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

162 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

39855. Проектирование участка механической обработки для изготовления детали узла МБ – 901 «Барабан сцепления ведомый» 236.5 KB
  Проектируемые и реализуемые производственные процессы должны обеспечивать решение следующих задач: выпуск продукции необходимого качества без которого затраченные на нее труд и материальные ресурсы будут израсходованы бесполезно; выпуск требуемого количества изделий в заданный срок при минимальных затратах живого труда и вложенных капитальных затрат. В дальнейшем это позволит создавать интегрированные производства обеспечивающие автоматизацию основных и вспомогательных процессов и при минимальном участии человека в производственном...
39857. Проектирование участка механической обработки деталей узла Стакан 1.79 MB
  Очевидно, что круг задач эффективной эксплуатации производственных систем весьма широк, эти задачи сложны и многообразны, особенно если учесть масштабы современного производства и уровень техники, и решение их требует от технолога широкого кругозора и глубоких знаний различных дисциплин.
39858. Проект замены насосов Н-6, 6а типа НКВ-210/200 на НКВ-360/200 в связи с увеличением производительности установки АВТ-6 4.39 MB
  Позднее после того как недавно введенный технологический режим был закреплен руководством установки было принято решение заменить насос Н66а на более мощный. Температура бензина в К4 контролируется поз. Расход бензина в К4 контролируется поз. Расход холодного орошения в К4 регулируется клапаном регулятора давления расположенным на линии вывода газа из Е4 в систему собственного топливного газа или на установку 30 4 и регистрируется поз.
39859. Система автоматизации насосной установки станции подкачки воды жилищного комплекса 2.99 MB
  Задача данной системы управления – поддержание постоянного заданного напора в водопроводной магистрали жилищного комплекса обеспечение отработки суточной диаграммы напоров обеспечение энергосберегающего управления напором обеспечение защиты от превышения и занижения давления в водопроводной сети. ЭЛЕКТРОПРИВОД насосная установка АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ закон управления регулятор давления МОДЕЛИРОВАНИЕ ПИД РЕГУЛЯТОР ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ MATLAB SIMULINK. Выбор датчика давления 52 4.59 Синтез контура...
39861. Модернизация конструкции передвижного стола пресса ковочного гидравлического пресса усилием 150 МН 3.45 MB
  В контексте всего вышесказанного в данном дипломном проекте рассмотрены вопросы производительности гидравлического пресса и на основании исследований были произведены изменения в цилиндре стола с целью увеличения производительности также проведены мероприятия по охране труда и гражданской обороне. В качестве аккумуляторов в кривошипных и винтовых прессах применяют маховики в гидропрессахгидроаккумуляторы и в гидровинтовых прессах маховики и гидроаккумуляторы. Однако особый интерес представляют пресса большой мощности к ним относятся...
39862. Экономическое обоснование создания нового предприятия (на примере ООО «Blue bird») 847.5 KB
  В дипломном проекте дана характеристика разрабатываемой станции технического обслуживания, проанализирован рынок сбыта и конкуренция. Также было подсчитано количество необходимого рабочего персонала для оптимальной работы предприятия, разработан план маркетинга и план производства.
39863. УСТРОЙСТВА ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ 469.5 KB
  Созданы волоконные световоды с малыми потерями: затухание сигнала = 1 дБ км в ближней ИК области спектра. Наиболее широкополосны одномодовые световоды в области длин волн 126 132 мкм где материальная дисперсия кварцевых стёкол ближе к 0; полоса пропускания составляет 1011 Гцкм. Важными свойствами такого перехода является наличие обедненной носителями области перехода концентрирующей относительно сильное поле и области поглощения где поглощается падающий свет захватываются фотоны. Структура рn перехода: 1 обедненная область; 2 ...