ФОРМУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ НА МАТРИЦІ ЦИФРОВОГО ФОТОАПАРАТА Що

ФОРМУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ НА МАТРИЦІ ЦИФРОВОГО ФОТОАПАРАТА

Що таке піксель ?

• «Picture element» з англ. елемент зображення. • Взагалі тут мова йде про велику кількість точок, які разом створюють картину, яку ми бачимо на моніторі, дисплеї і на телевізорі. Один такий кадр, в собі може вмістити кілька мільйонів пікселів - точок

Фізичний піксель на ґратці комп'ютерного екрану

Пі ксель (іноді пі ксел, англ. pixel, скорочено від англ. PICture'S ELement — елемент зображення)— найдрібніша одиниця цифрового зображення в растровій графіці. Він є неподільним об'єктом прямокутної (зазвичай квадратної) форми, що має певний колір. Будь-яке растрове комп'ютерне зображення складається з пікселів, розташованих по рядках і стовпцях. Якщо зображення збільшити, ви побачите ряди пікселів.

• Також піксель — це найменша одиниця растрового зображення, що отримується за допомогою графічних систем виведення інформації (комп'ютерні монітори, принтери і т. д. ). • У сучасних графічних системах найчастіше має квадратну форму. • Від кількості пікселів залежить детальність зображення.

• Кожен такий піксель має ще п'ять елементів, в яких записана інформація. • Два з них- дані про розташування: місце по ширині і місце по висоті. • Три інших елемента вказують яскравість червоного кольору, яскравість зеленого кольору і яскравість синього кольору, іншими словами- вони вказують відтінок пікселя. А значить, вся ця інформація дозволяє пристрою, який буде показувати зображення, поставити піксель в потрібному місці з потрібним відтінком.

що таке мегапіксель? • - це величина розміром в один мільйон пікселів, правильна побудова яких створює зображення. • застосовують мегапікселі для визначення розміру відсканованого зображення або фотографії. • коли відбувається вибір фотоапарата, то мегапіксель - одна з важливих характеристик, яка показує дозвіл матриці фотоапарата.

Піксель на трендових логотипах

Розмір матриці

Типи матриць • Після зйомки з кожного фотоелемента зчитується сигнал, переводиться в цифру і обробляється процесором. • У фотокамерах зазвичай використовується один з наступних типів матриці: • - CCD, • - CMOS, • • - Live MOS, - Foveon X 3…

• CCD (Charge-Coupled Device, або ПЗС - прилад із зарядовим зв'язком) при зчитуванні сигналу накопичений заряд зрушується від одного елемента матриці до іншого, утворюючи на виході готовий рядок зображення або цілий кадр. • CMOS (Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor), або КМОПматриця (КМОН - комплементарний металооксидних напівпровідник), складається з окремих фотоелементів і керуючих транзисторів, виготовлених за КМОП-технологією. Транзистори управляють роботою фотодатчика і забезпечують зчитування сигналу. CMOS-матриці споживають менше енергії, ніж CCD, вимагають менше часу на зчитування зображення, коштують дешевше. При їх виготовленні використовуються стандартні технології з виробництва мікросхем, що дозволяє розміщувати на одній підкладці як фотоматрицю, так і схеми по обробці цифрового зображення. Однак шуми у CMOS-матриць зазвичай значно вищі, ніж у CCD. • Live MOS матриця - світлочутлива матриця, виконана на основі МОН технології. Live MOS містить меншу кількість з'єднань для кожного елементу і живиться меншою напругою. За рахунок цього і спрощеної передачі керуючих сигналів є можливість отримувати "живе" зображення при відсутності традиційного для такого режиму роботи перегріву і підвищення рівня шумів

Світло від джерела (1) падає на об’єкт (2), відбивається від нього і через об’єктив (3) попадає на ПЗС матрицю, яка виробляє струм, що проходить через схеми підсилення сигналу і перетворюється в цифрове зображення за допомогою АЦП

• АЦП це Аналого Цифровий Перетворювач перетворює аналоговий сигнал з ПЗС (CCD) або КМОП (CMOS) матриці в цифровий сигнал, з яким надалі працює процесор АЦП - аналого-цифровий перетворювач (analog to digital converter, ADC). Пристрій, що перетворює аналоговий сигнал в послідовність цифр. Основною характеристикою є розрядність - кількість дискретних рівнів сигналу, розпізнаваних і кодованих АЦП. Наприклад, розрядність 8 біт означає, що перетворювач в змозі визначити 28 рівні сигналу і відобразити їх у вигляді 256 різних значень. Чим більша розрядність АЦП, тим теоретично більша глибина кольору може бути досягнута

• Глибина кольору Визначається якістю матриці CCD і розрядністю АЦП. Вимірюється кількістю відтінків, які пристрій здатний розпізнати. • 24 біта відповідає 16777216 відтінкам. • Наприклад, сканери випускають з глибиною кольору 24, 30, 36, 48 біт. • Незважаючи на те, що графічні адаптери поки не можуть працювати з глибиною кольору більше 24 біт, така надмірність дозволяє зберегти більше відтінків при перетвореннях картинки в графічних редакторах.

Мінімальна величина кроку пристрою зчитування інформації з матриці – АЦП -визначає дозвіл по кожному кольору. Чим менший крок зчитування напруги з матриці і чим більше таких кроків по всьому діапазону яскравостей, тим точніше відтворюється колір і тим більше його рівнів може розрізнити камера. розрядність АЦП фотокамер

• При купівлі цифрової фотокамери початкового рівня або напівпрофесійної звертати увагу в першу чергу на передачу кольору при поганій освітленості. Якщо подивитися тестові знімки для цих умов зйомки, то помітні суттєві відмінності для камер різних виробників. • Є простий спосіб поліпшити передачу кольору при малих яркостях - це виконувати зйомку на великих витримках. Таку зйомку треба виконувати зі штатива. • А якщо Ви не обмежені фінансами і хочете навчитися отримувати знімки високої якості то Вам необхідна цифрова дзеркальна фотокамера професійного рівня, з 2 -3 об'єктивами. Це звичайно не тільки дорого, але і важко за вагою, але в цьому випадку якість знімків залежить тільки від Вашого смаку, бажання, досвіду і працездатності.

Що стосується розміру відбитка (при дозволі 300 dpi) для матриць різного розміру, то існує кілька співвідношень. Інші дані дають трохи більші показники. Наприклад Сanon EOS 450 D:

СMOS матриця фотоапарата Canon EOS 1000 D

чотири типо розміри матриць цифрових фотокамер

ПЗС-матриця для ультрафіолетового и видимого діапазонів

ПЗС-матриця

Схема для візуального порівняння розмірів матриць

Як же розмір матриці вплине на наші знімки? Чим більша матриця, тим більше світла потрапляє на світлочутливі елементи

Кроп фактор –це коефіцієнт фізичного розміру матриці, визначається він як відношення розміру повного кадру до розміру матриці вашого фотоапарата (від Crop factor, crop - обрізати, factor - множник).

1. Червоним кольором виділена матриця "стандартної" цифрової компактної камери, її діагональ вимірюється в дюймах і дорівнює 1 / 2, 3 ".

СANON Digital IXUS 85 IS Розмір матриці - 1/2, 3" Число Мпікселів – 10 Olympus -SP-565 UZ Розмір матриці - 4/3" Число Мпікселів - 12

2 показана матриця розміром 4 / 3 дюйма. В основному матриці такого розміру ставить на свої камери компанія Olympus. 2 - показана матриця розміром 4 / 3 дюйма. В основному матриці такого розміру ставить на свої камери компанія Olympus.

Olympus - E-410 Розмір матриці - 4/3" Число Мпікселів - 10

3 - матриця формату APS-C, матриці цього розміру можна зустріти на всіх популярних моделях цифрових дзеркальних фотокамерах початкового рівня (тобто аматорських) від Canon і Nikon.

Canon - EOS 50 D Формат матриці - APS-C Розмір матриці - 22, 3 x 14, 9 мм Число Мегапікселів - 15, 1 Nikon - D 60 Формат матриці - APS-C Розмір матриці - 23, 6 x 15, 8 мм Число Мегапікселів - 10, 1

4 - матриця 36 х24 мм, і дорівнює за розміром кадру 35 мм плівки. Матрицю такого розміру мають професійні DSLR камери, їх ще називають повнокадрові або фул фрейм (full frame) матриці.

DSLR - (Digital single-lens reflex camera), що означає - Цифрова однооб'єктивна дзеркальна камера Sony - A 900 Розмір матриці - 36 x 24 мм Число Мегапікселів- 24, 6 Nikon - D 3 X Розмір матриці - 36 x 24 мм Число Мегапікселів - 24, 5 Canon - EOS 5 D Розмір матриці - 36 x 24 мм Число Мегапікселів - 12, 8

Схема субпікселів ПЗСматриці з кишенею n-типу (на прикладі червоного фотодетектора) 1 — Фотони світа, що пройшли через об’єктив фотоапарата; 2 — Мікролінза субпікселя; 3 — R —червоний світлофільтр субпікселя, фрагмент фільтра Байєра; 4 — Прозрачный электрод из поликристаллического кремния или оксида олова; 5 — Изолятор (оксид кремния); 6 — Кремниевый канал n-типа. Зона генерации носителей (зона внутреннего фотоэффекта); 7 — Зона потенциальной ямы (карман n -типа), где собираются электроны из зоны генерации носителей; 8 — Кремнієва підкладка p-типу;

Матриця з буферизацією стовбців

Повнокадрова матриця

Матриця з буферизацією кадру

Принцип кольороподілу Foveon X 3