Цифрові фотоапарати й відеокамери

Рис. 2.2. Цифровий фотоапарат.

Цифрові фотоапарати й відеокамери аналогічні по принципах дії (система лінз, що проектує світло, що попадає в об'єктив, на невелику плоску площадку) традиційним аналоговим фото- і відеокамерам, відповідно. Основне розходження полягає в тому, що в аналогових пристроях на цій площадці перебуває кадр світлочутливої плівки, а в цифрових пристроях - світлочутлива матриця ПЗС (англ. CCD) або КМОП (англ. CMOS) сенсорів. Тому що ці сенсори чутливі тільки до яскравості, то для одержання кольорового зображення застосовують світлофільтри. Існує два підходи.

- Макросвітлофільтр

- Перший варіант. Для одержання одного зображення інформація знімається з матриці сенсора 3 рази підряд, при цьому щораз використовується світлофільтр для одного з базисних квітів RGB. Цей процес порівняно повільна й складний, тому така технологія застосовується тільки в high-end цифрових фотокамерах при зйомці нерухливих об'єктів.

- Другий варіант. За допомогою призми вступник світловий потік розкладається на три, відповідним базисним RGB квіти. Кожний із цих потоків направляється на свою Пзс-Матрицю. Тому ця технологія одержала назву 3CCD. Вона використовується у відеокамерах верхнього цінового діапазону. Для фотографії вона поки занадто дорога.

- Мікросвітлофільтри Кожний елемент ПЗС матриці має свій світлофільтр, що відповідає одному з базисних RGB квітів. Звичайно у квадраті 2×2 розташовуються 2 зелених, 1 синій і 1 червоний елемент, т.зв. маска Байера (англ. Bayer mask), см. рис. 2.3. Для одержання звичайного зображення використовуються різні алгоритми інтерполяції. Це найпоширеніша технологія як для фото-, так і для відеокамер.

Рис. 2.3. Маска Байера.

Відеокамери нижнього цінового діапазону знімають відео із черезстрочним розгорненням, тобто кадр складається із двох послідовно знятих напівкадрів, що складаються тільки з парних і непарних рядків зображення, відповідно. При швидкому переміщенні об'єктів, що знімаються, або самої камери через помітну різницю в напівкадрах виникають неприємні артефакти. Для рішення цієї проблеми при наступній обробці знятого відео виробляється деінтерлейсинг (англ. deinterlacing).

Поняття розв'язної здатності для таких пристроїв звичайно не застосовується⁴⁾.Часто вживається поняття мегапіксель (Мп), рівне загальній кількості пікселів на матриці сенсора, діленому на 1024². Дозвіл, як розмір растра, варіюється від 640?480 (0,29 Мп) до 7216?5412 (39 Мп) для фотокамер і від 320?240 (0,07 Мп) до 7680?4320 (33 Мп) - для відеокамер.

Глибина кольору в більшості фото- і відеокамер - стандартні 24 біта/піксель. У професійних моделей вона більше - до 48 біт/пиксель.

Аспектове співвідношення у фотокамер - 4:3 (як у стандартних дисплеїв) або 3:2 (відповідає плівці). У відеокамер - 4:3 або 16:9 (т.зв. широкоекранне відео).