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

160 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

32739. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле и его характеристики. Потенциал поля. Связь между потенциалом и напряжённостью поля. Космические скорости 42.5 KB
  Потенциал поля. Связь между потенциалом и напряжённостью поля. В виде формулы это записывается так: F=Gm1m2 r2 где G гравитационная константа определяемая экспериментально 667 × 10–11 Нм2 кг2 ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ поле тяготения один из видов поля физического посредством которого осуществляется гравитационное взаимодействие притяжение тел. Об интенсивности гравитационного поля очевидно можно судить по величине силы действующей в данной точке на тело с массой равной единице.
32740. Вывод основного закона динамики вращательного движения 29 KB
  Вывод основного закона динамики вращательного движения. К выводу основного уравнения динамики вращательного движения. Динамика вращательного движения материальной точки. В проекции на тангенциальное направление уравнение движения примет вид: Ft = mt.
32741. Момент инерции тела относительно оси. Момент инерции кольца, диска 31 KB
  Момент инерции тела относительно оси. Момент инерции кольца диска. Момент инерции тела относительно оси определяется согласно формулеи если известно pаспpеделение масс частей тела относительно оси он может быть найден прямым вычислением. Конечно с помощью компьютера интеграл можно вычислить но аналитически моменты инерции обычно вычисляют лишь для простейших случаев однородных тел.
32742. Момент инерции шара. Теорема Штейнера 39.5 KB
  Момент инерции шара. Момент инерции полого шара с бесконечно тонкими стенками. Сначала найдем момент инерции относительно центра шара. В результате находим момент инерции полого шара относительно его диаметра: .
32743. Момент импульса. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса 34 KB
  Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Моментом импульса т. Момент импульса характеризует количество вращательного движения.
32744. Гироскоп. Свободные оси. Главные оси момента инерции. Регулярная прецессия 50 KB
  Схема простейшего механического гироскопа в карданном подвесе Основные типы гироскопов по количеству степеней свободы: 2степенные 3степенные. Прецессия гироскопа. Прецессией называется движение по окружности конца оси гироскопа под действием постоянно действующей малой силы. Скорость прецессии гироскопа определяется величиной внешней силы F точкой ее приложения значением и направлением угловой скорости вращения диска гироскопа w и его моментом инерции I.
32745. Работа силы при вращении твердого тела. Кинетическая энергия вращающегося тела 34.06 KB
  Работа силы при вращении твердого тела. Кинетическая энергия вращающегося тела. Работа и мощность при вращении твердого тела. Найдем выражение для работы при вращении тела.
32746. Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Принцип эквивалентности. Уравнение движения в неинерциальных системах отсчёта 36 KB
  Силы инерции. При рассмотрении уравнений движения тела в неинерциальной системе отсчета необходимо учитывать дополнительные силы инерции. Это уравнение может быть записано в привычной форме Второго закона Ньютона если ввести фиктивные силы инерции: переносная сила инерции сила Кориолиса Сила инерции фиктивная сила которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так чтобы законы механики в ней совпадали с законами инерциальных систем. В математических вычислениях введения этой силы происходит путём преобразования уравнения...
32747. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Классическая теорема сложения скоростей. Инвариантность законов Ньютона в инерциальных системах отсчёта 39.5 KB
  Математически принцип относительности Галилея выражает инвариантность неизменность уравнений механики относительно преобразований координат движущихся точек и времени при переходе от одной инерциальной системы к другой преобразований Галилея.Пусть имеются две инерциальные системы отсчёта одну из которых S условимся считать покоящейся; вторая система S' движется по отношению к S с постоянной скоростью u так как показано на рисунке. величинами не изменяющимися при переходе от одной системы отсчёта к другой. В кинематике все системы...