Digitális kamera Milyet vegyek? • Milyen fotókat készítünk a leggyakrabban? • Mekkora nagyításokat készíttetünk általában? • Elférjen a zsebünkben, vagy meglévő bővítése? Típusai • kompakt gépek (fix, vagy zoom objektív) – rengeteg opció, kis méret, amatőröknek kiváló. Objektív nem cserélhető. • SLR gépek (cserélhető objektív) – profi gépek, nagy szabadság • ZLR gépek (nem cserélhető objektív) – automatikus, manuális módok és többfajta beállítási lehetőség , alacsonyabb ár. A folyamat Motívum képe à Objektív à Fényérzékelő cellák à Elektromos feszültség, töltés à Elektronika kódolja számjegyekké à Digitális adathordozón rögzíthető képfájl. Szükséges feltételek • Fényképezőgép • Adathordozó • Áramforrás • Szoftver a számítógépes kapcsolathoz A végső kép minőségét befolyásoló tényezők
Megjegyzés: Single lens reflex Megjegyzés: zoom-lens reflex
Megjegyzés: memóriakártya, merevlemez, CD, floppy
Megjegyzés: memóriakártya: 32, 64, 128, 256, 512 Mb-os kártyák. SmartMedia, CardFlash, Sony MemoryStick, SD vagy MultiMedia kártya Megjegyzés: elem, akkumulátor, hálózati tápegység
Felbontás • 1 millió – 5 millió képpont között. • Oldalarány: 3:2 ; 4:3 à 2 Mpixeles kép Érzékenység Érzékelők: analóg eszközök: az egyes képpontok az elektromos feszültség értékével jelzik, hogy mekkora fénymennyiséget kaptak. Minél kisebb az érzékelő mérete, annál nagyobb minőségű optika kell a jó képminőség eléréséhez. à A pixelek fölé helyezett ún. mikrolencsék nagyobb fénymennyiséget fókuszálnak az elemi fényérzékelőkre. Átmérőjük 20 mikron.
Megjegyzés: Profi gépek: 6 Mp; Átlag: 5 Mp (2560x1920 pixeles); Korai: 1 Mpixeles (800 kpixel felbontású); 1999: 2 Mpixel (1600x1200 képpont); 2000: 3 Mpixel (2048x1536 képpontos); 4 Mpixel (2272x1704 képpontos). Megjegyzés: monitor, tv, videokamera, kamkorder Megjegyzés: 1600x1200 vagy 1800x1200 képpontos
Chipek: több millió apró fényérzékeny cellából tevődnek össze. Fényerősséget érzékelnek, elektromos tulajdonságaik változnak a rájuk eső fény mennyiségétől függően. Minél több fény jut a fotodiódára, annál nagyobb áram folyik át rajta, ezáltal nagyobb mértékben töltődik a vele sorba kapcsolt miniatűr kondenzátor. 1.
CCD: (gyakoribb) Ha egymás mellé több elektródát helyezünk el, s megfelelően változtatjuk az ezekre kapcsolt feszültséget, úgy a töltéscsomag mozgathatóvá válik.
Megjegyzés: Charge-Coupled Device, töltéscsatolt eszköz
2.
C-MOS: fémoxid-félvezető alapú kondenzátorok analóg jelek, különböző nagyságú töltéscsomagok tárolására. (Bell Lab, 1970 k.). Többezer darab egy parányi félvezető-lapocskán + kiolvasó áramkör = memóriaegységek, optikai érzékelők. Egyszerűbb, olcsóbb előállítási költségek, kisebb fogyasztás. Minden képponthoz elhelyezhető az elektron-feszültégátalakító à az érzékelő minden egyes képpontja külön címezhető. à Kisebb felbontásoknál nagyobb sebességű sorozatfényképezés lehetősége. Részei: § szennyezett félvezető alapréteg § szigetelő zóna (általában szilícium-dioxid) § elektróda
Megjegyzés: Metal Oxide Semi-conductor
Fotóeffektus à A beérkezett fény mennyiségével arányos nagyságú töltés felhalmozódása az inverziós rétegben. 3.
HDRC: Tisztán CMOS-technikával készülnek
Megjegyzés: High Dinamic Range C-MOS
Egyetlen chip tartalma: • Érzékelő • Analóg-digitál konverter • Jelerősítő • Vezérlő funkciókat ellátó elektronikai egységek Előnyei: kis méret; dinamikai tartományuk 200-szor nagyobb egy átlagos CCD-nél. Igen nagy fényességkülönbségek jeleníthetők meg intenzitáshelyesen, pl. hegesztési eljárás, lézeres interferenciakép: a fényes részek „beégés” nélkül tanulmányozhatók a halványabb struktúrákkal együtt. Színszűrők: CFA: a chipek elé helyezik. A chipek csak a rajtuk átengedett színek fényerejét érzékelik.
Megjegyzés: Colour Filter Array
GRGB: a legáltalánosabb. (50% zöld-, 25-25% vörös- ill. kékérzékelés.) Megfelel a földi fényviszonyoknak. RGB színszűrőben: 2x2 pixelben elhelyezett szűrőkben két zöld szűrő. Az emberi szem sokkal érzékenyebb a zöld színre. A kontraszt növelése érdekében is célszerű az egyik színből két szűrőt elhelyezni. Ritkábban: CYGM szűrők: cián, sárga és lila színek átengedése. Cián + sárga = szintén zöld.
Megjegyzés: zöld-vörös-zöldkék
A legnépszerűbb színszűrő-elhelyezés: Bayer-minta
Fényérzékenység ISO értékek = amerikai ASA. CCD és CMOS érzékelők alapérzékenysége: ált. ISO 64–ISO 200 Filmek: ISO 100–ISO 400 • •
Képkockánként változtatható. Analóg erősítéssel növelhető: az érzékelőből kijövő elektromos feszültség növelésével. De ez növeli a képzajt is.
Megjegyzés: még az A/D átalakítás előtt
Képzaj: véletlenszerű pixel-elszíneződések. •
Az érzékenységgel egyenesen arányos. Hosszú záridők esetén jelentősen megnőhet.
ISO 800-as érzékenységnél
Megjegyzés: pl. min. 1 mp
•
Hibás pixelek
Dead pixel
Stuck pixel
CCD és CMOS érzékelőinek hibája. Minden képen láthatók. Javításuk: Dark frame kép: (pl. hosszabb záridőnél) ugyanakkora záridő, letakart objektív à az érzékelőt nem éri fény à csak a hot és stuck pixelek által világosabb képpontok jelennek meg à ezeket kivonjuk az eredeti képből à zajmentes kép. Zajszűrésre alkalmas gépek automatikusan elvégzik.
Hot pixels
Hosszú expozíciós idejű felvételeken. Magasabb hőmérsékletűek à hamarabb telítésbe kerülnek. Minél melegebb az érzékelő, a termikus zaj annál jelentősebb lesz a felvételeken.
A JPEG-tömörítés hátránya: a szomszédos képpontok is hibásak lesznek. à érdemes még tömörítés előtt kijavítani a rossz pixeleket. Táblázatban tárolt hibás pixelkoordináták egyes gépeknél à automatikus javítás, a szomszédos képpontok színértékének figyelembe vételével. (pl. Auto Pixel Mapping eljárás.) Megoldás: teljes érzékelőchipcsere; a hibás pixelek koordinátáit tartalmazó táblázat frissítése. Élesség UnSharp-maszk. A kontúroknál jelentősen nő a kontraszt à élesebbnek tűnik. Digitalizálás A/D átalakítók (analóg-digitális konverterek): a kép felbontását az érzékelő pixelei határozzák meg; az érzékelt színek számát az A/D átalakítók bitjeinek száma. Analóg jel számmá alakítása: kvantálással. Többnyire elég a 8 bites A/D átalakítók használata: alapszínenként 28, vagyis 256 árnyalat felismerése. Összesen tehát
Megjegyzés: elemi értékekhez közelítik
8+8+8=24 bites színmélység. Ez általában elég, vö. JPEG tömörítésű képek max. 24 bites színmélysége. Nagyobb dinamikájú képek eléréséhez: nagyobb színmélység-igény. Félprofesszionális kategóriában színenként 12 bites, vagyis 4096 árnyalat, vagy színenként 14 bites, vagyis 16384 árnyalatot megkülönböztető A/D konverterek. Ehhez TIFF és/vagy RAW formátumok ajánlott. Nagy dinamika elérésének alapja a jó érzékelő és a jó A/D konverter használata.
Megjegyzés: szélesebb tartomány a sötét és világos részek között
Az analóg jel értéke hajlamos az elektromágneses zajok miatt módosulni à az A/D átalakító legyen közel a képérzékelőhöz. A CMOS érzékelőkben, a chipen belül bármilyen áramkör elhelyezhető, a CCD-nél viszont az A/D átalakítót külön chipbe kell tenni. à a CMOS érzékelős gépek képzaja alacsonyabb lehet.
Megjegyzés: a képérzékelőből kiolvasható feszültség
Processzor: begyűjti az adatokat g mozaiktalanít g tömörít vagy nem tömörít g memóriába elment. A kapott pontokból megbecsüli a rögzítendő kép pontjainak a színét.
Megjegyzés: Mozaiktalanító algoritmus: az egyes cellák által rögzített színeket a körülöttük lévő 8 cella színének figyelembevételével állítja elő.
Csatlakozás — Soros port — USB Színhőmérséklet: Az eltérő megvilágítások miatt a gép által érzékelt fehér szín nem mindig egyforma mennyiségű R, G és B alapszínt tartalmaz. napfény 5000 K izzók 3000 K Fehéregyensúly. Digitális gépekben: az automatikus fehéregyensúly napfény esetén általában megbízhatóan működik. Zárt térben viszont: sárgás elszíneződés. Lehetőleg mindig állítsuk be a megfelelő fehéregyensúlyt. Napfény, felhős, izzólámpás, fénycsöves megvilágítások. Manuális WB: a beállítás előtt a gép elé tett fehér papírlap à az egyes színkomponensek arányát úgy állítja be a gép, hogy azok fehér (vagy kevés fény esetén szürke) színt adjanak. Alacsonyabb színhőmérsékletnél a kék összetevő arányát kell megnövelni. Vagy pl.: egy JPEG képen 254-es kék értékű képpontot 5%-kal kell megnövelnünk a helyes fehéregyensúly eléréséhez: à 267-es értékű képpont – nem lehet (egy színkomponens maximális értéke 255 (8 bit/szín színmélység miatt). à A vörös és zöld összetevők arányát kell csökkenteni 5%-kal à csökken a dinamika à kicsit növeljük a kontrasztot. à Ilyenkor érdemes használni az ún. RAW formátumot: a gép CCD-jéből közvetlenül elmentett képet. (Ez nagyobb színmélységű a jpg-nél, és veszteségmentes tömörítésű. Esetleg: TIFF, feltéve, hogy ennek is 8 bit/alapszínnél nagyobb színmélysége van.
