Скачать 130.47 Kb.
|
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра Информатики и ГИС Рефератпо предмету Информатика на тему: цифровые матрицы в фотокамерах.
москва 2010 Оглавление РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ 1 Реферат 1 Введение 4 ВведениеВ современных фотокамерах очень много факторов, которые, в той или иной степени, влияют на качество изображения цифровой фотографии. Например: от объектива, качества электроники, размера матрицы и т.д. Но, на мой взгляд, самым важным фактором, который влияет на качество изображения, среди перечисленных является физический размер цифровой матрицы. В данном реферате говорится о том, какие бывают типы матриц, их размеры, на каких типах фотокамер они установлены. В чём преимущество того или иного типа матриц перед другими, и в чём их недостатки. В конце реферата я расскажу о перспективах развития этого направления. Основные форматы светочувствительных элементовВ настоящий момент все форматы светочувствительных элементов делятся на три основных типа:
Теперь подробнее про каждый из форматов. Крупный формат. К крупному формату относятся форматы светочувствительных элементов размером не менее 90*120 мм. Крупный формат делится на 3 под формата:1) 90*120мм 2) 130*180 3) 180*240 мм1. Обычно крупный формат используют в телескопах, и в крупноформатных фотокамерах. Например самая большая цифровая матрица установлена на на американском телескопе PS1 её размер в поперечнике составляет более 400 мм2. Из самых больших матриц которые могут появиться в относительно ближайшее время на рынке это CMOS сенсор компании Canon, размер которого составляет 202*205 мм3, и по площади превосходящий 35 мм формат почти в 48 раз. Средний формат К среднему формату относятся форматы светочувствительных элементов размер который превышает 36*24 мм. Средний формат делится на 3 под формата 1) 60*45мм 2)60*60 мм 3) 60*90мм4. Используется в спутниках, среднеформатных фотокамерах. Так же среднеформатные фотокамеры фирмы Hasselblad5 использовались американцами при высадке на Луне. Малый формат Это размер светочувствительного элемента 36*24мм. Именно этот размер светочувствительного элемента используется за так называемый эталон. Преимущество и недостатки крупного и среднего формата перед 35 миллиметровым (малым) форматом.
35-миллемитровый форматИз таблицы видно что 35 миллиметровый формат проигрывает крупному и среднему формату в качестве, а качестве это главный критерий фотографии В данной главе будет рассказано краткая история 35 миллиметрового формата и почему он получил такое широкое распространение. История 35 миллиметрового формата 6В 1916 году фирма Kodak создала 35 миллиметровау плёнку . Это была 35-мм неперфорированная плёнка. Тот тип 35 мм. плёнки который мы все знаем появился значительно позже в 1934 с обозначением «1357». Добавив единицу в начало кода, сохранили узнаваемость и показали отличие от неперфорированной версии. Плёнка была помещена в кассеты Kodak-Retina. К рассвету цифровой фототехники из малого формата по сути остался только 135-й тип плёнки с форматом кадра 24×36 мм. Все прочие типы, включая систему APS (или плёнка типа 2408), которой пророчили вытеснение с рынка 135-го типа, так и не оправдали возлагаемых разработчиками надежд на вытеснение плёнки типа 135. В настоящее время рынок любительской плёночной фототехники настойчиво вытесняется цифровой аппаратурой и предположения о переходе на другой тип со ставшей классической малоформатной плёнки уже маловероятны. Широкое распространение 35 миллиметровый формат стал получать благодаря тому что со временем зернистость малоформатной плёнки становилась все меньше и меньше, обеспечивая постепенный рост разрешения снимка, одновременно расширялся динамический диапазон 35-миллиметрового кадра. После того как разрешение 35-миллиметровой плёнки перешло определённый порог, малоформатная фототехника стала стремительно вытеснять среднеформатные камеры. Причиной тому стали не только заметно меньшие габариты 35-миллиметровых фотоаппаратов и сравнительная простота их эксплуатации, но и сопутствующая выгода от перехода на меньший размер кадра. Преимущества заключались, во-первых, в возможности сократить фокусное расстояние оптической системы (и уменьшить размеры и вес объектива), при этом величина объекта в кадре не изменялась. Во-вторых, при уменьшении габаритов кадра возрастает глубина резкости объектива (отрезок пространства перед объективом – все объекты, попавшие в этот отрезок, будут отображены на плоскости регистратора изображения с достаточной резкостью). Возросшая глубина резкости, в свою очередь, позволяет компенсировать ошибки фокусировки либо «приоткрыть» при съёмке диафрагму, в результате можно использовать более «короткую» выдержку и заметно снизить шанс нечёткости снимка. Немного из историиВ конце 60-х начали разрабатываться так называемые "Приборы с Зарядовой Связью", что сокращённо пишется как ПЗС. На английском языке это выглядит как "charge-coupled devices" или сокращённо - CCD. И в 1969 году прибор с зарядовой связью был изобретён Уиллардом Бойлом и Джорджем Смитом в Лабораториях Белла. В1973 году компания Fairchild начала промышленный выпуск ПЗС9-матриц. Они были чёрно-белыми и имели разрешение всего 100х100 пикселей. В 1974 при помощи такой ПЗС-матрицы и телескопа была получена первая астрономическая электронная фотография. В 1975 Инженер Стив Сассон работавший в компании Kodak сделал первую работающую камеру на ПЗС-матрице производства Fairchild. Камера весила почти три килограмма и позволяла записывать снимки размером 100x100 пикселей на магнитную кассету (один кадр записывался 23 секунды). В 1980 году Sony представила на рынок первую цветную видеокамеру на основе ПЗС-матрицы (до этого все камеры были чёрно-белыми). 1981 Sony выпускает камеру Mavica (сокращение от Magnetic Video Camera), с которой и принято отсчитывать историю современной цифровой фотографии. Mavica была полноценной зеркальной камерой со сменными объективами и имела разрешение 570×490 пикселей (0,28 Мп) Она записывала отдельные кадры в формате NTSC и поэтому официально она называлась «статической видеокамерой» (Still video camera). Технически, Mavica была продолжением линейки телевизионных камер Sony на основе ПЗС-матриц. В 1990 появляется уже полностью цифровая, коммерческая камера – Dycam Model 1, более известная под как Logitech FotoMan FM-1. Камера была чёрно-белая (256 градаций серого), имела разрешение 376x240 пикселов и 1 мегабайт встроенной оперативной памяти для хранения 32 снимков, встроенную вспышку и возможность подключить камеру к компьютеру. В 1991 Kodak, совместно с Nikon, выпускает профессиональный зеркальный цифровой фотоаппарат Kodak DSC100 на основе камеры Nikon F3. Запись происходила на жесткий диск, находящийся в отдельном блоке, весившем около 5 кг. И только в 1994 году на рынке появились первые Flash-карты форматов Compact Flash и SmartMedia, объёмом от 2 до 24 Мбайт. Типы цифровых матриц.В данный момент существуют много разновидностей цифровых матриц, но только 2 из этих типов распространены очень широко и используются более чем в 95% всех фотоаппаратов. Это CCD (ПЗС) и КМОП(СMOS10). Принцип работы CCD(ПЗС) и CMOS(СМОП) матриц11ПЗС (приборы с зарядовой связью) - это фактически массив конденсаторов, в каждом из которых под действием света накапливается некоторый сигнал (заряд), и процесс считывания - это физическое перемещение всего зарадового массива как целого к выходному устройству. То есть каждый конкретный электрон, сгенерированный светом в любом месте матрицы, должен, под действием управляющих напряжений, переползти к выходному устройству матрицы, где и преобразуется в электрический сигнал. В КМОП - матрицах тоже есть массив конденсаторов, на которых накапливается фото сгенерированный заряд, однако считывание происходит совершенно иначе. С каждого конденсатора считывается напряжение (ведь напряжение на нём пропорционально заряду). Поэтому необходимости тащить каждый электрон через весь кристалл нет. Но это создаёт и свои недостатки. во-первых, раз в каждой ячейке есть своя схема преобразования заряда в напряжение, то а) есть и неоднородность такого преобразования - все ячейки хоть немножко, да разные, и б) сама схема преобразователя занимает место, а значит, не вся площадь ячейки чувствительна к свету. Кроме того, возникают чисто коммутационные проблемы из-за влияния управляющих напряжений на считываемый сигнал - в ПЗС эти вещи намного менее заметны, потому что управляющие сигналы - это напряжение, а полезный сигнал - это заряд.
. Отдельно в этом ряду можно выделить матрицу Foveon12 т.к её принцип устройства отличается от остальных. Её преимущество состоит в том , она состоит из 3 слоёв синего, зелёного, красного. И в теории она должна существенно отличатся по качеству изображения по сравнению CCD и CMOS матрицами. Но на практике всё далеко не так. Именно поэтому она не получила широкого распространения. Основные размеры цифровых матрицРис.1.В данном рисунке показаны размеры матриц, и во сколько одни матрицы больше других. Средний формат цифровых матиц. В данный момент рынок цифрового среднего формата представлен следующими производителями: Hasselblad, Leica13, Pentax14. Но они не имеют большого распространения т.к их цена очень высока. Матрица 36*24 мм(full frame).В данный момент только Canon15, Nikon16 и Sony производят фотокамеры с таким размером матриц.
Матрица APS-H((Nikon)30*20мм).Данная функция доступна только на камере D3s тем самым можно изменить фокусное расстояние в 1.2 раза т.е при необходимости можно приблизить объект на 20%,за счёт уменьшения рабочей поверхности матрицы. Матрица APS-H((Canon)27,9*18,6мм).Данная матрица используется в репортажных камерах Canon а именно:1D mark4, 1D mark3, 1D mark 2. Матрица APS-C((Nikon DX,Pentax,Sony)23,6*15,7мм)Данная матрица установлена на следующих камерах а именно:
Матрица APS-C((Canon)22,3*14,9мм)Данная матрица присутствует на следующих камерах:7D,60D,50D,40D,30D,20D,550D,500D,450D,400D,350D,300D. Матрица Foveon((Sigma)20,7*13,8мм)Применяется в фотокамерах: SD9, SD10,SD14,SD1519. Матрица Four Thirds System(Olympus(17,3*13мм))Данная матрица применяется на фотокамерах Olympus серии E. Матрица ``2/3``(9,2*6,1мм)Данная матрица достаточно редко встречается по той причине, что те камеры на которые она устанавливается по стоимости сопоставимы с зеркальными камерами начального уровня. Например Fujifilm s100fs,Nikon d5000 в данный момент обе камеры сняты с производства. Матрица ``1/1.8``(7,1*5,3мм)Данная матрица применяется в очень хороших компактных камерах или псевдозеркалках стоимостью от 10000руб. Матрица ``1/2.5``(5,7*4,2мм)Данная матрица применяется почти во всех фотокамерах стоимостью ниже 10000 руб. ЗаключениеВ заключение хочу сказать, что технологи не стоят на месте, что в свою очередь ведёт к удешевлению производства цифровых матриц и, соответственно, это приведёт к уменьшению стоимости их элементарного объема . Уже сейчас стоимость некоторых цифровых среднеформатных фотокамер приблизилась к стоимости топовых 35-миллиметровых камер, что ещё лет 5 назад представить было сложно. Те возможности, что ещё 10 лет назад были прихотью фотографов-профессионалов, уже сейчас в полной мере могут использоваться фотографами-любителями. На мой взгляд, производители будут ещё долго выжимать из CCD и CMOS матриц все что можно и, возможно, они перейдут на технологию создания трёхслойных матриц подобной Foveon, если к тому времени ещё не будет осуществлён прорыв технологии подобной той , которой состоялся при переходе от плёнке и цифре. В дальнейшем все фотоаппараты будут снимать в 3d формате20. Фотоаппараты будут установлены в очках, при этом качество получаемых снимков не будет уступать качеству 35-миллиметровых цифровых фотокамерах. Миниатюрность, фотоаппарат в очках, трехмерный, голографический фотоаппарат. Обращения к базе данных Ссылки и сноски:5 Victor Hasselblad AB — шведская компания, занимающаяся производством среднеформатных камер и фотографического оборудования. Штаб-квартира компании расположена в Гётеборге. 7Плёнка типа 135 или 35-мм фотоплёнка — на сегодняшний день (2010 год) самый распространённый тип плёнки для фотоаппаратов. Этот стандарт был предложен на рынке фирмой Kodak в 1934 году и представлял собой предназначенную для фотодела 35-мм киноплёнку (полностью совпадают размеры и перфорация), которая была стандартизирована в 1925 году. 8 Плёнка типа 220, которая появилась в 1965 году, предсталяет собой удлиненную вдвое по отношению к типу 120 пленку (которая выпускается с 1901 года), намотанную на такую же катушку. Номер новой пленки получился "говорящим" и легко запоминающимся. Увеличение длины удалось достичь за счет того, что бумажный защитный ракорд располагается не по всей длине пленки, а только в ее начале и на конце, что уменьшает общую толщину пленки, позволяя разместить большее ее количество в том же объеме на катушке. Данный тип пленки не применим в старых фотоаппаратах с индикационным окошком на задней крышке, в котором видны номера кадров, напечатанные на бумажном ракорде пленки 120. 9 CCD(ПЗС)-ма́трица (сокр. от «прибор с зарядовой связью») или CCD-ма́трица (сокр. от англ. CCD, «Charge-Coupled Device») — специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС — приборов с зарядовой связью. 10 CMOS(КМОП)-матрица — светочувствительная матрица, выполненная на основе КМОП-технологии. В КМОП-матрицах используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Точная дата создания CMOS матрицы неизвестна. 12 Foveon X3 — матрица компании Foveon, в которой цветоделение на аддитивные цвета RGB проводится послойно, по толщине полупроводникового материала, с использованием физических свойств кремния. Название сенсора «Х3»подразумевает как его «трёхслойность», так и «трёхмерность» структуры. 13 Leica — семейство фотоаппаратов, выпускаемых одноимённой немецкой компанией «Leica». 14В цифровом среднем формате Pentax представленная только одной фотокамерой.Pentax 645D — среднеформатная автофокусная цифровая однообъективная зеркальная камера. Цена на момент анонса серийной камеры (10.03.2010) — 9 400 $. Начало продаж планировалось на май 2010 года, однако было перенесено на начало декабря 15 Корпорация Кэ́нон (англ. Canon Inc., яп. キャノン株式会社, Кянон кабусики гайся) (TYO: 7751, NYSE: CAJ) — японская машиностроительная компания, один из мировых лидеров в области создания цифрового оборудования для использования в офисе и дома. Со времени основания в 1937 г. компания Canon заняла уверенные позиции в сферах фото-, видеотехники и информационных технологий. Главный офис компании расположен в Токио (Япония)( http://ru.wikipedia.org/wiki/Canon) 16 Nikon (Nikon Corporation, яп. 株式会社ニコン, Кабусики гайся Никон, произносится «Никон» listen (info)) — японская компания, специализирующаяся на производстве оптики и электронных устройств для обработки изображений.(http://ru.wikipedia.org/wiki/Nikon) 18 Sony α — серия цифровых фотоаппаратов компании Sony. Зеркальные модели были созданы на основе камер Konica Minolta, поэтому часто полностью совместимы с оптикой для зеркальых камер Konica Minolta. Акцессуары совместимы полностью или частично (иногда работают не все функции); Фотоаппараты оснащаются байонетом Minolta AF (новое название «байонет α»). (http://ru.wikipedia.org/wiki/Sony_Alpha). 19 http://market.yandex.ru/model.xml?hid=91148&modelid=2660117 20 В данный момент на рынке цифровых фотокамер представлена только одна камера способная снимать в 3d формате это fujifilm finepix real3D w3. www.Foto.ru www.fujifilm.ru Физические основы матицы |
Реферат по предмету Информатика на тему: цифровые матрицы в фотокамерах Например: от объектива, качества электроники, размера матрицы и т д. Но, на мой взгляд, самым важным фактором, который влияет на... | Реферат на тему: Информация, информатика В тех случаях, когда наука не может дать четкого определения какому-то предмету или явлению, люди пользуются понятиями | ||
Матрицы и операции над ними Определение. Матрицей Эти числа называются элементами матрицы. Место каждого элемента однозначно определяется номером строки и столбца, на пересечении... | Реферат з курсу “Введение в численные методы” Тема: “прямые методы... Наиболее распространенными методами применительно к большим системам являются итерационные методы, использующие разложение матрицы... | ||
Реферат по предмету: Негосударственное структуроведение, на тему: Акционерное общество Реферат по предмету: Негосударственное структуроведение, на тему: Акционерное общество. Биржи | Реферат по предмету «морская энциклопедия» на тему «судовые дымовые трубы» Но я в своем реферате не хотел бы затрагивать тему военных конструкторских разработок и ограничусь гражданскими пассажирскими и грузовыми... | ||
Реферат на тему: Аналого-цифровые преобразователи и системы сбора данных В реферате рассматривается вопрос применения аналого-цифровых преобразователей в системах сбора данных | Реферат по предмету «Введение в рекламу» На тему «Характеристика мирового рынка рекламы» | ||
Реферат по предмету: «История» на тему: «По следам мамонтов» Как выглядели мамонты? | Реферат социально-политические аспекты проблемы «толерантность и сми» Мальковская и. А. Знак коммуникации. Дискурсивные матрицы. М.: КомКнига, 2005. 240 с | ||
Реферат з предмету «Людина І Світ» на тему «Рух як загальний спосіб існування світу» | Рабочая программа по предмету «Информатика и икт» для 10-11 классов... Рабочая программа по предмету «Информатика и икт» составлена на основе следующих нормативно-правовых документов | ||
Рабочая программа по учебному предмету «Информатика и икт» Рабочая программа по учебному предмету «Информатика и икт» для 7 класса составлена на основе авторской программы Босовой Л. Л. «Информатика... | Реферат на тему: «Топологии» по курсу «Информатика» Министерство образования и науки российской федерации «институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования» | ||
Реферат по дисциплине «Экономическая информатика» на тему: «Информационная... Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования | Реферат по учебному предмету: «Экология» на тему: «Зависимость прироста... Сосна обыкновенная Что необыкновенного в обыкновенных соснах? |