數位相機的傳感器和存儲系統,為何被人們稱為「數字膠片」?

史論春秋 發佈 2024-04-10T07:32:56.698011+00:00

當按下快門按鈕時,鏡子會移開,讓圖像回到膠片上。雖然最流行的單鏡頭反射相機的例子是35毫米卷膠片格式,但今天大多數專業級中格式相機也是單鏡頭反射。

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當按下快門按鈕時,鏡子會移開,讓圖像回到膠片上。雖然最流行的單鏡頭反射相機的例子是35毫米卷膠片格式,但今天大多數專業級中格式相機也是單鏡頭反射。

曝光是指在薄膜或其他光敏材料上形成圖像所需的光量。在攝影的早期階段,需要幾分鐘的曝光才能形成一幅圖像並不少見。薄膜靈敏度和特性的技術進步將這段時間減少到1秒。

在今天的現代電影中有許多不同程度的敏感度。薄膜的靈敏度,通常被稱為薄膜的速度,是根據ISO(國際標準組織)來測量的。ISO值越高薄膜就越靈敏,而進行適當曝光所需的光線就越少。薄膜速度越低需要獲得適當的曝光。

例如,ISO為800的膠片將允許攝影師捕捉比400的膠片曝光時間更短的圖像。ISO數字對應於它們的靈敏度;ISO 400膠片需要兩倍的光來使用ISO 800膠片相同的曝光。

為了確定曝光需要多少光,攝影師必須使用光計。光計通常被集成到相機系統中,要麼通知攝影師膠片和場景的適當曝光,要麼自動設置曝光。

為了使相機中的光計正常工作,儀表必須知道所使用的膠片的靈敏度或ISO。許多現代膠片製造商用電子代碼讀取膠片罐,稱為DX代碼。這樣啟用DX代碼的相機就可以自動將儀表設置為適當的ISO。

一旦確定了曝光量,相機就會使用兩個控制裝置來獲得曝光、快門和光圈。快門是相機內部的一個裝置,它控制著膠片暴露在光線下的時間。由於今天的膠片速度,百葉窗必須移動非常快,以幾秒曝光膠片。

一個典型的快門速度範圍可以從1/2000秒一直到1秒。許多相機會增加快門速度,這樣每個速度都是它旁邊速度的兩倍或一半。

例如,從1/500秒上升的下一個速度將是1/1000(時間的一半),而下一個下降的速度將是1/250(時間的兩倍)。這些增量通常被稱為停止點。最常見的是,百葉窗位於相機機身內部的直接前面。

這些類型的百葉窗被稱為焦平面百葉窗,通常由一系列的布窗簾或金屬葉構成。不常見的是葉快門,通常在視圖相機和專業級中畫幅相機中發現。葉片百葉窗是由輕質金屬構成的。

另一個用於控制曝光的相機控制裝置是光圈。位於鏡頭中,孔徑是一個類似虹膜的裝置,它被設置為允許一定數量的光線。

當孔徑的葉片被關閉時,就會產生一個非常小的孔讓光線通過。當孔徑的葉片被打開時,就會產生一個更大的孔從而允許更多的光通過。

孔徑開口以f/停止為測量,基於開口面積。鏡頭上的典型停止範圍可以從f/2(寬開口)到f/22(非常小的開口)。和快門速度一樣,光圈也通常以2的功率為增量設置。例如,一個f/8的光圈允許進入的光量是f/11的兩倍。

孔圈和快門速度呈反比關係。每個圖像都控制著圖像的不同方面。如果目標是捕捉快速運動,就需要更快的快門速度,為了達到這個快速的速度,通常需要打開光圈來補償較短的快門速度。

同樣地,較小的孔徑允許大量的景深。景深是為了讓攝影師能夠控制圖像中的聚焦量。例如,如果有人正在拍攝一朵以山脈為背景的花,如果他們使用一個非常小的孔徑,如f/22或f/32,他們可以同時聚焦。

然而,由於這些f/停止構成了非常小的開口,通常需要更長的快門速度來彌補關閉光圈造成的曝光損失。

«○●—【黛安娜相機】—●○»

黛安娜相機是一款塑料「玩具」相機,當代攝影師因其簡單和獨特的圖像質量而接受。這款相機是由香港九龍的長城塑料廠製造的,據說從20世紀60年代初一直持續到70年代初。

它是由賓夕法尼亞州柳樹格羅夫的電力銷售公司進口到美國的,只按總收入(12打)出售,每個價格從1到3美元不等。

目前正在生產的兩款相機是黛安娜相機的熱門繼承者,即中國製造的霍爾加相機和俄羅斯製造的LOMO相機。

從技術上講,黛安娜相機有一個淺藍色和黑色塑料機身,還有一個塑料鏡頭。標準型號有一個單一的快門速度,由於其便宜的性質,速度從1/30到5/8秒不等。其他型號有B(燈泡)設置,F型號甚至有內置閃光燈。

所有型號中均包括三種光圈設置,如陽光充足(f-16)、太陽帶雲(f-6.3)和多雲(f-4.5)。

該相機還允許三種設置的有限手動對焦:4到6英尺,6到12英尺,12英尺到無限。相機使用120膠片,16次曝光,約22英寸。

該膠片是手動高級製作的。一個幀數可以通過相機背面的一個紅色窗口來查看。通常建議相機機身沿接縫用黑色電子膠帶包紮,以避免光線泄漏。

對於許多攝影師來說,相機的本質,一個塑料玩具,讓他們擁有更複雜的技術設備。通過它友好的外觀,它讓攝影師可以輕鬆地接近主題和拍攝照片,特別是肖像畫。攝影師擁抱並受到結果工作的偶然性質的挑戰。

光線的泄漏,以及負片的形狀,塑料鏡頭的扭曲,以及鏡頭沒有經過顏色校正的事實,所有這些都給最終的圖像提供了一個驚喜的元素。通常,圖像出現模糊和扭曲,實現了一種夢想般的超現實的品質。

美國的學生和專業人員使用這種相機可以追溯到20世紀60年代末,早期的里程碑包括攝影師南希·雷克斯羅斯在1974年出版的攝影作品集。

她在1977年出版的書《愛荷華》中收錄了黛安娜的照片,這是她童年的自傳,並進一步提高了她作為一名使用黛安娜相機的嚴肅攝影師的聲譽。

另一個讓攝影師熟悉相機的早期項目是在20世紀70年代末,當時攝影師馬克·施瓦茨為一個名為「我們做剩下的事情」的項目,派了幾百台黛安娜相機給美國攝影師,要求他們拍攝膠片,並歸還相機。

1980年,大衛·費瑟斯通在加州卡梅爾為攝影之友組織了黛安娜秀。以43名攝影師的工作,展覽和附帶的目錄和文章是重要的首先突出黛安娜相機。

黛安娜相機和它的繼任者繼續被業餘和專業攝影師在藝術、商業攝影和新聞攝影領域使用。

20世紀90年代初,以數位化合成肖像照片而聞名的藝術家南希·伯森使用黛安娜相機拍攝患有顱面疾病的兒童,這是一種罕見的毀容疾病。

伯森用相機創造了主觀的、柔和聚焦的肖像,與更無菌的臨床肖像形成了鮮明對比。利用當代霍爾加相機,獲獎攝影記者大衛·伯內特用當代霍爾加相機捕捉到了2000年總統競選期間美國政治候選人獨特而有力的照片。

黛安娜相機的特點是它的遺產,允許攝影師捕捉照片,並以獨特和不可預測的方式表達自己。

在20世紀末數位相機正迅速成為許多攝影領域的常態。電影攝影難以競爭的不是在質量方面,它對大多數攝影師來說仍然優越,而是在數位相機的使用轉變方面。

數位相機在形式和功能上可以相當多樣化,但有兩種主要技術。雖然不是所有的數位相機都有,但它們將區別於傳統的膠片技術。這些都是傳感器和存儲系統,它們都類似於「數字膠片」。

電荷耦合器件(CCD)發明於1969-1970年,使其成為第一個數字傳感器陣列。該陣列由一個由光敏元件組成的水平和垂直網格組成,這些元件可以將光轉換為電能,然後可以通過模數轉換器(ADC)將其轉換為數字數據。

數組中的每個元素都被稱為一個像素——一個由「圖片元素」損壞的單詞。在20世紀70年代,有一個幾百像素寬幾百深的數組是很常見的。到20世紀80年代,柯達開發了一個1500像素乘1000像素的陣列。

這總計為150萬像素,這標誌著測量以百萬像素(100萬像素是一百萬像素)為單位的相機圖像解析度的第一步。其他形式的最新傳感器設備包括互補金屬氧化物半導體(CMOS),例如,佳能公司使用的和尼康使用的結場效應電晶體(JFET)。

然而,說這款相機收集了如此多的百萬像素的信息可能會產生誤導。為了讓傳感器捕捉顏色,它必須過濾掉光,以便它一次只能讀取一種顏色。

數位相機的功能是通過在每個元素前面放置一個彩色濾鏡來獨立捕捉紅綠和藍光。這些彩色濾光器陣列最典型的排列方式是由柯達公司開發的拜耳網格。

這由一個22的網格組成,其中包含兩個綠色像素和一個紅色和藍色的像素。因為只有一半的綠色像素被真正捕獲,四分之一的藍色和紅色被捕獲。所以開發了一個稱為去識別的過程來插值缺失的顏色信息。這將導致在使用CFA系統的圖像中出現輕微的模糊。

拜耳網格並不是唯一的系統;索尼公司開發了另一種不是基於紅、綠、藍(RGB)的網格系統,而是基於青色、黃色、品紅和綠色濾鏡。富士電影公司開發了一種CCD,使用45角度的網格系統。

他們聲稱,這為脫氧提供了更好的數據。他們還開發了一種系統,可以捕獲兩種不同的靈敏度,以增加動態範圍。

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福文公司生產一種CMOS晶片,它使用三層傳感器來捕獲每個位置的全彩數據。然而,這種傳感器的靈敏度比CFA系統要低,因為光必須通過三層傳感器。

另一種捕獲全色數據的方法是三次捕獲RGB數據。這就是大多數帶有數字背面的大畫幅相機的工作方式。

他們逐行掃描主題,以單色掃描三次,以便在連接其背面的主機中創建一個全色的複合材料。這樣做的缺點是時間:「拍攝」任何不合適的圖像;因為全彩信息被捕獲為每個像素,優點是質量是無與倫比的。

對於數字備份,圖像存儲在主機的硬碟上。儘管對大多數相機來說,情況並非如此。有各種形式的存儲器可以保留所創建的信息。


參考文獻:

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