Ответы на вопросы к экзамену / 21 Цифровые фотокамеры

21. Цифровые фотокамеры.

В отличие от сканеров, фотокамеры позволяют снимать изображение целиком с изображением сцены или документа, обеспечивая значительно бОльшую скорость растрового ввода. Камера обязана иметь развитую оптическую систему, проецирующую изоб-я на матрицу. Кроме того, в общем случае, камера может обходиться без подсветки.

Отдельным классом рассматриваемого устройства является документ камеры, заменяющий процесс сканирования фотографированием.

Достоинства: повышение производительности при более бережном обращении с документом.

Недостатки: наличие оптической системы вводит геометрические искажения, которые корректируют с помощью спец. ПО.

Съёмка происходит синхронно.

Как правило, все камеры снабжены светочувствительной матрицей, относящйся к классу интегральных микросхем, т.е. она не собирается из отдельных элементов, а выращ-ся целиком на кристалле (текущий период – матрицы до 100 мегапикселей).

Рост разрешения ограничен в основном способностью оптики, т.к. линзовые системы имеют ограниченное оптическое разрешение.

Современные оптические системы в бытовых камерах соответствуют разрешению 1-2*10^7 Px.

Для получения цветного изображения, в подавляющем большинстве случаев, применяется фотосенсоры, покрытые светофильтрами.

Все фотосенсоры являются ахроматическими, т.е. чувствительны к интенсивности света, но не к его спектру.

Байеровская ячейка объединяет 4 субпикселя (ахроматического сенсора), покрытых светофильтрами всех основных цветов.

Разрешение матрицы указывается по ахроматическим сенсорам, поэтому реальное цветное разрешение ниже.

Цветовой процессор производит интерполяцию байеровских данных, расширяя их до монохромированного разрешения матрицы.

Для удобства обработки цифровых данных желательно каждый отдельный пиксель иметь в формате RGB.

С другой стороны, для уменьшения потока данных желательно передавать только ту инф-ю, которая не м.б. получена расчетным способом.

Т.к. алгоритм интерполяции с течением времени совершенствуется, имеет смысл сохранения т.н. цифрового негатива, представляющего непреобразованные байеровские данные (общее название класса таких данных (RAM(данные) – сырые преобразованные)).

Байеровская интерполяция представляет собой не просто получение линейных RGB-данных, а дополнительные процедуры:

1)устранение шумов и выбросов цвета.

2)коррекция цвета, яркости, резкости и других параметров.

3)устранение дефектов (например, битных пикселей).

Во избежание дефектов типа муара (муар) изобр-е на матрицу поступает в слегка расфокусированном виде.

Постобработка потребует обратного преобразования, цель которого восстановить, в какой-то степени, резкость изобр-я.

Многомегапиксельные матрицы генерируют слишком большой поток растровых данных, поэтому обязательно требуется их сжатие причём, как правило, с потерей (формат JPEG (сжимает в 6 раз)).

Как правило, выходом цифровой фотокамеры является файл одного из стандартных графических растровых форматов (чаще всего JPEG). Но потенциально возможна передача видеопотоков.

Отличие фото- и видеокамеры высокого класса для съёмки видеопотока: видеокамеры используют 3-х матричную систему, при которой световой поток с помощью специальной системы призм и зеркал, покрытых светофильтрами, разделяется на 3 цветных потока, каждый из которых поступает на свою матрицу.

Отсутствие необходимости в байеровском шаблоне позволяет 3-х матричным системам лучше передавать цвет, но не яркость.

Функции процессора камеры: в автоматизации поиска оптимальных режимов съёмки в данных условиях, а именно определение времени экспозиции кадра, величины отверстия диафрагмы и фокусного расстояния объектива.

В силу большого кол-ва ф-й, ыозможен на процессор камеры, эти устройства являются как правила ноу-хау производителя и могут являться отдельным маркетинговым производителя.