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國立清華大學資訊基礎教育 教學改進計畫

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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  1. 國立清華大學資訊基礎教育教學改進計畫 數位相機介紹

  2. 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

  3. 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

  4. 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。

  5. 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。

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. GIF檔實例

  13. 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

  14. 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

  15. 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

  16. 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 -

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 認識數位相機 外接閃光燈 望遠鏡頭 廣角鏡頭

  21. 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)

  22. 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）。

  23. CCD – 外觀 Sony Super HAD CCD

  24. 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

  25. 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。

  26. Canon 相機畫素

  27. 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

  28. 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。

  29. 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

  30. 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

  31. 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/

  32. 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

  33. 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)。

  34. 光圈-景深 光圈:F1.8 光圈:F9

  35. 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)。

  36. 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。

  37. 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.

  38. 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。

  39. 白平衡

  40. 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

  41. 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。

  42. 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。

  43. 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

  44. 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。

  45. 17mm 廣角

  46. 200mm 遠景

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