焦平面上形成物像。但在具体成像中则因光敏介质的不同而有所区别，传统相机使用的是分布于胶片上基于碘化银的感光化学介质，而数码相机则是采用了CCD作为记录图像的光敏介质，CCD是通过光照的不同引起的电荷分布不同来记录被拍摄物体的视觉特征。
所以数码相机拍摄的图像可以直接输入到计算机中，无须购买胶卷，并且拍摄时可以随时看到拍摄效果，不满意可以立即重拍，从而拥有节约成本、数字化方便、减少误拍等多种优势。
数码相机工作时，光线经过镜头后，在CCD上感光，然后经过模/数转换，将转换后的数字信号经微处理器处理，最后存储在内置的存储器上。这一过程类似于传统相机的曝光，不过由于是在一瞬间完成的，根本无法感觉到它的存在，如图14.1.2所示为数码相机工作示意图。
2．数码相机的结构 数码相机的核心部件是感光器，它是数码相机最主要的部分，相当于光学传统相机中的胶卷。数码相机的发展道路，可以说是感光器的发展道路。存储器也是数码相机重要的部件，数码相机的存储器相当于传统相机的胶卷，用来存储拍摄的图片数据。
目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷耦合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。 （1）CCD。CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合图像传感器）实际上是一块布满光敏元件（电荷耦合器）的感光板，它由一种高感光度的半导体材料制成，数码相机用快门来激活电荷耦合器件传感器，把光信号转变成电信号，通过模/数转换器芯片转换成数字信号，并经过压缩以后由数码相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常昂贵。CCD为提供优异的影像品质，需要消耗电量很大，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。
（2）CMOS。CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着N（带负电）极和P（带正电）极的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。然而，CMOS的缺点是太容易出现杂点，这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
CMOS的优点之一是电源消耗量比CCD低，但CMOS影像传感器将每一像素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3 V的电源即可驱动，电能消耗量比CCD低；另一优点是与周边电路的整合性高，可将ADC与信号处理器整合在一起，使体积大幅缩小，例如，CMOS影像传感器只需一组电源，CCD却需三或四组电源，由于ADC与信号处理器的制程与CCD不同，要缩小CCD套件的体积很困难。
（3）存储器。数码相机中存储器的作用是保存数字图像数据，这如同胶卷记录光信号一样，不同的是存储器中的图像数据可以反复记录和删除，而胶卷只能记录一次。存储器的规格较多，一般有64 MB，128 MB，256 MB等。
数码相机的存储器主要有CF卡、SD卡、SM卡、XD卡、记忆棒（Memory Stick）、微硬盘（Microdrive）等，如图14.1.3所示。在这些存储介质中，最便宜的是SM卡和CF卡，而SD卡、XD卡和SONY的记忆棒价格较贵。但是，读取和存储数据的速度比SM卡和CF卡要快许多。这些存储器使用方便，拍摄完毕后可以取出更换，增加应用的灵活性，并提高连续拍摄的性能。
数码相机所能拍摄的照片数不仅仅取决于所用存储体的容量，还取决于拍摄照片的分辨率及压缩比。由于不同的分辨率和压缩比产生的图像文件大小不同，因此在同一容量存储器下，所能拍摄的照片数也不同。
二、数码相机的主要技术指标 用户在购买数码相机时，常常会接触到一些关于数码相机的常见参数，如1/1.7的CCD尺寸、300万像素、15英寸的LCD等，这些参数是数码相机的技术指标，它直接反映了数码相机产品质量的好坏。下面就来具体介绍一些常见的数码相机技术指标。
1．CCD/CMOS尺寸 CCD的尺寸其实就是数码相机感光器件面积的大小，包括CCD和CMOS。CCD/CMOS尺寸越大，感光面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，成像效果也就越好。感光器件的大小直接影响数码相机的体积和重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也较小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸越大。
现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常优于1/2.7英寸的400万像素相机（后者的感光面积只有前者的55%）。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加虽然是好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。
如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。
2．像素 像素是指CCD/CMOS感光MOS电容的数目。像素数决定了一块CCD上有多少个感光点，也体现了CCD的分辨率。一般来说，像素越多，在感光时就能够把拍摄对象的细节表现得更好，画面也更细腻，所以成像分辨率也就越高，这就是人们追求高像素CCD的原因。如今300万像素已成为入门级配置，好一点的数码相机多采用500万以上像素的CCD。
3．最大像素 最大像素（Maximum Pixels）是经过插值运算后获得的。插值运算通过设在数码相机内部的DSP芯片，在需要放大图像时用最临近法插值、线性插值等运算方法，在图像内添加图像放大后所需要增加的像素。
最大像素是指CCD/CMOS感光器件的像素，一些商家为了增大销售额，只标榜数码相机的最大像素，在数码相机设置图片分辨率时，的确也有拍摄最高像素的分辨率图片，但这是通过数码相机内部运算而得出的值，在打印图片时，其画质的减损会十分明显。所以在购买数码相机时，有效像素才是最重要的。
4．有效像素 有效像素（Effective Pixels）与最大像素不同，有效像素数是指真正参与感光成像的像素值。最大像素的数值是感光器件的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在镜头变焦倍率下所换算出来的值。
数码图片的储存方式一般以像素（Pixel）为单位，每个像素是数码图片里面积最小的单位。像素越大，图片的面积越大。要增加一个图片的面积，如果没有更多的光线进入感光器件，唯一的办法就是把像素的面积增大，这样一来，可能会影响图片的锐力度和清晰度。所以，在像素面积不变的情况下，数码相机能获得最大的图片像素，即为有效像素。
5．LCD LCD是指数码相机上配备的预览照片的彩色液晶显示屏，如图14.1.4所示。LCD是数码相机与传统相机最大的区别，数码相机可以通过LCD即时看到拍摄的照片，而传统相机则不能。
数码相机的LCD尺寸基本上在1.5～2英寸左右。由于LCD耗电量大，为节省电量可以关闭LCD显示，直接用TTL取景。 6．光学变焦 数码相机依靠光学镜头结构来实现的变焦称为光学变焦。数码相机的光学变焦方式与传统相机类似，就是通过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。
实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了镜头焦距变化效果。因此镜头越长的数码相机，内部的镜片和感光器移动空间就越大，变焦倍数就越大。
7．数码变焦 数码变焦又叫数字变焦，它是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个像素面积增大，从而达到放大的目的。这种手法如同用图像处理软件把图片的面积放大，不过程序在数码相机内进行，把原来的CCD影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降。
8．感光度 感光度是指根据光源的不同强度调节相机的感光能力。用传统相机时，可以根据拍摄环境下的亮度来选购不同感光度（速度）的底片，例如一般阴天环境可以用ISO 200，舞台、演唱会的环境可用ISO 400或更高，而数码相机内也有类似的功能，它借着改变感光芯片里信号放大器的放大倍数来改变ISO值，但当提升ISO值时，放大器也会把信号中的噪音放大，产生粗微粒的影像。大部分可调ISO值的数码相机都只有100，200及400的选择，但专业的单镜反光机ISO值可达6 400。
三、数码相机的种类 数码相机按其CCD像素值主要分为以下几类： 1．单镜头反光式相机 单镜头反光式数码相机是数码相机中最高级别的相机，一般这种相机都是专业级的数码相机。专业数码单镜头反光式相机是在现成的35 mm单反相机的机体上加上CCD等相关部件组成的。
四、数码相机的选购 数码相机价格比较昂贵，产品多样，给用户选购带来一定的困扰，到底哪种类型的产品质量可靠，怎样才能购买到称心如意的数码相机，下面就来介绍一些数码相机的选购知识。
1．按需选购 数码相机作为典型的IT产品，其新产品速度更快、价格更迭频繁、功能多样、性能指标趋于雷同化都使得选购数码相机时应本着实用的原则来选购。用户选购时应先明确购机是生活用，摄影学习用，还是专业创作用，不同用途对于数码相机有着不同的要求，主要表现在像素（CCD）、光学镜头、手动功能三个方面。
2．选购时注意的问题 首先是像素，如果经济条件允许，像素当然越大越好；如果能够选择具备光学变焦的产品，则它可以提供各个焦距段真正一致的分辨率。采用串口等慢速传输方式的产品会让用户在导出相片时很着急。
选择普通5号充电电池的产品可以随时更换。如果想在熟练掌握数码相机之后，从简单的照相上升到摄影爱好者，则相机的手控功能越多越好。比较差的镜头会导致图像变形等很难解决的问题，所以要尽量选择镜头出色的产品。
五、数码相机日常使用 数码相机摄影与传统摄影不同，它拍摄的相片，可以即时观看和删除，这样，即使是对摄影一无所知的用户也可以轻松地拍摄。 1．功能模式设置 数码相机可以提供多种模式下拍摄，用户可根据自己的经验、实际环境来选择最佳的模式以便得到更好的拍摄效果，如图14.1.5所示为数码相机的不同模式图。
（1）AUTO模式。该模式下，只要取景、对焦、按下快门。至于白平衡、快门、光圈、ISO值等都由数码相机自动设定。 （2）程序自动曝光模式（P）。如果周围环境不需要进行什么特殊表现，最简单的拍摄方法是使用该模式。P模式可以让相机自动设置快门速度、光圈大小，与AUTO模式相同。不过在P模式下可手动调节的参数很多。在曝光不正确的情况下，可以通过开启闪光灯、手动更改ISO、测光方式、曝光补偿使图像正确曝光。
（3）快门优先拍摄模式（Tv）。在该模式下，先设置快门速度，相机会自动选择合适的光圈值。较快的快门速度可以让用户捕捉移动主体的瞬间图像，较慢的快门速度则会营造流动效果，在拍摄夜景时经常会用到。
（4）光圈优先拍摄模式（Av）。光圈优先即事先设置好所需要的光圈大小，在拍摄时，数码相机会根据拍摄条件将其他参数自动调节好。 （5）全自动拍摄模式（M）。该模式需要用户以手动方式调整快门与光圈参数值，需要相当高的摄影经验，是新手学习摄影进步最快的模式。
2．数码相机的设置 数码相机的设置直接影响着数码相机的使用。 （1）曝光补偿：数码相机在半按快门时，LCD显示屏会显示出一幅近似于最终的成像效果图，通常以此来判断是否按下快门确认图像，首先用户应观察画面效果的明亮程度，如果偏暗（曝光不足）或过亮（曝光过度），就需要进行曝光补偿方面的参数调整。
下面就来介绍几种最常见的环境如何使用曝光补偿功能。通常拍摄大面积的雪地，半按快门时，图像在LCD屏里看起来是灰色或不够白的时候，就要增加曝光值，简单地说就是“越白越加”。另外，当被拍摄主体处于逆光环境下，除了使用闪光灯以外，还可以增加曝光值以使图像正确曝光。还有就是在拍摄黑色物体时，如果图像黑色部分变得发灰，为了使黑色更纯正，就要减少曝光值。
（2）白平衡：在室内白炽灯光下，白色物体看起来会带有橘黄色色调，在这样的光照条件下拍摄出来的景物就会偏黄；但如果在蔚蓝天空下，则会有蓝色色调，在这样的光照下拍摄出来的景物就会偏蓝。
简单地说颜色实质上就是对光线的解释，在正常光线下看起来是白色的东西在较暗的光线下看起来可能就不是白色，除了前面提到的白炽灯和蔚蓝色的天空下外，荧光灯下的“白”也是“非白”。通常默认情况下，数码相机是会根据环境光源自动调整白平衡的。但有时也需要自己手动调整白平衡，还原被拍摄图像的真实颜色。
（3）ISO感光度：在环境光偏暗的场所，为了使图像更亮，除了使用闪光灯还可以调节ISO值来达到这个目的。 ISO感光度的数值代表数码相机对光线的敏感程度，数值越大，感光度便越高。它会尽量利用所有光线，使图像充分流露出拍摄图像的现场气氛。通常情况下，使用数码相机的默认参数自动模式即可，但建议用户掌握根据环境进行ISO设置的方法。
六、数码相机的维护 数码相机属于精密、贵重的仪器，在日常使用中，应注意对它的保养，这样不仅能延长其使用寿命，还可以拍出更多精美的照片。所以，数码相机在使用中，应注意以下几点：
1．使用前的检查 主要检查镜头上是否沾有灰尘，因为无论是传统相机还是数码相机，镜头都应该保持清洁，即使是小小的微尘都有可能最终导致暗区。若发现有微尘落在镜头上，应该用专用的镜头纸轻轻将其擦去。另外，检查电池有没有装好，存储卡是否装好，如果一切都没有问题，才可以开机。
2．正确操作相机 数码相机在拍摄过程中应该严格按照说明书的指示进行操作。如在保存照片时，不要打开或拔出存储卡，这样容易导致存储卡被损坏。
由于数码相机在取景、拍摄、保存等系列动作中都会比传统相机更加耗电，所以如果熟悉相机的操作之后，最好不要用相机背部的LCD显示屏来取景。数码相机是一种精密机器，使用过程中一定要注意轻拿轻放，尤其是相机镜头、LCD屏等敏感部件更需注意保护，以延长相机寿命。
3．用后妥善保存 数码相机在一段时间不用的情况下，应该将相机内的电池取出，并且将相机放在相机包内，放在通风干燥的地方。 4．经常清洁数码相机 要经常对数码相机进行清洁，具体包括以下几个方面：
（1）使用气刷去除镜头、LCD显示屏和取景器表面的灰尘。然后使用柔软的干布轻轻擦拭。如果还有污点，可以在相机镜头清洁纸上加入少量镜头清洁剂进行擦洗。 如果有用气刷吹不掉的尘垢、汗渍等，这时再使用镜头纸擦拭。但千万不要使用面巾纸、卫生纸等粗糙的纸。擦拭镜片时，应该是由内往外直线擦拭，不要做圆周运动，而且在擦拭过程中不要太用力，否则有可能损伤镜头表面或者内部的机械组织。
（2）不要用硬物划伤镜头、LCD显示屏或取景器，因为这样很容易破坏其表面。 （3）使用柔软的干布清洁机身，不要使用挥发性的材料（如汽油或杀虫剂），因为这些材料可能与机身起反应，造成机身的变形或涂层的脱落。
2.谈谈你对数字暗室中计算机主要硬件性能的理解。（15分）
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