数码相机与摄像机的技术原理与区别

摘要：数码相机原理-工艺-技术篇：下面文章介绍了数码相机与摄像机都是采用扫描的方式把通过镜头会聚的景物拍摄成25（PAL制）或29（N制式）祯图象，利用人眼的视觉暂留原理得到活动图象。

数码相机与摄像机的技术原理与区别

在上个世纪电视刚诞生的时候，由于技术和成本的原因，对电视的拍摄和重现的标准经过多国有关专家的共同努力，形成了符合当时实际需要的电视标准，并产生了三种格式。即PAL、NTSL和SECANG。虽然这三种格式互不兼容，但是在拍摄原理上是一样的。都是采用扫描的方式把通过镜头会聚的景物拍摄成25（PAL制）或29（N制式）祯图象，利用人眼的视觉暂留原理得到活动图象。早期的模拟电视机都是采用阴极射线的显象管，（现在还有很大拥有量，但是我国计划在2015年停止播出模拟电视，它们将陆续退出历史舞台）。我们现在看电视时，还可以看到图象上会有一条条的扫描线。扫描线是由安装在显象管后面的偏转线圈提供的（分别为水平扫描线圈和场扫描线圈，如果没有扫描线圈，或者线圈不工作，则显象管上就只有一个亮点）。为了保证显示的图象与拍摄的图象完全一致，所以在摄象机和电视机中有两个非常重要的电路，即产生行同步信号和祯同步信号的扫描电路。电视机的行扫描部分出现故障时图象会水平滚动，电视机的祯扫描部分出现故障时图象会上下滚动。从这里，我们已经可以初步看出摄象机与普通照相机在产生图象时是不同的，一个是活动图象，一个是静止图象。

随着科技的进步，逐步出现了平板电视机。显象管已经不再风光，但是在平板电视机中仍然有扫描线，只不过取消了偏转线圈，而改成由集成电路控制的扫描线。

大规模集成电路的出现使电视由模拟转化成数字变成了可能。优质的模数（A/D）转换电路，能在瞬间将模拟信号变成数字信号。这使得电视事业发生了翻天覆地的变化。先来看拍摄部分的变化，由阴极射线的摄像管变成了CCD或者CMOS，拍摄的景物直接变成了数字信号被记录在介质上。数码摄象机出现了。数码摄象机比起模拟摄象机有着无可比拟的优越性。过去的模拟摄象机使用的是模拟录象带，我们学校就有一台松下的VHS摄象机，从八十年代末到九十年代上半期拍摄了不少录象带，由于保管原因，有的磁带已经播放不出来了，后来赶紧将其余磁带在电脑城翻录成VCD保存。

在数码摄象机发展到今天时，不少机型增加了拍照功能，给使用者带来一定的方便。但是，现在所有的摄象机所拍摄的照片都不能和普通的数码照相机相比。原因还是在摄象机本身。数码摄象机的感光元件CCD或者CMOS的尺寸比DC要小得多。生成静态图象的处理方式与DC完全不同。普通家用数码摄象机可以分为高、中、低档，但作为日常拍摄是没有问题的的，其定位是满足家庭的一般使用。摄象机生产厂家在设计一款新机型投放市场之前，一定要考虑将来消费者的接受能力和实际使用效果，而大部分1/6英寸CCD的DV能达到广大使用者的基本要求。从市场销售的情况来看，高、中、低档的数码摄象机都有消费群体，就证明了这一点。可是，要把DV当作DC来用还是不行的。

再看数码照相机。从胶片相机发展到数码相机是一个巨大的进步。但是数码照相机的使用还是为拍摄静态图象。在快门开启的瞬间，景物的光线通过镜头会聚在CCD上。电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由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，经过处理形成一幅图象的数据被存储在介质上。由于数码视频格式的开发，加上大规模集成电路的处理能力日益强大，使原本只能拍照的数码相机也能拍摄视频文件了（包括手机）。短片拍摄功能即数码相机具备拍摄视频文件的功能。有别于DV（数码摄像机），数码相机只可以把视频文件存放在记忆卡里面，由于记忆体的空间有限，所以视频文件的质量跟大小都比较差。集中用于数码相机拍摄短片的文件多为AVI，有少数的照相机可以MPEG4来储存视频文件。以AVI格式记录的视频文件分辨率为320 x 240，每秒16帧的速度记录图片，这样的视频文件非常大，10分钟就可以消耗2G的空间。另一种是MPEG4格式的视频文件，以分辨率为320x 240，每秒16帧的速度记录，以这种格式记录视频，体积较小。因为画质高，占容量少，MPEG4的记录模式已经在多款数码相机上使用。索尼推出的数码相机，可以分辨率为640 x 480，每秒16帧的速度记录短片，在分辨率上已经接近DV短片的720 x 576 (PAL制)，但在记录速度上，还是有所不及DV的25帧每秒。而另一种记录格式是以160 x 112的分辨率，每秒30帧的速度记录短片，在记录速度上超过了DV带，而分辨率上有所差距。一些数码相机在拍摄短片的时候，可以通过自带的麦克风进行现场录音。大部分的其它功能，例如变焦、白平衡调节等，在拍摄短片的时候都不可以使用。

目前还没有任何一款数码相机的拍摄效果能和最普通的数码摄象机的拍摄效果相比。为什么数码相机的镜头和CCD比DV大的多，摄录效果却比不上DV呢？原因还是在数码相机本身。数码相机的设计还是要考虑将来的市场定位和消费者的接受能力。要拍出优秀的视频，必须要有一套DV那样的信号处理电路。这套电路和DC的信号处理电路是完全不同的，它要复杂的多。两套信号处理电路的工作原理完全不同，信号处理的流程和方法也不一样。现阶段还无法做到同一部机器具有两套系统，在价格成本和技术条件的约束下，DV和DC只能完成自己的主要任务，顺便开发出辅助功能。

那末将来是否会合二为一呢？科学和技术的发展是无止境的。现在做不到的不等于将来做不到，很可能到时候DV和DC的成像都突破了现有模式而走到了一起。我们完全可以期待这一天的到来。