数码照相机成像的缺点及提高摄影质量的方法

    0 引 言

    当前越来越多的消费者购买和使用了数码相机，一般人们使用的时候很关心像素高低等问题，那么就产生了为什么1 000像素的便携式数码相机成像的质量不如 600 万像素的单镜头反光相机；并且使用同一机器，经验不同的摄影者获得完全不同的效果。在此，笔者根据自己多年使用相机的经验分析其原因并提出解决的方法。

    1 数码相机成像存在的问题

    1.1 宽容度较小

    数码相机的感光原器件与传统相机一样也存在着感光宽容度的问题，通常被称为数码相机的“动态范围”。动态范围越大，表明记录影调的范围就越大，拍摄出的图像层次和色彩越丰富。将宽容度对应成光圈级数，黑白负片的宽容度大约是 7～9 级，彩色负片的宽容度大约是 7 级左右，彩色反转片和数码单反相机的宽容度则大约是 5～6 级（通常认为数码单反相机的宽容度是 5 级，许多软件都将直方图分成 5 个区域（图 1），实际上应该是接近 6 级）。根据测试，一般数码单反相机高光过度不能超过 2 级，暗部不足不能低过 3 级[1]。目前数码相机感光器件的宽容度还不如胶片（彩色负片），尤其是中低档数码相机更是如此。

    1.2 容易出现噪点

    数码相机的噪点（noise）也称为噪声、噪音，主要是指 CCD（CMOS）将光线作为接收信号接收并输出的过程中所产生的图像中的粗糙部分，也指图像中不该出现的外来像素，通常由电子干扰产生[2]。看起来就像图像被弄脏了，布满一些细小的糙点。平时所拍摄的数码照片如果用个人电脑将其缩小以后再观看，也许就注意不到。不过，如果将原图像放大，那么就会出现本来没有的颜色（假色），这种假色就是图像噪点（图 2）。

    1.3 容易产生摩尔纹

    在数码相机拍摄的景物中，如果有较密的纹理，照片中常常会出现莫名其妙的水波样的条纹（图 3）。这就是摩尔纹（moire patterns，即叠纹）。数码相机的 CCD（CMOS）感光器的感光单元具有一定的空间频率，如果影像中的条纹的空间频率与感光单元的空间频率相近，就会有一些条纹正好落在感光单元上，而另一些落到两个感光单元之间，形成差拍，产生摩尔纹。图 4 是两组空间频率略有差异的条纹，它们左端黑线位置相同，由于间隔不同，向右边逐渐过渡，黑色线条就不能重合了。图 5 将两组条纹重叠，稍微拿远一点看，就可以看到典型的摩尔纹图案了。

    数码相机拍摄的照片中产生摩尔纹的原理与上例相似，如果将其中的一组条纹看作感光单元、另一组看作影像中的条纹，感光单元上的信号会周期性地变化，形成摩尔纹。绝大多数数码相机的感光单元是三四种颜色交替排列的，这种情况下就会产生彩色摩尔纹。传统相机使用胶片记录影像的过程中不存在规律分布的像素，也就没有固定的空间频率，所以也就不会出现摩尔纹。