Kako deluje senzor digitalnega fotoaparata | Vse v podrobnostih

Digitalni fotoaparati so povsod okoli nas in uporabljajo se na različnih področjih. Digitalnih fotoaparatov ne boste našli le v naših pametnih telefonih, ampak tudi v aplikacijah za nadzor, spremljanje prometa, sodobnih proizvodnih linijah in številnih drugih industrijah.

Digitalni fotoaparat zajame sliko s pretvorbo informacij o sliki iz objektiva in kar omogoča proces pretvorbe je slikovni senzor. Velja tudi za srce digitalnega fotoaparata, saj fotoaparat brez njega ne more delovati. Torej, kako deluje senzor digitalnega fotoaparata ?

Kaj je senzor kamere?

Senzor kamere je matična komponenta vsake kamere in senzor omogoča zajem slike. Za oblikovanje slike je potrebna svetloba. Luči prihajajo iz predmeta in zadenejo senzor kamere.

Senzor zajame svetlobo in jo pretvori v digitalno obliko. To digitalno obliko imenujemo digitalna slika.

Senzor je polprevodniška naprava in je sestavljen iz nekaj majhnih komponent. To so

Niz barvnih filtrov

Senzor kamere lahko zajame le svetlobo, ne pa tudi barve. Niz barvnih filtrov omogoča senzorju, da vidi barve. Različni proizvajalci senzorjev kamer uporabljajo različne vrste nizov; najpogostejši niz je Bayer GRGB.

Nameščen je na vsako slikovno piko, da zazna barvo, vsaka slikovna pika pa lahko zazna samo eno barvo. Torej ta niz barvnih filtrov proizvaja nepopolne barvne vzorce. Nato s postopkom demosaiciranja fotoaparat rekonstruira sliko s polnimi barvami.

Nizkoprepustni filter

Če visokofrekvenčna svetloba prehaja skozi senzor, lahko povzroči zamegljenost nekaterih delov slike. Nizkoprepustni filter se uporablja za zatiranje frekvence vpadne svetlobe, zaradi česar je slika varna pred zamegljevanjem.

Aliasi lahko povzročijo ponavljajoče se podrobnosti na sliki, kar povzroči zamegljenost. Toda omejitev frekvence svetlobe zmanjša podrobnosti na slikah. Proizvajalci izostrijo fotografije, da so videti podrobne.

Infrardeči filter

Infrardeča svetloba lahko povzroči barvne odtenke na sliki, slikovni senzor pa je zelo občutljiv na infrardečo svetlobo. Med objektivom in nizkopasovnim filtrom je zrcalo, ki preprečuje, da bi infrardeča svetloba dosegla senzor. To ogledalo je infrardeči filter.

Vezje

Čeprav vsak senzor opravlja enako delo, se ti razlikujejo po svoji konstrukciji. Dve najpogostejši vrsti senzorja sta senzor kamere CCD in CMOS. Senzorji tipa CCD zbirajo naboj iz vsake votline ali mesta fotografiranja in prenašajo naboj s senzorja z uporabo navpičnega niza slikovnih pik, zaščitenih pred svetlobo.

Senzorji tipa CMOS imajo ojačevalnik signala na vsaki slikovni piki. Zbira naboj iz votline, nato naboj pretvori v napetost in jo ojača na slikovnih pikah. Ta senzor proizvaja napetost namesto polnjenja kot senzor CCD.

Ker pa poveča naboj na vsaki slikovni piki, tako da lahko na sliki pride do šuma, večina senzorja COMS vsebuje dodatno vezje za zmanjšanje šuma.

Piksli

Pixel meri količino vpadne svetlobe, ki pade nanj, z uporabo občutljivega fotodetektorja. Ta svetloba ali fotoni povzročijo sproščanje elektronov iz silikona in tvorijo naboj na mestu fotografiranja.

Mikroleče

Mikro leče so zelo pomemben del senzorja. Poveča občutljivost senzorja z usmerjanjem svetlobe v slikovne pike. Vezja senzorja zavzamejo del vsake slikovne pike, tako da mikro leče usmerjajo svetlobo in vezja ne vplivajo na svetlobo.

Vse te komponente sodelujejo pri pretvorbi informacij o svetlobi v digitalno sliko.

Kako deluje senzor digitalnega fotoaparata?

Digitalni fotoaparat ne potrebuje niti cele milisekunde, da zajame sliko, vendar v tem kratkem času opravi veliko nalog. Senzor kamere sam izvaja primarne operacije.

Zajame vpadno svetlobo in jo pretvori v digitalno obliko. To je to, vendar postopek za to ni zelo preprost.

Ko pritisnete sprožilec fotoaparata, so votline senzorja izpostavljene svetlobi. V senzorju je na milijone slikovnih pik in število slikovnih pik senzorja je enako kot votline in te votline se imenujejo mesta fotografij.

Mesta za fotografiranje so občutljiva na svetlobo in ta del senzorja zajema svetlobo. Ko pritisnete sprožilec fotoaparata, so ta mesta s fotografijami izpostavljena svetlobi in se po koncu osvetlitve zaprejo.

Med tem kratkim časom osvetlitve svetloba zadene mesta fotografiranja in ta mesta proizvedejo majhen električni naboj ali signal.

Daljši kot bo čas osvetlitve, večja količina svetlobe bo padla na mesta fotografiranja. Enako velja za močnejšo svetlobo, kar pomeni, da svetli svetlobni pogoji omogočajo več fotonom, da zadenejo mesta za fotografije.

Več ko fotonov zadene mesta fotografiranja, več električnega signala bo proizvedeno in ostrejša bo slika.

Torej bo vsako slikovno mesto s slikovnimi pikami proizvedlo drugačno količino električnega signala. Kamera bo te signale izmerila, izmerjeni rezultat pa bo z analogno-digitalnim pretvornikom dodatno pretvoril v digitalno vrednost. Rezultantno vrednost imenujemo slika.

Ker spletna mesta s fotografijami ne vidijo barv, je mogoče električni signal pretvoriti, vendar v sivi lestvici. Torej slikovni senzor uporablja niz barvnih filtrov za zaznavanje barve. Najpogostejša vrsta matričnih barvnih filtrov je Bayerjev niz filtrov.

Na vrhu vsakega spletnega mesta s fotografijami je Bayerjev filter. Ena četrtina piksla meri rdečo barvo, druga četrtina meri modro barvo in polovica piksla meri zeleno barvo. Vsaka slikovna pika lahko zajame samo eno barvo.

Modri ​​filter zajame modro, rdeči zajame rdečo in zeleni zajame zeleno barvo. Svetloba, ki se ne ujema z barvo filtra, se odbija. To pomeni, da izgubimo dve tretjini neprimerne svetlobe za zajem vsake barve, tako da je svetlost slike trikrat večja od barvne ločljivosti.

Vsako mesto s fotografijami zajame eno barvo svetlobe, nato pa kamera ugane drugi dve prednastavljeni barvi v tej svetlobi. Na splošno fotoaparat zdaj interpolira barvni signal iz vseh sosednjih slikovnih pik in izračuna celotno barvno vrednost za vsako slikovno piko.

Podatki o barvah iz vseh slikovnih pik so sestavljeni skupaj in tako nastane digitalna slika.

Preberite naslednje:Kako brati objektiv fotoaparata

Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)

Kako lahko senzor kamere vidi svetlobo?

Senzor digitalnega fotoaparata ima na milijone fotografij, ki so občutljive na svetlobo. Ko pritisnete sprožilec fotoaparata, so ta mesta s fotografijami izpostavljena svetlobi, ki zajame svetlobo (foton), ki jih zadene.

Kako senzor zajame sliko?

Ko svetloba zadene senzorske votline, ustvari električni signal. Senzor kamere meri informacije in jih pretvori v digitalno obliko. Nato je vse te digitalne podatke združil skupaj in tako je nastala slika.

Zadnje besede

Zajem slike ni velik zalogaj. Toda proces, ki poteka znotraj senzorja kamere, sploh ni preprost. Upajmo, da vam bo ta vodnik dal dobro predstavo o tem, kako deluje senzor digitalnega fotoaparata .