Transcript 把你變成0與1 - 數位相機/攝影機

數位攝影概論
許舜斌
Outline 1/2
成像原理
 結構
 感光元件
 鏡頭
 曝光
 快門
 光圈

Outline 2/2
ISO
 白平衡
 攝影
 教學短片
 數位格式
 影像端子
 結論

成像原理 1/2
成像原理 2/2
回Outline
數位相機結構
觀景系統 1/2
觀景系統 2/2
數位攝影機結構
回Outline
感光元件 1/29
感光元件 2/29
 CCD
(Charge Coupled Device)，
感光耦合元件
感光元件 3/29
當CCD感光時，每個感光像素上依光量多
寡累積相對應的電荷，並在感光結束後將各
個電荷採序列的方式送到訊號放大器，以提
供數位訊號處理器運算成數位影像。另外，
由於CCD採用單一通道，故感光效率較慢且
傳送電荷訊號時須外加電壓造成耗電量較大；
但也因為單一通道，可有效減少電荷傳送過
程與訊號放大時所產生的雜訊。
感光元件 4/29
 CMOS
(Complementary Metal-Oxide
Semiconductor)，
互補性氧化金屬半導體
感光元件 5/29
CMOS傳送像素的通道不需外加電壓來傳
送電荷，能立刻讀取電荷訊號，較CCD省電，
感光效率也較快。另外，CMOS在每個感光像
素旁都設計一組訊號放大電路，因此當像素
越多時，越容易因電路間的訊號干擾而出現
雜訊。
感光元件 6/29
感光元件 7/29
大部分的消費型數位相機，由於成本考量，
都僅使用單片感光陣列。由於CCD及CMOS
僅能感應光的強弱，無法分辨顏色，因此在
每個像素上還會加上 “RGB”濾色片，只讓單
一原色的光線通過進而使感光像素進行感光。
因為人眼對綠色較為敏感，為了模擬人眼的
視覺，濾色片會以1個紅、1個藍及2個綠為一
組的陣列方式排列。
感光元件 8/29

Bayer濾色片
感光元件 9/29

除了使用單片CCD或CMOS搭配濾色片來感
應三原色外，現在也有Foveon X3與3CCD等
技術，以多片感光陣列分別感應三原色，以
還原真實色彩。
感光元件 10/29

Foveon X3
感光元件 11/29

Foveon X3
感光元件 12/29

3CCD
利用稜鏡將光線分成三原色光，再以多片感
光陣列分別記錄。
感光元件 13/29

微型鏡頭
感光元件 14/29

SuperCCD
ISUPER CCD畫素是45度回轉成蜂巢式排列，斜
向比水平和垂直狹窄，所以水平、垂直方向解析度
較高。
感光元件 15/29

SuperCCD
感光元件 16/29
CCD
CMOS
設計
單一感光器
感光器連結放大器
靈敏度
同樣面積下較高
感光開口小低
（Fill Factor 因感光開口大，較高）
成本
線路品質影響良率
高
整合製程
低
解析度
結構複雜度低
高
傳統技術較低
新技術擺脫面積限制，可達全片
幅
雜訊比
單一放大器主控
低
多元放大器，誤差大
高
耗能比
需外加電壓導出電荷
高
畫素直接放大
低
反應速度
慢
快
製造機具
特殊訂製機台
可以使用記憶體或處理器製造機
感光元件 17/29

電路結構之完整比較
感光元件 18/29

差異分析：
1.
ISO ：CMOS 每個畫素包含了放大器與A/D轉換電路，過多
的額外設備壓縮單一畫素的感光區域的表面積，因此在相同
畫素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會低於
CCD。
雜訊：由於CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，
如果以百萬畫素計，那麼就需要百萬個以上的 ADC 放大器，
雖然是統一製造下的產品，但是每個放大器或多或少都有些
微的差異存在，很難達到放大同步的效果，對比單一個放大
器的CCD，CMOS最終計算出的雜訊就比較多。
2.
感光元件 19/29

差異分析：
3.
耗電量：CMOS的影像電荷驅動方式為主動式，感
光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放
大輸出；但CCD卻為被動式， 必須外加電壓讓每個
畫素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常
需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD 還必須要
有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅動電壓
使 CCD 的電量遠高於CMOS。
感光元件 20/29

差異分析：
4.
解析度：由於 CMOS 每個畫素的結構比 CCD 複雜，
其感光開口不及CCD大， 相對比較相同尺寸的CCD
與CMOS感光器時，CCD感光器的解析度通常會優
於CMOS。但如果跳脫尺寸限制，目前業界的CMOS
感光原件已經可達到1400萬 畫素 / 全片幅的設計，
CMOS 技術在良率上的優勢可以克服大尺寸感光原
件製造上的困難，特別是全片幅 24mm-by-36mm 這
樣的大小。
感光元件 21/29
差異分析：
5. 成本：CMOS 應用半導體工業常用的 MOS制
程，可以一次整合全部周邊設施於單晶片中，
節省加工晶片所需負擔的成本 和良率的損失；
相對地 CCD 採用電荷傳遞的方式輸出資訊，
必須另闢傳輸通道，如果通道中有一個畫素
故障（Fail），就會導致一整排的 訊號壅塞，
無法傳遞，因此CCD的良率比CMOS低，加
上另闢傳輸通道和外加 ADC 等周邊，CCD的
製造成本相對高於CMOS。

感光元件 22/29

尺寸說明：
大多數 DSC 消費型數位相機的 CCD 長寬比，依
然沿襲 1950 年代電視規格標準剛制訂時 4：3的標
準。
感光元件 23/29

尺寸說明：
常用的 CCD 尺寸並不是『單位』而是『比例 』。
業界通用的規範就是 1英吋 CCD Size = 長 12.8mm X
寬 9.6mm = 對角線為 16mm 之對應面積。
例如: 1/2“ CCD Size 的對角線就是 1”的一半為
8mm，面積約為 1/4；1/4“ 就是 1”的1/4。
感光元件 24/29

常見尺寸比較：
感光元件 25/29

尺寸說明：
等同傳統底片面積的 CCD 或 CMOS 因為所使用
的長寬比由 4：3放成3：2，就不以『英吋』作為表
達方式，而改為 Full Frame 或 35mm Film Size （面
積：36×24mm）直接稱呼，比這小一號的稱為 APS
（25.1×16.7mm） / APS-C size（23.7×15.6mm）。
感光元件 26/29

尺寸說明：
近來，為了補足 APS-C 以下的 CCD 尺寸空間，
由日本 Olympus 主導的 4/3 系統（比一般消費型數
位相機的 1吋型CCD 再大上 1/3 （22.5 ÷ 16mm）），
但比例不是 3：2 而是 4：3 ，是故沿用『英吋』的
稱法，命名為 4/3 或是 1又 1/3 系統。
感光元件 27/29

常見尺寸比較：
感光元件 28/29

此 inch 與 彼 inch？
這個問題必須回到1950 從第一代電視機開始說
起，當時的電視機和現在所使用的CRT 或映像管電
視大同小異，但有一個最大不同點就是那時候的螢
幕是『圓』的！對於當時的電視工程師來說，從
Tube 中發射出來的電子線本就會繞著圓形軌道散佈，
因此，將螢幕做成圓形是理所當然的事。
感光元件 29/29

此 inch 與 彼 inch？
對於大多數的消費者來說，圓形螢幕實在太難適
應了，最後還是將螢幕裁成『方』型，已爭取大眾
的認同。然而如何在『圓中取方』得到最大的面積，
後來的工程學界看法不一定相同，但通常裁切比例
維持在 1.4～1.6之間，這之中並沒有一定的數學式。
不過在描述尺寸大小時，仍維持 50年代的傳統，把
『圓』形概念套用到『方』型螢幕上，以英吋來表
達。
回Outline
鏡頭 1/36

鏡頭是影像品質的最大關鍵，為有良好的鏡
頭，才能拍出畫面清楚、色彩飽和的照片。
鏡頭 2/36

焦距：
當光線以接近平行的方通過一片鏡片，會
在鏡片後方聚集成一點，稱為焦點；鏡片中
心點與焦點的距離則稱為焦距。
鏡頭 3/36

等效焦距：
大部分的消費型數位相機感光元件尺寸都
比底片小，只能擷取畫面中央的影像，因此
當鏡頭接上相機時，會發現取景角度變窄，
主體變大，有如傳統底片機使用更長焦距的
鏡頭一樣。
鏡頭 4/36

等效焦距：
鏡頭 5/36

常用等效焦距參考表：
鏡頭焦距
傳統135底片
APS-C (1.5倍)
APS-C (1.6倍)
4/3系統 (2倍)
16-35mm
16-35mm
24-53mm
26-56mm
32-70mm
28-70mm
28-70mm
42-105mm
45-112mm
56-140mm
70-200mm
70-200mm
105-300mm
112-320mm
140-400mm
300mm
300mm
450mm
480mm
600mm
鏡頭 6/36

畫角：
畫角是鏡頭可以拍攝範圍的角度，當鏡頭
焦距越短，畫角越大，取景畫面就能容納更
多的景物；鏡頭焦距越長則畫角越小，畫面
中可容納的景物就少。
鏡頭 7/36

不同焦距的畫角：
鏡頭 8/36

鏡頭口徑：
一般鏡頭上都會標一個數字，例如52mm、
58mm、67mm…等，指的是鏡頭前方的口徑
大小，主要是在為鏡頭加裝濾鏡時的依據。
鏡頭 9/36

有效口徑：
鏡頭口徑與鏡頭光圈大小並無直接關係。
真正與光圈值有關的是有效口徑。有效口徑
決定了鏡頭的最大進光量，也就決定了鏡頭
的最大光圈值。
光圈值＝鏡頭焦距／有效口徑
鏡頭 10/36

有效口徑：
鏡頭 11/36

光圈
變焦鏡的光圈分成兩種，恆定光圈與非恆
定光圈。兩者的差異在於非恆定光圈的最大
光圈會隨著焦距改變，非恆定光圈則否。
鏡頭 12/36

恆定光圈
鏡頭 13/36

非恆定光圈
鏡頭 14/36

恆定光圈與非恆定光圈：
一般來說，恆定光圈鏡頭的光學品質會比
較好，加上變焦時不會改變光圈值，因此使
用上更有彈性，但缺點是價位較高、重量較
重且體積較大。
鏡頭 15/36

放大倍率：
是指鏡頭在最近對焦距離下，拍攝物體大
小與感光元件上成像大小的比率，如標示1:4
則代表感光元件上的成像大小只有實物的1/4
；若標示1:1就表示在最近對焦距離下，感光
元件上的成像大小，就會與實物一樣大。
鏡頭 16/36

放大倍率：
焦距長短也會影響放大倍率，當焦距越長
時鏡頭中最後的鏡片，離感光元件的距離就
越遠，使得成像被放大。相同條件下，
100mm的鏡頭拍攝的畫面比例，會是50mm鏡
頭的兩倍。
鏡頭 17/36

防手震：
為提高在低速快門下，手持相機拍照的成
功率，因此在鏡頭上設計防手震機制，讓安
全快門即使降低2~3級也能拍出清楚的相片。
鏡頭 18/36

防手震：
一般來說防手震機制是由兩組感應器及矯
正影像的光學鏡片所組成。當感測器感應到
鏡頭震動時，會判斷震動方向，並使矯正鏡
片往同方向修正，來降低影像模糊程度。
鏡頭 19/36

防手震：
鏡頭 20/36

防手震：
鏡頭 21/36

防手震：
鏡頭 22/36

防手震與畫質：
在相機沒有震動的疑慮時(如使用腳架或是
快門速度高於安全快門時)，最好將防手震功
能關閉，以免修正機至持續動作，反而使畫
面模糊。
鏡頭 23/36

定焦式鏡頭：
此類鏡頭的焦距固定無法改變，因此在取
景時，必須自行移動來改變相機與物體間的
距離，才能改變取景範圍。
鏡頭 24/36

1.
2.
3.
4.
定焦式鏡頭的特性與應用：
光學品質佳：定焦鏡由於只有一個焦距，因此設計
上更為容易，故光學品質通常較佳。
變形抑制能力優：定焦鏡在抑制變形能力表現會比
變焦鏡來得好。
大光圈：定焦鏡大多會搭配大光圈，可營造更淺的
景深或在低光源時取得較快的快門。
體積小重量輕：同樣由於設計簡單，鏡片數量通常
較少，因此有體積小重量輕的優勢。
鏡頭 25/36

定焦鏡抑制變形：
左下圖為變焦鏡所拍攝，右下為定焦鏡所拍。觀
察可發現左下圖建築有些變形。
鏡頭 27/36

變焦式鏡頭：
顧名思義，就是可以改變焦距的鏡頭，讓
使用者可在固定位置上改變取景範圍，因而
使得取景更加容易。
鏡頭 28/36

變焦式鏡頭的特性與應用：
1.
增加攝影的變化：在曝光期間改變焦距，可呈現出
動態的感覺。
光圈會隨焦距改變：一般變焦鏡大多非恆定光圈，
因此光圈值會隨焦距改變。
提高測光準確性：利用變焦功能在測光時拉進至測
光位置進行測光，完成測光後再回復至原來構圖位
置進行拍攝，即可減少其他區域的光線干擾。
光學品質較差：一般來說變焦範圍較大的鏡頭，在
光學品質、色彩飽和度的表現往往都不盡理想。
2.
3.
4.
鏡頭 29/36
變焦鏡增加攝影的變化：
在拍攝曝光過程中變焦，
使靜態影像產生動態感。

鏡頭 30/36

標準鏡頭：
是指拍攝畫角與一隻眼睛所看到範圍相近
的鏡頭。實質定義則必須依照底片的對角線
長來制定。以36x24mm的底片來說，對角線
長大約是43mm，因此該底片的標準鏡頭一般
定義在50mm左右的焦距。
鏡頭 31/36

1.
2.
標準鏡頭的特性與應用：
視覺效果與人眼相似：標準鏡頭畫角猶如人眼的延
伸，而光學特性也相似，不會有廣角鏡頭變型的問
題。
對焦快速準確：由於標準鏡頭設計上較簡單，使得
對焦工作僅需移動少數鏡片即可完成。
鏡頭 31/36

廣角鏡頭：
是指焦距在50mm以下的鏡頭，一般常見的
有35mm、28mm等焦距。若是在28mm以下的
鏡頭則稱為超廣角鏡頭。廣角鏡頭的畫角都
很大，因此能夠涵蓋更多的拍攝內容，呈現
寬闊的效果。
鏡頭 32/36
廣角鏡頭的特性與應用：
1. 更深的景深範圍：由於焦距較短，所以廣角
鏡有較深的景深效果。
2. 明顯的變形：由於畫角較大，容易使影像產
生變形。

鏡頭 33/36
廣角鏡的明顯變形：
利用廣角鏡的變形特性
，來凸顯人物輪廓，使觀察
者留下深刻印象。

鏡頭 34/36

望遠鏡頭：
是指焦距大於50mm以上的鏡頭，一般來說
望遠鏡頭可以將遠處的景物拉進，效果猶如
近看，因此常用來表現主體特寫。
鏡頭 35/36

望遠鏡頭的特性與應用：
1.
更淺的景深效果：由於焦距較長，因此很容易製造
淺景深的效果，達到凸顯主體的效果。
產生壓縮感：從視覺上看起來，望遠鏡頭所產生的
壓縮感，會使主體與背景之間的距離變近，間接過
濾複雜的背景，達到展現單一主體的視覺效果。
2.
鏡頭 36/36
望遠鏡頭產生的壓縮感：
望遠鏡頭可造成視覺
上的壓縮感，使主體與背
景前後的距離看起來比實
際更近，達到展現主體的
效果。

回Outline
曝光 1/8

是指光線通過鏡頭到達感光元件，使感光元
件感光進而產生影像的過程。曝光控制則是
在控制進入感光元件的光量多寡，通常稱為
曝光量。精確的曝光是獲得良好的影像的關
鍵之一。
曝光 2/8

曝光值(Exposure Value, EV)：
是由光圈大小及快門速度組合的參數，這
組數值決定了拍攝時的曝光值。曝光值是一
個人為的參數，目的在讓使用者能夠以數值
的方式了解曝光量。
曝光 3/8

曝光值＝光圈＋快門
此假設的前提為當感光度ISO固定為100時
，光圈F1與快門1秒的EV值都等於0，之後光
圈或快門每增加1級的EV值就加1，如此推演
就能得到各級光圈或快門所對應的EV值。
曝光 4/8

EV值與光圈快門級數對照表：
E
V
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
光
圈
1
1.4
2
2.8
4
5.6
8
11
16
22
32
45
64
快
門
1
1/2
1/4
1/8
1/15
1/30
1/60
1/125
1/250
1/500
1/1000
1/2000
1/4000
依照上表，光圈F11搭配快門1/30秒的EV值為
7+5=12，也可藉由光圈F8配合快門1/60秒得
到。因此相同曝光量可藉由不同的光圈和快
門組合得到。
曝光 5/8

曝光值參照表：
快
門
EV
光圈
1
1/2
1/4
1/8
1/15
1/30
1/60
1/125
1/250
1/500
1/1000
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.8
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
4
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
5.6
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
8
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
11
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
16
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
22
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
32
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
曝光 6/8

EV與ISO的關係：
以上都是在ISO 100的情況所得到的EV值，
若ISO改為200、400、800等等，EV值也要跟
著調整。調整機制為ISO每增加一級，EV值
就加1；ISO每下降一級，EV值就減1。
曝光 7/8

EV與ISO值對照表：
ISO
12
25
50
100
200
400
800
1600
±EV
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
+4
曝光 8/8

控制曝光的機制：
由以上的介紹可以發現，快門、光圈以及
ISO是決定控制曝光的三大元素。光圈控制單
位時間光線通過的量；快門控制曝光的時間
；ISO則控制感光元件對於光線的靈敏度，
ISO越高感光元件越靈敏。
回Outline
快門 1/18

快門是控制曝光量的機制之一。除了控制曝
光時間外，快門的另一個功能就是表現影像
靜態或動態的視覺效果。
快門 2/18

高速快門有凍結動態影像的效果
快門 3/18

慢速快門拍攝
移動中的物體
，可表現出動
態效果
快門 4/18

快門的表示方式：
快門速度以數字大小表示，越大快門速度
越快，曝光量越少；越小快門速度越慢，曝
光量越多。
快門 5/18

快門的構造與原理：
快門的構造大致可分成簾幕式快門、鏡頭
快門以及電子快門三種。一般相機通常是使
用簾幕式快門，錄影機通常則是使用電子快
門。鏡頭快門由於是裝置在鏡頭上，因此每
個鏡頭都需要裝一個快門，成本過高，因此
很少被使用。
快門 6/18

簾幕式快門
裝置在感光元件之前，分成前簾與後簾，
前簾負責打開快門讓感光元件曝光，後簾則
是負責關閉快門，結束感光動作。快門時間
即為前後簾動作的時間差。
快門 7/18

簾幕式快門
快門 8/18

簾幕式快門
快門 9/18

簾幕式快門
快門 10/18

簾幕式快門
快門 11/18

簾幕式快門
快門 12/18

簾幕式快門
快門 13/18

電子快門
電子快門以導通的方式讓感光元件進行感
光，再以斷電的方式結束曝光。導通時間即
為快門時間。
快門 14/18
如何決定快門速度？
1. 被攝物體的移動速度
2. 被攝物體與攝影機的距離
3. 被攝物體移動的方向

快門 15/18

被攝物體的移動速度
物體移動快，就必須用較快的快門速度，
才能在瞬間捕捉其動作。但某些時候也可用
低速快門來拍攝快速移動的主體，以表現動
態感。
快門 16/18

被攝物體與攝影機的距離
物體移動速度固定的情況下，若離攝影機
越近，則會感覺速度越快，因此快門速度就
要快一些；相對的若物體距離遠，快門速度
就能設定慢一點。
快門 17/18

被攝物體移動的方向：
物體移動方向
速度感
快門速度
橫方向
最明顯
較快
斜方向
中等
次之
縱方向
最不明顯
較慢
快門 18/18

安全快門：
是指手持攝影機拍攝時，快門速度應高於
鏡頭焦距的數字，否則可能會造成相機震動
，影響成像品質。例如使用50mm的鏡頭，則
手持拍攝時的安全快門速度至少要1/60秒；若
使用105mm的鏡頭，則快門速度至少要1/125
秒。
回Outline
光圈 1/17

光圈是由許多金屬片所組成的一個口徑，用
來控制進入攝影機的光量，此外也能改變影
像視覺效果，甚至對影像品質也有一定程度
的影響。透過改變口徑大小，可以控制曝光
量；視覺效果則是能表現焦點前後所形成的
景深效果，除了主體清晰外，還能利用前景
與背景來敘述主體，呈現視覺上的效果。
光圈 2/17

光圈的定義：
光圈以F來表示，數值從1開始，如F1、
F1.4、F2.8…等。而F1代表眼睛透過鏡頭所看
到的亮度感與沒有透過鏡頭所感受到的程度
相同。
光圈 3/17

光圈級數的由來：
若有一個最大光圈值為1的鏡頭，想將它的
進光量減半，就必須將其光圈開口面積減半
。因為面積與口徑的平方成反比，因此面積
減半同等於將口徑縮小成 1 2  1/ 1.4 ，若再將
近光量減半則口徑縮成1/2，依此類推。
光圈 4/17

光圈級數：
由F1開始將光圈面積減半可得正級數F1.4
、F2、F2.8、F4、F5.6等。為了讓曝光量更為
準確，因此又在這些級數中穿插一些副級數
。通常分成1/2級與1/3級。
光圈 5/17

光圈級數：
光圈 6/17

光圈的稱呼：
光圈在稱呼上，數字越大代表光圈越小，數字越
大表示光圈越大。而攝影術語所說的光圈開大或縮
小，指的是口經大小而不是數字大小。
光圈 7/17

光圈與景深的關係：
在同一個曝光值下，快門與光圈能有許多
不同的組合方式。雖然得到的曝光量相同，
但不同的光圈大小卻會得到不同的景深效果
。
光圈 8/17

景深：
是指影像焦點位置，也就是最清晰處，前
後，人眼所能接受的清晰範圍。若光圈放大
，焦點前後清晰的區域就會變小，也就是光
圈大景深淺；若光圈縮小，則清晰區域就會
變大，也就是光圈小景深深。
光圈 9/17

景深：
光圈 10/17

影響景深的要素：
三個條件
六個定律
光圈大小
光圈越大景深越短；光圈越
小景深越長
攝影距離的遠近
距離越近景深越短；距離越
遠景深越長
鏡頭焦距的長短
鏡頭焦距越長景深越短；鏡
頭焦距越短景深越長
光圈 11/17

景深較淺：
光圈 12/17

景深較深：
光圈 13/17

光圈大小與影像品質：
光圈除了控制曝光、調整景深外，對於鏡
頭的光學品質也有絕對關係。一般而言鏡頭
的最大光圈並不是成像品質最佳的光圈，因
為鏡頭是由許多凹凸透鏡所組成，因此會有
鏡片中間與旁邊厚度不均的情況。此時將光
圈開到最大，也就使用了鏡頭的邊緣，使畫
面產生收縮誤差，降低成像品質。
光圈 14/17

最大光圈時，由於鏡片中間與邊緣厚度不同
，導至折射率不同，所以遠離鏡片中心的光
線無法準確聚焦
到焦點上，成像
品質因此變差。
光圈 15/17

適當的光圈下，光線只能通過鏡片中間部分
，因此折射率
較接近，使得
光線能準確集
中在焦點上，
進而提高成像
品質。
光圈 16/17

此外，攝影時若使用最小光圈，也不是理想
的光圈，由於當光線通過極小的孔徑時，若
孔徑長度與波長接近時，就會在孔徑後方產
生繞射的現象，也就是原有的光線無法完全
集中，且會以發散的方式投射在鏡片上，當
這些光線透過鏡頭折射後，會在原先清晰的
焦點附近另外產生模糊的焦點，最後造成影
像模糊。
光圈 17/17

使用最小光圈時，光線通過光圈，在光圈後
方產生繞射光線，影響成像品質。
回Outline
ISO感光度 1/2

ISO代表感光元件對於光線的敏感程度。在同
樣的曝光量下，當感光度加倍時，感光元件
對於光線的敏感度也會加倍，ISO400所需的
光量只需ISO200的一半。也就是說，在同樣
的曝光條件下，感光度越高，快門速度越快
；而感光度越低，快門速度就需變慢。
ISO感光度 2/2

ISO與影像品質：
ISO感光度
低
高
影像銳利度
銳利
模糊
雜訊表現
少
多
色彩飽和度
高
低
色偏現象
輕微
嚴重
階調層次
平順
不平順
照片放大品質
優
劣
回Outline
白平衡 1/8

白平衡對於影像效果都有非常大的影響。攝
影時往往會發現影像與實際觀察有所偏差，
這個現象叫做色偏。白平衡簡單的說就是一
種校正相機或攝影機的色彩機制。同一個物
體在不同光源底下以人眼觀察會呈現不同的
顏色，例如黃昏的光線往往會把其他物體染
紅，而色溫就是用來說明光源的色彩。
白平衡 2/8

什麼是色溫？
黑體在受熱時會開始發光，在受到不同溫
度時會發出不同顏色的光，由低溫時的紅色
光逐漸變成高溫的藍色光。。
The figure below illustrates the relative amounts of energy at each wavelength
across the visible spectrum, for a 'black body' at 3200K, 5000K, 6500K, and 300K.
白平衡 3/8

常見光源色溫值：
光源種類
色溫範圍
陰天
6000~6300K
閃光燈
5600~5800K
日光(太陽光)
5200~5500K
螢光燈(日光燈)
4000~4300K
鎢絲燈
2800~3400K
白平衡 4/8

白平衡設定高於環境色溫時，影像會呈現較
暖的色系；白平衡低於環境色溫時，則是以
冷色系呈現；白平衡近似於環境色溫時，影
像則會近似於實際景物。
白平衡 5/8

色溫事實上不會對相機或是攝影機產生太大
影響，相機或攝影機只是忠實記錄該色溫下
的影像，但與觀察者的色彩認知有所不同，
因而產生色偏，因此白平衡事實上是一種心
理補償，有時候甚至還能利用白平衡來製造
特殊的效果。
白平衡 6/8

白平衡設定高於
環境色溫，影像
會呈現較暖的色
系。
白平衡 7/8
白平衡近似於環
境色溫時，影像
則會近似於實際
景物。

白平衡 8/8

白平衡設定低於
環境色溫，影像
會呈現較冷的色
系。
回Outline
攝影 1/12

說到攝影就必須先了解甚麼是影片。由於人
眼有視覺暫留的現象，當圖片連續切換的速
度在1/24秒以上，即會讓人眼產生連續感。運
用這個原理，我們可用連續圖片來呈現視覺
上連續的感覺，此連續圖片即為所謂的影片
。而攝影機做的就是在短時間內拍攝許多連
續圖片。
攝影 2/12

Frame與Field：
所謂的 frame，簡單的說就是整張影像；而
field可以說是半張影像，因此可由兩個field合
成一個frame。field的產生與p及i相關，其中p
，Progressive，為逐行掃描；而i，Interlaced
，則代表為隔行掃描，先掃描奇數行再掃偶
數行。
攝影 3/12

逐行掃描所得的影像：
攝影 4/12

隔行掃描所得的影像：
攝影 5/12

以逐行掃描方式，無論是攝影或是放映影像
，都需要相當程度的頻寬。為了降低頻寬，
往往會改採以隔行掃描。而frame對應的掃描
方式為p，相對地，field為i。雖然隔行掃描的
方式可以降低頻寬，但在重建影像中快速移
動物體時往往會在輪廓的地方出現失真。
攝影 6/12

隔行掃描在重建影像中快速移動物體時往往
會在輪廓的地方出現失真。
攝影 7/12
常見的電視播放規格：
1. NTSC
2. PAL

攝影 8/12

NTSC(National Television System Committee)：
1952年美國國家電視標準委員會所制定的彩色電
視廣播標準。每秒有29.97個frame，掃描線有525條
，逐行掃描，畫面比例為4:3，解析度為720×480。
目前台灣及日本都是使用這個系統。
攝影 9/12

PAL (Phase Alternating Line)：
1967年由德國所提出的彩色電視廣播標準，
逐行倒相。通常是每秒25個frame ，625條掃
描線，但在不同國家略有不同。
攝影 10/12

快門與frame rate
以NTSC系統為例，f/p (frame per second)約
為30，也就是一秒鐘會送出30張影像。在60i
的格式下，一個frame有兩個field，由每秒60
個field構成30f/p，用連續拍攝的角度來看，
就表示一秒鐘內要拍六十張圖片。再以簡單
的30p來說明，也就是一秒要放送30張影像，
那麼攝影機的快門就必須設定成1/30秒嗎?
攝影 11/12

快門與frame rate
快門可以是1/15秒、1/30秒、1/60秒甚或是
1/4 秒、1/5秒等等。若以1/100秒的快門拍攝
30p的影片，則表示這30張圖片的感光時間都
是1/100秒，而在電視上則是以每秒30張的速
度放映這些圖片。
攝影 12/12

快門與frame rate
若以1/15秒的快門，則會在一秒鐘的時間裡
拍下15張圖片，每張圖片的感光時間都是1/15
秒，而在電視上放映時還是會送出每秒三十
張圖片，而中間不足的圖片則以重複的方式
播送，也就是一張圖片會續放映兩次。
回Outline
攝影短片1/4
攝影短片2/4
攝影短片3/4
攝影短片4/4
回Outline
數位影像格式 1/3

JPEG: Joint Photographic Experts Group，是目
前數位相機支援最廣泛的檔案格式。特點是
壓縮效率高，但由於是採lossy壓縮，因此檔
案細節往往容易損失，造成影像品質降低。
數位影像格式 2/3

TIFF: Tagged Image File Format，特點是可確
保影像不會失真。但由於該格式是採lossless
的方式，因此檔案體積會相當龐大，不但消
耗記憶卡空間，也會拉長儲存時間，嚴重時
甚至會影響到連拍或搶拍時的順暢度。
數位影像格式 3/3

RAW: RAW檔基本上是一個泛稱而非檔案格
式。更精確的說，它其實是數位相機感光元
件擷取原始影像資料的通稱。特點是保留自
感光元件所擷取到的原始影像資料。RAW檔
的好處是，事後可以透過軟體來修正拍攝的
偏差，如曝光不足、色偏等，更深一層的意
義則是可依個人需求調整影像，而非受限於
相機。
數位影音格式 1/6

AVI: Audio Video Interleave，也就是視訊音訊
交叉存取格式，1992年時由微軟所推出。由
於只要遵循其標準，任何編碼方式都能使用
於AVI檔案中，也就是說AVI有很好的擴充性
，也因為其良好的擴充性，AVI得到許多編碼
技術的支持，逐漸變的完善。而雖然AVI有良
好的相容性及畫質優等優點，但AVI檔案往往
都過大。
數位影音格式 2/6

MPEG: Motion Picture Experts Group，與AVI
不同，MPEG不是一種格式，而是編碼方式。
包含了MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4，由於
MPEG-2的蓬勃發展，使得MPEG-3在尚未完
成時就遭到淘汰。大部分的VCD都是使用
MPEG-1進行編碼，一部120分鐘的影片，經
MPEG-1壓縮後可得到大約1.2G檔案。而在
DVD的製作上，則是使用MPEG-2做為其編碼
工具，甚至在某些HDTV或高要求的視訊編輯
，都會使用到MPEG-2。
數位影音格式 3/6

同樣若以MPEG-2壓縮一部120分鐘的影片，
大約會得到4-8G大小的檔案，當然其畫質是
MPEG-1無可比擬的。至於MPEG-4，這是目
前很熱門的一種視訊格是。由於其無論是在
畫質或是音效上，效果都不輸DVD太多，而
若以VCD的畫質為目標，同樣一部120分鐘的
影片，以MPEG-4進行壓縮後可得到約
300MB的檔案。
數位影音格式 4/6

Dvix&XivD: 這個編碼技術是由微軟的
mpeg4v3經修改後得到的，使用MPEG-4做為
壓縮。發展初期，Dvix原本是以開放原始碼
的方式推出，在網路上吸引了很多人進行修
正。當Dvix發展至5.0版時，Dvix卻突然宣布
Dvix為商業軟體，當初為Dvix修改的開發者
不甘被利用，又推出名為XviD的壓縮格式。
無論是Dvix或是XviD都能在壓縮檔案大小的
同時，保留良好的畫質及音效，因此也成為
許多人愛用的一種格式。
數位影音格式 5/6

MOV: Quick Time(MOV)是由蘋果公司所推出
的視訊格式，原本都只在蘋果電腦中使用，
後來才慢慢開始支援微軟系統。目前其有四
個版本，而4.0版的壓縮率最高。
數位影音格式 6/6

RM: Real Media，一開始就是定位在網路流通
視訊，雖然其檔案小到即便使用56K數據機也
能連續放映，但其畫質卻是令人不敢恭維。
由於RM檔從頭到尾都是使用同一種編碼率，
無論是靜止畫面或是動態影像使用同一種壓
縮率反而是一種浪費。後來的RMVB就是針
對這個部份進行修正，而VB指的就是可變的
編碼率(Variable Bit Rate)。
回Outline
影像端子 1/12

Composite Video: 俗稱AV端子，家用影音系
統常會以此端子來傳送類比視訊。一般通常
是黃色的RAC端子，另外再配上紅色和白色
的RAC傳送音訊。但其訊號品質容易受到線
材影響，解析度大約在350-400條。由於其使
用的是類比訊號，在轉換至數位訊號時容易
出現雜訊，因此通常不建議使用在數位裝置
上。
影像端子 2/12

Composite Video
影像端子 3/12

S-Video: S代表Separate，其將影像資訊分成視
訊亮度訊號及視訊色度訊號，其目的在於避
免影像輸出時亮度與色度訊號相互干擾。其
畫質比起AV端子較為細膩，解析度大約在
400-500條，但由於頻寬不大，因此不適合使
用在高解析度的影像上。另外必須注意其傳
輸品質很容易受到距離影響，一般超過五米
後可能就會有畫質的損失。
影像端子 4/12

S-Video
影像端子 5/12

VGA: Video Graphics Array，常見的電腦視訊
輸出，是IBM於1987年提出的電腦螢幕之類比
訊號標準。雖然以目前的標準看來已過時，
但VGA依然還是許多製造商所共同支援的標
準。VGA會在輸出時將數位影像訊號轉換成
類比高頻訊號，但在不同裝置輸出同一影像
時，可能會出現兩者訊號強度不同的狀況。
影像端子 6/12

VGA
影像端子 7/12

DVI: Digital Visual Interface，也是一種視訊介
面標準，不同於VGA，DVI直接將數位資訊
傳送至數位顯示器，因此不會有VGA需將數
位資訊先轉換成類比訊號傳送，再將類比訊
號轉回數位訊號播放的問題。 DVI介面確保
了所有資訊在傳過程中都採數位格式，避免
因格式轉換而受到干擾，產生雜訊。
影像端子 8/12

DVI
影像端子 9/12

HDMI: High Definition Multimedia Interface，
是一種將視訊及音訊全數位化的傳輸介面。
其是以DVI做為基礎，但提供了更高的頻寬，
因此可傳輸沒有經過壓縮的音訊及視訊。由
於HDMI可在同一條纜線中同時傳送音訊及視
訊，因此可以大幅的降低系統配置的難度。
影像端子 10/12

此規格在訂定之初，設定最大畫素傳輸率為
165 Mpx/sec(頻寬4.96Gbps)，已能支援1080p
每秒六十張畫面；但為了應付未來可能的需
求，在HDMI 1.3版規格中將傳輸率擴升至340
Mpx/sec(頻寬為 10.2Gbps)。
影像端子 11/12

早期的HDTV由於頻寬無法負荷，通常都會採
用1080i。1080i會先掃描單數垂直畫面，接著
再掃描偶數畫面，因此頻寬僅需1080p的一半
。但在遇到高速移動的物體時，會在物體輪
廓的地方出現晃動的狀況。1080p的解析度為
1920×1080，常見的frame rate有24、25及30。
影像端子 12/12

HDMI
回Outline
結論 1/4

數位相機的技術已經逐漸成熟了，未來一定
將是數位相機取代所有的傳統相機，因為數
位相機具有的優點實在太多了，雖然目前仍
有一些瓶頸需要突破，但是為了因應未來資
訊傳輸快速的時代，也唯有數位相機能夠擔
當此重責大任。
結論 2/4

數位相機的出現給了我們的生活帶來一個全
新境界，不僅可以節省很多的金錢與時間，
而且數位相機也將成為生活中的一部份，可
以拍照、錄音、甚至攝影，把生活當中的回
憶儲存起來。而同時也希望台灣的電子產業
能夠把握這龐大的商機，再次創造台灣的經
濟奇績。
結論 3/4

雖然相機也能捕捉影像留住回憶，但卻遠比
不上能夠完整重現當時影像及聲音的攝影機
。雖然除了數位攝影機外還有很多裝置如手
機、相機等能夠錄影，雖然在技術上也還有
很大的改良空間，但就目前而言數位攝影機
的錄影能力無論是在錄影時間或是品質上仍
舊遙遙領先其他裝置。
結論 4/4

相信在未來的幾年內，數位攝影機的技術無
論是在其解析度或是frame rate上將會逐漸成
熟，並帶動市場價格更趨近一般化，使得數
位攝影機成為家庭時光的一份子，讓每個人
都能更輕鬆記錄歷史瀏覽回憶。
回Outline
參考文獻 1/2
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司，第2-2 – 2- 13頁、第2-72 – 2-79頁(2005)。
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電腦繪圖與設計雜誌，150期，2000年九月號，第三波資
訊。
AT.5 影像平台