Введение в цифровую фотографию. Теоритические основы.

различной интенсивности, выпускается целый ряд эмульсий различных типов.

Цветные фотопленки имеют несколько светочувствительных слоев, содержащих

обычно кристаллы галоидного серебра. Под действием света из ионов

галоидного серебра выбиваются отрицательно заряженные электроны, которые

захватываются примесями кристаллов. В свою очередь, они притягивают

свободные, положительно заряженные ионы серебра, образуя скопления

металлического серебра. Такие изменения на молекулярном уровне приводят к

образованию скрытого негативного изображения, которое становится видимым

во время проявления, когда скрытое изображение усиливается примерно в

миллион раз. В обычной пленке слой галоидного серебра, ближайший к

объективу, чувствителен только к синему свету. Расположенный за этим слоем

желтый фильтр не пропускает синий свет к следующему слою, который

воспринимает зеленый свет. Последний слой реагирует с красным светом. И

зеленый, и красный слои чувствительны также к синему свету, но желтый

фильтр не пропускает его. Во время обработки скрытые серебряные

изображения заменяются красителями дополнительного цвета. Красное скрытое

изображения окрасится в голубой цвет, зеленое станет пурпурным, а синее -

желтым. В результате получится негативное изображение

голубого-пурпурного-желтого (ГПЖ) цвета, которое экспонируется на цветную

фотобумагу. Дополнительная чрезмерная экспозиция и проявление обращаемой

фотопленки приводят к тому, что участки, на которых нет изображения,

соединятся с голубым-пурпурным-желтым (ГПЖ) красителями, создавая вместо

этого позитивное изображение.

Кремниевые глаза

Из-за сложности изготовления матричные чувствительные элементы ПЗС

зачастую меньше формата 35-мм фотопленки. Их конструкция имеет большее

сходство с глазом, чем фотопленка. Миллионы элементов для восприятия

фильтрованных красного, зеленого и синего цветов или фотоэлементов

(photosites) в большой матрице можно сравнить с колбочками в центре

сетчатки. Интенсивность освещения преобразуется в электрические сигналы

как в глазе, так и в ПЗС. В ПЗС частицы света, называемые фотонами

(photons), попадают на кремниевый элемент или на подложку элемента, давая

дополнительную энергию, нужную для высвобождения атомами кремния

отрицательно заряженных электронов. Каждый элемент имеет присоединенный к

нему электрический контакт или элемент. При подводе к этому контакту

определенного напряжения участок кремния под ним начнет захватывать

свободные электроны, то есть он будет функционировать как емкость или

приемник электронов. Общий отрицательный заряд свободных электронов,

скопившихся в приемнике, пропорционален интенсивности света, поступающего

к элементу. О том, как отдельные заряды, накопленные в тысячах рядов

элементов ПЗС, преобразуются в изображение, рассказывается в разделах «Бит

за битом» и «Вопросы светочувствительности»).

Реальное восприятие

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|---------------+--------------------------------------------------------|

| | Приводимые на рисунке цвета иллюстрируют не физическую |

| | |

| | окраску, а чувствительность к цветам. |

+------------------------------------------------------------------------+

Серебряные глаза

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|---------------+--------------------------------------------------------|

| | Приводимые на рисунке цвета иллюстрируют не физическую |

| | |

| | окраску, а чувствительность к цветам. |

+------------------------------------------------------------------------+

Кремниевые глаза

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

+------------------------------------------------------------------------+

Динамический диапазон

Обычно фотографы определяют тональный диапазон объекта съемки либо числами

диафрагмы (f-stops), либо диапазоном контрастности. Равномерно освещенные

белые и черные объекты могут отражать примерно 85% и 2% падающего света

соответственно. Диапазон контрастности 85 к 2 или, проще говоря 40:1,

лежит поэтому на уровне максимального в условиях равномерного освещения.

Это соответствует примерно 5^1/3 численных значений диафрагмы (каждое

дополнительное числовое значение диафрагмы удваивает диапазон

контрастности). Как только изменятся условия освещенности, диапазон

контрастности резко изменится. Сильный солнечный свет с одной стороны

объекта и только рассеянный свет от неба, падающий на другую сторону

увеличат диапазон контрастности до 200:1. В исключительных случаях, когда

темный объект находится в тени, а белый объект освещается прямым солнечным

светом, диапазон контрастности может запросто превысить 1000:1 или 10

численных значений диафргамы.

+------------------------------------------------------------------------+

| Сравнение качества воспроизведения тональности |

|------------------------------------------------------------------------|

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| На этом рисунке сравниваются диапазоны тональности, воспринимаемые и |

| воспроизводимые печатной продукцией, фотобумагой, фотопленкой , ПЗС и |

| человеческим глазом. Их границы не являются жестко фиксированными: с |

| помощью фотографических средств их можно расширить или сузить, |

| используя для этого различные значения экспозиции. Сравнение здесь |

| провести не просто. Печатная продукция является конечным результатом |

| многочисленных взаимосвязанных процессов. На фотобумаге |

| воспроизводится только выбранный участок динамического диапазона, |

| который был запечатлен на негативную пленку. Назначение данного |

| рисунка состоит в том, чтобы показать, насколько точно исходный |

| материал, тональность которого разбита на участки, соответствующие10 |

| численным значениям диафрагмы, воспроизводится различными источниками. |

+------------------------------------------------------------------------+

Динамический диапазон - это термин, используемый для определения

максимального диапазона тональности, который воспринимается фотопленкой,

фотобумагой или чувствительными элементами ПЗС по отношению к исходной

сцене съемки. Если для снимаемой сцены характерен диапазон тонов,

выходящий за пределы данного динамического диапазона, он будет

зафиксирован в виде белого или черного без передачи каких-либо деталей.

При экспонировании и лабораторной обработке фотографических материалов

происходит намеренное изменение контрастности. Степень этого изменения

определяют значением, называемым степенью контрастности изображения

(gamma). Коэффициент контрастности 1 показывает, что контрастность не

изменилась. Уменьшение контрастности характеризуется коэффициентом,

меньшим 1, увеличение - большим 1. Изменение тонального диапазона для

проявленных фотоматериалов может быть измерено денситометром, которым

регистрируется непрозрачность или диапазон плотности экспонированной

эмульсии. Он может использоваться также для измерения плотности почернения

печатных материалов. Динамический диапазон может рассматриваться в

качестве входного диапазона, а диапазон плотности почернения в качестве

выходного диапазона.

Все черно-белые оптические клинья, изображенные на рисунках, используются

для представления 10 численных значений диафрагмы динамического диапазона.

На печатных материалах может быть воспроизведено только примерно 5

численных значений диафрагмы, поэтому клинья показывают относительные, а

не реальные значения тональности. Цветовой интервал для бумаги

характеризуется яркостью. Текстура поверхности дает рассеяние света,

уменьшая контраст. Устраняет эту проблему применение покрытия для бумаги

или нанесение лака. Избыточное количество краски на печатных материалах

становится причиной таких проблем, как медленное высыхание, плохое

прилипание (способность захватывать краску) и расплывание полутоновых

точек.

+------------------------------------------------------------------------+

| Фотографическая широта ПЗС |

|------------------------------------------------------------------------|

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| Недоэкспонирование или переэкспонирование объекта съемки при |

| фотографировании с использованием массива ПЗС, приводят к потере |

| темных затененных или ярко освещенных деталей. |

| |

| В то же время, тональность на печатной продукции воспроизводится |

| только в пределах 5-6 численных значений диафрагмы, а это значит, что |

| при ошибке в выборе экспозиции даже в таких пределах качество передачи |

| информации будет удовлетворительным. Фотографическая широта |

| трехлинейного массива с ПЗС может составлять по отношению к разрешению |

| печатной продукции (на рисунке - 2^1/2 численных значений диафрагмы в |

| сторону недодержек и передержек) 5 численных значений диафрагмы. |

+------------------------------------------------------------------------+

+------------------------------------------------------------------------+

| Распечатка изображений, полученных с помощью ПЗС |

|------------------------------------------------------------------------|

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| Диапазон тональности, составляющий 10 численных значений диафрагмы, |

| воспринятый трехлинейным массивом с ПЗС, при обработке в компьютере и |

| выводе на печать сокращается до 8 численных значений диафрагмы. При |

| обработке с помощью компьютерной программы кривая тональности на |

| выходе будет иметь другой вид по сравнению с тональностью на входе. |

| Два оставшихся численных значения диафрагмы не будут при этом |

| утрачены: за счет их обеспечивается гибкость при регулировании кривой |

| тональности для обеспечения наилучшей передачи диапазона тональности |

| для каждого конкретного объекта. Тональность деталей в тенях зачастую |

| может передаваться в более широком диапазоне по сравнению с |

| тональностью средне и ярко освещенных деталей. Но даже в этом случае |

| диапазон тональности, составляющий 8 численных значений диафрагмы, |

| может использоваться в цифровых выходных данных для ограничения |

| конечной плотности печатной продукции с пленок или пластин для печати, |

| бумаги и красок до примерно 5 численных значений диафрагмы. |

|------------------------------------------------------------------------|

| Контрастность диапозитивных фотопленок |

|------------------------------------------------------------------------|

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| Изначально диапозитивные фотопленки были предназначены только для |

| проецирования изображений на экран. И рассеянное световое излучение в |

| самом диапроекторе, и свет в помещении, падающий на экран, снижают |

| контрастность проецируемого изображения. Человеческое восприятие |

| устроено так, что яркие участки изображения на экране по отношению к |

| темному фону создадут обманчивое впечатление, что контрастность |

| изображения еще ниже. Чтобы как-то скомпенсировать эти недостатки, |

| контрастность диапозитивных фотопленках специально повышают. Диапазон |

| тональности исходного объекта съемки, составляющий 5-6 численных |

| значений диафрагмы, расширяют примерно до 10 численных значений |

| диафрагмы за счет широкой гаммы пленки порядка 1,8 (показана на кривой |

| тональности). При проецировании диапозитива на экран контрастность |

| будет снижаться в обратной зависимости по отношению к близкой |

| аппроксимации ограниченного динамического диапазона, полученного при |

| съемке исходной сцены. |

+------------------------------------------------------------------------+

Стандартные диапозитивные (обращаемые) фотопленки обеспечивают регистрацию

динамического диапазона, равного 5 - 6 численным значениям диафрагмы, чего

хватит только для того, чтобы произвести сканирование и преобразование в

печатный материал. Они могут воспроизводить только равномерно освещенные

объекты съемки и мало деталей на сильно освещенных или затененных

участках. Студийное освещение должно быть тщательно сбалансировано с

помощью заполняющего света и рефлекторов для освещения затененных

участков. Чтобы исключить появление ярких бликов и сильно освещенных

предметов, часто используют рассеянное освещение. За счет этого на слайдах

не будет участков, забитых светом и тенями. Для получения оптимальных

результатов зачастую делают несколько снимков, изменяя экспозицию в обе

стороны от на 1/3 деления диафрагмы. Такой ограниченный входной диапазон

может удивить некоторых операторов сканеров, которым для достижения

оптимального результата при распечатке придется выбирать из слайдов

информацию, соответствующую более чем 10 значениям диафрагмы.

По сравнению с обращаемыми пленками негативная пленка и ПЗС имеют более

широкий динамический диапазон охвата. Сцену, контраст которой превышает

900:1 (9,5 делений диафрагмы), можно заснять на негативную пленку в том

случае, если экспозиция будет определена точно. Когда диапазон контраста

имеет меньшее значение, за счет неиспользуемого потенциала регистрации

изображения увеличивается широта экспозиции, позволяющая

переэкспонирование или недоэкспонирование. Такой же широтой экспозиции

обладают некоторые ПЗС. Трилинейные массивы ПЗС зачастую могут обеспечить

регистрацию диапазона тональности порядка 10 делений диафрагмы. Несмотря

на то, что негативная пленка может воспроизвести более широкий

динамический диапазон по сравнению с обращаемой пленкой, она редко

применяется для сканирования. Выпускаются электронные оборачивающие

фильтры, однако желто-оранжевый маскирующий слой, применяемый в негативных

фотопленках, точно убрать непросто. Оценить качество негативного

изображения перед сканированием не очень легко. ПЗС дают наилучший ключ к

решению обеих проблем: они регистрируют широкий динамический диапазон и

позволяют получить позитивные изображения, качество которых можно сразу же

оценить.

Бит за битом

Цифровое изображение состоит из матрицы или растрового массива (bitmap)

соприкасающихся пикселей (pixels) (элементов изображения), которые обычно

представляют собой квадраты. В результате цифровые изображения всегда

имеют вид квадратов или треугольников. Они имеют четыре основных

характеристики: разрешение, размеры, битовую глубину и цветовую модель.

Разрешение

В данном случае разрешение характеризуется только количеством пикселей на

дюйм (п/дюйм) или на сантиметр (п/см). Общее количество пикселей,

регистрируемых цифровым фотоаппаратом или цифровым устройством записи на

фотопленку, обычно называют их «разрешением», даже в том случае, если

пространственный эталон не приводится. Высокое разрешение битовой матрицы

не гарантирует резкости изображения: детали изображения могут быть все же

размытыми. Тем не менее гарантируется то, что отдельные пиксели имеют

настолько малые размеры, что увидеть их невооруженным глазом при кратности

зумирования 1:1 невозможно. При слишком малом разрешении диагональные

линии и кромки объекта будут казаться рваными или ступенчатыми. Чтобы

исключить избыточную информацию, разрешение нужно соотнести с устройством,

которое дает на выходе изображение (см. «Искажение разрешения»).

\"Раскрашивание\" с помощью цифр

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

+------------------------------------------------------------------------+

Размеры

Растровые массивы могут включать только целые пиксели, поэтому говорить о

размерах какого-либо изображения в пикселях гораздо точнее, чем о размерах

в дюймах или сантиметрах. При делении количества пикселей в изображении на

его разрешение получим физический размер. Изображение размером 2400х1200

пикселей с разрешением 300 п/дюйм имеет печатный размер 8x4 дюйма.

+------------------------------------------------------------------------+

| Преобразователи | Битовая глубина |

| аналоговых/цифровых сигналов | |

| | и уровни серого |

|----------------------------------+-------------------------------------|

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|----------------------------------+-------------------------------------|

| | 8-битовый преобразователь может |

| Увеличение силы света, | произвести деление на 256 уровней |

| воспринимаемого элементом ПЗС, | серого, 10-битовый - на 1024, |

| вызовет линейный рост числа | 12-битовый - 4096 и 14-битовый - |

| электрических зарядов в пределах | 16384 уникальных уровней, которые |

| данного элемента. | могут быть считаны. Обработка |

| Преобразователь | информации в компьютерах |

| аналоговых/цифровых сигналов | производится группами, кратными 8 |

| производит выборку или разбиение | битам, называемыми байтами. |

| бесконечного потока информации | Большинство компьютерных программ |

| об освещенности в виде | только поддерживают изображения, в |

| аналоговых зарядов на целый ряд | которых на цветовой канал |

| ступеней или уровней серого. | используется один байт (серая шкала |

| Число уровней зависит от | = 8 битам; КЗС = 24 битам). До |

| конструкции преобразователя. | того, как дойти до конечного |

| Производя считывание двоичного | сокращения до 8 битов для хранения |

| кода в виде нулей и единиц, | сверхдискретных данных из 10, 12 |

| трехбитовый преобразователь | или 14 битов нужно обеспечить |

| ограничит весь диапазон | использование одного байта на цвет |

| тональности, как видно из | (серая шкала = 16 битам; КЗС = 48 |

| рисунка, восьмью уровнями | битам). Поэтому некоторые из этих |

| серого. | 16 битов (65536 уровней) будут |

| | резервными, не содержащими никакой |

| | информации об уровнях серого. |

+------------------------------------------------------------------------+

Битовая глубина

Чтобы создать цифровое изображение для использования в компьютерных

системах, самые разнообразные аналоговые заряды, генерируемые ПЗС, должны

быть преобразованы в конечную серию ступеней. Этот процесс, выполняемый

аналого-цифровым (А/Ц) преобразователем, называется квантованием

(quantization). Каждой ступени присваивается уникальный двоичный номер,

которым характеризуется определенный тон или уровень серого. Если

черно-белый клин тональности разбить на очень большое количество ступеней,

переходы между тонами могут быть различимы. При этом происходит слишком

большая потеря информации о тональности, приводящая к делению на полосы

или градационные ступени (posterization).

Максимальное число уровней серого, поддерживаемых большинством программ

для обработки изображений на компьютере, составляет 256. Обычно этого

достаточно для того, чтобы напечатанный черно-белый клин тональности

воспринимался равномерно, несмотря на то, что некоторые устройства для

вывода изображений не в состоянии полностью использовать или

воспроизводить этот диапазон. Для нумерации 256 уровней серого потребуются

восемь двоичных цифр (битов). Большинство А/Ц преобразователей, встроенных

в цифровые аппараты, имеют большую по сравнению с этой битовую глубину

(bit depth). Они делят аналоговую информацию на 1024 (10 битов), 4096 (12

битов) или ровно 16384 (14 битов) уровней серого. Этот начальный процесс

представления дискретных данных (superimposing) может улучшить качество

изображения даже в том случае, если количество уровней серого придется

уменьшить до 256.

Восприятие глазом разной интенсивности освещения не соответствует линейной

характеристике ПЗС; он более чувствителен к тональным изменениям при более

низких, чем при высоких уровнях освещенности. Это может быть учтено, когда

тональный диапазон дискретных значений уменьшается до 256 уровней. Чтобы

избежать градационного деления изображений, любые изменения диапазонов

тональности должны всегда производиться на дискретных данных перед

уменьшением до 8 битовой глубины. Изменение контраста или освещенности

применительно к 8 битовой глубине приводит к потере информации за счет

ограничения некоторых из имеющихся 256 уровней серого до черного или

белого.

Как отмечалось в предыдущем разделе «Динамический диапазон», многие ПЗС

регистрируют диапазон тональности, превышающий 8 делений диафрагмы. Каждое

деление диафрагмы соответствует удвоению диапазона тональности. Чтобы не

допустить чрезмерной потери информации о тональности во время А/Ц

преобразования, количество имеющихся двоичных цифр должно соответствовать,

по крайней мере, общему диапазону делений диафрагмы. Для ПЗС, который

может зарегистрировать 9 делений диафрагмы, понадобится 10-битовый А/Ц

преобразователь (большинство преобразователей имеют битовую глубину с

четным числом). Избыточное количество дискретных данных при дроблении 9

делений диафрагмы на 14 битовую глубину даст лишь незначительное улучшение

качества конечного изображения. Большая битовая глубина А/Ц

преобразователя может означать более высокое качество, однако это

справедливо только в том случае, когда ПЗС обеспечивает регистрацию

достаточно широкого динамического диапазона и может передавать к

преобразователю точные аналоговые данные с низким уровнем помех (см.

«Вопросы светочувствительности»).

Цветовая модель

Уровень серого для каждого пикселя в монохромном или полутоновом

изображении обычно описывается одним 8 битовым числом. Пиксели в КЗС

изображении требуют 8 битовое число для каждого цветового канала,

предлагая гамму из более, чем 16 миллионов цветов (256 х 256 х 256).

Результирующий 24 битовый файл займет в три раза больше места в памяти по

сравнению с монохромным изображением. Когда КЗС (RGB) файл преобразуется в

ГПЖЧ (CMYK) файл для цветной фотопечати, из предыдущих трех каналов

создаются четыре 8 битовых канала, образующие файл с 32-битовой глубиной.

Принцип действия чувствительных элементов

Чувствительные элементы в виде приборов с зарядовой связью регистрируют

общую интенсивность освещения, но лучше всего они воспринимают красную, а

не синюю часть спектра. В действительности, они также хорошо воспринимают

инфракрасные волновые колебания. При использовании соответствующих

фильтров фотоаппараты могут снимать только цветные, черно-белые или

инфракрасные изображения. При увеличении температуры в элементах ПЗС могут

формироваться паразитные заряды (помехи), ухудшающие восприятие реального

освещения (см. «Вопросы светочувствительности»).

В аппаратах для получения цветных снимков для регистрации и затем

воспроизведения видимого спектра применяются красные, зеленые и синие

фильтры, распределяющие свет по КЗС каналам. Чтобы не допустить

чрезмерного количества красного, весь ПЗС перекрывается инфракрасным

светофильтром. Компенсация пониженной чувствительности к синему

достигается либо во время обработки считываемых показаний, либо

увеличением времени для формирования зарядов в синих элементах. Если

человеческое восприятие адаптируется к освещению с разной цветовой

окраской, то фильтры обеспечивают такое восприятие, каким обладает глаз к

дневному свету. Регулировка баланса белого вместе с системами управления

светом (СМС) обеспечивают компенсацию для источников освещения с разной

цветовой гаммой (см. «Свойства света»).

Чувствительные элементы с линейной матрицей считывают или сканируют строки

информации поперек изображения. Трилинейные матричные массивы в

сканирующих аппаратах включают три ряда элементов ПЗС, перед которыми

установлены КЗС фильтры. Полноцветное изображение формируется по строкам.

Матричные массивы, известные также как площадные массивы, захватывают всю

сцену за долю секунды. Для формирования полноцветной информации для этой

сцены, возможно, потребуется считывание для матрицы не один раз. В

некоторых случаях для мгновенного восприятия всех цветов используются три

матричных массива. Стоимость изготовления матричных массивов выше, чем

трилинейных, в связи с тем, что процент брака при их производстве

значительно выше.

Во многих портативных аппаратах для мгновенного захвата полноцветных

изображений используют один матричный массив, допускающий возможность

перемещения объекта съемки. Реальное разрешение в этих аппаратах

уменьшается, поскольку элементы ПЗС попеременно перекрываются красным,

зеленым и синим фильтрами. Промежутки между одинаково окрашенными

элементами заполняются путем установки усредненного значения или

интерполирования считываний света. Информацией об этом процессе

интерполяции определяется качество результатов, однако в большинстве

случаев четкие высококонтрастные детали, например, черный текст, будут

окружены цветной бахромой. КЗС фильтры применяются в виде полосок, обычной

или псевдослучайной мозаики в этом типе матриц. Эти шаблоны фильтров могут

случайно привести к искажению объектов съемки с мелкими узорами, давая на

изображениях муар.

На схемах показаны основные современные технологии ПЗС. Используемые

иконки, как, например в разделе «Выбор вашего аппарата», показывают их

атрибуты применительно к разрешению, освещению и движению объекта съемки.

+------------------------------------------------------------------------+

| Сканирующий трехлинейный | Одновременная регистрация |

| | изображения тремя матричными |

| массив | массивами |

|------------------------------------+-----------------------------------|

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|------------------------------------+-----------------------------------|

| Каждый из трех параллельных | |

| линейных массивов имеет покрытие | Три отдельных матричных массива |

| КЗС фильтрами. Цветное изображение | регистрируют информацию о цветах |

| формируется за дин проход. На | КЗС, исключая возможность |

| каждом этапе перемещения по | уменьшения разрешения, имеющую |

| изображению показания считываются | место при использовании составных |

| с трех массивов. В том случае, | КЗС фильтров в одноматричных |

| когда протяженность этапа такая | системах. Как правило, каждый |

| же, как расстояние между каждым | массив регистрирует только один |

| массивом, на этих последовательных | из КЗС компонентов. В некоторых |

| этапах считывание КЗС показаний | случаях для регистрации зеленого |

| будет производиться с идентичной | цвета используются два массива, а |

| точки на изображении. Важно, чтобы | третий снабжен составным красным |

| была исключена возможность | и синим мозаичным фильтром. |

| вибраций. Различная освещенность | Зеленые массивы смещены |

| во время экспонирования будет | относительно друг друга на |

| регистрироваться как полоса. | половину пикселя, чем |

| Линейные массивы созданы на базе | обеспечивается более высокое |

| более совершенной технологии, | разрешение по зеленому каналу. |

| которая хорошо зарекомендовала | Информация о красном-синем |

| себя в сканерах. Как правило, они | цветах, к которым глаз менее |

| обеспечивают более высокое | чувствителен, для заполнения |

| разрешение по сравнению с | промежутков интерполируется. |

| матричными массивами. | |

+------------------------------------------------------------------------+

+------------------------------------------------------------------------+

| Трехкратная регистрация | Одновременная регистрация |

| изображения одним матричным | изображения одним матричным |

| | |

| массивом | массивом |

|-----------------------------------+------------------------------------|

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|-----------------------------------+------------------------------------|

| Считывание трех отдельных видов | |

| информации через КЗС фильтры, | |

| установленные на вращающемся | В этом случае мгновенно |

| барабане с фильтрами, позволяет | регистрируется полная информация о |

| регистрировать цветное | КЗС цветах. Элементы попеременно |

| изображение с помощью матрицы с | перекрываются КЗС фильтрами. Их |

| ПЗС, не имеющих фильтрующего | конфигурация может быть в виде |

| покрытия. Каждый элемент ПЗС | полос или мозаики. В некоторых |

| обеспечивает последовательное | случаях количество зеленых |

| считывание КЗС. Максимальное | элементов может быть в два раза |

| разрешение ПЗС достигается без | больше, чем красных и синих, за |

| интерполирования программными | счет чего передача изображения |

| средствами. Для регистрации | будет более точной, так как наши |

| черно-белых изображений может | глаза имеют наибольшую |

| быть установлен прозрачный | чувствительность к зеленому цвету. |

| фильтр. Для экспонирования | Недостаток составных КЗС фильтров |

| каждого из КЗС цветов может | заключается в том, что они имеют |

| использоваться вспышка. Изменение | меньшую разрешающую способность: |

| освещения в процессе | для регистрации одного пикселя |

| экспонирования ведет к нарушению | используются три из четырех |

| цветового баланса. Неточное | элементов массива. Для заполнения |

| положение фильтров может стать | промежутков потребуется |

| причиной образованию цветной | программная интерполяция, |

| каймы на кромках деталей. | приводящая к появлению цветной |

| | каймы вокруг кромок |

| * За исключением случаев | высококонтрастных деталей, |

| получения черно-белых | например, черного текста. |

| изображений, не следует допускать | |

| возможности перемещения аппарата | |

| или объекта съемки. | |

+------------------------------------------------------------------------+

+------------------------------------------------------------------------+

| Многократное экспонирование, одна | Многократное экспонирование, |

| матрица, перемещение | |

| | одна матрица, перемещение |

| подэлементов | |

| | всего элемента |

|-------------------------------------+----------------------------------|

| 0x01 graphic | 0x01 graphic |

|-------------------------------------+----------------------------------|

| | Этот альтернативный вариант |

| Разрешение и точность | трехматричной системы с |

| воспроизведения цветов маленькой | однократной регистрацией |

| матрицей, рассчитанной на | изображения имеет разрешение, |

| регистрацию изображения при | полностью соответствующее |

| однократном экспонировании, | разрешению матрицы только с |

| возрастают за счет увеличения числа | одним массивом. Эта матрица |

| считываний, производимых либо путем | перемещается три или четыре раза |

| перемещения массива, либо путем | по всей ширине пикселя, |

| изменения положения светового луча | обеспечивая возможность |

| после каждого считывания. | заполнения промежутков |

| Светочувствительная зона каждого | информацией о цветах КЗС не |

| элемента перекрывается маской и | прибегая к интерполяции |

| имеет небольшой размер. | программными средствами. |

| Пьезоэлектрические кристаллы | Аппараты, в которых применяется |

| смещают матрицу или световой луч | данная система могут иметь два |

| всего лишь на 0,001 мм (1 микрон). | режима работы. |

| Такой шаблон перемещения | |

| подэлементов позволяет элементам | * Используется как матрица с |

| КЗС производить считывание с | однократной регистрацией |

| идентичных точек изображения, | изображений с интерполяцией |

| исключая необходимость выполнения | программными средствами; с их |

| интерполяции цветов. Считывание | помощью снимки подвижных |

| информации с матрицы без | объектов будут иметь меньшее |

| перемещений дает возможность | разрешение, также возможно |

| мгновенно вывести на дисплей или | использование электронной |

| монитор изображение с низким | вспышки. В режиме многократной |

| разрешением для предварительного | регистрации неподвижные объекты |

| просмотра. Важно использовать | съемки могут быть засняты при |

| объективы с высоким разрешением. | максимальном разрешении без |

| | помощи интерполяции. |

+------------------------------------------------------------------------+

Понятие о светочувствительности

Чувствительность для цифровых аппаратов обычно указывают так же, как и для

фотопленок, используя условные обозначения ASA (американская организация

стандартов), DIN (немецкий промышленный стандарт) или ISO (международная

организация по стандартизации). Шкала ASA имеет линейную зависимость: если

числовое значение в два раза больше, это значит, что чувствительность

пленки будет также в два раза выше. Для значений DIN принята

логарифмическая прогрессия, так как от них зависит плотность пленки. Если

к значению DIN прибавить 3, это будет означать увеличение чувствительности

в два раза. В системе ISO используются значения как ASA, так и DIN (ISO

100/21^о).

Соотношение ASA/DIN

+------------------------------------------------------------------------+

| ISO | ASA | 25 | 50 | 64 | 100 | 125 | 2000 | 400 |

|-------+-------+--------+-------+-------+-------+-------+-------+-------|

| | DIN | 15^о | 18^о | 19^о | 21^о | 22^о | 24^о | 27^о |

+------------------------------------------------------------------------+

Чувствительность фотопленок и ПЗС

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| Пленка с ISO 100 | Пленка с ISO 400 | Пленка с ISO 800 |

+------------------------------------------------------------------------+

После обработки в фотопленке остаются только голубой, пурпурный и желтый

красители. По мере увеличения чувствительности пленки размер частиц

красителя растет. Наложенные друг на друга частицы воспринимаются как

зерна.

+------------------------------------------------------------------------+

| 0x01 graphic |

|------------------------------------------------------------------------|

| ПЗС с ISO 100 | ПЗС с ISO 400 | ПЗС с ISO 800 |

+------------------------------------------------------------------------+

Большинство ПЗС полностью заряжены количеством света, потребным для

экспонирования фотопленки чувствительностью 100 ISO. Уменьшение значения

ISO в фотоаппарате ведет к уменьшению количества воспринятых зарядов

(сигналов).

Пределы чувствительности ПЗС

Страницы: 1, 2, 3, 4