Senzorii de camere digitale

În camere digitale utilizate pentru rețeaua de senzori de imagine de milioane de celule mici pixeli. Când apăsați butonul declanșator de pe camera foto, si incepe expunerea, fiecare dintre acești pixeli este „fototermos“, care se deschide pentru a colecta și stoca fotoni în capacitatea lor. La finalizarea camerei de expunere se închide toate fototermosy și încercarea de a determina cât de mulți fotoni a căzut în fiecare. Numărul relativ de fotoni din fiecare container convertit mai departe în diferite niveluri de intensitate, care sunt determinate de precizia bit (la 0 la 255 pentru imagine de 8 biți).

Containerul nu conține informații cu privire la cât de mult din fiecare culoare a intrat în ea, astfel încât metoda descrisă mai sus ar putea fi obținute numai imagini alb-negru. Pentru a obține imagini color pe partea de sus a fiecărui recipient a fost plasat un filtru care lasă să treacă doar o anumită culoare. Practic, toate aparat de fotografiat digital modern poate captura în fiecare dintre containere, doar una dintre cele trei culori primare și, astfel, pierd aproximativ 2/3 din lumina de intrare. Ca urmare, camera trebuie să adauge alte culori pentru a avea informații cu privire la toate culorile din fiecare pixel. Cel mai bine-cunoscut matrice filtru de culoare, care este numit „filtru Bayer“ este prezentat mai jos.

matrice Bayer este format din rânduri de filtre rosu-verde si verde-albastru alternativ. Rețineți că, în matrice Bayer conține de două ori mai mulți senzori de verde decât albastru sau roșu. Dezechilibrul este cauzata de culori primare pe care ochiul uman este mai sensibil la culoare verde decât roșu și albastru împreună. Redundanța de pixeli verzi ofera o imagine care pare a fi mai puțin zgomotos și mai simplă decât ar părea la cantitate egală de flori. De asemenea, se explică de ce zgomotul în canalul verde este mult mai mică decât în ​​cealaltă (de exemplu, a se vedea. În articolul „Ce este zgomotul vizual“).

imaginea originală
(O dublare)

El vede camera foto
(Prin matricea Bayer)

Notă: Nu toate camerele digitale folosesc o matrice Bayer, dar este cea mai obișnuită opțiune. senzor Foveon utilizat în Sigma SD9 și camere SD10 înregistrează toate cele trei culori în fiecare pixel. camere Sony de captare patru culori într-o matrice similara: rosu verde albastru și verde smarald,,.

debayer

Debayer - este procesul de matrice translație Bayer culoare primară în imaginea finală, care conține informații complete color la fiecare pixel. Cum este posibil acest lucru în cazul în care aparatul foto nu poate măsura direct plin de culoare? O modalitate de a înțelege acest proces - acest lucru este să ia în considerare fiecare matrice 2x2, două celule verde și albastru roșu ca o celulă full-color.

În general, acest lucru este suficient, dar cele mai multe camere să ia măsuri suplimentare pentru a obține în afara matricei și mai multe informații despre imagine. În cazul în care camera a luat în considerare fiecare dintre matrice 2x2 ca un singur punct, rezoluția sa ar scădea cu jumătate atât pe orizontală cât și pe verticală (de exemplu, de patru ori). Pe de altă parte, în cazul în care camera este culoarea folosind mai multe șiruri suprapuse de 2x2, s-ar putea obține o rezoluție mai mare decât este posibil pentru o singură matrice 2x2. Pentru a mări cantitatea de informații imagine poate utiliza următoarea combinație de matrice care se suprapun 2x2.

Rețineți că nu ne-am aștepta ca informațiile legate de imagine cu privire la limitele matricei, după cum a sugerat, imaginea va continua în fiecare dintre părți. Dacă acest lucru ar fi într-adevăr, limitele matricei, calculele ar fi fost mai puțin precise, deoarece nu există mai mulți pixeli. Aceasta nu este o problemă, ca și pentru camerele cu milioane de pixeli hotar informații pot fi eliminate în condiții de siguranță.

Există și alte algoritmi de matrice parsing care pot extrage ușor mai rezoluție, pentru a colecta imagini mai puțin zgomotoase sau adaptivă a răspunde la diferite zone ale imaginii.

defecte dematrizatsii

O imagine fina la limita de rezoluție a senzorului digital poate fi uneori confuz algoritm matrice parsing, având ca rezultat rezultate nenatural. Cel mai bine cunoscut defect - acest moire, care se poate manifesta ca textură repetarea sau defecte de pixeli formate labirinturi ireale culoare:

Prezentat mai sus sunt două imagini cu diferite măriri. Să acorde o atenție la apariția de moar în toate cele patru pătrate de jos, iar în a treia piață a primei imagini (ilizibil). Versiunea mai mică poate fi văzută ca labirinturi, și defecte de culoare, în al treilea pătrat. Astfel de defecte depind de tipul de textură, și software-ul care face fișierul (RAW) sursa este un aparat de fotografiat digital.

microlentile matrice

S-ar putea întreba de ce prima diagrama din acest capitol containere nu au fost amplasate direct unul lângă altul. În senzorii din camere este într-adevăr nici o suprapunere completă a suprafeței. De fapt, de multe ori sub pixelii alocat nu mai mult de jumătate din suprafața totală a senzorului, pentru că aveți nevoie pentru a plasa undeva restul electronice. Pentru fiecare rezervor există ghiduri care trimit fotonii intr-o anumita celula. În camerele digitale aplică „microlentile“ peste fiecare grup de pixeli, pentru a crește capacitatea lor de a colecta lumina. Aceste lentile sunt ca niște pâlnii colecta fotoni, care altfel ar putea să rămână neutilizate.

Ei bine, microlentile, concepute pot îmbunătăți colectarea de fotoni din fiecare celulă și, prin urmare, de a crea imagini, care conțin mai puțin zgomot pentru același timp de expunere (viteza obturatorului). Producătorii de camere foto au fost în măsură să utilizeze îmbunătățiri în producția de micro-lentile, pentru a reduce sau de a menține zgomotul în ultima cameră de înaltă rezoluție, în ciuda reducerii dimensiunii celulei referitoare la ambalarea mai megapixeli în aceeași dimensiune senzorului.