22. Сенсоры цифровых камер.

Организация считывания информации в ПЗС в сенсоре.

- через строчное считывание (в каждом пикселе – зона фотоприема и накапливания заряда; зона накопления заряда используется для переноса

Затвор закрывает матрицу -> передача сигнала

Не весь заряд успевает переместиться. Часть зарядов остается не использованной, накладывается новый заряд – размытое изображение.

Сенсор - полупроводниковый чип с набором светочувствительных элементов(светодиодов), которые часто называют матрицей. Свет попадает на светодиоды, сенсор реагирует на получаемые фотоны, что фиксируется фотоаппаратом. Далее вычислительный блок анализирует полученную информацию и определяет необходимые значения выдержки и фокуса, цвет(баланс белого), необходимость вспышки. Потом сенсор захватывает изображение и передает его на чип АЦП(аналого-цифровой преобразователь), который анализирует импульсы и преобразует их в цифровой вид ( поток 0 и 1). Сенсор является сердцем цифровой камеры, и в качестве сенсора выступает ПЗС или КМОП чип. Одним из главных отличий КМОП и ПЗС сенсоров является то, что в КМОП сенсор аналого-цифрового преобразователя(АЦП) интегрирован, а при использовании ПЗС сенсора он находится на внешнем чипе. Но по этой же причине КМОП сенсор более зашумлен. АЦП преобразует различные уровни напряжения в двоичные цифровые данные. От характеристики сенсора зависит следующее: детализация, уровень шумов, цветопередача и т.д. Важной характеристикой является чувствительность, выраженная в единицах ISO (чем выше этот показатель, тем меньше света нужно сенсору для формирования изображения. Но при этом вырастает шум на получаемом снимке- “электронные шумы”- цв крапинки в темных областях кадра.

23. Методы считывания сигнала в цифровых камерах

1) черезстрочное – в каждом пикселе есть зона фотоприёма и затемнённая зона для накапливания заряда. Зону накапливания заряда используют для переноса заряда. Преобразование оптического сигнала в электрический. Образуется вертикальный канал для переноса и канал для приёма заряда. Открывается затвор – приём, закрывается, и следующий кадр. Плюс – быстрое смещение заряда и быстрая запись, минус – уменьшается светочувствительность за счёт уменьшение апертуры (так как 2 канала)

2) полноформатное – изображение формируется во всём пикселе, но нужно организовать 2 цикла – приём и передачу сигнала; в процессе передачи пиксель не может осуществлять приём, следовательно, нужны механические затворы для затемнения, которые закрывают матрицу. Минус – скорость записи ниже, плюс – светочувствительность и разрешение выше.

3) с покадровым переносом – гибрид полноформатной и черезстрочной технологии. Матрица; светочувствительные столбцы и столбцы хранения зарядов; как только заканчивается заряд, он → в матрицу хранения, и механические затворы не нужны. Плюс – скорость записи выше, минус – выше стоимость и дефект: не весь заряд успевает переместиться, часть остаётся и накладывается на новый – изображение может быть размытым.

Сопоставительный анализ методов считывания сигналов а) камера с задней разверткой. Производит сканирование в плоскости изображения. Сканирует построчно. Обладает высоким разрешением. Невозможно снимать движущиеся предметы. Время экспонирования составляет несколько минут. Необходимо использовать постоянное освещение.

б) трехкадровая камера. Светочувствительный датчик - двухмерная матрица ПЗС. Каждый элемент матрицы формирует оду точку изображения. Имеют маленькое разрешение. Для регистрации цветного изображения делают три отдельных снимка через 3 светофильтра (к.з.с). Регистрация неподвижных объектов. в) однокадровая камера с одной матрицей. Сверхчувствительный датчик - плоская матрица. Данные о цвете регистрация через нанесенные на поверхность ПЗС-матрицы пленочный фильтр (к.з.с.). Данные о каждой точке изображение регистрации в одном из трех цветов. Можно снимать движущиеся предметы. г) однокадровые камеры с тремя матрицами. Имеет три матрицы, каждая из которых регистрирует свой цвет. Интерполяция цветового сигнала в цифровых камерах, недостатки, возможности улучшения цветоделения. Интерполяция - функция, цифровых камер, позволяющая добавлять некоторое число пикселей к уже существующему изображению для увеличения его размера.