Цифрові фотоапарати й відеокамери

Рис. 9.  Цифровий фотоапарат.

Цифрові фотоапарати й відеокамери аналогічні по принципах дії (система лінз, що проектує світло, що попадає в об'єктив, на невелику плоску площадку) традиційним аналоговим фото- і відеокамерам, відповідно. Основне розходження полягає в тому, що в аналогових пристроях на цій площадці перебуває кадр світлочутливої плівки, а в цифрових пристроях - світлочутлива матриця ПЗС (англ. CCD) або КМОП (англ. CMOS) сенсорів. Тому що ці сенсори чутливі тільки до яскравості, то для одержання кольорового зображення застосовують світлофільтри. Існує два підходи.

• Макросвітлофільтр

• Перший варіант. Для одержання одного зображення інформація знімається з матриці сенсора 3 рази підряд, при цьому щораз використовується світлофільтр для одного з базисних квітів RGB. Цей процес порівняно повільна й складний, тому така технологія застосовується тільки в high-end цифрових фотокамерах при зйомці нерухливих об'єктів.

• Другий варіант. За допомогою призми вступник світловий потік розкладається на три, відповідним базисним RGB квіти. Кожний із цих потоків направляється на свою Пзс-Матрицю. Тому ця технологія одержала назву 3CCD. Вона використовується у відеокамерах верхнього цінового діапазону. Для фотографії вона поки занадто дорога.

• Мікросвітлофільтри Кожний елемент ПЗС матриці має свій світлофільтр, що відповідає одному з базисних RGB квітів. Звичайно у квадраті 2×2 розташовуються 2 зелених, 1 синій і 1 червоний елемент, т.зв. маска Байера (англ. Bayer mask). Для одержання звичайного зображення використовуються різні алгоритми інтерполяції. Це найпоширеніша технологія як для фото-, так і для відеокамер.

Рис. 10.  Маска Байера.

Відеокамери нижнього цінового діапазону знімають відео із черезстрочним розгорненням, тобто кадр складається із двох послідовно знятих напівкадрів, що складаються тільки з парних і непарних рядків зображення, відповідно. При швидкому переміщенні об'єктів, що знімаються, або самої камери через помітну різницю в напівкадрах виникають неприємні артефакти. Для рішення цієї проблеми при наступній обробці знятого відео виробляється деінтерлейсинг (англ. deinterlacing).

Поняття розв'язної здатності для таких пристроїв звичайно не застосовується⁴⁾.Часто вживається поняття мегапіксель (Мп), рівне загальній кількості пікселів на матриці сенсора, діленому на 1024². Дозвіл, як розмір растра, варіюється від 640?480 (0,29 Мп) до 7216?5412 (39 Мп) для фотокамер і від 320?240 (0,07 Мп) до 7680?4320 (33 Мп) - для відеокамер.

Глибина кольору в більшості фото- і відеокамер - стандартні 24 біта/піксель. У професійних моделей вона більше - до 48 біт/пиксель.

Аспектове співвідношення у фотокамер - 4:3 (як у стандартних дисплеїв) або 3:2 (відповідає плівці). У відеокамер - 4:3 або 16:9 (т.зв. широкоекранне відео).

Пристрою виводу Дисплеї

Дисплеї є найпоширенішим типом пристроїв виводу графічної інформації. Вони застосовуються скрізь - від мобільних телефонів до рекламних щитів.

Дисплеї на елт

Найпоширеніший⁵⁾тип дисплеїв середнього розміру. Заснований на використанні ЕЛТ - Електронно-Променевої Трубки (англ. CRT). ЕЛТ улаштована в такий спосіб.

Електрони спочатку прискорюються електромагнітним полем, а потім відхиляються в потрібному напрямку перпендикулярним полем (ця частина ЕЛТ називається гарматою). При влученні на поверхню екрана вони викликають світіння встановлених там часток люмінофора, що і сприймається спостерігачем. Чим більше прискорення (а отже, більшу енергію) одержав електрон, тим яскравіше світиться люмінофор. У кольорових дисплеїв є 3 пушки для кожного з базисних RGB-Квітів, а по поверхні екрана рівномірно розподілені частки люмінофора, що відповідають базисним квітам. Щоб електрони, випущені з відповідної гармати, потрапили тільки на люмінофор свого кольору перед екраном ставиться щілинна маска або апертурні ґрати. Час післясвітіння люмінофора незначно, і зображення постійно обновляється; для виводу одного кадру гармата випускає електрони послідовно ліворуч праворуч у кожному рядку й по рядках знизу нагору. Кількість відновлень усього зображення в секунду зветься частота відновлення або частота розгорнення (англ. refresh rate). Вона повинна бути досить високої (> 75 Гц), щоб не виникало стомлюючого ока мерехтіння.

Рис. 11.  Дисплей на ЕЛТ.

Проблемою моніторів на ЕЛТ є те, що яскравість світіння люмінофора залежить від енергії електрона, що потрапив на нього (у свою чергу обумовленої напругою в пушку Vs) не лінійно, а за законом . Для більшості ЕЛТ . Для того щоб компенсувати цей ефект, застосовують т.зв. гамма-корекцію, тобто подачу на гармату скоректованої напруги V_c = V_s^(1/γ).

Гамма-корекція може також здійснюватися програмно, що відповідає зміною кольору пікселів. Для кольорових ЕЛТ дисплеїв, загалом кажучи, γ своя для кожного з базисних RGB-Квітів, але в простих системах це не враховують.

Основними недоліками дисплеїв на ЕЛТ є порівняно більші розмір і вага, а також геометричні перекручування на периферії екрана. Втім, останній недолік у сучасних пристроях усунутий. Основні достоїнства - гарна передача кольору й здатність прийнятно працювати в широкому діапазоні дозволів екрана, на відміну від Рк-Дисплеїв.

Дозвіл залежить від щільності часток люмінофора на поверхні дисплея. Типові значення - 85-130 ppi. Практично всі Елт-Дисплеї мають аспектове відношення 4:3.