單以結(jié)構(gòu)性上來看,數(shù)位單眼相機(DSLR)和一般數(shù)位相機(DC)最大區(qū)別,在於數(shù)位單眼相機的感光元件前方有設(shè)置一個反光鏡,而一般數(shù)位相機則是直接透過液晶螢?zāi)唬↙CD)取景。除此之外,DSLR還有哪些特殊設(shè)計?以下我們就來介紹數(shù)位單眼相機的結(jié)構(gòu)及工作原理吧!
按下數(shù)位單眼相機的快門前,光線從鏡頭進入相機內(nèi)部,透過斜斜的反光板,將那道光向上反射給五棱鏡,其作用最終射入觀景窗內(nèi),而我們便是經(jīng)由觀景窗來觀察拍攝物體以及決定構(gòu)圖。相較於一般數(shù)位相機的電子觀景窗,數(shù)位單眼相機的光學(xué)觀景窗更為精確,即便在昏暗的光線條件下也能拍攝出清晰影像,而且色彩也更加真實。
當按下快門時,數(shù)位單眼相機的反光板向上翻轉(zhuǎn),位於感光元件前方的快門簾開啟,感光元件在感光後透過對信號的分析和處理,將影像資訊儲存於記憶卡內(nèi),一張數(shù)位照片就此產(chǎn)生。反光板是個很特殊的配備,卻也阻礙了數(shù)位單眼相機小型化的發(fā)展,這也是數(shù)位單眼相機無法擁有如同消費機般輕巧便利外型的最重要原因。
▲反光板升起前/後,數(shù)位單眼相機工作示意圖。
▲左邊為DSLR金屬機殼架構(gòu)圖,右邊的則是機身透視圖。
透過結(jié)構(gòu)透視圖和數(shù)位單眼相機的金屬機殼架構(gòu)圖可以看出,數(shù)位單眼相機是由各式各樣的電子和光學(xué)零件所組成,為了能更有效地保護這些零件,數(shù)位單眼相機大多擁有一個輕質(zhì)金屬材質(zhì)的機身骨架,因此數(shù)位單眼相機相較一般數(shù)位相機更加堅固耐用。
五棱鏡
五棱鏡和反光板一樣,都是數(shù)位單眼相機特有的零件。五棱鏡位於相機的前端,而也正是數(shù)位單眼相機前端突起的原因,即便目前市面上的數(shù)位單眼相機所使用的五棱鏡,有著體積上或大或小的差異,但工作方式和原理卻仍是相通的。
▲數(shù)位單眼相機內(nèi)部的五棱鏡。
影像處理晶片
影像處理晶片在數(shù)位影像的生成過程中發(fā)揮著重要的作用,當原始數(shù)位信號被感光元件收集後,它們被送入影像處理晶片,影像處理晶片再為數(shù)位影像進行色彩校正,如白平衡處理以及影像處理後,數(shù)位照片最終才能被存入記憶卡中。
▲影像處理晶片。
感光元件
感光元件取代了傳統(tǒng)底片,可說是數(shù)位單眼相機的心臟。感光元件並非單獨存在,它的前方是低通濾鏡,光線在成像光路中容易引起多次反射,對某些圖案會產(chǎn)生摩爾紋,而低通濾鏡的主要作用便是消除摩爾紋,降低「紫邊」現(xiàn)象。新一代數(shù)位單眼相機的感光元件還具有自動清潔灰塵的功能,避免於在戶外更換鏡頭時灰塵進入機身的困擾。
▲數(shù)位單眼相機的機身零件之一。
▲ 帶有自動清潔功能的感光元件。
快門和光圈
快門零件安裝在感光元件的前端,快門速度的高低決定了感光元件的曝光時間,快門和光圈一起控制著鏡頭的進光量??扉T的機械結(jié)構(gòu)是從傳統(tǒng)底片時代延續(xù)下來的,每當拍攝者按下快門按鈕,相機都會發(fā)出清脆的快門閉合聲。
快門的工作方式也影響著其壽命。不同級別的數(shù)位單眼相機,快門的壽命亦有所不同,入門級的數(shù)位單眼相機一般為幾萬次,而專業(yè)級別的則可達十萬次以上。其實在使用數(shù)位單眼相機時,無需擔心快門的壽命,因為快門即便發(fā)生故障,仍可以進行更換。
▲快門開啟和閉合的工作示意圖。
▲快門零件。
光圈零件不在數(shù)位單眼相機機身內(nèi)部,而是在鏡頭內(nèi),光圈開啟的大小同樣影響著數(shù)位單眼相機的進光量。光圈結(jié)構(gòu)通常由多個光圈葉片所組成,它會根據(jù)設(shè)定來決定開口的大小。光圈值用F來表示,光圈值越小,拍攝時的開口越大;而光圈值越大,拍攝時的開口越小。
▲光圈的結(jié)構(gòu)示意圖和光圈零件。
光圈和快門的工作原理
光圈和快門是數(shù)位照片中兩個經(jīng)常被提到的拍攝元素,它們也是數(shù)位單眼相機中兩個重要的工作元件??傊?,光圈和快門一起決定數(shù)位單眼相機的進光量。
在相同光線條件下,一張照片要獲得正確曝光,若快門開啟的時間越長,則光圈開啟的開口就要越??;若快門開啟的時間越短,光圈需開口就要越大。不同的鏡頭,其內(nèi)部光圈零件的結(jié)構(gòu)也不盡相同,主要的區(qū)別在於光圈的葉片數(shù),以及可以達到的最大開口。光圈葉片數(shù)越多,拍攝的照片焦外成像效果越好;光圈的開口越大,鏡頭的性能也就越出色。
對焦系統(tǒng)的原理與作用
拍攝時調(diào)整鏡頭內(nèi)部焦點(折射鏡)和感光元件的距離,使拍攝物體在感光元件上清晰成像的過程稱為對焦。拍攝物體在觀景窗上由模糊到清晰的過程稱為合焦。
數(shù)位單眼相機可以根據(jù)其測量出的拍攝距離,來驅(qū)動鏡頭自動調(diào)整焦點並完成對焦,這種技術(shù)被稱為自動對焦,它是相機發(fā)展史上的技術(shù)革新。由於考慮構(gòu)圖美感,畫面的主體大多並不位於對焦屏的畫面中心,因此數(shù)位單眼相機都擁有多個對焦點,它們從中心向四周分部。對焦點越多,其覆蓋的焦點範圍越大,對焦性能就越強。
▲自動對焦感應(yīng)器。
▲某款數(shù)位單眼相機對焦屏中,對焦點的分佈情況。
測光是什麼?
光圈和快門共同決定了相機的進光量,也就是曝光值,究竟一張數(shù)位照片需要什麼樣的曝光值才能正確曝光呢?測光,正是測定相機所需要正確曝光量的過程。
許多老式相機都不具備測光系統(tǒng),必須仰賴豐富的經(jīng)驗和記憶,方能於一連串不同天氣、光線條件下做出正確的曝光組合。如今,數(shù)位單眼相機已擁有功能強大的測光系統(tǒng),它會根據(jù)環(huán)境光的強弱和相機的測光設(shè)定,而後提供光圈和快門的數(shù)值。
測光的原理其實並不複雜,數(shù)位單眼相機會以最暗處和最亮處之間的平均值18%灰的亮度作為基準,然後假定拍攝物體的亮度也是18%灰,測光後得到的曝光值便會將拍攝物體在數(shù)位照片中正確還原為18%灰亮度所需要的進光量。
不同數(shù)位單眼相機的測光系統(tǒng)的精確程度、測光模式的功能都有所不同,不過即拍即看的便利性可以輕易地避免拍攝失敗,因此測光在數(shù)位攝影中的技術(shù)地位降低了。玩家們可以在拍攝後根據(jù)照片的效果,重新調(diào)整曝光值來完成拍攝,因此只需瞭解測光的概念和測光模式的使用,就可以應(yīng)付任何複雜的拍攝場景了。
▲Canon相機的測光元件
感光元件的Size和鏡頭焦距的親密關(guān)係
儘管全片幅數(shù)位單眼相機的感光元件面積更大,等同於傳統(tǒng)底片,但市場上絕大多數(shù)的數(shù)位單眼相機都是APS-C片幅,因為APS-C片幅的數(shù)位單眼相機的感光元件在製作良率上更成熟,價格也更加合理。短期內(nèi),全片幅數(shù)位單眼相機感光元件的製作成本難以降低,導(dǎo)致其暫時無法迅速普及。而在未來很長的一段時間內(nèi),數(shù)萬元的主流數(shù)位單眼相機,都仍將維持APS-C片幅這一規(guī)格。
▲APS-C片幅數(shù)位單眼相機的感光元件。
▲全片幅數(shù)位單眼相機的感光元件。
感光元件面積變化的最顯著改變,是影響了數(shù)位單眼相機的拍攝視角。因為相同焦段的鏡頭在配合APS-C片幅數(shù)位單眼相機工作時,由於感光元件面積的縮小,鏡頭的成像圈中,只有中心部分被記錄下來,因此APS-C片幅的數(shù)位單眼相機和全片幅數(shù)位單眼相機在使用同一款鏡頭時,其所拍攝的焦段會完全不同。技術(shù)的顛覆改變了鏡頭的焦距,因此焦距轉(zhuǎn)換係數(shù)誕生了。APS-C 片幅的數(shù)位單眼相機的等效焦距 = 鏡頭焦距 ×轉(zhuǎn)換係數(shù)(Nikon為1.5,Canon為1.6)
▲成像圈的大小對比原理圖。