1.1 数码相机原理及结构

数码相机现今已经是普罗大众获取影像的普遍方式了，随着人们生活水平的提高，以前只有专业人士才使用的数码单反照相机也像日常消费品一样逐步走入百姓的家庭中。但是这类相机相对繁复的操作让使用者在拿到相机时往往无处着手，所以本书的开始要了解的是：什么是数码相机，它的特点有哪些，我们应该如何了解并使用它。这些问题是学习数字摄影的基础，那么首先介绍数码相机的成像原理和相机结构。

1.1.1 什么是数码相机

数码相机是数字技术产生后相机成像方式和成像载体数字化的新型设备，是胶片时代的相机称谓因其特征而命名的新称谓。实际上数码相机基本是以传统相机原理为基础加入数字技术的照相机，还有部分因为技术的革新又衍生出新技术的相机。延续胶片时代的命名习惯，有单反相机、旁轴相机等称谓。我们着重学习了解单反类型的数码相机。

单反，是以相机的取景方式和结构命名的相机类型。其取景方式是通过单镜头反光系统取景，并通过这枚镜头完成曝光的相机系统（图1.1）。这个称谓是相对在其之前生产的双镜头反光取景相机而命名的。双反相机拥有两个镜头，一个用于取景，一个用于拍摄（图1.2）。单反相机结构的优点是解决了双反相机两个镜头所造成的视差，取景器看到的影像和相机拍到的影像几乎没有差别。所以，单反相机在取景、拍摄时的操作都非常便利。

单反相机在拍摄时，一旦按下快门，反光镜就会立刻弹起来，镜头的光圈也会自动收缩到预先设定的大小，同时快门按照设定速度打开，感光元件感光，这几个功能部分复位后，曝光结束。这就是我们常说的单反技术的工作过程，具备这种结构和工作方式的数码相机就是数码单反照相机。

1.1.2 相机的成像原理

相机的成像的基本原理为小孔成像原理。

小孔成像是人们最早认知的影像术，小孔结构简单，但可以产生变化万千的图像。在密闭的空间中，光线通过直径很小的孔，使物体的影像投射在室内的墙壁上，形成了独特的成像特性。早在2300多年前的战国时期，中国古代的科学家墨子就进行了“小孔成像”的实验，发现了“小孔成像”的光学原理。《墨经》中有“景倒，在午有端”“景光之人煦若射，下者之人也高，高者之人也下”的记载（图1.3），这是世界上对小孔成像的最早论述。北宋时期的沈括在前人研究小孔成像的基础上做了许多实验，所著《梦溪笔谈》对小孔成像也有详尽的记载。公元350年，欧洲的亚里士多德在其所著《Problemata》一文中首次提到针孔镜箱的原理；1100年，阿尔哈森曾就针孔镜箱的应用和反射定律的原理作了论述；在13世纪出现了利用小孔成像原理制成的暗箱，人们可以通过其描画景物。现今无论再高端的摄影技术，追根溯源都是从“小孔成像”原理中发展过来的，只不过小孔已经被高分辨率镜头所替代。