數碼相機的工作原理
景物――鏡頭（光學(xué)系統）――CCD芯片或CMOC芯片（圖像傳感系統）――ADC模數轉換器――DSP數字處理器（微電腦處理器）――存儲卡――顯示屏――電腦――打印機
數碼相機的工作可以分為以下三個(gè)階段：
一、第一個(gè)階段為“獲取景物”階段
數碼相機獲取景物的原理和傳統相機是完全一樣的，都需要有一個(gè)實(shí)際的景物在那里，通過(guò)鏡頭將該景物反射出來(lái)的強度、明暗度各異的光線(xiàn)照射到圖像傳感器上。
二、第二個(gè)階段為“數字處理”階段
（強光、弱光、明亮的光、暗光、明暗之間的光）光→電荷→數字信號→可視圖像
１、光圖像捕捉與光電轉換
當數碼相機將被攝景物的影像聚焦在CCD芯片的傳感器上，CCD芯片中的圖像傳感器中的光電二極管開(kāi)始記錄亮光、暗光和明暗之間的光。每一個(gè)傳感器又是一個(gè)光的捕捉器，其中的光電二極管把投射到它上面的光脈沖通過(guò)光電效應轉化成電荷，當數碼相機曝光結束時(shí)，傳感器中存儲了各種光的分布。
數碼相機的傳感器中的光電二極管在捕捉強光上要比捕捉暗光和明暗之間的光的數量要多得多，這就使得強光被轉換成的電荷比其它兩個(gè)光線(xiàn)的電荷數量多許多，因此，在最后重組圖像時(shí)表現亮光部分的細節、顏色、質(zhì)感等方面比其它光線(xiàn)部分要好出許多。光電二極管比傳統膠片捕捉光線(xiàn)的能力更強而且對亮光尤其敏感，數碼相機因為有這個(gè)特點(diǎn)，所以在曝光中要注意曝光量的組合，寧可讓曝光不足也盡量不要過(guò)，不要讓傳感器中的光電二極管存儲過(guò)量的亮光以免其進(jìn)入飽合狀態(tài)。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光電二極管也變得更敏感，即使光線(xiàn)很弱也能夠快速捕捉，光電轉換的速度大幅度提高，大大降低了數碼相機的延遲速度。
２、CCD信號的傳輸
當光線(xiàn)經(jīng)鏡頭成像在CCD上時(shí)，每個(gè)光電二極管會(huì )因其感受到的光的強度不同而耦合出不同數量的電荷，通過(guò)譯碼后電路收取每一個(gè)光電二極管上耦合出的電荷并形成電流，然后由CCD傳輸和讀出到模擬信號處理器。CCD的信號傳輸方式有FT幀式傳輸和IT插寫(xiě)傳輸這兩種方式。FT幀式傳輸方式像小桶的接力一樣來(lái)傳輸信號，因此FT幀式傳輸方式可以確保像素尺寸，感光比較優(yōu)秀，可是生產(chǎn)成本偏高，應用范圍不廣。在目前使用的所有數碼相機中都幾乎使用IT插寫(xiě)傳輸方式，IT插寫(xiě)傳輸方式對于數據的傳輸速度而言比FT幀式傳輸方式速度要快很多，目前數碼相機專(zhuān)用的CCD芯片采用的IT傳輸方式都能夠將所有的數據一次性全部傳輸出來(lái)，使用的是逐行掃描方式。
３、信號的放大
電荷信號被收集到CCD芯片后，它被轉換出CCD陣列，模擬信號處理器電路對信號進(jìn)行放大和濾波處理。因為原始信號很微弱，在CCD芯片上的光電二極管中儲存的暗光信號只有幾毫伏，而且有噪音信號伴隨，要想達到取得最終高品質(zhì)的影像，要對信號進(jìn)行信號的放大。
濾波，是指把不同頻率的電磁波振蕩分離開(kāi)，只讓所要的頻率通過(guò)。
要想達到最標準的靜態(tài)圖像，信噪比應在42比特左右，大多數的CCD芯片信噪比可達60比特，對畫(huà)質(zhì)的影響不大。
４、模數轉換
在對模擬信號進(jìn)行濾波、放大之后，模擬數字信號要通過(guò)ADC模數轉換器轉換為二進(jìn)制數值，ADC模數轉換通常有8位或10位二進(jìn)制位，可
覆蓋整個(gè)信號的動(dòng)態(tài)范圍。
CCD芯片只能感應光信號不能生成數字信號，而電子產(chǎn)品又只能存儲數字形式的信息，因此，數碼相機必須通過(guò)ADC模數轉換器將CCD捕
到的光信號轉化為相機可解讀的數字信號。
５、單色數字影像的彩色化
因為CCD芯片上的圖像傳感器是一種只能感受黑白顏色的傳感器，因此被轉換成數字信號影像的還只是單色的，只有灰度的變化。為了能夠增加顏色信息，通常在CCD芯片的鉅陣上鑲嵌彩色濾鏡或用三棱鏡、五棱鏡分光再由多塊CCD芯片分別感光這兩種方法。
①鑲嵌式彩色濾鏡的方式
這種方法是將彩色濾鏡嵌在CCD芯片的鉅陣中，相近的像素使用不同顏色的濾鏡，只讓特定顏色的光線(xiàn)通過(guò)，從而獲得顏色信息。
鑲嵌式濾鏡一種是鑲嵌色彩還原力較好的原色系濾鏡，一種是鑲嵌解析度較高的補色系濾鏡。鑲嵌式濾鏡都是四個(gè)一組，覆蓋在每一個(gè)像素上。
原色系濾鏡包括1個(gè)紅（R），2個(gè)綠（G），1個(gè)藍（B）構成。
補色系濾鏡包括黃（R+B），青（G+B），洋紅（B+R），綠（G）四種各一個(gè)構成。
原色系濾鏡由于是將光線(xiàn)的三種原色分別加以識別，因此在色彩還原上很優(yōu)異。補色系濾鏡使用綠色換算得到三原色的信息，和原色系濾鏡相比分光性比較差，但是解像力優(yōu)于原色系濾鏡。此外，從分光特性來(lái)看，濾色鏡靈敏的高低要受到CCD芯片受光面積大小的影響，還受CCD芯片透光量的影響，根據測試，補色系濾鏡能夠透過(guò)的光量是原色系濾鏡的1.5倍，所以在分光的靈敏度上也是補色系濾鏡比較優(yōu)秀。
補色系與原色系濾鏡成像的原理是一樣的。在記錄照片的過(guò)程中，相機從每個(gè)像素獲得信號，微電腦處理器對相鄰的傳感器的信號強度值進(jìn)行插值運算，并將相鄰的四個(gè)濾鏡的三原色信號合成一個(gè)，最終得出每一個(gè)像素點(diǎn)的RGB色彩值來(lái)。但這種方式產(chǎn)生的圖像無(wú)法達到專(zhuān)業(yè)極的銳利度。
②三棱鏡、五棱鏡分光方式
三棱鏡、五棱鏡分光方式是使用三棱鏡或五棱鏡，將從鏡頭射入的光分成幾束，每束光都由不同的內置光柵來(lái)過(guò)濾出某一種三原色或補色，然后使用多塊CCD芯片分別感光，再將這些CCD芯片上的圖像合成出一個(gè)高分辨率、色彩還原精準的圖像。
該方式可以做到同點(diǎn)合成，因此拍攝的照片清晰度極高，但圖像的數據太多，對相機的緩沖區以及微電腦處理器等一系列部件要求都非常高，價(jià)格也就非常昂貴，多在三、五萬(wàn)元左右。
６、數字彩色影像的形成
在影像彩色化完成后，DSP數字信號處理器解讀由ADC模數轉換器所傳來(lái)的彩色圖像數字資料，并將其生成最終的彩色圖像。
DSP數字信號處理器是生成數碼圖像的最關(guān)鍵的部件。它能夠改善影像質(zhì)量和減少色差、進(jìn)行曝光修正、影像增強、調整白平衡、密度校正、自動(dòng)聚焦、影像銳度修正、自動(dòng)測光等等大量的功能處理。
DSP就是俗稱(chēng)的微電腦處理器，所有關(guān)于數碼相機的種種功能、設置都存儲在這里。
三、第三個(gè)階段為“影像的存儲與輸出”階段
數碼相機在存儲圖像時(shí)絕大多數采用JPEG有損壓縮格式存儲，以便能在有限的存儲空間存儲更多照片。專(zhuān)業(yè)級的數碼相機多采用TIFF無(wú)損壓縮存儲格式。最近柯達公司采用了其專(zhuān)用的RADC壓縮方式，這種存儲方式可以使失真度減至最低，但是許多其它廠(chǎng)家的做圖軟件無(wú)法解讀這種格式。
圖像經(jīng)過(guò)存儲后可以通過(guò)電腦、電視、打印機、投影儀等多種方式進(jìn)行輸出。
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