数码相机的成像原理传统相机使用碘化银感光材料(即胶片)作为载体来保存图像。人们通过镜头汇聚影像的光线，然后通过按下快门打开快门帘，将汇聚的光线投射到胶片上。胶片中的碘化银会根据光的颜色和波长的不同，凝聚成不同的影像，保存在胶片上。相机机身相当于一个黑匣子。
数码相机使用CCD或CMOS等感光电子元件作为感光介质。利用它们可以将镜头聚焦的光从光信号转换成电信号，再通过模数转换器转换成数字信号，以特定的图像格式压缩存储并存储在存储介质上(可以重复使用)。
对于数码相机来说，成像过程远比胶片上的复杂。然而，无论数字成像技术如何发展，成像原理和基本要素仍然与胶片成像过程相似。数码相机也有镜头，但通过镜头的光线并不像胶片相机那样投射到胶片上，而是直接投射到感光器的感光单元上，感光器由半导体元件组成。数码相机内置的智能控制装置对入射光进行分析处理，自动调整焦距、曝光时间、色度、白平衡等合适的参数。然后将这些数据传输到模数转换器(ADC)，最后由ADC进行电子仿真。
数码相机中还有几个智能处理器，包括一些专用集成电路(ASIC)和主CPU。根据这些内部处理器的预设算法和标准处理程序，对所有数据进行处理，最终生成图像文件，然后存储在相机内部的电子存储器中。当这些过程完成后，图像文件可以传输到计算机，通过打印机输出或显示在电视屏幕上。同时，图像文件也可以在相机内部显示，通过自带的LCD显示屏预览，使用相机LCD显示屏的操作菜单进行处理。不满意的图像可以删除并重新拍摄。
摄影师可以通过相机控制面板上的许多开关和按钮来预设参数，数码相机的智能控制设备通过上面提到的复杂过程不断调整操作系统设置，从而准确地记录图像。所有这些复杂的数据处理的整个过程都发生在你手中轻巧精致的相机里。
以上只是数码相机成像技术的简要概述。根据不同的细节设计，数码相机也分为许多类别。数码相机成像的具体步骤
图像传感器
迄今为止，人们对数码相机性能的关注大多集中在所拍照片的像素级别。像素级别直接取决于数码相机图像传感器的大小和密度。图像传感器是数码相机的核心结构，主要分为CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)互补金属氧化物半导体集成电路。图像传感器由具有光感测单元和光电二极管阵列硅片制成。这些光感单元与像素高度直接相关，它们可以与击中它们的光脉冲相互作用，并将其转换为电荷信号。
有两种方式来表示图像传感器上的感光单元(像素)的数量。一种是用X/Y轴方向(即传感器的宽度和高度方向)的数的乘积来表示，比如640480；另一种是用感光细胞总数来表示，比如一百万个像素。
制造商通常为给定的图像传感器提供两个像素数指示器。第一个数字是传感器上所有像素的数量，例如334万像素或334万像素。第二个数字是传感器上实际用于捕捉图像的光敏单元(有效像素)的数量。第二个数一般比第一个小5%左右。
超净环境下数码相机的生产
这5%的差异有很多原因。在目前的传感器制造过程中，几乎不可能生产出100%完美无缺陷的产品。我们通常把图像传感器生产过程中出现缺陷的感光单元称为暗像素或缺陷像素。一些像素用于其他方面，例如从传感器读取数据时的校准过程，或者故意不用于确保图像比例。传感器边缘区域的少量像素被人为遮挡，避免接收外界光线，而是用来检测CCD背景产生的噪声，从而从实际图像数据中扣除背景噪声。
需要技术的像素数量和CCD尺寸之间的关系不是线性的。像素数量从三百万像素增加到四百万像素，增加了一百万，但CCD尺寸不会增加25%，甚至可能保持不变。
目前大多数数码相机只使用单个图像传感器(CCD或CMOS)，只有少数专业数码相机使用多个图像传感器——。入射光被光学棱镜分成相等的部分，然后被多个图像传感器接收。使用多个图像传感器可以减少不同颜色之间的干扰，消除图像边缘的色偏问题。这些具有多图像传感器的数码相机由于其复杂的结构和对制造技术的高要求而体积大且昂贵。
有趣的是，具有多图像传感器的设备也遵循无线变化的规律。在大多数情况下，它们必须有三个独立的图像传感器(CCD或CMOS)分别处理红、绿、蓝三种颜色，每个传感器承担每个像素1/3的信息处理能力。在300万像素的三传感器相机中，每个传感器必须是300万像素，但在用于静态拍摄的多传感器数码相机中不存在这个问题。它们内部多传感器的信息处理方式因厂商和相机类型不同而不同。
有些三传感器数码相机采用图像插值技术，其三个传感器各负责最终画面1/3的信息处理。其他多传感器数码相机是先将各个传感器的初始入射光信息混合，再用复杂的算法程序进行处理和合成。比如现在已经停产的美能达RD-175数码相机，有三个CCD传感器，其中两个对应绿色处理，第三个传感器兼顾红色和蓝色。(这种两个传感器对应绿色的处理方式类似于单个传感器中拜耳彩色滤光片阵列的工作原理，下面会详细介绍)。在RD-175中，每个传感器的像素不到50万，但它们经过算法程序处理后的图像质量相当于170万像素左右。
在很多数码相机中，传感器的每个像素只有一部分是感光的，只能感受到某个方向入射的光线。所以尽量让光线直接投射到像素的感光区域是非常重要的。为了达到这个目的，在很多商用数码相机图像传感器中，每个像素前面都有一个“微透镜”，以保证光子直接进入像素的感光区域。
由于图像传感器本身只能完成光电转换，不能分辨颜色，所以数码相机通常采用彩色滤光片阵列CFA(color filter array)来实现颜色输出。CFA的主要作用是让每个像素只感受到单一颜色的光，最后重新组合成彩色图像。厂商根据不同的颜色要求选择不同的CFA结构。无论什么CFA结构，其目的都是使所需的光通过滤光片，使每个像素接收到的光具有单一波长。所有的CFA设计都尽量减少相邻像素间入射光的干扰，力求使场景的色彩准确显示。
CFA允许每个像素只感受一种颜色的光。
最流行的CFA结构是称为Bayer模式的滤色器阵列。主要特点是像素前间隔放置红、绿、蓝滤光片，绿滤光片的数量是红(或蓝)滤光片的两倍。这是因为人眼对绿色光波的敏感度远高于红色和蓝色，所以这种数量分布使得人眼看到的图像更明亮，更接近真实颜色。
什么才是真正不失真的高质量绘画色彩？因为从科学的角度来定义和科学的测量人眼对颜色的感知是一个极其复杂的课题，所以产生了很多标准，没有人能够认同。不同的制造商选择使用不同的模式和计算程序来定义他们认为数码相机的最佳颜色。
所有数码相机的图像传感器上都装有电子快门(不同于传统胶片相机的机械快门)。电子快门的作用是精确调整入射光投射到传感器的时间。电子快门的开关控制传感器是否接收外界光线。有些高级数码相机甚至还加了一个昂贵的机械快门，一点都不多余。电子快门关闭后，可以有效阻止极少量的光线进入传感器。这大大降低了合成图像上出现阴影、条纹和模糊的可能性。
当你在要拍摄的场景前按下一半快门，数码相机就会锁定焦点，和传统胶片相机一样，曝光值——。但是当你按下所有快门时，发生的情况和胶片相机完全不同。
1.第一步，关闭机械快门(如果有机械快门的话)，同时，传感器会立即充电。这样做的原因是图像传感器总是处于充电状态并保持在活动状态(在一些先进的数码相机中，图像传感器可以在捕捉图像之前处于休眠状态，这有助于散热和提高信噪比)。在收到指令之前，图像传感器一直在以1/60秒左右的速度改变电荷，因此在准备捕捉图像之前的那一刻，必须将所有剩余的电荷清理干净。
有趣的是，一些数码相机(如奥林巴斯Camedia E-100RS)可以在缓存中存储最新的清洁数据，这样你就可以在实际按下快门之前拍照。众所周知，孩子和一些宠物会在镜头前不安地移动，在这样的拍摄场合下这个功能是有意义的。
2.当摄影师选择将相机拍摄前的电荷分布数据存储在缓存中或者清除时，数码相机的所有程序处理器就开始正式工作了。其中一个处理器是调整和设置缓存中存储的数据，为拍摄做准备。例如，控制白平衡的处理器开始设置在当前图像条件下哪些像素是白色的，并将调整所有色调中不是白色的像素。其他预置流程如焦距、闪光灯等参数也差不多。这些参数也将存储在缓存中以备后用。如果在拍摄过程中液晶显示器正在工作，这些数据也会显示出来。
3.当以上两个步骤完成后，拍摄前图像传感器的设置就结束了。当你在一切准备就绪的情况下按下按钮，相机的机械快门被打开，同时电子快门被激活，在预设的曝光时间内接收到光线。曝光结束后，机械快门同时自动关闭。
4.在数据处理的过程中，电子快门会再次打开，直到摄影师按下按钮，开始为下一张照片拍摄进行数据清理。当处理器(摄影师)启动电子闪光灯设置时，数码相机会自动照亮拍摄的场景，单独的光线传感器会检测闪光灯强度，检测结果符合曝光要求后闪光灯会自动关闭。
由于图像传感器的电荷清理过程和拍摄参数设置过程都需要一定的时间，所以在拍摄者按下快门到图像拍摄完成之间必然会出现延迟效应。市面上普通数码相机的延迟从60毫秒到1.5毫秒不等。
大容量缓存设备和高速处理器的应用可以缩短延迟效应。这就是为什么能高速拍摄的数码相机价格昂贵的原因。在这些昂贵的专业数码相机中，尼康DH1的缓存为128MB。一些其他相机，如柯达DCS 520、620和富士S1，有64MB的缓存。一些数码相机有16MB或32MB的缓存。一些带有智能多功能芯片图像传感器(多为CMOS)的数码相机的数据传输率通常很高，因为与所有数字处理系统类似，处理器内部的带宽和处理能力决定了数据处理速度。
图像传感器通过将入射光子转换成电子来形成模拟信号。下一步，不受光敏单元束缚的电荷开始定向移动，通过输出放大器形成电压信号，这些电压信号继续传输到模数转换器ADC。
CMOS和CCD图像传感器的主要区别在于CMOS有自己的ADC，而CCD只能使用外部ADC。CMOS图像传感器的缺点是噪声的影响，但它最大的优点是ADC的集成。ADC可以直接将模拟电压信号转换成二进制数字信号。这些数字信号会根据不同的色度要求进一步处理，形成红、绿、蓝三个通道，由相应的像素显示出具体的颜色和深度。
ADC将数字信息流传输到DSP(数字信号处理器)——。每个数码相机的处理器结构是不同的。在DSP中，大量的数字信息经过一系列预设的程序指令后，整合成一幅完整的图像。这些指令包括绘制图像传感器数据和分配每个像素的颜色和灰度级。在单传感器数码相机中，如果只有一个滤色器阵列，算法程序将主要处理每个像素的颜色数据。算法程序通过分解相邻像素的颜色来确定特定像素的特定颜色值。如果使用RGB颜色，那么构成最终图像的每个像素的颜色可以看作是三原色的合成。通过以上步骤，最终方案不会被穷尽。玩？[14]可以显示自然色。
大多数数码相机可以记录图像传感器传输的所有图像数据。在此基础上，DSP成为图像分辨率的控制因素。例如，如果使用3M像素的数码相机在VGA模式下拍摄，而不是局限于640480的分辨率，相机将获得所有204861548的颜色级别。然后通过拍摄者拍摄前在液晶面板上所做的设置，DSP会按照设定的分辨率生成图像。
每个厂商设计的处理器都不一样，通过不同的色彩平衡和色彩饱和度设置来生成彩色图像。数码相机还使用一个或多个DSP和其他设备来共同处理获得的数据，以实现完美的图像质量。并充分考虑消费者对画质偏好的选择权。如果想通过电子快门拍摄不必要的噪点或者达到雾化效果，通过相应修改算法处理程序来满足这些要求。类似的程序修正还有很多，比如图像锐化的应用，白平衡的预置等等。所以我们可以得出以下结论：各厂商生产的数码相机最大的区别在于图像处理工艺的差异。
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