Цифровой фотоаппарат и цифровая фотография
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?паратов (с ПЗС на 9 магапикселей и выше) уже приближается к пленочному стандарту.
Расположение пикселей
Всем ПЗС-матрицам свойственно наличие наведенных помех, так как индивидуальные пиксели размещаются по поверхности не непрерывно, а с промежутками, которые не позволяют камере захватывать непрерывное изображение с хорошим разрешением.
Дискретный рисунок решетки не позволяет достичь разрешения, характерного для кинофильмов, но если пиксели укладывать ровными аккуратными рядами, то существенно снизится способность матриц к записи мелких деталей и возникнут другие побочные эффекты, в том числе эффект ступенчатости тонких вертикальных линий.
Для подавления помех такого рода была использована технология, которую назвали пространственное смещение. Суть ее заключается в том, что ПЗС-матрицы для красного, зеленого и синего цветов не должны быть идеально выровненными: ПЗС-матрица для зеленого цвета смещается приблизительно на полпикселя по отношению к матрицам для красного и зеленого цветов. Для операторов со стажем, которые еще помнят филигранно изготовленные камеры с электронно-лучевыми трубками, идея повышения разрешения за iет осознанного сдвига ПЗС-матрицы с плоскости регистра, кажется нелогичной. Но при таком способе организации, на самом деле, достигается максимальная эффективность в подавлении помех.
Но и у этой маленькой хитрости под названием пространственное смещение, есть свои отрицательные стороны. Так, при съемках видеокамерой формата DV изображений, насыщенных мелкими деталями, например обширных пространств, покрытых сочной травой, для существенной части изображения не произойдет сдвига в канале зеленого цвета, что приведет к появлению ярко выраженного эффекта ступенчатости и другим помехам.
В некоторых цифровых видеокамерах (например, в JVC GY-DV300), подобные недостатки зеленого канала подавляются за iет оптического низкочастотного фильтра, расположенного между объективом и призмой. Незначительный блюр, который образуется благодаря фильтру, помогает подавлять большинство нежелательных дефектов.
Закон Найквиста
Меломанам, знакомым с принципами цифровой записи звука, хорошо известен закон Найквиста. Он гласит, что аналоговые волновые формы можно безошибочно восстанавливать по выборке при преобразовании в два раза превышающей частоту аналогового сигнала. Но специалисты, разрабатывающие цифровые видеокамеры, находятся под сильным гнетом экономии битов и байтов. Поэтому среди инженеров, работающих на Sony, Panasonic или JVC, вряд ли найдутся приверженцы удвоения частоты выборки, которая приведет к увеличению размера файла. Главное преимущество технологии пространственного смещения заключается в том, что она позволяет увеличить разрешение без обращения к более высокой частоте выборки.
Для многих цифровых видеокамер характерно появление заметного красного оттенка в затемненных участках. Это связано с неравномерностью сжатия по красному, зеленому и синему каналам на слабо освещенных участках. Этот эффект особенно заметен при передаче телесных оттенков кожи, в которых преобладают красные тона.
Аналоговая и цифровая обработка сигнала
То, что ПЗС-матрицы, которые располагаются внутри цифровых видеокамер, по сути, являются аналоговыми устройствами, сбивает с толку очень многих. В цифровой DV-видеокамере ряд преобразований аналогового сигнала, получаемого с ПЗС-матрицы, происходит до выборки и конвертации в цифровой поток. Так, на этапе сдвига уровня в соответствии с предпочтениями оператора или существующими телевизионными стандартами задается уровень черного. В Соединенных Штатах уровень черного для NTSC обычно устанавливается, равным 7,5 ИРИ, а в Японии, где также используется стандарт NTSC, - 0 ИРИ.
На этапе сдвига усиления средняя чувствительность пикселя может быть увеличена или уменьшена в пределах от ?3 дБ до +18 дБ в соответствии с внешними условиями. В видеокамерах, предназначенных для профессионального использования, эта опция устанавливается вручную.
Пытаться представить процесс оцифровки прекрасных аналоговых изображений может только психически нездоровый человек: полный мельчайших оттенков аналоговый мир специалисты описывают в виде нулей и единичек.
Но на эту загадку аналогово-цифрового преобразования можно посмотреть и под другим углом. Встаньте на железнодорожную колею перед приближающимся грузовым составом: рев и грохот будут нарастать в ушах постепенно, по мере приближения локомотива. Это точный аналоговый опыт. Но, когда локомотив Boston & Maine, издавая страшный грохот, несется вперед, ваши глаза захватывают приближающееся чудовище только сериями сэмплов, вспыхивающих в мозгу со скоростью 15 кадров в секунду. Таким образом, сигнальный процессор мозга сглаживает движение приближающегося локомотива, а это уже ближе цифровому преобразованию. Поэтому мир, в котором мы живем, является одновременно и аналоговым, и цифровым, также как и используемые нами цифровые видеокамеры.
Изложенная выше аналогия с грузовым составом хорошо подходит для рассмотрения соответствия изображения на входе тому изображению, которое появляется на экране телевизионного монитора. Или, другими словами, идеальная система видеокамера - дисплей должна обеспечивать абсолютно точное совпадение того, что видит видеокамера и того, что в конечном итоге выводится на экран телевизора.
Конечно, цифровые видеокамеры еще очень далеки от