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相机组成 镜头焦距 视场角 清晰度的概念(一)

时间:2021-12-13 02:23:00

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相机组成 镜头焦距 视场角 清晰度的概念(一)

一、相机组成

相机是由感光元器件(cmos或ccd)和镜头组成,光线经过镜头,折射到感光元器件上,由光转换成电信号,经过处理器芯片采集电信号,转换成数字信号,经过数字处理,存储到存储芯片,保留为文件,或直接把数字信号传输到显示器,显示器最终把数字信号,转换成电信号,液晶显示器把电又转换成了光信号,使人眼观看到图像,图像质量清晰度取决于感光元件处理光信号的精度,和液晶显示器转换精度。

1、相机模组

模组由镜头和感光器件组成图

2、光电转换图

光子经感光器件,转换成电子。

3、采集电信号,图片

处理器,根据设置(如、图片大小,频率)采集电信号,电压信号,也就是模拟信号,最终输出图片数据,

4、模拟信号到数字信号

有些处理器内部还会将电信号转换为数字信号,经过处理(白平衡,对比度),再输出到后端。

5、物理图像到人眼的过程

周围存在的、人眼可以感观的画面,经过相机采集,到处理,到显示器,到人眼的过程。

二、视场角

镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角就是镜头视角,对于相同的成像面积,镜头焦距越短,其视角就越大。对于镜头来说,视角主要是指它可以实现的视角范围,当焦距变短时视角就变大了,可以拍出更宽的范围,但这样会影响较远拍摄对象的清晰度。当焦距变长时,视角就变小了,可以使较远的物体变得清晰,但是能够拍摄的宽度范围就变窄了。

三、焦距

定义:透镜中心到光聚集之焦点的距离。

焦距决定视场角,也就是能看到的范围。(长焦镜头)焦距越长,视场角越小;(广角镜头)焦距越短,视场角越大,对于人眼,双眼的焦距将近35mm,能看到64°的视场;当用单眼的时候,焦距增加至50mm,只能看到46°的视场。

1、计算焦距

以50mm镜头,全画幅机身为例。镜头焦距 F = 50mm镜头视角宽度 A全画幅相机感光器对角线长度约为43mm。视角宽度A可以等效于底边为43mm高为50mm的等腰三角形的顶角的大小。tan(A/2 )=43/2 ÷ 50=0.43ctan0.43=A/2A=2xctan0.43≈46.5°

其他焦段可以用以下公式(焦距为F)

A=2xctan(21.5/F) 对角线宽度

或、

tanA = 0.5widthdy/f = 0.5width/(f/dy)= 0.5width/fy = x

FOV = 2*arctan(x)

四、镜头与感光器件与清晰度

不同的相机,可以搭配不同的镜头,和感光元器件,那么采集得到的图像质量,大小,清晰度,就有所差异,由下表和上面图片可知,物理焦距越大,镜头和感光元器件越小,成像大小就越小,拍摄同等清晰度的的图片,成像距离越远。

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