ОРИГИНАЛЬНЫЕ ФОТОАППАРАТЫ

ПЛЕНОЧНЫЕ

ФОТОКАМЕРЫ


-"Главная"

-"Contax AX - обратная фокусировка"
-"Lomography Spinner 360°"
-"Смена-8м"
"Ленинград"
-"Ломо-135"
-"ВТСВС(ТСВВС)"
-"Момент"
-"Pankopta"
-"Canon Pellix"
-"Jaeger LeCoultre Compass"
-"Горизонт"
-"Зенит-Д"
-"Нарцисс"
-"Репортер"
-"Старт"
-"Алмаз"
-"Leica 250 Reporter FF"
-"Фэд-стерео"
-"Силуэт-Рапид авто"
-"Зенит-4,5,6"
-"Киев-Вега"
-"Самодельные фотокамеры"
-"Фотоснайпер"
-"Спутник-стерео"
-"ФЭД-10"
-"Зоркий10,11,12"
-"Комета"
-"Друг"

Рассылки Subscribe.Ru
Подпишись: Оригинальные фотоаппараты

Светочувствительные матрицы цифровых фотоаппаратов.


В наши дни, цифровые фотокамеры с электронными светочувствительными сенсорами, практически полностью вытеснили из обихода пленочные фотоаппараты.

По принципу процесса получения изображения, цифровые камеры кардинально отличаются от пленочных фотоаппаратов. Несмотря на то, что в них тоже используются та же схема фокусировки изображения на светочувствительном элементе. Она состоит из объектива (система линз), затвора, и диафрагма. Однако там, где у традиционных фотоаппаратов находится пленка, в цифровой камере располагается электронный светочувствительный сенсор (матрица).


Первые попытки создать электронную изображение датируются 1908 годом. В этом году Алан А. Кэмпбел Свинтон
Алан А. Кэмпбел Свинтон
придумал кинескоп, то есть электронное устройство для регистрации изображения на электронно-лучевой трубке.

Следующая попытка была предпринята через 60 лет в 1969 году. У сотрудников Bell Labs возникла идея электронной регистрации изображения, и в 1970 году был создан первый в мире ПЗС(прибор зарядовой связи) который состоял из восьми светочувствительных элементов.

В 1973году Компания Fairchild начала промышленный выпуск ПЗС-матриц . Они были чёрно-белыми и имели разрешение всего 100х100 пикселей.


Основной характеристикой цифрового фотоаппарата является количеству пикселей, которые он может снять (чем их больше, тем более детализированной будет фотография). Количество пикселей зависит от физического размера и концентрации элементов на матрице. Цифровая светочувсвительная матрица является сердцем цифровой камеры.

В современных цифровых фотокамерах наибольшее распространение получили матрицы двух типов: ПЗС (прибор с зарядовой связью, по-английски CCD — Charge-Coupled Device) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor).


Цифровая светочувсвительная матрица

КМОП(CMOS)-

матрицы для потребительских фотоаппаратов относительно дёшевы, так как производятся по стандартным полупроводниковым технологиям, однако шумы таких матриц обычно гораздо выше, чем у CCD.

Название ПЗС(CCD) — прибор с зарядовой связью, отражает способ считывания электрического заряда методом сдвига от одного элемента матрицы к другому, постепенно заполняя буферный регистр. Далее напряжение усиливается и подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), после чего уже в цифровой форме поступает для последующей обработки в процессор фотокамеры.

Сенсоры матриц воспринимают только черно-белый сигнал, они не различающие цвет. Для получения цветного изображения в матрицах цифровых фотоаппаратов применяются специальные технические решения.

Можно, например, разделять спектр на составные цвета после объектива (при помощи системы цветоделительных зеркал или призм) на три области — красную, зеленую и синюю — и подавать на три отдельных монохромных сенсора, что применяется в трехматричных (3CCD) фотокамерах. Подобный подход обеспечивает отличную разрешающую способность и цветопередачу, причем без увеличения времени получения изображения. Однако такие аппараты громоздкие и дорогие, поэтому в фотографии система 3CCD получила распространение только в профессиональных студийных решениях, причем в трехматричной системе трудно использовать зеркальный видоискатель, что делает ее применение в фотографии еще более ограниченным.

Удешевить предыдущий вариант позволило бы использование одной матрицы с тремя заменяемыми светофильтрами (красным, зеленым и синим), однако последовательное экспонирование сенсора через барабан со светофильтрами потребовало бы в три раза больше времени.

В настоящее время чаще всего для получения цветного изображения применяются одноматричные системы. В них используется массив светофильтров разных цветов(color filter array, CFA), располагающихся между микролинзой и светочувствительной областью фотопикселя.


Схема матрицы

С помощью светофильтра на каждый фотодетектор попадает световой сигнал соответствующий цвету светофильтра.

Производители цифровых матриц используют различные массивы светофильтров, как правило, имеющие комбинацию основных цветов (красного, зеленого и синего) или дополнительных цветов (голубой, пурпурный и желтый).


Комбинация светофильтров

Чаще всего массив цветных светофильтров использует технологию Bayer Pattern, при которой красные, зеленые и синие фильтры располагаются в шахматном порядке, причем число зеленых фильтров в два раза больше чем красных или голубых. Такая схема расположения фильтров приводит к формированию изображения которое нельзя назвать точным, ведь для каждого пиксела изображения фиксируется только одна цветовая составляющая из трех, а потом процессор фотокамеры путем интерполяции по соседним значениям «дорисовывает» остальные две, так что картинка, выдаваемая современной цифровой камерой, на две трети уже интерполирована. Поэтому при одинаковом разрешении матриц у сенсора с классическим байеровским массивом светофильтров в результате цветовой интерполяции («размазывания» по цвету) разрешение снимков примерно в 2 раза ниже (они выглядят более размытыми), чем у устройств с одним светофильтром (монохромных) или у трехматричной схемы.

Для устранения этого недостатка используются технологии сдвига светрофильтра. Данный подход аналогичен описанной выше съемке с заменой цветного фильтра. В данном случае применяется «обычный» сенсор с фильтром Байера, который передвигается в процессе экспозиции относительно фотоматрицы на один пиксел таким образом, что каждый фотосенсор экспонируется три раза с разным фильтром. В результате в трех кадрах мы имеем все три цветные составляющие для каждого фотосенсора. Однако подобная технология очень дорогая, а кроме того, увеличивает время экспозиции в три раза. Поэтому применяется она преимущественно в цифровых задниках для профессиональной студийной съемки в павильоне, где можно на несколько секунд обеспечить неподвижность объекта съемки.


В заключение можно сказать следующее.

В настоящее время ведущими компаниями по производству видеотехники интенсивно разрабатываются новые виды матриц для цифровых фотокамер. Но при этом необходимо отметить, что в настоящее время наибольшее распространение получили неподвижные одноматричные системы с неподвижными фильтрами Байера. Эти системы устанавливаются как в любительские, так и в профессиональные камеры.

В профессиональных камерах, качество изображения улучшают путем оснащения фотокамер более мощными процессорами.


ЦИФРОВЫЕ

ФОТОКАМЕРЫ


-"Главная"

-"Leica M Monochrom"
-"LITRO-камера светового поля"
-"Фотоаппарат с проектором"
-"Матрицы цифровых фотоаппаратов"
-"Первые цифровые фотокамеры"
-"Бросаемая панорамная сферическая фотокамера"
-"Фотокамеры Sony SLT"
© 2010-2020г. Оригинальные фотоаппараты.