1.3　数码相机和胶片相机的区别

胶片相机也被称为银盐相机，不过在本书中，我们将以往使用银盐胶片的相机统称为胶片相机。那么，数码相机和胶片相机有什么区别呢？对于这个问题，你会怎么回答？数码相机不需要使用胶片，拍摄后马上就可以看到照片，可以用计算机浏览，后期调整起来也更加容易，还可以很方便地上传到博客和网页上进行分享……从用途和使用方法来看，与胶片相机相比，数码相机有各种各样的特点和优点。

那么，它们在结构上又有什么差异呢？从各自的成像原理来说，数码相机和胶片相机有相似的部分也有不同的部分。相似的是从光进入镜头到保存图像的部分；不同的则是从保存图像到电子显影的部分。为了理解数码相机的基本工作原理，我们需要先通过插图比较一下数码相机和胶片相机之间的差异，了解成像的整个过程。

胶片相机：利用胶片的化学变化记录图像

图像（照片）的形成过程如图 1.29 所示。在胶片相机中，光通过镜头投射到胶片上，胶片发生化学变化，从而成像。将相机对准被摄体并按下快门按钮时，光进入镜头，使胶片的感光层（含有卤化银粒子和色素的胶片乳剂面）发生化学反应，图像由此显影。对于拍摄好的胶片，要注意不能让它的感光层再次碰到光。在拍摄完成后，需要把胶片从相机里拿出来，送到 DPE 商店进行冲洗。用不了多久，照片就可以冲洗并打印好。

图 1.29　胶片相机成像原理

^{在使用胶片相机时，光进入镜头，使胶片产生化学变化，图像由此被记录下来。冲洗胶片并打印后，我们就可以看到实际的照片。}

经过这一系列过程，人们才能看到拍摄好的照片。不过，如果自己拥有暗房，也可以自己冲洗胶片，无须去 DPE 商店。不管怎样，一般来说，图像显影到胶片之前的工作都由胶片相机负责，冲洗和打印照片则由 DPE商店负责。

或许很多人有过这样的经历：每家 DPE 商店冲洗和打印出来的照片的颜色和亮度不尽相同。对于胶片中的图像，在冲洗时要先调整颜色和亮度再打印出来。因此，即使是相同的胶片，打印后的照片颜色也会略有不同，有时甚至是完全不同。

数码相机：图像传感器捕获图像并显影

直到最终成像为止，数码相机的工作原理与胶片相机都是基本类似的。在数码相机中，光通过镜头折射到图像传感器时，图像传感器会释放电子，接下来信号处理电路会将电子瞬时转换成电信号，然后图像，也就是颜色和形状信息就会以数字信号的形式被记录下来。图像传感器也被称为感光元件，一般有 CCD 和 CMOS 传感器两种。常用于表示数码相机性能的“×× 万像素”指的就是图像传感器的像素数。像素数越多，图像细节的呈现就越精细，所以数码相机的技术难题就在于色彩表现和光圈大小的控制。关于图像传感器的详细介绍，请参照第 4 章。

此时的数码相机成像被称为 RAW 数据（原始数据），和胶片一样，人眼是看不到这种图像的（不可见图像）。接下来就是数码相机与胶片相机的不同之处了。数码相机会在相机内部对这个不可见图像进行显影，并将其转换成人眼可见的图像，显示在液晶监视器上，或者最终转换成图像文件保存到 CF 卡等记录媒体中（图 1.30）。

图 1.30　数码相机成像原理

^{数码相机不使用胶片，而是使用图像传感器把接收的光转换成电子，进而通过内部的 IC 芯片计算电子的数量并进行数据化。对于这样的数据，需要先在数码相机内部进行显影处理使之可视，然后才可以将其直接转换成图像显示在液晶监视器上。}

像这样比较数码相机和胶片相机各自从拍摄到保存图片为止的过程，就可以知道它们的工作原理其实是非常相似的。区别就在于光在经过镜头后是投射到胶片还是图像传感器上。

但是，接下来的处理就有很大差异了。如果是胶片相机，到这里就算完成任务了，但如果是数码相机，接下来就还得继续发光发热。

图像传感器把接收的光转换为电子，再转换为电信号，进而由内部的数字信号处理电路瞬时转换成数字信号，存储为图像原始数据（RAW）。接着，还要调整白平衡和清晰度，并进行伽马校正等显影操作，才能将图像原始数据转换成人眼可见的图像。

经过处理的图像将被压缩，并被存储到记录媒体中。完成这一系列工序的速度和图像的完美程度可以说也体现了数码相机的性能（图 1.31）。

图 1.31　数码相机从拍摄到文件保存的过程

^{整个过程全都在数码相机的内部进行。图像压缩①通常使用不可逆的压缩方式来缩小文件的大小；图像压缩②使用的是可以避免图像劣化的可逆式压缩方式，有时甚至完全不压缩。}

另外，如果是使用胶片相机拍的照片，选择的 DPE 商店不同，冲洗出来的照片的色调和对比度就可能不同。同样，在被摄体于数码相机内部被显影和处理为彩色图像的过程中，对色调和对比度的处理也会呈现出各家相机制造商的特点。以前，这个图像化的工序是由数码相机内部搭载的用于进行数字信号处理的 IC 芯片 DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）完成的。但是，最近图像的大小越来越大，而且人们又希望获得越来越快的连拍速度，实现更高级的色彩表现，所以各制造商就开发了拥有自主知识产权的数码相机专用 IC 芯片，并将其搭载于数码相机上。这种 IC 芯片也被称为影像处理器，比较知名的有佳能的 DIGIC、索尼的 Bionz、尼康的 EXPEED、松下的维纳斯、宾得的 PRIME、卡西欧的 EXILIM 和富士胶片的高速实时图像处理引擎等。