3900

Будова та принипи роботи цифрових фотокамер

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цифрові камери Призначення та класифікація цифрових камер. Будова цифрових камер із задньою розгорткою. Будова трикадрової цифрової камери. Будова однокадрової цифрової камери. Призначення та класифікація цифрових камер Цифрова фотокамера...

Украинкский

2012-11-09

205 KB

157 чел.

Цифрові камери

Призначення та класифікація цифрових камер.

Будова цифрових камер із задньою розгорткою.

Будова трикадрової цифрової камери.

Будова однокадрової цифрової камери.

1. Призначення та класифікація цифрових камер

Цифрова фотокамера – це пристрій, призначений для  введення в    ПЕОМ зображень, отриманих як результат фотозйомок. Розрізняють за призначенням три види фотокамер [9]:

студійні, що використовують базові ПЕОМ, і, як правило, не мають вбудованої пам’яті для зберігання зображень та призначені для фотографування сцен із широким діапазоном відтінків з насиченими фарбами, глибокими тінями та яскраво освітленими елементами;

позастудійні (польові) камери, що зберігають зображення у собі; працюють, як автономні пристрої без забезпечувальної ПЕОМ, призначені для фіксації сцен реального життя, з якими мають справу журналісти;

побутові камери, в яких безплівкова технологія поєднується з простотою експлуатації («Вибери кадр та натисни на пуск»).

Цифрові камери поділяють на такі [9]:

камери із задньою розгорткою;

трикадрові кольорові камери;

однокадрові кольорові камери з трьома матрицями ПЗЗ;

однокадрові кольорові камери з однією матрицею.

Як елементи запису зображення в однокадрових цифрових фотокамерах можуть використовуватись CCD (Charge Coupled Device  (ПЗЗ) або CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors – комплементарний метал-оксидний провідник (КМОН)) [7].

Пристрій із зарядовим зв’язком є мікросхемою, яка містить світлочутливі елементи, які реєструють світло, що потрапляє на них через оптику. Світлочутливі елементи трьох типів (R, G, В red, green, blue) на ПЗЗ розміщені за принципом шахової дошки. Кожен елемент реагує на «свою» довжину хвилі. У ПЗЗ-матрицях світло перетворюється в електричні заряди фотодіодами. Потім електричні заряди передаються через мікросхему ПЗЗ на перетворювач, що може бути описано як релейний процес, і посилюються.

Будова  КМОН-матриці за розташуванням аналізованих елементів аналогічна, однак вони мають підсилювачі для кожного пікселя. Це дає змогу посилювати сигнал кожного пікселя і збільшувати швидкість зчитування даних порівняно з ПЗЗ-матрицею, для якої потрібне полінійне передавання даних. А оскільки КМОН-матриця може зчитувати лише потрібну інформацію, вона дозволяє зменшувати споживану потужність і скорочувати до мінімуму електричні шуми. Так, ПЗЗ-матриця споживає 20 В, а за тих же умов КМОН-матриця споживає 5 В. Більше того, ос-кільки КМОН-матриці не потребують різних напруг живлення як ПЗЗ-матриці, з’являється можливість установити на один кристал більшу  кількість допоміжних пристроїв, що сприяє мініатюризації системи.

Не зважаючи на це, КМОН-матриці через шум у кожному пікселі поступаються ПЗЗ-матрицям за якістю зображення, особливо за недостатнього освітлення.

Натепер лідером у виробництві цифрових фотокамер є фірма Kodak. У 1990 році нею введений стандарт PhotoCD  стандарт на зберігання фотозображень на CD-ROM.

2. Будова цифрових камер із задньою розгорткою

Зображення, що фіксується за допомогою оптичної системи, проектується на матрицю ПЗЗ. Лінійна матриця ПЗЗ має вбудовані фільтри основних базових кольорів RGB-технології (рис. 2) [9].

Сканувальна головка, що має лінійку світлочутливих ПЗЗ, переміщується вздовж зображення (у вертикальному напрямі), та створює одну полосу елементів зображення. Полоса елементів зображення являє собою три лінії базових кольорів ПЗЗ.

Як наслідок формується трилінійна матриця пікселів, роздільна здатність яких обмежена розмірами лінійок ПЗЗ.

Період експозиції, тобто період сканування кожного зображення, триває декілька хвилин, що робить ці камери непридатними для фотографування рухомих об’єктів під час фотоспалаху.

 Будова трикадрової цифрової камери

Ця кольорова фотокамера використовує двовимірну ПЗЗ-матри-цю, яка сприймає кольорові дані про майбутні кольорові зображення через диск з обертовими кольоровими фільтрами. Його встановлюють безпосередньо в камері. Для кожного кольору виконують окрему експо-зицію (рис. 3).

Плоскі матриці фотокамер цього типу є своєрідним аналогом кольорових растрових екранів [9]. У них кожний світлочутливий елемент має певне положення у рядку растра, а кількість рядків растра фіксоване. У результаті отримуємо поелементний опис повного зображення.

Рис.  Будова трикадрової цифрової камери:

1 зображення сцени; 2 напрям сканування;

3 обертовий диск із світлофільтрами; 4 лінійна матриця ПЗЗ

Як і в фотокамері із заднім скануванням, цей метод дозволяє формувати кожний дискретний елемент зображення з набору базових кольорів RGB-моделі. Однак на відміну від лінійної матриці конструктивно-технологічні обмеження на розміри плоскої матриці суттєво впливають на роздільну здатність фотокамери. Оскільки потрібні три різні експозиції, то за допомогою таких камер неможливо знімати рухомі об’єкти.

4. Будова однокадрової цифрової камери

Теоретично однокадрова кольорова камера працює аналогічно плівковому фотоапарату. На відміну від раніше розглянутих цифрових фотокамер однокадрові цифрові камери дозволяють фіксувати сцени реального життя.

Фотокамери першого типу (рис. 4) мають плоску матрицю, що складається зі смужок, тобто плоска матриця ПЗЗ однокадрової цифрової фотокамери використовує фільтри червоного, зеленого та синього кольорів, «накладених» на матрицю. Конструктивно це реалізується у вигляді нанесеної плівки, що містить червоні, зелені та сині елементи фільтри. Кожний елемент (піксель) матриці сприймає свій колір. Поєднання кольорів сусідніх пікселів (червоного, зеленого та синього) передають дійсний колір дискретного елемента.

У результаті стає можливим, використовуючи програмні методи обробки сигналів, створити цифровий файл, що змальовує зображення з роздільною здатністю матриці. Кожний з пікселів результуючого зображення розраховується за червоним, зеленим та синім пікселями  певного зображення [7].

Інший метод побудови однокадрових фотокамер  (рис 5) грунтується на використанні трьох двовимірних плоских матриць. За допомогою призми світло спрямовують на матриці таким чином, що в кожній з матриць формується окреме зображення в одному з базових кольорів RGB-моделі. Теоретично три матриці дозволяють із вищою точністю описати результуюче кольорове зображення.

Рис 5. Схема триматричної однокадрової цифрової камери:

1  сцена зображення; 2  багатогранна призма; 3  три лінійні матриці ПЗЗ для аналізу червоного, синього та зеленого кольорів


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19755. Организация эксплуатации водонагревательного и теплоиспользующего оборудования 18.46 KB
  Организация эксплуатации водонагревательного и теплоиспользующего оборудования Э231. Для каждого водоподогревателя на основе проектных данных и испытаний должна быть установлена техническая характеристика со следующими показателями: а тепловая производительность...
19756. Порядок и сроки освидетельствования теплоиспользующего оборудования 17.95 KB
  Порядок и сроки освидетельствования теплоиспользующего оборудования Теплоиспользующие установки подвергаются наружному и внутреннему осмотру а также гидравлическому испытанию. Внутренний осмотр и гидравлическое испытание теплоиспользующих аппаратов подлежащи...
19757. Виды ремонта теплотехнического оборудования. Их планирование и организация. Основные неисправности, возникающие при эксплуатации котлов и теплотехнического оборудования 18.3 KB
  Виды ремонта теплотехнического оборудования. Их планирование и организация. Основные неисправности возникающие при эксплуатации котлов и теплотехнического оборудования капитальные ремонты. Текущий ремонт выполняют за счет оборотных средств а капитальный за счет
19758. Диагностика котлов 21.65 KB
  Диагностика котлов Работы по техническому диагностированию паровых и водогрейных котлов имеют право выполнять организации имеющие разрешительные документы технадзора которые располагают необходимыми средствами технического диагностирования паровых и водог...
19759. Фізичні властивості рідини 52 KB
  Розділ 1. €œФізичні властивості рідини€ Гідромеханіка як наука: загальні положення історичні відомості. Рідина її основні властивості. Закон внутрішнього тертя Ньютона. 1 Гідромеханіка €œгідро€ – вода рідина; €œмеханіка€ – рух– наука яка вив
19760. Основи гідростатики 82 KB
  Розділ 2. €œОснови гідростатики€ Дія на рідину. Гідростатичний тиск його властивості. Основне рівняння гідростатики. Закон Паскаля його практичне застосування. Тиск рідини на плоску та криву поверхню. Гідростатичний парадокс. Закон Архімеда умови плаванн...
19761. Основи гідродинаміки 183.5 KB
  Основи гідродинаміки Основні поняття та визначення. Рівняння нерозривності потоку його зміст та види запису. Рівняння Бернуллі його фізичний та геометричний зміст види запису. 1 Гідродинаміка – розділ гідромеханіки який вивчає закони руху рі...
19762. Гідравлічні опори 208 KB
  Гідравлічні опори Режими руху реальної рідини. Критична швидкість число Рейнольдса. Види гідравлічних опорів. Втрати напору по довжині. Місцеві втрати напору коефіцієнти місцевих втрат. 1 Існування двох режимів руху реальної рідини відкри...
19763. Розрахунок сили тиску на плоскі та криволінійні поверхні 79 KB
  Практична робота №1 Розрахунок сили тиску на плоскі та криволінійні поверхні Мета роботи: закріпити знання курсантів з теми €œГідростатика€ за допомогою розв’язування задач Прилади і матеріали: конспект лекцій зразок звіту лінійка олівець довідник з гідравліки....