数码相机的结构是其实现成像、记录、处理功能的核心基础，各组件精密协作，共同完成从光线捕捉到图像输出的全过程，其结构可分为光学系统、成像传感器、图像处理系统、存储系统、控制系统、取景系统、电源系统及对焦测光系统八大模块，每个模块承担特定功能,缺一不可。
光学系统是相机捕捉光线的入口，主要由镜头组构成，镜头包含多片镜片，通常分为物镜组、变焦组、补偿组等，通过镜片曲率、折射率的组合汇聚光线，形成清晰实像，光圈作为光学系统的“瞳孔”，由多片叶片组成，通过改变叶片开合角度控制进光量，影响曝光量和景深，为提升成像质量，镜片表面会镀膜，如增透膜可减少反射损失，提高透光率；防眩光膜则能抑制杂散光，避免鬼影、眩光等问题，高端镜头还会采用非球面镜片（校正球差）和低色散镜片（减少色散）,确保画面边缘清晰度和色彩还原度。
成像传感器是数码相机替代传统胶片的核心部件，负责将光学信号转换为电信号，主流传感器有CMOS（互补金属氧化物半导体）和CCD（电荷耦合器件）两种，其中CMOS因功耗低、集成度高、成本低成为市场主流，传感器表面覆盖拜耳滤镜阵列，由红、绿、蓝滤光片交替排列，每个像素点只能感知一种颜色，通过算法插值还原全色彩，像素尺寸（如1英寸、全画幅）直接影响感光能力和信噪比，大尺寸传感器在弱光下表现更优，能记录更多细节，传感器还集成了微透镜（聚焦光线至感光单元）、全局快门（避免果冻效应）等技术,提升成像质量。
图像处理系统是相机的“大脑”，核心为图像信号处理器（ISP），传感器输出的原始电信号（RAW数据）经ISP进行降噪（去除高ISO下的噪点）、白平衡校正（确保色彩准确）、色彩空间转换（sRGB/Adobe RGB）、锐化增强等处理，最终生成可查看的图像文件（JPEG/RAW），高性能ISP支持实时处理4K视频、高动态范围（HDR）合成，部分相机还搭载AI芯片，通过深度学习优化人像抠图、场景识别等智能功能，图像处理速度直接影响连拍速度和视频录制流畅度,是区分相机性能的关键指标。
存储系统负责保存处理后的图像数据，由存储卡和缓存组成，存储卡常见类型有SD（Secure Digital）、CFexpress（高速专业卡）等，容量从64GB到1TB不等，速度等级（如UHS-II、V90）决定了连拍和视频录制的稳定性，缓存是临时存储区域，当存储卡写入速度不足时，缓存可暂存多张连拍照片，避免拍摄中断，存储文件格式有JPEG（压缩率高、兼容性好）和RAW（保留原始数据、后期空间大）,专业用户常同时记录两种格式。
控制系统是相机的“神经中枢”，由主控MCU（微控制单元）、按键模块、算法程序构成，MCU协调各模块工作，如控制快门开启/关闭、调整光圈值、切换拍摄模式；按键模块包括快门、指令拨盘、功能键等，用户通过输入指令实现参数调整；算法程序则负责自动曝光（AE）、自动对焦（AF）、自动白平衡（AWB）等智能计算，确保拍摄便捷性，高端相机还支持自定义按键、触摸屏操作,提升交互体验。
取景系统是用户构图的“窗口”，分为光学取景器（OVF）、电子取景器（EVF）和LCD屏幕，OVF通过反光镜和五棱镜将光线直接送入人眼，无延迟、无耗电，但无法预览曝光效果（单反相机）；EVF通过传感器实时显示电子画面，支持曝光模拟、峰值对焦等功能，无反相机多采用此设计；LCD屏幕为实时取窗，可翻转、触摸，便于低角度或自拍拍摄，三者各有优劣,用户可根据需求选择。
电源系统为相机提供能源，由锂电池、电源管理模块构成，锂电池（如LP-E6）电压7.4V-11.1V，容量一般1000-2000mAh，支持快充（如USB PD）和充电手柄（延长续航）；电源管理模块负责电压分配、电池电量监测，保护电路可防止过充、过放，部分相机还支持USB供电，适配移动电源,满足户外拍摄需求。
对焦测光系统是相机“看清”和“算准”的关键，由对焦模块、测光模块组成，对焦模块分相位检测（单反独立对焦传感器、无反传感器像素相位检测）和反差检测（对比度峰值对焦），双核对焦（结合两者优势）大幅提升对焦速度；测光模块通过传感器分析画面亮度，结合场景模式（如人像、风光）计算合适曝光参数（光圈、快门、ISO）,确保画面明暗得当。
| 组件名称 | 核心功能 | 关键技术点 |
|---|---|---|
| 镜头系统 | 汇聚光线、控制进光量、对焦 | 多层镀膜、光圈叶片、非球面镜片 |
| 成像传感器 | 光电转换、记录图像信息 | CMOS/CCD、拜耳阵列、像素尺寸 |
| 图像处理引擎 | 图像优化、生成输出文件 | ISP算法、降噪、HDR合成 |
| 存储系统 | 数据存储、缓存连拍 | 高速存储卡、文件格式（JPEG/RAW） |
| 控制系统 | 协调各部件、执行用户指令 | MCU、自定义按键、智能算法 |
| 取景系统 | 构图预览、实时画面显示 | OVF/EVF/LCD、触摸屏 |
| 电源系统 | 供电、续航管理 | 锂电池、快充、电源保护 |
| 对焦测光系统 | 自动对焦、曝光计算 | 相位检测、测光模块、场景识别 |
相关问答FAQs：
Q1：数码相机的CMOS传感器和CCD传感器在成像原理和性能上有哪些主要区别？
A：CMOS和CCD均通过光电效应将光信号转为电信号，但结构和工作方式不同：CCD采用单一输出通道，信号逐级传递，读出速度慢但噪点低，适合天文、医疗等高精度领域；CMOS每个像素集成放大器和A/D转换器，信号并行处理，速度快、功耗低，集成度高（可集成对焦/测光单元），成为消费级相机主流，性能上，CCD在弱光下暗电流噪声更低，而CMOS在高像素、高帧率、低功耗上优势显著,且成本更低。
Q2：为什么数码相机需要图像处理引擎？直接使用传感器输出的RAW数据不行吗？
A：传感器输出的RAW数据是未经处理的原始电信号，存在噪点、色彩偏差、动态范围不足等问题，无法直接显示或使用，图像处理引擎（ISP）通过算法对RAW数据进行降噪（去除热噪、读出噪）、白平衡校正（补偿不同光源色温）、色彩插值（拜耳阵列还原全彩）、伽马校正（调整亮度曲线）等处理，同时压缩生成JPEG格式（节省空间）或保留RAW格式（后期处理），没有ISP，图像会模糊、偏色、细节丢失,无法满足实际使用需求。
