數位攝影概論

數位攝影概論許舜斌

Outline 1/2

成像原理結構感光元件鏡頭曝光快門光圈

Outline 2/2

ISO 白平衡攝影教學短片數位格式影像端子結論

成像原理 1/2

成像原理 2/2

回Outline

數位相機結構

觀景系統 1/2

觀景系統 2/2

數位攝影機結構

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感光元件 1/29

感光元件 2/29

CCD (Charge Coupled Device) ，感光耦合元件

感光元件 3/29

當 CCD 感光時，每個感光像素上依光量多寡累積相對應的電荷，並在感光結束後將各個電荷採序列的方式送到訊號放大器，以提供數位訊號處理器運算成數位影像。另外，由於 CCD 採用單一通道，故感光效率較慢且傳送電荷訊號時須外加電壓造成耗電量較大；但也因為單一通道，可有效減少電荷傳送過程與訊號放大時所產生的雜訊。

感光元件 4/29

CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) ，

互補性氧化金屬半導體

感光元件 5/29

CMOS 傳送像素的通道不需外加電壓來傳送電荷，能立刻讀取電荷訊號，較 CCD 省電，感光效率也較快。另外， CMOS 在每個感光像素旁都設計一組訊號放大電路，因此當像素越多時，越容易因電路間的訊號干擾而出現雜訊。

感光元件 6/29

感光元件 7/29

大部分的消費型數位相機，由於成本考量，都僅使用單片感光陣列。由於 CCD及CMOS 僅能感應光的強弱，無法分辨顏色，因此在每個像素上還會加上 “ RGB” 濾色片，只讓單一原色的光線通過進而使感光像素進行感光。因為人眼對綠色較為敏感，為了模擬人眼的視覺，濾色片會以 1 個紅、 1 個藍及 2 個綠為一組的陣列方式排列。

感光元件 8/29

Bayer 濾色片

感光元件 9/29

除了使用單片 CCD或 CMOS 搭配濾色片來感應三原色外，現在也有 Foveon X3與 3CCD等技術，以多片感光陣列分別感應三原色，以還原真實色彩。

感光元件 10/29

Foveon X3

感光元件 11/29

Foveon X3

感光元件 12/29

3CCD

　利用稜鏡將光線分成三原色光，再以多片感光陣列分別記錄。

感光元件 13/29

微型鏡頭

感光元件 14/29

SuperCCD ISUPER CCD畫素是 45度回轉成蜂巢式排列，斜向比水平和垂直狹窄，所以水平、垂直方向解析度較高。

感光元件 15/29

SuperCCD

感光元件 16/29　 CCD CMOS

設計單一感光器感光器連結放大器

靈敏度同樣面積下較高感光開口小低

（ Fill Factor 因感光開口大，較高）

成本線路品質影響良率高

整合製程低

解析度結構複雜度低高

傳統技術較低新技術擺脫面積限制，可達全片

幅

雜訊比單一放大器主控低

多元放大器，誤差大高

耗能比需外加電壓導出電荷高

畫素直接放大低

反應速度慢快

製造機具特殊訂製機台可以使用記憶體或處理器製造機

感光元件 17/29

電路結構之完整比較

感光元件 18/29

差異分析：1. ISO ： CMOS 每個畫素包含了放大器與 A/D 轉換電路，過

多的額外設備壓縮單一畫素的感光區域的表面積，因此在相同畫素下，同樣大小之感光器尺寸， CMOS 的感光度會低於CCD 。

2. 雜訊：由於 CMOS 每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，如果以百萬畫素計，那麼就需要百萬個以上的 ADC 放大器，雖然是統一製造下的產品，但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達到放大同步的效果，對比單一個放大器的 CCD， CMOS最終計算出的雜訊就比較多。

感光元件 19/29

差異分析：3.耗電量： CMOS 的影像電荷驅動方式為主動式，感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出；但 CCD卻為被動式，必須外加電壓讓每個畫素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要 12伏特（ V ）以上的水平，因此 CCD 還必須要有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅動電壓使 CCD 的電量遠高於 CMOS 。

感光元件 20/29

差異分析：4.解析度：由於 CMOS 每個畫素的結構比 CCD 複雜，其感光開口不及 CCD 大，相對比較相同尺寸的 CCD與 CMOS 感光器時， CCD 感光器的解析度通常會優於 CMOS 。但如果跳脫尺寸限制，目前業界的 CMOS 感光原件已經可達到 1400萬畫素 / 全片幅的設計， CMOS 技術在良率上的優勢可以克服大尺寸感光原件製造上的困難，特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。

感光元件 21/29

差異分析：5.成本： CMOS 應用半導體工業常用的 MOS制程，可以一次整合全部周邊設施於單晶片中，節省加工晶片所需負擔的成本和良率的損失；相對地 CCD 採用電荷傳遞的方式輸出資訊，必須另闢傳輸通道，如果通道中有一個畫素故障（ Fail ），就會導致一整排的訊號壅塞，無法傳遞，因此 CCD 的良率比CMOS 低，加上另闢傳輸通道和外加 ADC 等周邊， CCD 的製造成本相對高於 CMOS 。

感光元件 22/29

尺寸說明：大多數 DSC 消費型數位相機的 CCD 長寬

比，依然沿襲 1950 年代電視規格標準剛制訂時 4：3 的標準。

感光元件 23/29

尺寸說明：常用的 CCD 尺寸並不是『單位』而是『比

例』。業界通用的規範就是 1 英吋 CCD Size = 長 12.8mm X 寬 9.6mm = 對角線為 16mm 之對應面積。

例如 : 1/2“ CCD Size 的對角線就是 1” 的一半為 8mm ，面積約為 1/4； 1/4“ 就是 1”的 1/4 。

感光元件 24/29

常見尺寸比較：

感光元件 25/29

尺寸說明：等同傳統底片面積的 CCD 或 CMOS 因為

所使用的長寬比由 4： 3 放成 3： 2 ，就不以『英吋』作為表達方式，而改為 Full Frame 或 35mm Film Size （面積： 36×24mm ）直接稱呼，比這小一號的稱為 APS（ 25.1×16.7mm ） / APS-C size（ 23.7×15.6mm ）。

感光元件 26/29

尺寸說明：近來，為了補足 APS-C 以下的 CCD 尺寸

空間，由日本 Olympus 主導的 4/3 系統（比一般消費型數位相機的 1吋型 CCD 再大上 1/3 （ 22.5 ÷ 16mm ）），但比例不是 3： 2 而是 4： 3 ，是故沿用『英吋』的稱法，命名為 4/3 或是 1又 1/3 系統。

感光元件 27/29

常見尺寸比較：

感光元件 28/29

此 inch 與彼 inch ？這個問題必須回到 1950 從第一代電視機開始說起，當時的電視機和現在所使用的 CRT 或映像管電視大同小異，但有一個最大不同點就是那時候的螢幕是『圓』的！對於當時的電視工程師來說，從 Tube 中發射出來的電子線本就會繞著圓形軌道散佈，因此，將螢幕做成圓形是理所當然的事。

感光元件 29/29

此 inch 與彼 inch ？對於大多數的消費者來說，圓形螢幕實在太難適應了，最後還是將螢幕裁成『方』型，已爭取大眾的認同。然而如何在『圓中取方』得到最大的面積，後來的工程學界看法不一定相同，但通常裁切比例維持在 1.4～ 1.6 之間，這之中並沒有一定的數學式。不過在描述尺寸大小時，仍維持 50年代的傳統，把『圓』形概念套用到『方』型螢幕上，以英吋來表達。

回Outline

鏡頭 1/36

鏡頭是影像品質的最大關鍵，為有良好的鏡頭，才能拍出畫面清楚、色彩飽和的照片。

鏡頭 2/36

焦距：當光線以接近平行的方通過一片鏡片，會在鏡片後方聚集成一點，稱為焦點；鏡片中心點與焦點的距離則稱為焦距。

鏡頭 3/36

等效焦距：大部分的消費型數位相機感光元件尺寸都比底片小，只能擷取畫面中央的影像，因此當鏡頭接上相機時，會發現取景角度變窄，主體變大，有如傳統底片機使用更長焦距的鏡頭一樣。

鏡頭 4/36

等效焦距：

鏡頭 5/36

常用等效焦距參考表：鏡頭焦距傳統 135 底片 APS-C (1.5倍 ) APS-C (1.6倍 ) 4/3 系統 (2倍 )

16-35mm 16-35mm 24-53mm 26-56mm 32-70mm

28-70mm 28-70mm 42-105mm 45-112mm 56-140mm

70-200mm 70-200mm 105-300mm 112-320mm 140-400mm

300mm 300mm 450mm 480mm 600mm

鏡頭 6/36

畫角：　　畫角是鏡頭可以拍攝範圍的角度，當鏡頭焦距越短，畫角越大，取景畫面就能容納更多的景物；鏡頭焦距越長則畫角越小，畫面中可容納的景物就少。

鏡頭 7/36

不同焦距的畫角：

鏡頭 8/36

鏡頭口徑：　　一般鏡頭上都會標一個數字，例如 52mm、 58mm、 67mm… 等，指的是鏡頭前方的口徑大小，主要是在為鏡頭加裝濾鏡時的依據。

鏡頭 9/36

有效口徑：　　鏡頭口徑與鏡頭光圈大小並無直接關係。真正與光圈值有關的是有效口徑。有效口徑決定了鏡頭的最大進光量，也就決定了鏡頭的最大光圈值。

光圈值＝鏡頭焦距／有效口徑

鏡頭 10/36

有效口徑：

鏡頭 11/36

光圈　　變焦鏡的光圈分成兩種，恆定光圈與非恆定光圈。兩者的差異在於非恆定光圈的最大光圈會隨著焦距改變，非恆定光圈則否。

鏡頭 12/36

恆定光圈

鏡頭 13/36

非恆定光圈

鏡頭 14/36

恆定光圈與非恆定光圈：　　一般來說，恆定光圈鏡頭的光學品質會比較好，加上變焦時不會改變光圈值，因此使用上更有彈性，但缺點是價位較高、重量較重且體積較大。

鏡頭 15/36

放大倍率：　　是指鏡頭在最近對焦距離下，拍攝物體大小與感光元件上成像大小的比率，如標示 1:4則代表感光元件上的成像大小只有實物的 1/4；若標示 1:1就表示在最近對焦距離下，感光元件上的成像大小，就會與實物一樣大。

鏡頭 16/36

放大倍率：　　焦距長短也會影響放大倍率，當焦距越長時鏡頭中最後的鏡片，離感光元件的距離就越遠，使得成像被放大。相同條件下， 100mm 的鏡頭拍攝的畫面比例，會是50mm 鏡頭的兩倍。

鏡頭 17/36

防手震：　　為提高在低速快門下，手持相機拍照的成功率，因此在鏡頭上設計防手震機制，讓安全快門即使降低 2~3 級也能拍出清楚的相片。

鏡頭 18/36

防手震：一般來說防手震機制是由兩組感應器及矯正影像的光學鏡片所組成。當感測器感應到鏡頭震動時，會判斷震動方向，並使矯正鏡片往同方向修正，來降低影像模糊程度。

鏡頭 19/36

防手震：

鏡頭 20/36

防手震：

鏡頭 21/36

防手震：

鏡頭 22/36

防手震與畫質：在相機沒有震動的疑慮時 ( 如使用腳架或是快門速度高於安全快門時 ) ，最好將防手震功能關閉，以免修正機至持續動作，反而使畫面模糊。

鏡頭 23/36

定焦式鏡頭：此類鏡頭的焦距固定無法改變，因此在取景時，必須自行移動來改變相機與物體間的距離，才能改變取景範圍。

鏡頭 24/36

定焦式鏡頭的特性與應用：1.光學品質佳：定焦鏡由於只有一個焦距，因此設計上更為容易，故光學品質通常較佳。

2.變形抑制能力優：定焦鏡在抑制變形能力表現會比變焦鏡來得好。

3.大光圈：定焦鏡大多會搭配大光圈，可營造更淺的景深或在低光源時取得較快的快門。

4.體積小重量輕：同樣由於設計簡單，鏡片數量通常較少，因此有體積小重量輕的優勢。

鏡頭 25/36

定焦鏡抑制變形：左下圖為變焦鏡所拍攝，右下為定焦鏡所拍。觀察可發現左下圖建築有些變形。

鏡頭 27/36

變焦式鏡頭：顧名思義，就是可以改變焦距的鏡頭，讓使用者可在固定位置上改變取景範圍，因而使得取景更加容易。

鏡頭 28/36

變焦式鏡頭的特性與應用：1.增加攝影的變化：在曝光期間改變焦距，可呈現出動態的感覺。

2.光圈會隨焦距改變：一般變焦鏡大多非恆定光圈，因此光圈值會隨焦距改變。

3.提高測光準確性：利用變焦功能在測光時拉進至測光位置進行測光，完成測光後再回復至原來構圖位置進行拍攝，即可減少其他區域的光線干擾。

4.光學品質較差：一般來說變焦範圍較大的鏡頭，在光學品質、色彩飽和度的表現往往都不盡理想。

鏡頭 29/36

變焦鏡增加攝影的變化：在拍攝曝光過程中變焦，使靜態影像產生動態感。

鏡頭 30/36

標準鏡頭：是指拍攝畫角與一隻眼睛所看到範圍相近的鏡頭。實質定義則必須依照底片的對角線長來制定。以 36x24mm 的底片來說，對角線長大約是 43mm ，因此該底片的標準鏡頭一般定義在 50mm左右的焦距。

鏡頭 31/36

標準鏡頭的特性與應用：1.視覺效果與人眼相似：標準鏡頭畫角猶如人眼的延伸，而光學特性也相似，不會有廣角鏡頭變型的問題。

2.對焦快速準確：由於標準鏡頭設計上較簡單，使得對焦工作僅需移動少數鏡片即可完成。

鏡頭 31/36

廣角鏡頭：是指焦距在 50mm 以下的鏡頭，一般常見的有 35mm、 28mm 等焦距。若是在28mm 以下的鏡頭則稱為超廣角鏡頭。廣角鏡頭的畫角都很大，因此能夠涵蓋更多的拍攝內容，呈現寬闊的效果。

鏡頭 32/36

廣角鏡頭的特性與應用：1.更深的景深範圍：由於焦距較短，所以廣角鏡有較深的景深效果。

2.明顯的變形：由於畫角較大，容易使影像產生變形。

鏡頭 33/36

廣角鏡的明顯變形：　　利用廣角鏡的變形特性，來凸顯人物輪廓，使觀察者留下深刻印象。

鏡頭 34/36

望遠鏡頭：是指焦距大於 50mm 以上的鏡頭，一般來說望遠鏡頭可以將遠處的景物拉進，效果猶如近看，因此常用來表現主體特寫。

鏡頭 35/36

望遠鏡頭的特性與應用：1.更淺的景深效果：由於焦距較長，因此很容易製造淺景深的效果，達到凸顯主體的效果。

2.產生壓縮感：從視覺上看起來，望遠鏡頭所產生的壓縮感，會使主體與背景之間的距離變近，間接過濾複雜的背景，達到展現單一主體的視覺效果。

鏡頭 36/36

望遠鏡頭產生的壓縮感：望遠鏡頭可造成視覺上的壓縮感，使主體與背景前後的距離看起來比實際更近，達到展現主體的效果。

回Outline

曝光 1/8

是指光線通過鏡頭到達感光元件，使感光元件感光進而產生影像的過程。曝光控制則是在控制進入感光元件的光量多寡，通常稱為曝光量。精確的曝光是獲得良好的影像的關鍵之一。

曝光 2/8

曝光值 (Exposure Value, EV) ：是由光圈大小及快門速度組合的參數，這組數值決定了拍攝時的曝光值。曝光值是一個人為的參數，目的在讓使用者能夠以數值的方式了解曝光量。

曝光 3/8

曝光值＝光圈＋快門　　此假設的前提為當感光度 ISO 固定為 100時，光圈 F1 與快門 1 秒的 EV值都等於 0 ，之後光圈或快門每增加 1 級的 EV 值就加 1 ，如此推演就能得到各級光圈或快門所對應的EV值。

曝光 4/8

EV值與光圈快門級數對照表：

依照上表，光圈 F11 搭配快門 1/30秒的 EV值為 7+5=12 ，也可藉由光圈 F8 配合快門 1/60秒得到。因此相同曝光量可藉由不同的光圈和快門組合得到。

EV

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

光圈

1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 22 32 45 64

快門

1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000 1/2000 1/4000

曝光 5/8

曝光值參照表：EV 快

光圈門

1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000

1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2.8 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

4 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

5.6 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

8 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

11 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

16 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

22 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

32 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

曝光 6/8

EV與 ISO 的關係：　　以上都是在 ISO 100 的情況所得到的 EV值，若 ISO改為 200、 400、 800 等等， EV值也要跟著調整。調整機制為 ISO 每增加一級， EV值就加 1； ISO 每下降一級， EV值就減 1 。

曝光 7/8

EV與 ISO值對照表：

ISO 12 25 50 100 200 400 800 1600

±EV -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4

曝光 8/8

控制曝光的機制：由以上的介紹可以發現，快門、光圈以及 ISO是決定控制曝光的三大元素。光圈控制單位時間光線通過的量；快門控制曝光的時間； ISO則控制感光元件對於光線的靈敏度， ISO 越高感光元件越靈敏。

回Outline

快門 1/18

快門是控制曝光量的機制之一。除了控制曝光時間外，快門的另一個功能就是表現影像靜態或動態的視覺效果。

快門 2/18

高速快門有凍結動態影像的效果

快門 3/18

慢速快門拍攝移動中的物體，可表現出動態效果

快門 4/18

快門的表示方式：快門速度以數字大小表示，越大快門速度越快，曝光量越少；越小快門速度越慢，曝光量越多。

快門 5/18

快門的構造與原理：　　快門的構造大致可分成簾幕式快門、鏡頭快門以及電子快門三種。一般相機通常是使用簾幕式快門，錄影機通常則是使用電子快門。鏡頭快門由於是裝置在鏡頭上，因此每個鏡頭都需要裝一個快門，成本過高，因此很少被使用。

快門 6/18

簾幕式快門裝置在感光元件之前，分成前簾與後簾，前簾負責打開快門讓感光元件曝光，後簾則是負責關閉快門，結束感光動作。快門時間即為前後簾動作的時間差。

快門 7/18

簾幕式快門

快門 8/18

簾幕式快門

快門 9/18

簾幕式快門

快門 10/18

簾幕式快門

快門 11/18

簾幕式快門

快門 12/18

簾幕式快門

快門 13/18

電子快門　　電子快門以導通的方式讓感光元件進行感光，再以斷電的方式結束曝光。導通時間即為快門時間。

快門 14/18

如何決定快門速度？1.被攝物體的移動速度2.被攝物體與攝影機的距離3.被攝物體移動的方向

快門 15/18

被攝物體的移動速度物體移動快，就必須用較快的快門速度

，才能在瞬間捕捉其動作。但某些時候也可用低速快門來拍攝快速移動的主體，以表現動態感。

快門 16/18

被攝物體與攝影機的距離物體移動速度固定的情況下，若離攝影

機越近，則會感覺速度越快，因此快門速度就要快一些；相對的若物體距離遠，快門速度就能設定慢一點。

快門 17/18

被攝物體移動的方向：

物體移動方向速度感快門速度橫方向最明顯較快斜方向中等次之縱方向最不明顯較慢

快門 18/18

安全快門：是指手持攝影機拍攝時，快門速度應高於鏡頭焦距的數字，否則可能會造成相機震動，影響成像品質。例如使用 50mm 的鏡頭，則手持拍攝時的安全快門速度至少要1/60秒；若使用 105mm 的鏡頭，則快門速度至少要 1/125秒。

回Outline

光圈 1/17

光圈是由許多金屬片所組成的一個口徑，用來控制進入攝影機的光量，此外也能改變影像視覺效果，甚至對影像品質也有一定程度的影響。透過改變口徑大小，可以控制曝光量；視覺效果則是能表現焦點前後所形成的景深效果，除了主體清晰外，還能利用前景與背景來敘述主體，呈現視覺上的效果。

光圈 2/17

光圈的定義：光圈以 F 來表示，數值從 1 開始，如 F1、 F1.4、 F2.8… 等。而 F1代表眼睛透過鏡頭所看到的亮度感與沒有透過鏡頭所感受到的程度相同。

光圈 3/17

光圈級數的由來：若有一個最大光圈值為 1 的鏡頭，想將它的進光量減半，就必須將其光圈開口面積減半。因為面積與口徑的平方成反比，因此面積減半同等於將口徑縮小成，若再將近光量減半則口徑縮成1/2 ，依此類推。

4.1/121

光圈 4/17

光圈級數：由 F1 開始將光圈面積減半可得正級數

F1.4、 F2、 F2.8、 F4、 F5.6 等。為了讓曝光量更為準確，因此又在這些級數中穿插一些副級數。通常分成 1/2級與 1/3級。

光圈 5/17

光圈級數：

光圈 6/17

光圈的稱呼：光圈在稱呼上，數字越大代表光圈越小，數字越大表示光圈越大。而攝影術語所說的光圈開大或縮小，指的是口經大小而不是數字大小。

光圈 7/17

光圈與景深的關係：在同一個曝光值下，快門與光圈能有許多不同的組合方式。雖然得到的曝光量相同，但不同的光圈大小卻會得到不同的景深效果。

光圈 8/17

景深：是指影像焦點位置，也就是最清晰處，前後，人眼所能接受的清晰範圍。若光圈放大，焦點前後清晰的區域就會變小，也就是光圈大景深淺；若光圈縮小，則清晰區域就會變大，也就是光圈小景深深。

光圈 9/17

景深：

光圈 10/17

影響景深的要素：

三個條件六個定律

光圈大小光圈越大景深越短；光圈越小景深越長

攝影距離的遠近距離越近景深越短；距離越遠景深越長

鏡頭焦距的長短鏡頭焦距越長景深越短；鏡頭焦距越短景深越長

光圈 11/17

景深較淺：

光圈 12/17

景深較深：

光圈 13/17

光圈大小與影像品質：光圈除了控制曝光、調整景深外，對於鏡頭的光學品質也有絕對關係。一般而言鏡頭的最大光圈並不是成像品質最佳的光圈，因為鏡頭是由許多凹凸透鏡所組成，因此會有鏡片中間與旁邊厚度不均的情況。此時將光圈開到最大，也就使用了鏡頭的邊緣，使畫面產生收縮誤差，降低成像品質。

光圈 14/17

最大光圈時，由於鏡片中間與邊緣厚度不同，導至折射率不同，所以遠離鏡片中心的光線無法準確聚焦

到焦點上，成像品質因此變差。

光圈 15/17

適當的光圈下，光線只能通過鏡片中間部分，因此折射率

較接近，使得光線能準確集中在焦點上，進而提高成像品質。

光圈 16/17

此外，攝影時若使用最小光圈，也不是理想的光圈，由於當光線通過極小的孔徑時，若孔徑長度與波長接近時，就會在孔徑後方產生繞射的現象，也就是原有的光線無法完全集中，且會以發散的方式投射在鏡片上，當這些光線透過鏡頭折射後，會在原先清晰的焦點附近另外產生模糊的焦點，最後造成影像模糊。

光圈 17/17

使用最小光圈時，光線通過光圈，在光圈後方產生繞射光線，影響成像品質。

回Outline

ISO 感光度 1/2

ISO代表感光元件對於光線的敏感程度。在同樣的曝光量下，當感光度加倍時，感光元件對於光線的敏感度也會加倍， ISO400 所需的光量只需 ISO200 的一半。也就是說，在同樣的曝光條件下，感光度越高，快門速度越快；而感光度越低，快門速度就需變慢。

ISO 感光度 2/2

ISO 與影像品質：ISO 感光度低高影像銳利度銳利模糊雜訊表現少多色彩飽和度高低色偏現象輕微嚴重階調層次平順不平順照片放大品質優劣

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白平衡 1/8

白平衡對於影像效果都有非常大的影響。攝影時往往會發現影像與實際觀察有所偏差，這個現象叫做色偏。白平衡簡單的說就是一種校正相機或攝影機的色彩機制。同一個物體在不同光源底下以人眼觀察會呈現不同的顏色，例如黃昏的光線往往會把其他物體染紅，而色溫就是用來說明光源的色彩。

白平衡 2/8

什麼是色溫？黑體在受熱時會開始發光，在受到不同

溫度時會發出不同顏色的光，由低溫時的紅色光逐漸變成高溫的藍色光。。

The figure below illustrates the relative amounts of energy at each wavelength across the visible spectrum, for a 'black body' at 3200K,

5000K, 6500K, and 300K.

白平衡 3/8

常見光源色溫值：

光源種類色溫範圍陰天 6000~6300K

閃光燈 5600~5800K

日光 (太陽光 ) 5200~5500K

螢光燈 (日光燈 ) 4000~4300K

鎢絲燈 2800~3400K

白平衡 4/8

白平衡設定高於環境色溫時，影像會呈現較暖的色系；白平衡低於環境色溫時，則是以冷色系呈現；白平衡近似於環境色溫時，影像則會近似於實際景物。

白平衡 5/8

色溫事實上不會對相機或是攝影機產生太大影響，相機或攝影機只是忠實記錄該色溫下的影像，但與觀察者的色彩認知有所不同，因而產生色偏，因此白平衡事實上是一種心理補償，有時候甚至還能利用白平衡來製造特殊的效果。

白平衡 6/8

白平衡設定高於環境色溫，影像會呈現較暖的色系。

白平衡 7/8

白平衡近似於環境色溫時，影像則會近似於實際景物。

白平衡 8/8

白平衡設定低於環境色溫，影像會呈現較冷的色系。

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攝影 1/12

說到攝影就必須先了解甚麼是影片。由於人眼有視覺暫留的現象，當圖片連續切換的速度在 1/24秒以上，即會讓人眼產生連續感。運用這個原理，我們可用連續圖片來呈現視覺上連續的感覺，此連續圖片即為所謂的影片。而攝影機做的就是在短時間內拍攝許多連續圖片。

攝影 2/12

Frame與 Field ：所謂的 frame ，簡單的說就是整張影像；而field 可以說是半張影像，因此可由兩個 field合成一個 frame。 field 的產生與 p及 i 相關，其中 p ， Progressive ，為逐行掃描；而i， Interlaced ，則代表為隔行掃描，先掃描奇數行再掃偶數行。

攝影 3/12

逐行掃描所得的影像：

攝影 4/12

隔行掃描所得的影像：

攝影 5/12

以逐行掃描方式，無論是攝影或是放映影像，都需要相當程度的頻寬。為了降低頻寬，往往會改採以隔行掃描。而 frame 對應的掃描方式為 p ，相對地， field 為 i 。雖然隔行掃描的方式可以降低頻寬，但在重建影像中快速移動物體時往往會在輪廓的地方出現失真。

攝影 6/12

隔行掃描在重建影像中快速移動物體時往往會在輪廓的地方出現失真。

攝影 7/12

常見的電視播放規格：1. NTSC

2. PAL

攝影 8/12

NTSC(National Television System Committee) ： 1952年美國國家電視標準委員會所制定的彩色電視廣播標準。每秒有 29.97 個 frame ，掃描線有 525條，逐行掃描，畫面比例為 4:3 ，解析度為 720×480。目前台灣及日本都是使用這個系統。

攝影 9/12

PAL (Phase Alternating Line) ： 1967年由德國所提出的彩色電視廣播標準，逐行倒相。通常是每秒 25 個 frame ， 625條掃描線，但在不同國家略有不同。

攝影 10/12

快門與 frame rate

以 NTSC 系統為例， f/p (frame per second)約為 30 ，也就是一秒鐘會送出 30張影像。在 60i 的格式下，一個 frame 有兩個 field，由每秒 60 個 field 構成 30f/p ，用連續拍攝的角度來看，就表示一秒鐘內要拍六十張圖片。再以簡單的 30p 來說明，也就是一秒要放送 30張影像，那麼攝影機的快門就必須設定成 1/30秒嗎 ?

攝影 11/12


快門可以是 1/15秒、 1/30秒、 1/60秒甚或是 1/4 秒、 1/5秒等等。若以 1/100 秒的快門拍攝 30p 的影片，則表示這 30張圖片的感光時間都是 1/100 秒，而在電視上則是以每秒 30張的速度放映這些圖片。

攝影 12/12


若以 1/15秒的快門，則會在一秒鐘的時間裡拍下 15張圖片，每張圖片的感光時間都是 1/15秒，而在電視上放映時還是會送出每秒三十張圖片，而中間不足的圖片則以重複的方式播送，也就是一張圖片會續放映兩次。

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攝影短片 1/4

攝影短片 2/4

攝影短片 3/4

攝影短片 4/4

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數位影像格式 1/3

JPEG: Joint Photographic Experts Group ，是目前數位相機支援最廣泛的檔案格式。特點是壓縮效率高，但由於是採 lossy 壓縮，因此檔案細節往往容易損失，造成影像品質降低。


TIFF: Tagged Image File Format ，特點是可確保影像不會失真。但由於該格式是採 lossless的方式，因此檔案體積會相當龐大，不但消耗記憶卡空間，也會拉長儲存時間，嚴重時甚至會影響到連拍或搶拍時的順暢度。


RAW: RAW檔基本上是一個泛稱而非檔案格式。更精確的說，它其實是數位相機感光元件擷取原始影像資料的通稱。特點是保留自感光元件所擷取到的原始影像資料。 RAW檔的好處是，事後可以透過軟體來修正拍攝的偏差，如曝光不足、色偏等，更深一層的意義則是可依個人需求調整影像，而非受限於相機。

數位影音格式 1/6

AVI: Audio Video Interleave ，也就是視訊音訊交叉存取格式， 1992年時由微軟所推出。由於只要遵循其標準，任何編碼方式都能使用於 AVI檔案中，也就是說 AVI 有很好的擴充性，也因為其良好的擴充性， AVI得到許多編碼技術的支持，逐漸變的完善。而雖然AVI 有良好的相容性及畫質優等優點，但AVI檔案往往都過大。


MPEG: Motion Picture Experts Group ，與 AVI不同， MPEG不是一種格式，而是編碼方式。包含了 MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4 ，由於 MPEG-2 的蓬勃發展，使得MPEG-3 在尚未完成時就遭到淘汰。大部分的 VCD 都是使用 MPEG-1 進行編碼，一部 120分鐘的影片，經MPEG-1 壓縮後可得到大約 1.2G檔案。而在 DVD 的製作上，則是使用 MPEG-2做為其編碼工具，甚至在某些 HDTV 或高要求的視訊編輯，都會使用到 MPEG-2 。


同樣若以 MPEG-2 壓縮一部 120分鐘的影片，大約會得到 4-8G 大小的檔案，當然其畫質是MPEG-1 無可比擬的。至於 MPEG-4 ，這是目前很熱門的一種視訊格是。由於其無論是在畫質或是音效上，效果都不輸 DVD太多，而若以 VCD 的畫質為目標，同樣一部 120分鐘的影片，以MPEG-4進行壓縮後可得到約 300MB 的檔案。


Dvix&XivD: 這個編碼技術是由微軟的mpeg4v3經修改後得到的，使用 MPEG-4做為壓縮。發展初期， Dvix 原本是以開放原始碼的方式推出，在網路上吸引了很多人進行修正。當 Dvix發展至 5.0版時， Dvix卻突然宣布 Dvix 為商業軟體，當初為 Dvix修改的開發者不甘被利用，又推出名為 XviD 的壓縮格式。無論是 Dvix 或是 XviD 都能在壓縮檔案大小的同時，保留良好的畫質及音效，因此也成為許多人愛用的一種格式。


MOV: Quick Time(MOV)是由蘋果公司所推出的視訊格式，原本都只在蘋果電腦中使用，後來才慢慢開始支援微軟系統。目前其有四個版本，而 4.0版的壓縮率最高。


RM: Real Media ，一開始就是定位在網路流通視訊，雖然其檔案小到即便使用 56K 數據機也能連續放映，但其畫質卻是令人不敢恭維。由於 RM檔從頭到尾都是使用同一種編碼率，無論是靜止畫面或是動態影像使用同一種壓縮率反而是一種浪費。後來的 RMVB就是針對這個部份進行修正，而 VB指的就是可變的編碼率 (Variable Bit Rate) 。

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影像端子 1/12

Composite Video: 俗稱 AV端子，家用影音系統常會以此端子來傳送類比視訊。一般通常是黃色的 RAC 端子，另外再配上紅色和白色的 RAC 傳送音訊。但其訊號品質容易受到線材影響，解析度大約在 350-400條。由於其使用的是類比訊號，在轉換至數位訊號時容易出現雜訊，因此通常不建議使用在數位裝置上。

影像端子 2/12

Composite Video

影像端子 3/12

S-Video: S代表 Separate ，其將影像資訊分成視訊亮度訊號及視訊色度訊號，其目的在於避免影像輸出時亮度與色度訊號相互干擾。其畫質比起 AV 端子較為細膩，解析度大約在 400-500條，但由於頻寬不大，因此不適合使用在高解析度的影像上。另外必須注意其傳輸品質很容易受到距離影響，一般超過五米後可能就會有畫質的損失。

影像端子 4/12

S-Video

影像端子 5/12

VGA: Video Graphics Array ，常見的電腦視訊輸出，是 IBM於 1987年提出的電腦螢幕之類比訊號標準。雖然以目前的標準看來已過時，但 VGA 依然還是許多製造商所共同支援的標準。 VGA 會在輸出時將數位影像訊號轉換成類比高頻訊號，但在不同裝置輸出同一影像時，可能會出現兩者訊號強度不同的狀況。

影像端子 6/12

VGA

影像端子 7/12

DVI: Digital Visual Interface ，也是一種視訊介面標準，不同於 VGA， DVI 直接將數位資訊傳送至數位顯示器，因此不會有 VGA 需將數位資訊先轉換成類比訊號傳送，再將類比訊號轉回數位訊號播放的問題。 DVI介面確保了所有資訊在傳過程中都採數位格式，避免因格式轉換而受到干擾，產生雜訊。

影像端子 8/12

DVI

影像端子 9/12

HDMI: High Definition Multimedia Interface ，是一種將視訊及音訊全數位化的傳輸介面。其是以 DVI做為基礎，但提供了更高的頻寬，因此可傳輸沒有經過壓縮的音訊及視訊。由於 HDMI 可在同一條纜線中同時傳送音訊及視訊，因此可以大幅的降低系統配置的難度。

影像端子 10/12

此規格在訂定之初，設定最大畫素傳輸率為165 Mpx/sec(頻寬 4.96Gbps) ，已能支援1080p 每秒六十張畫面；但為了應付未來可能的需求，在 HDMI 1.3版規格中將傳輸率擴升至 340 Mpx/sec(頻寬為 10.2Gbps) 。

影像端子 11/12

早期的 HDTV 由於頻寬無法負荷，通常都會採用 1080i。 1080i 會先掃描單數垂直畫面，接著再掃描偶數畫面，因此頻寬僅需 1080p的一半。但在遇到高速移動的物體時，會在物體輪廓的地方出現晃動的狀況。 1080p 的解析度為 1920×1080 ，常見的 frame rate有24、 25及 30 。

影像端子 12/12

HDMI

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結論 1/4

數位相機的技術已經逐漸成熟了，未來一定將是數位相機取代所有的傳統相機，因為數位相機具有的優點實在太多了，雖然目前仍有一些瓶頸需要突破，但是為了因應未來資訊傳輸快速的時代，也唯有數位相機能夠擔當此重責大任。

結論 2/4

數位相機的出現給了我們的生活帶來一個全新境界，不僅可以節省很多的金錢與時間，而且數位相機也將成為生活中的一部份，可以拍照、錄音、甚至攝影，把生活當中的回憶儲存起來。而同時也希望台灣的電子產業能夠把握這龐大的商機，再次創造台灣的經濟奇績。

結論 3/4

雖然相機也能捕捉影像留住回憶，但卻遠比不上能夠完整重現當時影像及聲音的攝影機。雖然除了數位攝影機外還有很多裝置如手機、相機等能夠錄影，雖然在技術上也還有很大的改良空間，但就目前而言數位攝影機的錄影能力無論是在錄影時間或是品質上仍舊遙遙領先其他裝置。

結論 4/4

相信在未來的幾年內，數位攝影機的技術無論是在其解析度或是 frame rate 上將會逐漸成熟，並帶動市場價格更趨近一般化，使得數位攝影機成為家庭時光的一份子，讓每個人都能更輕鬆記錄歷史瀏覽回憶。

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參考文獻 1/2

高鴻銘，「 DV 攝影講座」，學貫行銷股份有限公司，第 2-2 – 2- 13頁、第 2-72 – 2-79頁 (2005) 。

邱錦榮，「 DV 數位攝影一次搞定」，上奇科技，第 1-12 – 1-22頁 (2003) 。

賴吉欽、施威銘工作室「 DSLR 單眼數位相機聖經」，旗標出版社，第 3-2頁、第 4-2 – 4-9頁、第5-2 – 5-11頁 (2006)

維基百科， http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page MyChat 數位男女， http://bbs-mychat.com 數位影像坊， http://www.photosharp.com.tw/

DIGITAL20/

參考文獻 2/2 DVworld， http://www.dvworld.com.tw 大紀元， http://www.epochtimes.com 數位蘋果網， http://www.fuji.com.tw 台灣索尼， http://www.sony.com.tw 台灣傑偉世， http://www.jvc.com.tw/ 陳佶民，「數位相機的工作原理與發展現況」。新電子科技雜誌， 172期， 2000年七月號，第三波資訊。

電腦繪圖與設計雜誌， 150期， 2000年九月號，第三波資訊。

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數位攝影概論