(tutorial) captatori digitali.doc

7/24/2019 (Tutorial) Captatori digitali.doc

1/10

Captatori digitali

ISTORICIn 1969, George Smith and Willard Boyle, cercetatori la Bell Laboratoryes, au pus

bazele teoretice ale CC!ului, pe care l!au realizat practic in 19"#, iar in 19"$ erasu%icient de &bun& pentru a putea transmite imagini cu rezolutie '()Incepind cu 19*+, CC!urile au patruns si in astronomie, inlocuind din ce in ce maimult placile %otogra%ice in %otogra%ia astronomica)ezoltarile teoretice, per%ectionarea tehnologica si reducerea costurilor de productiea captorilor de imagine a permis intrarea agresia pe piata bunurilor de consum)-otograg%ul din zilele noastre este asaltat de o o%erta imensa de camere digitale,capabile sa produca rezultate din ce in ce mai bune, rezultate cu o calitate clamatade producatori a %i deseori mai buna decat a %ilmului de +$ mm) Si, pentru a cuceri o%elie cat mai mare de piata, %iecare producator de camere digitale recurge la cele maibine dotate captatoare de imagine)

PRINCIPII DE FUNCTIONARECaptatorul de imagine este un circuit comple., %ormat dintr!un numar de randuri sicoloane de %otodiode ca o matrice/ la intersectia %iecarei coloane cu un rand se a%laun element receptor 0%otosit) -iecare %otosit a determina caracteristicile unui punctdin imagine 0picture element sau pi.el) Considerente de ordin electric si mecanicdetermina ca intre doua %otosituri ecine sa e.iste un spatiu care nu este %otosensibil)2aportul dintre supra%ata %otosensibila si supra%ata totala poarta numele de %actor deumplere si este, eident, subunitar) Cu cat supra%ata unui %otosit este mai mica, cuarat sensibilitatea la lumina a captatorului este mai redusa, adica este neoie de maimulta lumina pentru a obtine o imagine conenabila) Cu cat %actorul de umplere este

mai mare, cu atat &randamentul& este mai bun) 3entru a spori randamentul optic alcaptatorilor, unii producatori aseaza deasupra %iecarui %otosit cate o microlentila careconcentreaza lumina pe elementul %otosensibil)-iecare receptor capteaza lumina incidenta si o trans%orma intr!un semnal electric)Semnalul %urnizat de %iecare %otosit este apoi descarcat, prelucrat si cuanti%icat0digitizat pe 4$6 sau mai multe niele, in %unctie de modelul 0pretentiile aparatului/in acest %el, %iecare element al matricei a %i caracterizat de un anumit niel desemnal)


2/10

S52CII 7L7C'2IC7 0I38'7'IC7 5L7 7I 382'II I'2! C53'5'82IGI'5L

:atricea si alorile continute a %i apoi descarcata pe mediul de stocare, sub %orma

unui %isier tip imagine 0ra;, ti%% sau energiecaptata mica, ceea ce duce la un raport semnal?zgomot mic) 3entru a &ascunde&acest %apt, producatorii utilizeaza dierse mecanisme de reducere a zgomotului,unele mergind pana la insumarea semnalelor a @ %otosituri ecine pentru acalcula?realiza un pi.el in imaginea %inala= e asemenea, un raport semnal?zgomotredus determina o diminuare a interalului de e.punere 0mai putini indici dee.punere ca si o reducere a sensibilitatii 0IS8 de alori mai mici) 5ceste e%ectedein %oarte suparatoare la %otosituri de sub @ . @ microni)3e de alta parte, pi.elii de dimensiuni mari su%era de aliasing 0de%ecte ale imaginiicare constau din aparitia unor linii alternati luminoase si intunecoase, ca un e%ect:oire si care apar ! aparent parado.al ! daca obiectiul este de buna calitate5liasingul apare daca obiectiul are o rezolutie superioara %recentei yAuist proprii

captorului 0care se calculeaza dupa %ormula > 1?4 distanta dintre doi pi.elieciniD) 3entru combaterea aliasingului se %olosesc %iltre anti!aliasing care &blureaza&imaginea si reduc rezolutia)3i.elii de mici dimensiuni impun utilizarea uni sistem optic ce se apropie periculos denielul de di%ractie) 3entru %ormatul +$ mm argentic, di%ractia deine sesizabila la%?16/ cu cat diagonala senzorului este mai mica, cu atat di%ractia apare la alori maimari ale deschiderii dia%ragmei, de e.) pentru diagonala de 44 mm di%ractia estesesizabila inca de la %?11/ reamintim ca di%ractia depinde de raportul dintre lungimeade unda a luminii si diametrul ori%iciului traersat si nu de aloarea abstracta adia%ragmei) 3entru dia%ragme mari, apar insa aberatiile determinate deimper%ectiunea sistemului optic, mai pronuntate la peri%eria lentilelor componente ale

obiectiului, asa incat, pentru dimensiuni mici ale captatorului, e.ista un interal%oarte restrans de dia%ragme=Captatorii de dimensiuni mai mari costa mai mult= Captatorii se obtin pe ;a%%er!e, un;a%%er o%erind spatiu pentru mai multi captatori, cu atat mai multi cu cat sunt mai mici)eoarece procesul de %abricatie este insotit de erori, unele captatoare sunt respinsede controlul de calitate si una este sa arunci 1 la o suta, cu totul altcea 1 din1#=In aceasta etapa tehnologica, dimensiunea optima a unui %otosit este intre $ si 9microni) 5ceste alori sunt utilizate si la camerele aansate, de tip Canon 6# sauiEon 1##) 3astrind dimensiunile %otositului, o camera cu un captator de 4@ . +6mm 0%ull %rame ar aea circa 16 :egapi.eli)

DIMENSIUNILE CAPTATORILOR DIGITALI2areori speci%icatiile camerelor digitale arata dimensiunea in unitati europene a


3/10

captorului) 'otdeauna insa e.ista un parametru destul de cripticF un raport masurat ininchi, de %elulF 1?+& sau 1?4& 5cest parametru este o &reminiscenta& istorica si sedatoreaza modului in care erau clasi%icate tuburile ideo!captoare '( in anii $#, sianume dupa diametrul e.terior al inelisului de sticla al ideocaptorului= Captatorul

din respectiul tub nu putea aea aceeasi diagnonala cu diametrul e.terior al tubuluici mai mica, de apro.imati doua treimi)

COTELE PRINCIPALE ALE CAPTATORILOR

Iata mai


4/10

-5C'82L 7 :L'I3LIC527 L5 C5:727L7 IGI'5L7 -5'5 7 8 C5:725-8'8G25-IC5 52G7'IC5 37'2 8BI7C'I( % > $# mm

aca in planul %ocal al unui obiecti cu % > $# mm am putea aseza diersi captatoridigitali, am obtine &%eli& mai mari sau mai mici din imagine) In centru este %igurataimaginea obtinuta pe un captator de 4?+ inch, apoi una de pe un captator de 1 inch siapoi una de pe un captator de @?+ inch, comparati cu imaginea obtinuta pe un %ilmde +$ mm 04@ . +6 mm) in acest moti, distanta %ocala a aparatelor digitale esteadaptata dimensiunii captatorului)

Intre lungimea si latimea captatorulu digital se stabileste un raport care este, lama


5/10

La impimarea pe hartie %otogra%ica, cu raportul intre laturi de 1,$, utilizatorul %ie ca ataia una dintre marginiF

Sau, daca doreste sa imprime intregul %isier, a obtine o margine albaF


6/10

In legatura cu dimensiunile laturilor CC!ului 0pozei, ar %i de mentionat un aspectimportantF daca numarul de pi.eli le lungime si pe latime sunt multiplii de *, imagineapoate %i rotita dupa %otogra%iere din lat pe inalt, sau iners, in %ormat )


7/10

SENSIBILITATEA ISO A CAPTATORILORSensibilitatea captatorilor digitali este similara cu a %ilmelor argentice si este stabilitade 8rganizatia Internationala pentru Standardizare 0IS8 > International 8rganization%or Standardization)

Captatoarele digitale au o sensiblitate la lumina, in general echialenta cu %ilmeleargentice cotate intre 6# si 1## IS8) 3entru a obtine %otogra%ii in conditii de iluminaremai redusa, utilizatorul poate &spori& sensibilitatea care, de %apt, se produce prininterentia unor circuite de ampli%icare a semnalului transmis de captatorul digital)in pacate, o data cu semnalul util este ampli%icat si zgomotul, desi ma G sialbastru 0Blue > B, sau, pe scurtF 2GB, dispuse in %orma de mozaic) 7.ista si alte


8/10


9/10

umplere, un raport semnal?zgomot mai bun, un interal dinamic superior si o redaremai buna a culorilor) Cresterea gradului de impachetare permite pi.eli mai marisau?si o rezolutie mai mare) -u


10/10

%otosit este %ormat dintr!un substrat pe care sunt asezate trei straturi suprapuse desemiconductori, %iecare dopat special pentru a deeni sensibil la o anumita lungimede undaF primul strat 0cel super%icial absoarbe si raspunde la lumina albastra, aldoilea la lumina erde iar al treilea la lumina rosie, sau cu alte cuinte, %otositul arata

cat de adanc patrund %otonii) In acest %el, este e.ploatata in intregime luminaincidenta, adica 1## din in%ormatia pe culoarea erde, 1## pe culoarea rosie si1## pe culoarea albastra, si nu $# din culoarea erde, 4$ din culoarea rosie si4$ din culoarea albastra, ca in senzorii bazati pe matrice Bayer)

3roducatorul pretinde ca -oeon .+ are o rezolutie de doua ori mai buna decat uncaptator CC cu acelasi numar de %otosituri) aca am desparti in%ormatia transmisade lumina incidenta in patru parti 0nu neaparat egaleF lumianta, crominanta rosu,crominanta erde si crominanta albastru, un %otosit CC, cu %iltru de tip Bayere.ploateaza doar doua din cele patru parti, pe cand -oeon .+ le capteaza pe toate

patru) 3utind capta simultan cele trei culori de baza pe %iecare %otosit, -oeon .+o%era o mai buna reproducere a culorilor, nu are neoie circuitele de interpolare !obligatorii la captatoarele clasice !, si o%era per%ormanta mai buna in reproducereadetaliilor colorate cu %recenta ridicata)8 stire de ultima oraF %irma ational Semiconductor, a achizitionat drepturile de%olosire a sensorului -oeon R+, in scopul de a il introduce in))) tele%oanele mobile si35!uri)

nde om a

(tutorial) captatori digitali.doc

Documents