数字成像及感光成像相比
发布时间:2017-01-16
1839年第一张照片的诞生轰动了世界,感光成像成为学术界、产业界关注的焦点。直至今天,人们仍然在该领域做着不懈的研究,以期达到更加理想的成像效果。但是,随着计算机技术的不断发展,数字化成为社会发展的趋势,数码相机进入人们的生活,成为传统感光介质强有力的对手。特别是在印刷领域,数码相机以其时效性、方便性、灵活性等优势深得新闻报业的青睐。
两种不同的成像技术的区别是什么,在印刷领域应当如何选择,对许多印刷者来说非常重要。下面针对两种技术的不同优势作对比分析。
1、从成像原理来分析
从成像原理上看,传统感光成像是通过摄影镜头将客观景物成像在涂有感光乳剂的胶片上,并使其表面发生光化学反应。胶片表面的化学反应程度由带有图像信息的光强分布和曝光时间所决定,因此曝光后的胶片能够以潜像的方式记录图像。经过曝光的胶片在暗室条件下通过显影和定影处理,得到带有固化了的被摄景物图像的底片。底片再经过照相放大机的投影物镜进一步成像在涂有感光乳剂的相纸上,经过对相纸的显影和定影处理,便可得到我们通常意义上的照片。
数字成像是通过光学元件获取所摄景物光信号,光信号转换成模拟电信号,再经过模数转换,将电信号转成数字信号,压缩后存入存储卡,形成数字图像的。数字成像与传统感光成像在成像介质上有本质的区别:传统相机以卤化银为感光记录材料,而数码相机将光、电、机融合为一体,用电荷耦合元件CCD/CMOS和存储卡分别作为图像的转换和记录元件。存储卡中的图像信息可以输出到计算机中进行后期处理。通过打印机、光盘刻录机或彩扩机等设备可以分别把图像输出到纸张、光盘、相纸等不同的介质上。
从二者的成像原理可以看出,感光成像是连续调模拟成像,而数字成像是离散取样后的数字成像。数字成像的离散取样精度取决于其硬件采样精度。数字成像效果要想达到感光成像的连续调效果,其采样精度要达到很高(约20μm),但从目前数字成像采样硬件CCD/CMOS的精度来看,尚难以达到感光成像的精度。因此在进行高档彩色画册(如采用120反转片或散页片)印刷时,最好选用传统高档感光成像方法来获取图像。而在一般印刷领域,特别是报业印刷中,较高像素(500~600万)数字成像完全可以替代感光成像。
2、从二者的优势上分析
首先,数字成像具有许多感光成像所无法比拟的优势:
①瞬间显示摄影效果
数字成像可以通过数码相机的液晶显示屏在拍摄照片后瞬间重现拍摄的效果。
②允许重拍
即便是最优秀的摄影师也无法保证他的每一次拍摄都能得到完美的画面。数字拍摄可以立即删去不满意的图像,直至每张画面都达到满意为止。
③便于图像后处理
传统摄影底片或照片的特技处理需要经验相当丰富的专业人员来操作,具体加工过程相当复杂和繁琐。数字成像得到的数字图像可直接输入计算机,并使用计算机图像处理软件进行特技处理。无论是数码相机商提供的处理软件还是Photoshop均可提供强大的图像处理功能。其对比度校正、曝光校正、色彩重建和多图像合成等特技处理手段是传统摄影底片或照片处理所无法比拟的。
④拍摄方便,传输快捷
数码相机和传统相机相比,机体更小巧、更轻便,而且容量稍大的存储卡的存储量相当于几个胶卷,这样便省去了频繁更换胶卷的麻烦。再者,数码相机以数字信号的方式记录影像,最终以计算机图像文件格式保存图像,因此完全可以利用一切最先进的现代通信手段进行快速传输,如直接在Internet上传输,还可以通过卫星地面工作站作超远距离的图像传输。在当前的信息时代中,数码相机对于提高新闻图像信息的传输速度,争取新闻的时效性具有特殊的意义。
⑤可准确复制和长期保存
由于光学传递函数的限制,对传统照片的复制必然会在一定程度上损失部分信息(在冲扩、扫描时或多或少总有损失),从而降低照片的质量。而且传统光化学底片和照片的保存对环境条件要求高。而数字成像得到的数字影像在复制过程中不损失任何信息,而且以计算机文件形式保存的数字图像可以长久保存在硬盘和光盘中。
⑥色彩还原好
常规的彩色胶片和相纸由蓝、绿、红三层乳剂叠加构成,在感光过程中,除感蓝层之外,感绿层和感红层都能同时不同程度地感受其他色光,造成互补色吸收过量,影响色彩的饱和度。虽然可以采用各类滤色镜予以校正,但很难完全消除。而数码相机以CCD芯片上的电特性变化来取代卤化银胶片上的化学变化,按入射光强弱产生不同大小的电流,从而得到不同阶调层次的影像。CCD上不直接记录颜色,它是通过微型彩色滤色片阵列(CFA),将蓝、绿、红光的数字信号分别记录在不同的CCD光敏单元上,所记录的位深数是8位,也就是说整个成像系统能产生256×256×256种颜色,图像色彩还原要比卤化银胶片好。
⑦清晰度高
相对于相同像素数目的照片,从感觉上看,数码照片比传统照片要清晰些,这主要是明锐度造成的。数码照片的明锐度比传统照片要高。这一点是由两方面原因造成的:一方面CCD对于反差的再现比胶片要好一些(CCD的MTF值可以明显高于1);另一方面,数码影像的边缘锐利,尤其是大面积CCD的专业数码相机的明锐度更高。
同样,感光成像也具有许多数字成像不可取代的优势:
①细节再现性好
感光成像中卤化银胶片可以捕捉连续的色调和色彩,而数字成像中CCD元件在较暗或较亮的光线下会丢失部分细节,这是因为目前CCD元件所采集图像的像素低于感光成像图像的像素数。极少数大幅面数码相机虽可达几千万像数,但价格惊人。
②连拍功能强
数码相机每拍摄一张照片,都要对数据进行清除、压缩和存储,这需要一定的时间,所以两次拍摄之间得有2~7秒的间隔?而传统相机不存在拍摄延迟的问题,可以抓拍到精彩的瞬间,特别是在抓拍体育活动镜头。
两种不同的成像技术的区别是什么,在印刷领域应当如何选择,对许多印刷者来说非常重要。下面针对两种技术的不同优势作对比分析。
1、从成像原理来分析
从成像原理上看,传统感光成像是通过摄影镜头将客观景物成像在涂有感光乳剂的胶片上,并使其表面发生光化学反应。胶片表面的化学反应程度由带有图像信息的光强分布和曝光时间所决定,因此曝光后的胶片能够以潜像的方式记录图像。经过曝光的胶片在暗室条件下通过显影和定影处理,得到带有固化了的被摄景物图像的底片。底片再经过照相放大机的投影物镜进一步成像在涂有感光乳剂的相纸上,经过对相纸的显影和定影处理,便可得到我们通常意义上的照片。
数字成像是通过光学元件获取所摄景物光信号,光信号转换成模拟电信号,再经过模数转换,将电信号转成数字信号,压缩后存入存储卡,形成数字图像的。数字成像与传统感光成像在成像介质上有本质的区别:传统相机以卤化银为感光记录材料,而数码相机将光、电、机融合为一体,用电荷耦合元件CCD/CMOS和存储卡分别作为图像的转换和记录元件。存储卡中的图像信息可以输出到计算机中进行后期处理。通过打印机、光盘刻录机或彩扩机等设备可以分别把图像输出到纸张、光盘、相纸等不同的介质上。
从二者的成像原理可以看出,感光成像是连续调模拟成像,而数字成像是离散取样后的数字成像。数字成像的离散取样精度取决于其硬件采样精度。数字成像效果要想达到感光成像的连续调效果,其采样精度要达到很高(约20μm),但从目前数字成像采样硬件CCD/CMOS的精度来看,尚难以达到感光成像的精度。因此在进行高档彩色画册(如采用120反转片或散页片)印刷时,最好选用传统高档感光成像方法来获取图像。而在一般印刷领域,特别是报业印刷中,较高像素(500~600万)数字成像完全可以替代感光成像。
2、从二者的优势上分析
首先,数字成像具有许多感光成像所无法比拟的优势:
①瞬间显示摄影效果
数字成像可以通过数码相机的液晶显示屏在拍摄照片后瞬间重现拍摄的效果。
②允许重拍
即便是最优秀的摄影师也无法保证他的每一次拍摄都能得到完美的画面。数字拍摄可以立即删去不满意的图像,直至每张画面都达到满意为止。
③便于图像后处理
传统摄影底片或照片的特技处理需要经验相当丰富的专业人员来操作,具体加工过程相当复杂和繁琐。数字成像得到的数字图像可直接输入计算机,并使用计算机图像处理软件进行特技处理。无论是数码相机商提供的处理软件还是Photoshop均可提供强大的图像处理功能。其对比度校正、曝光校正、色彩重建和多图像合成等特技处理手段是传统摄影底片或照片处理所无法比拟的。
④拍摄方便,传输快捷
数码相机和传统相机相比,机体更小巧、更轻便,而且容量稍大的存储卡的存储量相当于几个胶卷,这样便省去了频繁更换胶卷的麻烦。再者,数码相机以数字信号的方式记录影像,最终以计算机图像文件格式保存图像,因此完全可以利用一切最先进的现代通信手段进行快速传输,如直接在Internet上传输,还可以通过卫星地面工作站作超远距离的图像传输。在当前的信息时代中,数码相机对于提高新闻图像信息的传输速度,争取新闻的时效性具有特殊的意义。
⑤可准确复制和长期保存
由于光学传递函数的限制,对传统照片的复制必然会在一定程度上损失部分信息(在冲扩、扫描时或多或少总有损失),从而降低照片的质量。而且传统光化学底片和照片的保存对环境条件要求高。而数字成像得到的数字影像在复制过程中不损失任何信息,而且以计算机文件形式保存的数字图像可以长久保存在硬盘和光盘中。
⑥色彩还原好
常规的彩色胶片和相纸由蓝、绿、红三层乳剂叠加构成,在感光过程中,除感蓝层之外,感绿层和感红层都能同时不同程度地感受其他色光,造成互补色吸收过量,影响色彩的饱和度。虽然可以采用各类滤色镜予以校正,但很难完全消除。而数码相机以CCD芯片上的电特性变化来取代卤化银胶片上的化学变化,按入射光强弱产生不同大小的电流,从而得到不同阶调层次的影像。CCD上不直接记录颜色,它是通过微型彩色滤色片阵列(CFA),将蓝、绿、红光的数字信号分别记录在不同的CCD光敏单元上,所记录的位深数是8位,也就是说整个成像系统能产生256×256×256种颜色,图像色彩还原要比卤化银胶片好。
⑦清晰度高
相对于相同像素数目的照片,从感觉上看,数码照片比传统照片要清晰些,这主要是明锐度造成的。数码照片的明锐度比传统照片要高。这一点是由两方面原因造成的:一方面CCD对于反差的再现比胶片要好一些(CCD的MTF值可以明显高于1);另一方面,数码影像的边缘锐利,尤其是大面积CCD的专业数码相机的明锐度更高。
同样,感光成像也具有许多数字成像不可取代的优势:
①细节再现性好
感光成像中卤化银胶片可以捕捉连续的色调和色彩,而数字成像中CCD元件在较暗或较亮的光线下会丢失部分细节,这是因为目前CCD元件所采集图像的像素低于感光成像图像的像素数。极少数大幅面数码相机虽可达几千万像数,但价格惊人。
②连拍功能强
数码相机每拍摄一张照片,都要对数据进行清除、压缩和存储,这需要一定的时间,所以两次拍摄之间得有2~7秒的间隔?而传统相机不存在拍摄延迟的问题,可以抓拍到精彩的瞬间,特别是在抓拍体育活动镜头。
下一条:数字成像的性能特点
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