База знаний

Светочувствительная матрица

Светочувствительная матрица – это “сетка крошечных световых клеток”, трансформирующих фотоны в электроны.Эти маленькие световые клеточки обычно называются пикселями (рх). Как правило, матрицу в цифровых камерах воспринимают как двухмерную сетку таких пикселей, где каждый из пикселей трансформирует свет в электроны. После, полученная таким образом информация считывается, обрабатывается и сохраняется в виде изображения.

CCD или CMOS

Обе матрицы CCD и CMOS начинают работать с одного и того же, когда конвертируют свет в электроны в виде накопленного заряда. Следующим шагом считываются заряды каждой клетки, а информация оцифровывается для считывания компьютером. В устройствах с CCD матрицей заряд передается через каждую клетку в ее “угол” и оцифровывается. В большинстве устройств с CMOS матрицами в каждом пикселе есть несколько транзисторов, которые усиливают и направляют заряд по более точному направлению, параллельно происходит оцифровка. CMOS подход более гибкий, т.к. каждый пиксель может быть считан по-отдельности. Большая часть современных высокоскоростных камер оснащена CMOS матрицами.

Разрешение

Разрешение, как правило, измеряется в x * y пикселях и означает пространственное разрешение камеры. Чем больше реальных пикселей используется в камере, тем выше детализированность получаемого изображения. В некоторых камерах используются пространственные методы интерполяции. Самое распространенное пиксельное разрешение в высокоскоростных камерах - это 1 мегапиксель (1000 * 1000 рх).

Как передается цвет через высокоскоростную камеру

На самом деле каждый пиксель накапливает общую интенсивность света, которая попадает на поверхность матрицы. Для получения полноцветного изображения матрицы используют фильтры (шаблон Байера), чтобы выделить 3 требуемых цвета (так называемые основные цвета RGB = red-green-blue, т.е. красный-зеленый-синий). Как только все 3 цвета записаны, цвета собираются вместе для передачи в виде изображения на ваш экран.

Что такое шаблон Байера

Как указано выше, для получения полного спектра цветов нужно записать 3 основных цвета. Шаблон чередует ряды красных и зеленых фильтров с рядами синих и зеленых фильтров. В результате 50% пикселей матрицы - это зеленые пиксели, в то время как красных и синих - по 25% соответственно. Человеческий глаз по-разному воспринимает разные спектры, поэтому используется большее количество зеленых пикселей.

Апертура или деление диафрагмы

При съемке изображений необходимо контролировать количество света, которое попадает на поверхность матрицы. Слишком много света дает засвеченные изображения, если света слишком мало, то получаются слишком темные изображения. Количество света, попадающего на матрицу, контролируется диафрагмой. Деление диафрагмы – это величина открытия объектива камеры. Чем меньше деление диафрагмы, тем больше глубина резкости (фокусировка выше при большей дистанции), чем больше деление диафрагмы, тем меньше глубина резкости

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние - это расстояние между объективом и поверхностью матрицы. Для с-крепления объектива это расстояние установлено на 17.54мм. Более того, фокусное расстояние определяет степень увеличения, когда вы смотрите через объектив камеры. Увеличение фокусного расстояния увеличивает степень увеличения (объекты кажутся ближе). Существует большое количество типов объективов: объективы с фиксированным фокусом, объективы с функцией зума, объективы для микро и макросъемок.

Выдержка затвора

Выдержка затвора определяет сколько света может пройти через диафрагму. Можно сказать, что выдержка затвора - это своего рода оконная занавеска, которая открывается на определенный период времени, после чего снова закрывается. Время, на которое открывается “занавеска”, называется скоростью затвора. Короткая скорость затвора “заморозит движение” на экране, увеличенное время срабатывания затвора даст смазанные снимки.

Что такое к/с

К/с - это сокращение от “Кадров в секунду”, используемое для обозначения количества снимков, которое делает цифровая или аналоговая камера. Это количество используется в показателях кинокамер или высокоскоростных камер и обозначает “сколько кадров в секунду снято”. Например, 30к/с значит, что скорость съемки составляет 30 кадров в секунду, для высокоскоростных камер 1000к/с - это 1000 снимков, сделанных за секунду.

8-битный или 24-битный цвет?

В камерах с простой матрицей, где цвет определяется по параметрам RGB, цвет высчитывается по формуле 3х8бит для каждого пикселя, в итоге получается значение цвета - 24 бита.

Разница между Raw и AVI файлами

Файлы формата Raw – это бинарные файлы, хранящие информацию о пикселях высокоскоростных камер в цифрах, а не в цветовой интерполяции. На самом деле кадры, записанные высокоскоростной видеокамерой в формате raw - это размер матрицы в пикселях, умноженный на количество снятых кадров (например, матрица 1280 x 1024рх и запись 500 кадров в секунду за две секунды дает 1.3гб данных в raw). При проигрывании raw файлов с высокоскоростной камеры при помощи ПО, цвета преобразуются в RGB по шаблону Байера во время проигрывания файла. С другой стороны, есть файлы в формате AVI, которые уже содержат информацию о преобразованных цветах. Это означает, что для каждого пикселя хранится информация в соответствии с RGB. В результате несжатые файлы AVI в 3 раза больше, чем эквивалентные Raw файлы, отснятые на высокоскоростную камеру.

Что такое высокоскоростная камера?

В отличие от обычных видеокамер, снимающих со скоростью 20/30 кадров в секунду, высокоскоростные камеры записывают со скоростью до 1000 кадров в секунду. Высокоскоростные камеры – это отличный способ для проведения диагностики и анализа скоростных процессов. Высокоскоростные камеры снимают последовательность кадров при очень высокой скорости, которая определяется в кадрах в секунду. Эти данные хранятся в памяти и могут быть проиграны в замедленном режиме, что позволяет увидеть, оценить и понять действия, происходящие слишком быстро для невооруженного взгляда. Высокоскоростное видео позволяет понять происходящие быстрые механические процессы различных типов. Высокоскоростная камера является универсальным инструментом, позволяющим понять, что именно происходит за короткий отрезок времени в таких областях применения как проектирование, исследование, автомобильные испытания и краш-тесты, военные аппараты и установки, спорт и биомеханика и т.п.

Кольцевой (циклический) буфер

Для получения более подробной информации о кольцевом буфере и способах его использования, пожалуйста, перейдите по ссылке