Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело
Шрифт:
Современные цифровые цветные фото и видеокамеры необходимо подразделить на несколько категорий. Камеры низкого разрешения , имеют встроенные модули памяти, они обеспечивают ограниченное хранение информации.
Камеры промежуточного класса, позволяют создавать файлы цветных изображений, содержащие несколько мегабайт информации. Они могут сохранять информацию на смешанных носителях большой емкости или на карточках ФЛЭШ – памяти.
Студийные приборы высокого класса , позволяют получать цветные цифровые изображения особо высокого качества (Dicomed-Fild-Pro).
Учитывая, что цифровые изображения имеют большой массив данных, обычно применяют операцию сжатия. Данную операцию аппаратура записывает на специальные носители – карты памяти.
1.5.3. Назначение цифровых камер
В целом все цифровые камеры разделяются на: любительские, полупрофессиональные, профессиональные. Профессиональные фотокамеры подразделяются на: репортажные, профессиональные камеры сканирующего типа, профессиональные портативные студийные цифровые камеры высшего класса.
Любительские цифровые камеры могут использоваться не только для реализации процесса фотографирования каждым желающим, но и для просмотра отснятых кадров на экране монитора. Полученные кадры после соответствующей обработки можно направлять в Интернет, что полностью соответствует современным требованиям при передаче информации в различные участки мира в реальном масштабе времени. Обычное разрешение этих камер не превышает значения 800000 пикселов. Например, с матрицей, имеющей 1024 х 768 элементов.
В настоящее время наукой разработаны и техникой освоены цифровые методы представления изображений с использованием различных одноэлементных и многоэлементных приемников излучения – Приборов с Зарядовой Связью (ПЗС) или в переводе с английского Charge-Сoupled Device (CCD). Светочувствительная матрица так называется микросхема, которая способна принимать световой поток и преобразовывать его в электрические сигналы-импульсы. Это "сердце" любой цифровой камеры, ведь именно ПЗС непосредственно принимает и обрабатывает изображение.
1.5.4. Параметры ПЗС (CCD) матрицы
В цифровой фотографии для получения изображения используются интегральные микросхемы (датчики). Матрица состоит из миллионов чувствительных элементов (датчиков), которые воспринимают и преобразуют световые переходы (контрасты) изображения в соответствующие перепады электрического сигнала. Эти электрические сигналы на Аналого – Цифровом Преобразователе (АЦП) преобразуются в цифровой вид информации. Такой электрический сигнал представляет определённую последовательность: ноль (нет изображения) единица (есть изображение).
Миллионы элементов для восприятия фильтрованных красного, зеленого и синего цветов или фотоэлементов (photosites) в большой матрице можно сравнить с колбочками в центре сетчатки глаза. Интенсивность освещения преобразуется в электрические сигналы как в глазе, так и в ПЗС. В ПЗС частицы света, называемые фотонами (photons), попадают на кремниевый элемент или на подложку элемента, давая дополнительную энергию, нужную для высвобождения атомами кремния отрицательно заряженных электронов. Каждый элемент имеет присоединенный к нему электрический контакт или элемент. При подводе к этому контакту определенного напряжения участок кремния под ним начнет захватывать свободные электроны, то есть он будет функционировать как емкость или приемник электронов. Общий отрицательный заряд свободных электронов, скопившихся в приемнике, пропорционален интенсивности света, поступающего к элементу
Формирование зарядов в ПЗС имеет линейную зависимость. Чем больше время экспозиции – время интеграции (integration time) – допустимое время накопления центрами формирования деталей фотоизображения до того, как они считываются и преобразуются в цифровые данные тем больше величина зарядов. Полностью заряженный или насыщенный элемент может вместить около 110000 электронов. Дальнейшее увеличение зарядов под действием света регистрироваться не будет, поэтому самые светлые из совещенных участков "выгорят" до белизны. Чтобы исключить такую проблему, заполнение элементов обычно производится до точки насыщения (saturation point). "Безопасно" приемлемый (full well) уровень насыщения установлен равным 90 %, что составляет примерно 100000 электронов. Минимальное значение насыщения, за которое зачастую принимается значение, близкое к стандарту ISO 100, основано на использовании этого приемлемого уровня. Переэкспонирование обычно приводит к образованию расплывчатого изображения (blooming). Этому, как правило, препятствует использование уровней насыщения ПЗС.
Цифровое изображение состоит из матрицы или растрового массива (bitmap) соприкасающихся пикселей (pixels) (элементов изображения), которые обычно представляют собой условные квадраты. Пиксел, как минимальный размер элемента (ячейка сетки) изображения представляет собой один датчик, воспроизводящий световой сигнал и преобразующий в элементарный сигнал, последовательность нолей (нет) и единиц (да). Количество пикселей зависит от физического размера и концентрации элементов на сенсоре.
Сенсор является сердцем цифровой камеры, и в качестве сенсора выступает ПЗС или КМОП чип. Сенсор состоит из множества светочувствительных элементов (photosites), содержащих фотодиоды. Элементы на чипе упорядочены и образуют матрицу. Таким образом, элементы матрицы можно сопоставить с пикселями (равно как и назвать). Элементы реагируют на свет и создают электрический заряд, величина которого пропорциональна количеству попавшего света. В работе всегда участвуют минимум два пиксела, они имеют четыре основных характеристики: разрешение, геометрические размеры, битовую глубину и цветовую модель.
Разрешение в цифровом фотоаппарате базируется на количестве горизонтальных и вертикальных элементов изображения, которое он может захватить. Как и в сканере, эти элементы изображения называются пикселами. Чем больше количество пикселов по горизонтали и вертикали, тем большие разрешительные возможности фотоаппарата, и следовательно более чётким получается изображение и более мягкими цветовые переходы.
Геометрические размеры матрицы указывают по диагонали. Она указывается простой дробью, например 1/1,8 в дюймах. Размер матрицы определяет, какую площадь занимает квадратик размером 1 пиксель на ней. Максимальный размер матрицы равен 24 х 36 мм и соответствует размеру кадра стандартной фотопленки. Чем больше площадь матрицы, тем больше информации получит один сенсор, а значит, передача изображения будет более точной. Но, это без учета совместимости с объективом.