Цифровые фотоаппараты и видеокамеры
Рисунок 2.2. Цифровой фотоаппарат
Цифровые фотоаппараты и видеокамеры аналогичны по принципам действия (система линз, проецирующая попадающий в объектив свет на небольшую плоскую площадку) традиционным аналоговым фото- и видеокамерам, соответственно. Основное различие состоит в том, что в аналоговых устройствах на этой площадке находится кадр светочувствительной пленки, а в цифровых устройствах - светочувствительная матрица ПЗС (англ. CCD) или КМОП (англ. CMOS) сенсоров. Так как эти сенсоры чувствительны только к яркости, то для получения цветного изображения применяют светофильтры. Существует два подхода:
Первый вариант. Для получения одного изображения информация снимается с матрицы сенсора 3 раза подряд, при этом каждый раз используется светофильтр для одного из базисных цветов RGB. Этот процесс сравнительно медленный и сложный, поэтому такая технология применяется только в high-end цифровых фотокамерах при съемке неподвижных объектов;
Второй вариант. С помощью призмы поступающий световой поток разлагается на три, соответствущих базисным RGB цветам. Каждый из этих потоков направляется на свою ПЗС-матрицу. Поэтому эта технология получила название 3CCD. Она используется в видеокамерах верхнего ценового диапазона. Для фотографии она пока слишком дорога.
Микросветофильтры Каждый элемент ПЗС матрицы имеет свой светофильтр, соответствующий одному из базисных RGB цветов. Обычно в квадрате 2×2 располагаются 2 зеленых, 1 синий и 1 красный элемент, т.н. маска Байера (англ. Bayer mask), см. Рисунок 2.3. Дляполучения обычного изображения используются различные алгоритмы интерполяции. Это самая распространенная технология как для фото-, так и для видеокамер.
Рисунок 2.3. Маска Байера.
Видеокамеры нижнего ценового диапазона снимают видео с чересстрочной разверткой, т.е. кадр состоит из двух последовательно снятых полукадров, состоящих только из четных и нечетных строк изображения, соответственно. При быстром перемещении снимаемых объектов или самой камеры из-за заметной разницы в полукадрах возникают неприятные артефакты. Для решения этой проблемы при последующей обработке снятого видео производится деинтерлейсинг (англ. deinterlacing).
Понятие разрешающей способности для таких устройств обычно не применяется. Часто употребляется понятие Мегапиксель (Мп), равное общему количеству пикселей на матрице сенсора, деленному на 10242. Разрешение, как размер растра, варьируется от 640×480 (0,29 Мп) до 7216×5412 (39 Мп) - для фотокамер и от 320×240 (0,07 Мп) до 7680×4320 (33 Мп) - для видеокамер.
Глубина цвета у большинства фото- и видеокамер - стандартные 24 бита/пиксель. У профессиональных моделей она больше - до 48 бит/пиксель.
Аспектовое соотношение у фотокамер - 4:3 (как у стандартных дисплеев) или 3:2 (соответствует пленке). У видеокамер - 4:3 или 16:9 (т.н. широкоэкранное видео).
2 Устройства вывода Дисплеи
Дисплеи являются самым распространенным типом устройств вывода графической информации. Они применяются везде - от мобильных телефонов до рекламных щитов.