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

154 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

36761. Конфигурация глобальной среды. Активизация механизма SSI 46.5 KB
  conf и пропишите в нем директиву которая будет задавать каталог где будут храниться webстраницы сервера: DocumentRoot vr www ваша_фамилия html Сохраните изменения и выйдите из редактора nno. В каталоге где должны храниться webстраницы сервера vr www ваша_фамилия html создайте файл с именем index.html следующего содержания на месте многоточия подставьте свои фамилию и имя: html hed title My web pge title hed body My nme is h1 My web server is working h1 body html Для создания файла введите nno имя_файла...
36763. ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ 180 KB
  1: а средним арифметическим отклонением профиля R: R=i 1 б высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz: Rz=i mx i min 2 где i mx и i min определяются относительно средней линии; в наибольшей высотой неровностей профиля Rmx – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины; г средним шагом неровностей профиля Sm: Sm=...
36764. Исследование устойчивости линейных систем автоматического регулирования 271 KB
  Пакет моделирования Mtlb. Теоретическая часть Согласно структурной схемы данной математической модели соответствует система дифференциальных уравнений третьего порядка: 1 и уравнение в матричной форме: 2 Характеристическая матрица этого уравнения имеет вид: 3 Соответствующий характеристический полином третьего порядка: р = р3 с1 р2 с2 р с3 4 где коэффициенты сi i = 13 определяются выражениями: с1 = k2 k5 c2 = k2 k5 k4 k3 k6 5 c3 = k2 k3 k6 k1 k4. При заданных величинах коэффициентов полинома...
36765. Исследование метода компьютерной стеганографии для защиты информации 122 KB
  Цель работы Исследование метода замены младших бит используемого в компьютерной стеганографии для защиты информации. Таким образом если цель криптографии состоит в блокировании несанкционированного доступа к информации путём шифрования содержания секретных сообщений то цель стеганографии – в скрытии самого факта существования секретного сообщения. При необходимости оба способа могут быть объединены и использованы для повышения эффективности защиты информации.
36766. ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА 482 KB
  ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4 ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА. Цель работы: Определение коэффициента жесткости пружины по удлинению пружины и методом колебаний пружинного маятника. Такой функцией является функция описывающая гармонические колебания...
36767. Перевод числа из одной системы счисления в другую 44.5 KB
  Варианты 1 15: Перевод из системы по основанию 10 в систему по основанию 2; Перевод из системы по основанию 10 в систему по основанию 4; Перевод из системы по основанию 10 в систему по основанию 8; Перевод из системы по основанию 10 в систему по основанию 16; Перевод из системы по основанию 8 в систему по основанию 10; Перевод из системы по основанию 8 в систему по основанию 2; Перевод из системы по основанию 8 в систему по основанию 4; Перевод из системы по основанию 8 в систему по основанию 16; Перевод...
36768. Размещение графики в документе 310.01 KB
  Работа с графикой в процессоре Word может строиться по трем направлениям.
36769. Изучение колебаний пружинного маятника 298 KB
  Изучение колебаний пружинного маятника. Цель работы: Изучение свободных и вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы на примере пружинного маятника. Несмотря на различную физическую природу колебаний их можно описать одинаковыми уравнениями. Здесь А амплитуда колебаний; = круговая циклическая частота незатухающих свободных колебаний; t текущий момент времени...