marți, 3 iulie 2012

Senzori de imagine

Senzorul Camerei Foto


Dimensiunile senzorilor din aparatura digitala
  Unitatea de referinta in domeniul dimensiunilor senzorilor de imagine folositi in aparatura foto digitala actuala, este marimea unui cadru al filmului clasic de 35mm, si anume 36x24 mm cu diagonala de 43,3 mm.
In aparatele DSLR, suprafata senzorilor este de circa 40% - 100% din suprafata filmului de 35 mm (numit in mod uzual full frame). Aparatele compacte folosesc insa senzori cu mult mai mici dar avand deobicei aceeasi rezolutie, de unde si diferentele importante de calitate a imaginii, in special in ceea ce priveste zgomotul de imagine si Dynamic Range. 

Marimea senzorilor este data de obicei in rapoarte de numere; din pacate nu exista nici o legatura matematica intre acestea si dimensiunile reale ale senzorilor, asa cum se poate vedea si din tabelul urmator in care sunt trecute Tipul senzorului, Aspect ratio (raportul dintre lungimea si latimea senzorului) si dimensiunile fizice, lungime/latime:
  

Dimensiuni senzor 
Tip
Aspect Ratio
Lungime (mm)
Latime (mm)
1/3.6"
4:3
4.000
3.000
1/3.2"
4:3
4.536
3.416
1/3"
4:3
4.800
3.600
1/2.7"
4:3
5.371
4.035
1/2.5"
4:3
5.760 
4.290 
1/2.3"
4:3
6.16 
4.62 
1/2"
4:3
6.400
4.800
1/1.8"
4:3
7.176
5.319
1/1.7"
4:3
7.600
5.700
2/3"
4:3
8.800
6.600
1"
4:3
12.800
9.600
4/3" (*)
4:3
18.000
13.500
1.8" (**)
3:2
23.700 
15.700 
Film de 35 mm(***)
3:2
36.000
24.000

(*) Tipul 4/3 sau 4/3" se numeste Four Thirds System si este un standard creat deOlympus si Kodak pentru aparatele DSLR.
(*) Format numit APS-C. APS-C da totusi o dimensiune informativa a senzorului, pentru ca producatorii merg pe dimensiuni particularizate: 21.5 x 14.4 mm (Sony), 23.7 x 15.7 mm  (Nikon "DX"),  22.2 x 14.8 mm si 28.7 x 19.1 mm pentru diferite modele  de la Canon. 
(**) Formatul Full-Frame sau complet.

Ce să mai citim?

Robotul ADN ar putea ucide celulele canceroase

SARS a fost o boală relativ rară; la sfârșitul epidemiei, în iunie 2003

Fii propriul tău nutriționist

Planet REBOOT

Votăm un Deputat BUN

Ttatăl fondator al Uniunii Europene. 

Colonizarea de pe Marte !


Ce este un senzor şi cum funcţionează?

Aparatele fotografice clasice folosesc filmul fotografic pentru a capta imaginea. Camerele foto digitale însă folosesc un aşa numit "senzor de imagine". Aceste cipuri de silicon conţin milioane de diode fotosenzitive, numite puncte (pixeli). În momentul scurt în care obturatorul se deshide, fiecare punct înregistrează intensitatea luminii care îl atinge. Apoi intensitatea luminii înregistrată de fiecare punct este memorată ca o serie de numere, pentru a putea reda ulterior imaginea capturată.
Fotografiile digitale sunt compuse din sute de mii sau milioane de pixeli.

Senzorii CCD

Numele (Charge-Coupled Devices) vine de la modul dupa care este transmisa sarcina elecrica dupa expunere: o data ce expunerea s-a inchiat fiecare fotoelement este incarcat cu o anumita sarcina electrica, primul rand de pixeli isi transfera sarcinile intr-o zona de unde sarcinile sunt amplificate si trecute printr-un convertor analog-digital, cand acest proces a fost terminat cu prima linie, pixelii de pe prima linie nu mai au sarcina electrica (fiecare linie este cuplata cu cea de deasupra, pixel cu pixel) iar apoi a doua linie isi transfera sarcina pixelilor de pe prima linie, care o transfer in acea zona de unde sarcina e amplificata si convertita in date. Si linie cu linie fiecare pixel isi transmite sarcina mai departe. Senzorii CCD folosesc sistemul Bayer - RGB (red, green, blue) cu de doua ori mai multi pixeli verzi decat rosii sau albastri.  
Până recent, senzorii CCD erau singurii senzori folosiţi în camerele digitale. Senzorii CCD au cunoscut o dezvoltare foarte amplă prin folosirea lor în multe domenii importante, printre care se numără medicina şi astronomia, prin folosirea lor în scannere, camere video şi alte aparate de acest gen. 

Senzorii CMOS

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) este o alternativă la cipurile CCD. Problema cu cipurile CCD nu este calitatea, care e foarte bună, ci costurile de producţie destul de ridicate. CCD-urile sunt fabricate cu aparate care sunt folosite doar pentru construcţia acestui tip de senzor. Cipurile CMOS însă pot fi fabricate cu aceeaşi tehnologie cu care se produc procesoarele şi memoriile pentru calculatoare. De aici, costurile de producţie a acestor senzori de imagine scad foarte mult. De fapt, termenul CMOS se referă la felul în care un senzor este fabricat şi nu la o tehnologie de senzori de imagine anume).

CCD versus CMOS
  • Calitatea imaginii produse de senzori CMOS egalează cea produsă de CCD în aria produselor din clasele de jos şi de mijloc. Senzorii cei mai performanţi din clasele cele mai sofisticate rămân senzorii CCD, cel puţin în momentul de faţă.
  • Senzorii CMOS pot schimba instantaneu starea din capturarea imaginilor la înregistrarea de filme
  • Senzorii CMOS sunt excelenţi pentru capturarea de imagini în natură şi în condiţii bune de luminozitate, însă au de suferit în condiţii proaste de iluminare, situaţii în care un blitz este indispensabil. Acest lucru se datorează faptului că pe fiecare punct fotografic al senzorului CMOS există şi o parte de circuite, care este opacă, şi astfel punctul respectiv primeşte mai puţină lumină. Procentul dintr-un pixel care captează efectiv lumina se numeşte "factor de umplere". Cu cât acest factor este mai mare, cu atât punctele fotografice primesc mai multă lumină şi astfel sensorul este mai sensibil. Senzorii CCD au un factor de umplere de 100%.
  • senzorii CMOS au un nivel al "zgomotului" imaginii mai ridicat decât CCD-urile, aşa că timpul de procesare al imaginilor creşte.

Pentru ce optăm în cele din urmă? Senzori CCD sau CMOS? Odată cu noile evoluţii tehnologice, calitatea obţinută este foarte mare, oricare din variante se alege. Rămâne doar problema de costul de producţie, care până la urmă nu este de neglijat. De asemenea există diverse variante ale fiecărei tehnologii, specifice fiecărei firme producătoare mari în parte. Samsung şi Canon, Nikon şi DALSA, şi alte nume cunoscute aduc tot atâtea variante de senzori, fiecare cu un specific bine conturat. Senzorii cei mai performanţi din clasele cele mai sofisticate rămân senzorii CCD, cel puţin în momentul de faţă.  http://www.vandi.ro


Sensor Dimensiuni

De Vincent Bockaert

Această diagramă arată tipice senzor dimensiuni, comparativ cu film de 35mm. Dimensiunile senzorului de SLR-uri digitale sunt, de obicei 40% la 100% din suprafaţa de film de 35mm. Camere digitale compacte au senzori de substanţial mai mici, oferind un număr similar de pixeli . Ca o consecinţă, pixelii sunt mult mai mici, care este un motiv cheie pentru diferenţa de calitate a imaginii, în special în termeni de zgomot şi de gamă dinamică .

Tip senzor de Denumire

Senzori sunt de multe ori referire la un "tip", denumire prin fracţiuni imperiale, cum ar fi 1/1.8 "sau 2/3", care sunt mai mari decât cele reale diametre de senzori. Cele harks tip de desemnare spate la un set de dimensiuni standard, acordate la tuburi camere TV în 50. Aceste dimensiuni au fost de obicei 1/2 ", 2/3", etc desemnarea dimensiunii nu defineşte diagonala de zona senzorului, ci mai degrabă diametrul exterior al pachetului de sticlă lung a tubului. Inginerii de curând a descoperit că, din diverse motive, suprafata utila a acestui plan imagistica a fost de aproximativ două treimi din dimensiunea desemnat. Aceasta denumire a blocat în mod clar (deşi ar fi fost aruncate cu mult timp în urmă). Nu pare să existe nici o relaţie matematică între specifică diametrul cercului de imagine şi dimensiunea senzorului, deşi acesta este întotdeauna aproximativ două treimi.

Dimensiuni comune de senzori de imagine

În tabelul de mai jos "Tipul" se referă la denumirea de tip frecvent utilizate pentru senzori, " Aspect Ratio"se referă la raportul dintre lăţime la înălţime," Dia ". se referă la diametrul de dimensiunea tubului (acest lucru este pur şi simplu de tip convertit la milimetri), "diagonal / Latime / Inaltime" sunt dimensiunile de zona de imagine produc senzori.

Senzor (mm)
TipAspect RatioDia. (Mm)DiagonalăLăţimeÎnălţime
1/3.6 "04:037.0565.0004.0003.000
1/3.2 "04:037.9385.6804.5363.416
1/3 "04:038.4676.0004.8003.600
1/2.7 "04:039.4076.7215.3714.035
1/2.5 "04:0310.1607.1825.7604.290
1/2.3 "04:0311.0447.706.164.62
1/2 "04:0312.7008.0006.4004.800
1/1.8 "04:0314.1118.9337.1765.319
1/1.7 "04:0314.9419.5007.6005.700
2/3 "04:0316.93311.0008.8006.600
1 "04:0325.40016.00012.8009.600
4/3 "04:0333.86721.64017.30013.000
1.8 " (*)03:0245.72028.40023.70015.700
De film de 35 mm03:02N / A43.30036.00024.000


(*) De asemenea, numit "APS-C". Există mai multe variante. APS-C de film masoara 25.1 x 16.7 mm, Sony APS-C, masoara 21.5 x 14.4 mm, Nikon "DX", senzori de măsură de 23.7 x 15.7 mm, in timp ce Canon are mai multe (mai mici şi mai mari), variante, de exemplu 22.2 x 14.8 mm şi 28,7 x 19,1 mm.

Exemple de punere în aplicare

Mai jos este o listă de câteva camere digitale (ca exemple) şi dimensiunea lor de senzor.


Aparat fotoTip senzor deNumărul de pixeliDimensiune senzor
Konika Minolta DiMAGE XG1/2.7 "CCD3.3 milioane5,3 x 4,0 mm
PowerShot S5001/1.8 "CCD5.0 milioane7,2 x 5.3 mm
Nikon Coolpix 88002/3 "CCD8,0 milioane8.8 x 6.6 mm
Olympus C-8080 Wide Zoom2/3 "CCD8,0 milioane8.8 x 6.6 mm
Sony DSC-8282/3 "CCD8,0 milioane8.8 x 6.6 mm
Konica Minolta Dimage A22/3 "CCD8,0 milioane8.8 x 6.6 mm
Nikon D70sCCD6.1 milioane23.7 x 15.7 mm
Nikon D2XCMOS12.2 milioane23.7 x 15.7 mm
Kodak DSC-14nCMOS13.8 milioane36 x 24 mm
Canon EOS-1Ds Mark IICMOS16.6 milioane36 x 24 mm
A se vedea, de asemenea, Senzori , Pixeli efectivi , Pixels , şi de calitate Pixel .
Acest articol este scris de Vincent Bockaert

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu