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BIT 與 BITE |
在上一講中,我們瞭解了CCD
的運作方式,這一講我們將更深入的來研究 A/D
轉換器是如何來處理 CCD
感光所傳來的訊號。這個部分有點類似電腦概論的課程,數位影像和傳統影像不同,數位影像必須將傳統影像中的銀鹽分子化作數字信號來表示。網友可以試著用WORDPAD
或 記事本這類的小軟體直接閱讀 JPG
影像檔案,你們會發現這些檔案的背後都是由數字(機械碼)所構成的,沒有適合的解讀軟體搭配,例如:ACDSEE
5.0
這些數字對同學們來說是沒有意義的。讀圖軟體可以透過電腦來編譯這些數字和排列,才能真正在螢幕上的正確位置,顯示出正確的色彩和強弱。
那數位相機是如何將光轉化成每一張電腦可閱讀的數位照片?事實上數位照片都是由畫素構成的,每個畫素能夠記錄 BIT (位元)的範圍取決於A/D轉換器的設計。如果它僅提供一個3BIT的色階深度,那對於每個畫素來說,就有來自8個不同灰階等級(2的3次方)中一個的數據,可以被記錄下來。但事實上,這樣的變化還是太小,在連續色調影像中需要更多的色階分色,才能更逼真的表達真實影像。過去,普遍的網路和標準級數位相機,都具有至少 8BIT(256灰階 - 2的8次方)的處理器,這是大多數電腦螢幕所能顯示的範圍。而消費和專業級的數位相機,需要更高的解像力,因此每個紅、綠和藍色輸出至少要達到 10BIT以上(1024灰階)才行,而四百萬畫素以上的數位相機,大多以配置到 12Bit 的 A/D 處理器(例如:Minolta DiMAGE F100 / 7Hi)。更高階的處理器如: 14BIT 的數位相機,已有 Panasonic、SONY等,廠家推出。

利用二進位位元制來表示灰階梯度
電腦閱讀圖檔的限制 |
10BIT 和 12BIT 輸出至 24BIT全彩JPEG比較(8BIT單色)
摘自 www.dimage.com.tw
很遺憾,不是 A/D 轉換器的 BIT 數越多,顯示的影像就成等比例的精確。儘管高BIT的 A/D 轉換器對畫質的改善確有幫助。但實際上在電腦螢幕上的顯示,卻受限於後來的數位影像加工處理過程,不得不被減少、處理或壓縮多餘的 BIT 資料,以產生可被電腦一般模式下所接受的影像格式。
一般的電腦都可以顯示 24BIT 的全彩 JPEG 檔案。換言之,就是R、G、B 三原色各使用 8BIT 的色彩頻道,這樣JPEG 的色彩組成可達1677萬色之譜,達到人眼範圍的極限。也就是說,數位相機只要配置 8BIT 的 A/D 轉換器,就足敷所需。可是既然電腦只能接受 8BIT 的色彩資料,為何數位相機要開發到 14BIT 以上的轉換器呢? 關鍵有二:一是配合數位相機廠商開發了自己的檔案格式,例如:RAW 檔案,RAW可以充份的紀錄下這款數位相機在拍攝這張照片時所有的原始資料,由於並沒有統一的 RAW 檔格式,各家廠商可以依據自身數位相機的設計,擺脫 JPEG 規格的束縛,讓色彩和畫質表現達到完美。二是增加合併數位影像計算時的參考資料,部分數位相機的 DSP 程式中具有增強的解像力的功能,這個程式主要是參照取樣畫素之鄰近畫素之表現,做一統計而成。因此,BIT 的越高的 A/D 轉換器就具有更多的取樣參數,相對的合併計算出的 24BIT JPEG 檔案的表現,要比單純的 JPEG 檔來得好。
綠色視覺和紅外線干擾 |
另一個可能困擾網友的問題是,為什麼在四色色塊馬賽克中,除了三原色
RGB
外,要有兩個綠色呢?這是因為,大多數的人類視覺都集中在綠色前後的光譜波段上面。相對於
CCD 或 CMOS
由於對光子的反應較為敏感,因此可以感應到紅外、紫外這兩個人眼所看不到的波長。特別是紅外線,會影像拍攝品質的表現。因此,大多數的CCD
都覆蓋上了一層 MASK 以抵擋過量的紅外線。
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