Дихроидная призма

Дихроидная призма — основной элемент трёхматричной системы цветоделения. ^[7] При расчете цветоделительной системы должно учитываться, что длина хода лучей каждого цвета должна быть одинаковой с учетом разницы коэффициентов преломления стекла разных частей призмы. Кроме того, при проектировании призм для использования с полупроводниковыми матрицами, не допускается получения зеркально перевернутых изображений, как это было возможно при использовании вакуумных передающих трубок. В последних это устранялось простым изменением полярности разверток. Дополнительную сложность при конструировании трехматричных камер представляет устранение влияния поляризации света на качество цветоделения.

Достоинства трёхматричной системы

• Высокая разрешающая способность;

• Высокая точность передачи оттенков цвета;

• Полное отсутствие цветного муара и, как следствие — ненужность применения low-pass^[8] фильтра;

• Ненужность алгоритмов дебайеризации для восстановления потерянной информации, обязательных для одноматричных систем с массивом цветных фильтров;

• Высокая светочувствительность и соотношение сигнал/шум благодаря отсутствию потерь в светофильтрах;

• Возможность осуществления цветокоррекции постановкой дополнительных светофильтров перед отдельными матрицами, а не перед съёмочным объективом, позволяет добиться существенно лучшей цветопередачи при нестандартных источниках света с сохранением высокой чувствительности системы в целом;

• Возможность повышения эффективного разрешения всей системы сверх разрешения отдельной матрицы вдвое по одной из координат, сдвинув три матрицы друг относительно друга на 1/3 пикселя и проведя интерполяцию трёх изображений с учётом этого сдвига. Данная технология получила наименование «Pixel shifting».

Недостатки трёхматричной системы

• Большая стоимость, значительно превосходящая стоимость одноматричных камер;

• Габаритные размеры и вес, принципиально бо́льшие, чем у систем с одной матрицей;

• Трёхматричная система не может использоваться с широкоугольными объективами с малым задним отрезком;

• Проблема сведе́ния цветов. Трехматричные системы требуют точной юстировки. Чем меньше физический размер матриц и больше их разрешение, тем сложнее добиться необходимой точности;

• Чувствительность к вибрациям, при наличии которых снижается качество получаемого изображения. Это требует специальных методов борьбы с вибрацией.

Примечания

1. Canon 3CCD technology  (англ.)

2. Дмитрий Масуренков Киноаппараты для цветных съёмок (рус.) // «Техника и технологии кино» : журнал. — 2007. — № 5.

3. 4.6 Оптические системы телекамер (рус.). Тема 4. Преобразование изображений в электрические сигналы. Банк лекций. Проверено 21 октября 2012. Архивировано из первоисточника 23 октября 2012.

4. Телевидение, 2002, с. 312

5. Телевидение, 2002, с. 314

6. Ikegami: 4 лучше 3 (рус.) // «625» : журнал. — 1995. — № 2. — ISSN 0869-7914.

7. разновидности составных дихроичных призм  (англ.)

8. :en:Low-pass filter

Литература

• В. Е. Джакония Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 311—316. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1

В более дешёвых и компактных телекамерах может быть использована одна матрица со встроенным массивом цветоделительных светофильтров. Такая конструкция применяется, главным образом, в промышленных и бытовых камерах.

Разрешение матрицы цифровой фотокамеры

Разрешение матрицы цифровой фотокамеры — способность устройства передавать мелкие детали изображения.^[1] Фотоматрица применяется в виде специализированной аналоговой или цифро-аналоговой интегральной микросхемы, состоящей из светочувствительных элементов. Она предназначена для преобразования проецированного на неё оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы).

Говорить о фактическом разрешении получаемых изображений можно либо в отношении устройства вывода — экранов, принтеров и т. п., либо в отношении сфотографированных предметов, с учётом их перспективных искажений при съёмке и характеристик объектива. Разрешение изображения в основном определяется источником, то есть разрешением фотоматрицы, что в свою очередь зависит от её типа, площади, количества фоточувствительных элементов — пикселов, создающихся на основе нескольких элементов светочувствительной матрицы сенселей и их плотности на единицу поверхности.^[2] Не удастся отобразить на мониторе больше деталей (даже если сам монитор способен на это), чем зафиксировала матрица фотокамеры.^[3]

Разрешение — один из важнейших параметров фотоматрицы. Оно бывает физическое (оптическое) (англ. Hardware/optical Resolution) и с интерполяцией (программное) (англ. Interpolated Resolution). Первое зависит от конструкции устройства и в ряде случаев может быть переменным. Оптическое разрешение (реальная способность пикселов реагировать на фотоны) — определяется матрицей и шириной её рабочей зоны, как число эффективных пикселов, которые непоспедственно участвуют в получении изображения.^[4][5]

Практически во всех цифровых фотокамерах (особенно недорогих) существует и второй тип — разрешение с интерполяцией.^[6][7] Интерполяция или сведение трёх первичных цветов в полноценное изображение, может происходить как в самой фотоматрице, так и в цифровом процессоре последующей обработки. И таким образом, разрешение с интерполяцией определяется тем совокупным устройством, которое производит данную операцию.

В ПЗС сенсорах совмещение всех трех сигналов воедино происходит не на сенсоре, а в устройстве формирования изображения, уже после того, как сигнал преобразован из аналогового вида в цифровой. В КМОП сенсорах это совмещение может происходить непосредственно на чипе. Алгоритмы даже простой линейной интерполяции учитывают значения всех окружающих пикселов.^[8][5]

Непосредственно механизм интерполяции, — способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Для ПЗС-матрицы состоящей из дискретных пикселов, информация одной ТВ-линии состоит из дискретных значений, соответствующих каждому пикселу. Этот метод даёт не цифровую информацию, а скорее дискретную выборку. Таким образом ПЗС-матрица — это оптическое устройство дискретизации. Как и в случае других устройств дискретизации, мы не получаем полную информацию по каждой строке, только дискретные значения в позициях, соответствующих позициям пикселов. Восстановление непрерывного сигнала из отдельных его частей происходит согласно теоремы Котельникова (Найквиста) без потери информации, если частота дискретизации равна, по меньшей мере, двойной ширине спектра сигнала.^[3] Поскольку любая интерполяция является всего лишь приближением, изображение будет несколько терять в качестве всякий раз, когда подвергается интерполяции.^[2]

Разрешение матрицы цифровой фотокамеры нелинейно зависит от светочувствительности матрицы и от заданного программой (оцифровки) уровня шума.