Основные узлы цифровых фотоаппаратов - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке
Основными узлами цифровых фотоаппаратов являются:
Оптическая система
ПЗС-матрица - приемник изображения
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Модули памяти и другие устройства
Наиболее важными элементами всей аппаратуры "технического зрения", а это фотоаппараты, видеокамеры, цифровое телевидение, являются оптическая система и ПЗС-матрица, которые определяют весь возможный объем получаемой информации.
Оптическая система представляет собой самое главное звено цифрового фотоаппарата, вносимых ею в изображение искажений.
Искажения, вносимые в изображение, зависят от того, как точно рассчитана оптическая система, и на сколько точно выбранный тип системы изготовлен. Главным образом, искажения изображения в оптической системе зависят от ряда аберраций:
Сферической (присутствует в системах, поверхность которых представлена сферой)
Хроматической
Астигматизма и других
Сферическая и хроматическая аберрации приводят к увеличению кружка рассеяния, которое является импульсной характеристикой оптической системы, то есть размытию элемента изображения, а астигматизм - непосредственно искажают изображение. Также стоит отметить, что каждый из видов аберраций зависит в свою очередь от основных параметров оптической системы, а именно от требуемого поля зрения или требуемого относительного отверстия (диафрагмы).
Необходимо иметь в виду, что качество изображения, определяемое оптической системой при изменении основных параметров (фокуса, диафрагмы и поля зрения), характеризуемое размером кружка рассеивания, зависит от их произведения, которое является величиной постоянной, то есть увеличение поля зрения возможно, если уменьшать относительное отверстие или фокусное расстояние, а создание сверх светосильной системы, наоборот, возможно только за счет уменьшения поля зрения в случае, если нежелательно ухудшать качество изображения. Необходимо также иметь в виду, что оптическая система является фильтром низких пространственных частот, даже если она безаберрационна. Величина кружка рассеяния, является откликом системы на единичный "импульс", определяется из формулы, полученной физиком Эри для "идеальной" (безаберрационной)системы:
Dкр=2.44F/Д
Где - длина источника света; F/Д - величина относительного отверстия оптической системы.
Таким образом, "идеальную" оптическую систему, которая является главным входным звеном цифровой фотокамеры, можно, но с достаточно большими трудностями приблизить как к "идеальному" звену аппаратуры, практически не искажающему изображение. Также стоит отметить, что пространственно-частотные характеристики системы непосредственно определяют качество промежуточного изображения:
E(X, Y)=L(X, Y)G(X, Y),
Где, E(X, Y) - пространственно-частотный спектр изображения; L(X, Y) - пространственно-частотный спектр яркости объекта; G(X, Y) - пространственно-частотная характеристика оптической системы.
Что касается изготовления самой оптики, то поверхность всех современных объективов имеет просветляющее пластиковое покрытие, устраняющее засветки от отражения лучей поверхностями линз. А сами линзы изготавливаются только из стекла.
Основными производителями цифровых фотокамер с качественной оптикой являются: Canon, Nikon, Minolta, Pentax, Olympus и Sony, а также немецкая фирма Schneider, которая специализируется на производстве фотооптики.
Оптика цифрового фотоаппарата нуждается в таком же уходе, как и объективы пленочных камер. Поверхность внешней линзы объектива достаточно хорошо защищена от внешних воздействий - на ней не удерживаются капли влаги, а по этому не остаются пятна от высохнувшего конденсата. Но от пыли, грязи и механических повреждений не защитит объектив даже самое совершенное покрытие. Поэтому следует очень аккуратно обращаться с оптикой фотоаппаратов.
Приемник изображения является вторым важнейшим звеном цифрового фотоаппарата. Современные ПЗС матрицы, устанавливаемые в цифровые фотоаппараты, имеют ряд преимуществ перед другими носителями информации, например, такими как фотопленка. ПЗС матрицы могут работать в любой области спектра от УФ до теплового (8 - 20 мкм) и при освещенности от единиц до сотен люкс, таким образом при ночной съемке (когда объекты имеют тепловой контраст по отношению к другим объектам или фону) ПЗС матрицы тоже работают. Основное преимущество ПЗС матрицы - "жесткий" растр: изображение не искажается из-за нестабильности магнитного поля или электростатического поля, а передает изображение точки с точностью до доли чувствительного элемента матрицы, таким образом ПЗС-матрица является на сегодняшний момент "идеальным" приемником изображения, который не искажает проецируемое на него изображение.
Работа ПЗС матрицы заключатся в том, что при проецировании изображения на чувствительную поверхность матрицы на ее каждом элементе накапливается заряд, пропорциональный освещенности данного элемента. Заряд накапливается на дискретных емкостях - МОП-структуре (металл-окисел-полупроводник). Развертка изображения в ПЗС-матрице реализуется в принципиально отличном варианте: многоэлементное зарядовое изображение перемещается в кристалле кремния под гребенкой электродов при подаче на них "бегущей волны" напряжения. При этом процесс развертки завершается поэлементным переносом зарядовых пакетов в выходном регистре к считывающему устройству. ПЗС-матрица разделена на два массива: накопительный и буферный. Буферный необходим для исключения расплывчатого изображения при его считывании. ПЗС-матрица может осуществлять считывание каждого фотона с измерением его координат. Существенным недостатком матриц является возможное появление нечувствительности ее элементов, что приводит к геометрическому шуму. С этим явлением научились бороться путем охлаждения ПЗС-матрицы. Иногда в аппаратурных комплексах структурный шум убирают при помощи запоминания (при балансировке белого на чистый белый фон) и вычитания шума при работе на регистрируемый объект. Важнейшими параметрами ПЗС-матриц является размер чувствительного элемента, величина площади поверхности ПЗС-матрицы и количество элементов (пикселов). Что касается размера чувствительного элемента, то его размер должен соответствовать размеру кружа рассеивания оптической системы.
Теоретически можно показать, что размеры чувствительных элементов современных матриц еще не достигли предельно малых значений. Например, при длине волны =0,56 мкм (зеленая область спектра) и F/Д=1,2 (размер кружка рассеивания "идеальной" безаберрационной оптической системы), размер элемента будет равен 2,44F/Д=2,44*0,56*1,2=1,6 [мкм]. Таким образом получается, что размер элемента ПЗС-матрицы превышает это значение приблизительно в 4 - 7 раз.
Достигнутый размер матрицы ПЗС составляет на сегодняшний день 24х36 мм, что соответствует размеру кадра обычной фотопленки. Таким образом, такую матрицу ПЗС можно применять в профессиональных пленочных фотоаппаратах, превращая его в цифровой. Еще нужно отметить, что чем размер матрицы больше, темь лучше ее светочувствительность, а, следовательно, больше она сможет передать ступеней перепадов яркости между абсолютно белым и абсолютно черным цветами. Количество этих градаций и есть собственно динамический диапазон.
Но для получения цифровым фотоаппаратом "идеального" качества воспроизведения изображения, нужно соответственно увеличивать количество элементов ПЗС-матрицы. Нетрудно сосчитать, какой должна быть эта матрица: 24/0,0016х36/0,0016=15000х22500 [элементов]. Отсюда - количество элементов матрицы составит 337,5 млн., при сравнении с зернистостью фотопленки - 20 млн. чувствительных зерен (пикселов). Все современные цифровые фотокамеры, представленные на рынке, предназначены для съемки цветного изображения, при этом в конечном результате важна точность цветопередачи. Для того чтобы снимок получался цветным, каждый сенсор снабжается цветными фильтрами. Они могут быть красным, зеленым и синим (RGB - Red, Greed, Blue) или голубым, пурпурным и желтым (CMY - Cyan, Magenta и Yellow) с дополнительным зеленым фильтром для придания изображению естественности. Данные каждого сенсора позволяют выделить один из 256 уровней заряда, поэтому каждый цвет имеет 256 уровней интенсивности (яркости), что позволяет воспроизводить 16,7 млн оттенков (256 х 256 х 256). Данные о яркости, зафиксированные каждым из сенсоров, оцифровываются и хранятся в памяти камеры. Воспроизведение цветного изображения достигается путем использования одной или трех матриц. В них (трехкадровых) экспозиция производится трижды через светофильтр базового цвета поочередно. В результате цветопередача получается максимального качества, но быстродействие системы падает, что не позволяет снимать быстро движущиеся предметы. Такие камеры обычно применяют для съемки репродукций или архитектуры.
Альтернативой таким камерам являются камеры с тремя матрицами ПЗС, каждая из которых фиксирует изображение за своим светофильтром каждого из базовых цветов.
Похожие статьи
-
Выбор цифровой фотокамеры - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке
Цифровой фотоаппарат допечатный В настоящее время в полиграфии используется огромное количество разнообразных цифровых фотоаппаратов, которые выполняют...
-
Хранение изображения - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке
После оцифровки изображение сохраняется в оперативной памяти или, что встречается реже, в памяти самого оцифровывателя. При выключении питания происходит...
-
Кодирование изображения - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке
Изображение отснятое фотокамерой должно приобрести оцифрованный вид. Это происходит при помощи АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Решающий этап при...
-
Введение - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке
Печать качественного издания обусловлена качественной допечатной стадией, от которой зависит результат в целом. Появление систем цифровой обработки...
-
Цифровые фотоаппараты - Технологическая часть проекта предприятия допечатного производства
Основным различием между цифровыми фотоаппаратами и пленочными является способ обработки и получения фотоснимков. Обычный фотоаппарат использует пленку,...
-
Качество электронных фотографий зависит от количества элементов (пикселей) CCD-матрицы. Чем больше пикселей, тем выше разрешение матрицы и тем точнее...
-
Термочувствительные формные пластины используются для цифровой записи печатных форм инфракрасным лазерным излучением с длиной волны 830 нм. Тепловое...
-
ИЛЛЮСТРАЦИЯ В РЕКЛАМНОМ ИЗДАНИИ - Редакторская подготовка рекламных материалов
Как средство коммуникации изображение гораздо более многозначно, чем текст. В обеспечении высокой эффективности рекламного обращения зрительные элементы...
-
Основные области применения - Виды и способы печати
Научная графика -- первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты,...
-
Журналист действует на основе: - Конституция РФ (вмешательство в частную жизнь) - Уголовно - процессуальный кодекс; - Кодекс законов о труде; - Закон о...
-
Способы печати подразделяются (называются) по пространственному положению печатающих элементов (высокая печать: там печатающие элементы находятся выше...
-
В данном разделе будет рассчитано потребное количество бумаги и краски для всех элементов издания в соответствии с нормативными документами с учетом...
-
Сегодня офсетная печать является наиболее развитой высокомеханизированной промышленной отраслью. Современные технологии, высокая степень стандартизации и...
-
- Брошюры, презентации; - Периодические отчеты; - Черно-белые или полноцветные визитные карточки, в том числе фольгированные или ламинированные; -...
-
В зависимости от рода материала и способа нанесения изображения получаются различные печатные формы, но все они относятся к четырем основным видам печати...
-
Особенности подготовки основного текста Первым редактором Венедикта Ерофеева был известный филолог, переводчик и литературовед Владимир Муравьев. Он...
-
Машины фирмы Xeikon отличаются от других цифровых машин (Xerox, Indigo) следующими особенностями: - технологией One-Pass-Duplex, обеспечивающей печать в...
-
На данный момент единого мнения по поводу разделения деловой и экономической журналистики не существует, т. к. данная тема еще не достаточно изучена. К...
-
Допечатная подготовка - это комплекс мероприятий, позволяющий воспроизвести точную копию оригинала при помощи того или иного печатного процесса, а также...
-
Основные лингвистические черты публицистики К настоящему времени в изучении публицистического стиля накоплен богатый опыт, отраженный в обширной...
-
Контент и формат как основные критерии отбора новостей Можно выделить несколько признаков, по которым информационно-аналитические программы могут...
-
Требования к качеству отпечатанной продукции: 1. Тиражные оттиски должны соответствовать подписным листам и оригинальной пробе (или цветопробе) по...
-
Подготовка обложки - Оформление книги с использованием компьютерных технологий
Особое место в дизайне книги занимает ее внешний облик. Работа над обложкой и суперобложкой ведется параллельно с работой над внутренним материалом...
-
Определить соблюдение требований к справочному аппарату научного издания (на примере предложенного издания) Такой элемент аппарата, как выходные...
-
Роль товара в маркетинге. Особенности продукции отрасли печати - Особенности редакторской подготовки
Товар - все, что может удовлетворить нужду или потребность и предлагается рынку с целью привлечения внимания, приобретения, использования или...
-
Основные понятия полиграфии - Основы производственных процессов в полиграфии
Полиграфия верстка гравирование шрифт Полиграфия - это совокупность технологических средств для печатного размножения текстов и графики. Полиграфия -...
-
Идея проводить пресс-конференции через Интернет - не нова Сенцов М. И. "Особенности ведения PR-кампании в Интернете". "PR в России". № 3. 2006 г.....
-
Инфраструктура кинематографии: сущность, основные задачи - Продюсерство кино и телевидения
Инфраструктура -- комплекс взаимосвязанных обслуживающих структур или объектов, составляющих и/или обеспечивающих основу функционирования системы....
-
Основу каждого рекламного материала составляют текст и иллюстрации. Значение, а следовательно, и дизайн каждого из этих элементов и само их наличие в...
-
Растровые цветоделенные фотоформы. Для цветоделенных фотоформ одного комплекта допускается расхождение (разброс) размеров по большой стороне изображения...
-
Специфика офсета выражается прежде всего в использовании плоских форм, где элементы сформированы различными по молекулярно-поверхностным свойствам...
-
Репродукционно-графические показатели печатных форм позволяют оценить качество воспроизведения деталей изображений растрового и штрихового. Средством для...
-
Журналист, занимая определенную позицию по тому или иному вопросу, всегда стремится к ее обоснованию. Публицистическая открытость автора в том и...
-
Программы трехмерного изображения Многие программы трехмерной графики служат своего рода временными остановками для изображений, которые в конечном итоге...
-
Бумага - основной материал в издательско-полиграфическом деле - Бумага
Бумага - это тонкие и ровные листы или ленты материала, состоящего в основном из целлюлозных волокон (древесная целлюлоза, древесная масса, волокна...
-
Программы редактирования изображений Программы редактирования изображений дают возможность цветокоррекции, ретуширования и создания ослепительных...
-
Расходные полиграфические материалы, применяемые при печати тиража, делятся на две группы: - Основные К ним относятся бумага, краска, формные материалы,...
-
Компьютерные графические программы обычно подразделяются на две категории: растровые программы (bitmap, или raster) и векторные программы (vector, или...
-
Цифровая печать - один из наиболее популярных современных методов печати в полиграфии. С помощью этого способа печати возможно печатать документы...
-
В офсетной печати перенос краски с формы на оттиск осуществляется через резинотканевую офсетную пластину, деформация которой компенсирует неровности...
Основные узлы цифровых фотоаппаратов - Применение цифровых фотоаппаратов в допечатной подготовке