國立清華大學資訊基礎教育
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國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫 PowerPoint PPT Presentation


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國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫. 數位相機介紹. 本章大綱. 數位影像基本概念 介紹各式圖檔格式 認識數位相機 從外觀來瞭解像機 攝影理論應用 探討像機與攝影的專有名詞 採購指南 提供幾點採購注意重點. 數位影像. 以數位型態( 0 或 1 )儲存之影像圖片 影像數位的好處 可以利用影像處理軟體來做修改 可大量存放於電腦中 容易保存 易於網路上傳輸 可將圖片顯示在網頁上. 如何得到數位影像 ?. 傳統圖片、照片 必須先將它轉成「數位影像」 才能利用電腦來進行影像處理 常見的方法 利用「掃描器」將圖片掃瞄成數位檔案的影像

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國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫

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Presentation Transcript


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國立清華大學資訊基礎教育教學改進計畫

數位相機介紹


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本章大綱

  • 數位影像基本概念

    • 介紹各式圖檔格式

  • 認識數位相機

    • 從外觀來瞭解像機

  • 攝影理論應用

    • 探討像機與攝影的專有名詞

  • 採購指南

    • 提供幾點採購注意重點


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數位影像

  • 以數位型態(0或1)儲存之影像圖片

  • 影像數位的好處

    • 可以利用影像處理軟體來做修改

    • 可大量存放於電腦中

    • 容易保存

    • 易於網路上傳輸

    • 可將圖片顯示在網頁上


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如何得到數位影像?

  • 傳統圖片、照片

    • 必須先將它轉成「數位影像」

    • 才能利用電腦來進行影像處理

  • 常見的方法

    • 利用「掃描器」將圖片掃瞄成數位檔案的影像

    • 直接利用「數位像機或數位攝影機」將拍成影像輸入電腦。


Pixel

像素 (Pixel)

  • 我們在電腦螢幕上所看到的圖片,其實是由許多細微的小格點所組成的,我們把這些小格點稱為『像素』。

  • 影像大小 (Image Size)

    • 影像尺寸大小以像素點為單位

    • 例如一張圖片的大小是300*200(寬X*高)

    • 300*200=60000點,這張圖片就有6萬個像素點

  • 實際例子

    • 200萬像素的數位照相機約可以拍出1600*1200的數位照片,其實際的像素為192萬畫素。


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啥?什麼格式?

  • 常見影像圖檔格式 bmp、gif、jpg

  • 認識「檔案」

    • 顯示名稱.格式

    • 例如image01.jpg或DSC00001.jpg 之類的

      • 前面image為檔名,01是循序產生的序號代表第幾張圖,後面jpg為副檔名,整個就是它的檔案格式

  • BMP檔直接儲存這些未經處理的資料

    • 體積十分龐大

  • 其他各種體積較小的儲存格式

    • 利用壓縮演算法產生

    • JPG 格式(JPEG格式)和 GIF 格式


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BMP檔

  • 拜微軟之賜,幾乎可以說是最基本、通用的圖檔格式

  • 優點

    • 在PC上相容度一流,就算不裝任何秀圖軟體,用Windows的小畫家一樣可以看

  • 缺點

    • 沒有什麼特異功能

    • 點陣圖格式,無法壓縮,所以存檔以後會變得很大

    • 不適合網頁上應用

      • 傳輸及開啟會很慢

  • 小畫家可編輯此種檔案


Gif graphics interchange format

GIF檔 (Graphics Interchange Format )

  • 網頁上常用的圖形格式

  • 可以利用圖片切換的功能,做成類似動畫的效果

  • 優點

    • 它可以製成透明圖和動畫

    • 「非破壞性壓縮」

      • 存檔以後比原來的小很多但檔案量比JPG大

    • 圖片較不會失真

  • 缺點

    • 色彩較少只有256色


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GIF檔之特點

  • GIF採用的是LZW壓縮技術

    • 這種壓縮技術在壓縮時不會犧牲掉畫面的品質(非破壞性壓縮)

    • 和JPG不同,不能設定壓縮的比值

  • GIF只支援256色以下的色盤

    • 只支援8bit色,28=256

    • 讓GIF在圖檔的顏色處理上有一些限制

    • 侷限的顏色數卻也讓GIF有更多可以發揮的空間

      • 指定特定色盤

      • 限定特定顏色為透明色等

      • 這都是GIF在顏色設定上獨樹一格的地方


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LZW壓縮技術

  • LZW的就是通過建立一個字符串表,用較短的代碼來表示較長的字符串來實現壓縮


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GIF的實際應用

  • 一般網路用圖檔

    • GIF跟JPG一樣,都相當適合網路上使用,使網頁的瀏覽更加方便、快速

  • 透明層的運用

    • 當圖形不規則或是需要透空時,GIF就可以幫上忙

  • 製作連續的動畫檔案

    • GIF格式最特別的地方

    • 比起AVI或是MOV的檔案小了很多

    • 製作動畫檔案可以使網頁的活潑度增加

    • 但Flash 已漸漸取代

  • 文字的展現:

    • 語系不合網站亂碼

    • 用GIF圖像化文字

    • 由於GIF在儲存顏色數少的圖形時相當省檔案容量,

    • 支援透明色,所以拿來儲存圖形化文字最為適合


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GIF檔實例


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JPG檔

  • 網頁上常用的圖形格式

  • 支援不同程度的壓縮比

    • 可以視情況調整壓縮倍率

      • 壓縮比越大,品質就越低

      • 相反地,壓縮比越小,品質就越好

  • 優點

    • 壓縮率非常驚人

      • 原本1MB的圖片存成jpg檔後可能只剩下幾十K而已

  • 缺點

    • 「破壞性壓縮」存檔時可能會捨去一些不必要的像素

    • 可能造成圖片失真。不過,肉眼很難看出其中的差異


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Tiff檔

  • 可被大量採用於多種工作平台,並具有跨平台作業能力。

  • 提供多種壓縮策略,使用者可以依照自己的需求,使用合適的壓縮策略。

  • 具有豐富的色彩支援,包括 :單色、灰階、及全彩的影像格式,TIFF 皆能處理。

  • 優點

    • 「非破壞性壓縮」

      • 採用了能完全還原的「標籤壓縮策略」

  • 缺點

    • 非常佔記憶空間

      • 包含完整三原色頻道中8位元資料 => 500萬畫素下,5000000*3 = 14.3MB


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Raw檔

  • 絕大多數的 CCD 都屬於單層單色感光,再藉由後續的電腦運算解析出完整的數位影像檔案。RAW 檔就是擷取所有在影像處理之前的源頭訊號

  • 優點

    • 非常適合數位影像處理之用

    • 所需記憶容量較Tiff檔小(約一半)

  • 缺點

    • 沒有統一的規格

      • Nikon -> NEF , Cannon -> CR2

    • 需要特別的影像處理軟體


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資料來源: MR.OH!數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh24/index-oh24.htm -


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PSD檔

  • PhotoShop專用檔格式

  • 支援色層、遮罩、色頻、選取區

  • 紀錄所有PhotoShop可以處理的屬性

    • 這樣全方位的儲存如果運用得當的話

    • 幾乎可以將您創作的過程留下完整的紀錄,一遍日後的修改


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UFO檔

  • Ulead PhotoImapct的專用檔

  • PSD類似的圖檔格式

  • 能夠完整紀錄所有PhotoImapct所處理過每個物件的屬性

  • 不過在紀錄原理上則有些不同,UFO以物件來代替色層


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外接閃光燈接頭

快門及

功能選定轉盤

內建閃光燈

感應器

對焦與測光

光學景觀窗

收音孔

四倍光學變焦鏡頭

三角架固定孔

認識數位相機


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認識數位相機

外接閃光燈

望遠鏡頭

廣角鏡頭


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感光元件

  • CCD

    • (Charge Coupled Device ,感光耦合元件)

  • CMOS

    • CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互補性氧化金屬半導體)


Ccd charge coupled device

CCD - Charge Coupled Device

  • CCD為數位相機中可記錄光線變化的半導體〈如下一張〉。數位相機規格中的多少百萬像素,指的就是CCD的解析度,也就是指這台數位相機的CCD上有多少感光元件。

  • CCD上感光元件的表面具有儲存電荷的能力,當其表面感受到光線時,會將電荷反應在元件上,整個CCD上的所有感光元件所產生的訊號,就構成了一個完整的畫面。

  • 常見的標示法如 2/3“ , 1/1.8” , 1/2.7“ 等等。

    • 1” 大小的CCD,其實際寬為12.80mm、高為9.60mm

    • 傳統常見的35mm底片寬為36.0mm、高為24.0mm

  • 一般而言尺寸是值越大會越好(畫質)。


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CCD – 外觀

Sony Super HAD CCD


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CCD – 細部構造與運作原理

資料來源: MR.OH!數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh4/index-oh4.htm


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CMOS

  • 和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體,外觀上沒有什麼不同。

  • 但CMOS的製造技術和一般電腦晶片較接近,主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶 – 電) 和 P(帶 + 電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。

  • CMOS在畫素的旁邊就放置了訊號放大器,導致容易出現雜點, 特別是在處理快速變化的影像時,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。

  • 但是成本較低,耗電較少,較容易製造。


Canon

Canon 相機畫素


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鏡頭

  • 鏡頭通常由數個到十數個不等的凹凸透鏡組合而成,且多為成雙配對,再經過特殊的鍍膜處理,使景物減少耀光、折光,提高影像畫質。

13組 16片 鏡頭


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鏡頭

  • 一般而言,以鏡頭焦點距離的長短(焦距focal length-指鏡頭得是鏡片光學中心點到底片或數位相機CCD表面之距離)來分類,約為標準鏡頭、廣角鏡頭、望遠鏡頭等類。

    • 廣角鏡頭:焦距 < 50mm

    • 標準鏡頭:焦距 = 50mm

    • 望遠鏡頭:焦距 > 50mm

  • 以焦距是否可改變來分類,鏡頭又可分為變焦鏡頭與定焦鏡頭。


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鏡頭與真實焦距

  • 在數位相機普遍以前,攝影的標準大都建立在使用35mm底片的基礎上,然而,由於CCD/CMOS的尺寸大小與35底片不同,因此產生了鏡頭上所標示的真實焦距與對應到35底片上的對應焦距不同。主要會對攝影者產生影響。

資料來源: MR.OH!數位攝影講座http://www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh19/index-oh19.htm


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鏡頭與真實焦距

  • 全片幅CCD(意即CCD大小與35mm底片一樣),則無真實焦距和對應焦距不同的問題。

  • 可利用”焦段比” (FLM Focal Length Multiplier),將真實焦距換算成對應焦距,CCD越小則“焦段比”越大。

    • 1” CCD 的 FLM 為 2.7

    • 4/3” CCD 的 FLM 為 2.0

    • 1.8” CCD 的 FLM 為 1.5

  • 因為此一特性,數位相機的較具望遠特性,然而不利於廣角拍攝。

  • 17mm 廣角200mm 遠景


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鏡頭與真實焦距

  • 因為此一特性,數位相機的較具望遠特性,然而不利於廣角拍攝。

  • 17mm 廣角200mm 遠景

資料來源: http://www.fotobeginner.com/248/what-is-full-frame/


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光圈

  • 光圈 (代表符號為F)

    • 光圈值越小,進光量越多,光圈孔徑大。(可以進入的光越多)

    • 光圈值越大,進光量越少,光圈孔徑小。(可以進入的光越少)

F2.8

F11


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光圈

  • 一般F值有F1.4 、 F2 、 F2.8 、 F4 、 F5.6 、 F8 、 F11 、 F 16 、 F 22 、 F32,且不管鏡頭大或小,長或短,這些標示是固定不變!

  • 光圈的公式為 F(焦距)/ D(光圈開口的直徑);換言之,一顆 50mm的鏡頭,在光圈 F8 之下,其光圈直徑開口應為 50mm/8= 6.25mm。

  • 光圈值比為等比級數,每一格光圈的進光量即成倍數衰減,例如:F2:F2.8 的進光量比是 1:(1/2)。


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光圈-景深

光圈:F1.8

光圈:F9


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快門

  • 快門

    • 快門是控制光量進入的時間的長短。

    • 動態的拍攝體需要較快(較短)的快門時間。

  • 數位像機的快門一般約從曝光 30秒 ~ 1/1000

  • 我們常看到一些拍攝的範例說他是用250 F8

  • 這代表著他所拍的光圈大小調整為F8(比較小的孔徑),快門速度為 250分之一秒(1/250)

  • 越慢的速度越會呈現手抖動模糊不清的情況(通常要小於1/60秒,才不會受手震影響)。


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ISO 感光度

  • ISO 規定的感光度公式為 S=0.8/H (S:感光度,0.8為比例係數,H為曝光量)

  • 一般對ISO感光度的判斷,主要是依據其在影像上的表現。ISO表示的是底片對光線的敏感度。感光度越高,就越適合於在光線昏暗的場所拍攝。

  • 但使用 ISO值較高的底片,因為其感光顆粒較大,色彩的鮮豔度和真實性會受到影響。


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ISO 感光度

  • 數位像機 CCD 或 CMOS 上的開口大小都是固定,如何才能增強 ISO 呢?

  • 使用畫素混合運算!這個作法是先利用數位相機拍到極限的完整解析度照片,再利用相鄰的四個畫素縮為一個畫素,如此一來原先一個畫素的感光面積大了四倍,也就是可以增加理論值 4倍以上的 ISO 能力.


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白平衡

  • 色溫是用來量度光或光源顏色的一種量度單位,單位用 K (Kelvin) 表示。具體點說,是將「理想黑體」不斷加熱,令它發出與光源相同色光時的溫度。

  • 簡單的說就是不同的環境下有不同的色溫,就像是你開燈泡(鎢絲燈)整個畫面會變的黃黃的,連白紙看來也會黃黃的,這時候你可以開白平衡將它變的比較接近一般的色溫

  • 使用傳統銀鹽拍攝時須使用不同的濾鏡校正色溫值,或者選用特殊色溫的底片,數位相機則需用內置的白平衡模式 (White balance mode) 調校影像色溫。


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白平衡


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拍攝模式

  • P程式曝光 只管按快門,光圈與快門都由相機替您決定.

  • S快門先決 您決定快門值,相機幫您挑選適合的光圈值

  • A光圈先決 您決定光圈值,相機幫您挑選適合的快門速度

  • M手動 光圈快門請自己決定,但此時相機通常會提供一需資訊讓您參考

  • 情境模式:拍人物、風景、夜景、室內或運動


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光學變焦及數位變焦

  • 鏡頭變焦的目的在於將遠方的物體盡可能的拉近來拍,一般數位相機的變焦大約三倍左右。

  • 光學變焦是採用鏡頭內的鏡片的移動,以光學的方式將物體放大幾倍,會有些許的變形,用肉眼來看不太容易察覺出來。

  • 數位變焦是採用透過韌體上程式的演算及光學系統的配合,我們可以將被攝體再做局部放大,以插補的方式模擬出光學變焦的效果。

  • 光學變焦的影像品質勝過數位變焦,請儘量採取光學變焦的功能。


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記憶卡

  • 目前數位相機所使用的記憶卡有Compact Flash(簡稱CF)「Nikon、Canon」、Smart Media(簡稱SM)「FujiFilm、Omlympus 」、Security Disk /Multi Media Card(分別簡稱SD與MMC,可共用)、Memory Stick(簡稱MS)「SONY」、MicroDrive(簡稱微型硬體或是MD)

  • 目前已Secure Digital High Capacity (簡稱SDHC)最被廣泛使用。


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電池

  • 數位像機一般採用數顆三號電池或者專用的鋰電池

  • 充電式三號電池

    • 好處:萬一沒電了全世界各地都可以買的到,不怕不能拍的問題,而且便宜。

    • 缺點:重量較重、較難正確評估剩餘電力、一般電池撐不久

  • 專用鋰電池

    • 好處:可以準確評估剩餘電力,回電快

    • 缺點:貴、不太容易買的到,充電較麻煩


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景觀窗

  • 光學景觀窗,若有光學景觀窗則當鏡頭蓋著的時候,依然可以看到對到的地方。

  • 數位景觀窗是採用LCD顯示畫面,其大小從1.5吋~2.5吋不等,所能表示的LCD 螢幕總像素、光度也有所差異

  • 當然是越大越好囉,但須注意要保護好,別被割傷,而且手握像機時也盡量不要碰觸到。(可用螢幕保護貼保護)

  • 另外有些機種提供旋轉功能,可以讓你更容易的自拍或以各種角度去拍攝。


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17mm 廣角


200mm

200mm 遠景


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