Современные аппаратные средства растровой графики

Цифровые фотоаппараты и видеокамеры

Рис. 2.2. Цифровой фотоаппарат.

Цифровые фотоаппараты и видеокамеры аналогичны по принципам действия (система линз, проецирующая попадающий в объектив свет на небольшую плоскую площадку) традиционным аналоговым фото- и видеокамерам, соответственно. Основное различие состоит в том, что в аналоговых устройствах на этой площадке находится кадр светочувствительной пленки, а в цифровых устройствах - светочувствительная матрица ПЗС (англ. CCD) или КМОП (англ. CMOS) сенсоров. Так как эти сенсоры чувствительны только к яркости, то для получения цветного изображения применяют светофильтры. Существует два подхода.

• Макросветофильтр
  • Первый вариант. Для получения одного изображения информация снимается с матрицы сенсора 3 раза подряд, при этом каждый раз используется светофильтр для одного из базисных цветов RGB. Этот процесс сравнительно медленный и сложный, поэтому такая технология применяется только в high-end цифровых фотокамерах при съемке неподвижных объектов.
  • Второй вариант. С помощью призмы поступающий световой поток разлагается на три, соответствующих базисным RGB цветам. Каждый из этих потоков направляется на свою ПЗС-матрицу. Поэтому эта технология получила название 3CCD. Она используется в видеокамерах верхнего ценового диапазона. Для фотографии она пока слишком дорога.
• Микросветофильтры Каждый элемент ПЗС матрицы имеет свой светофильтр, соответствующий одному из базисных RGB цветов. Обычно в квадрате 2x2 располагаются 2 зеленых, 1 синий и 1 красный элемент, т.н. маска Байера (англ. Bayer mask), см. рис. 2.3. Для получения обычного изображения используются различные алгоритмы интерполяции. Это самая распространенная технология как для фото-, так и для видеокамер.

Рис. 2.3. Маска Байера.

Видеокамеры нижнего ценового диапазона снимают видео с чересстрочной разверткой, т.е. кадр состоит из двух последовательно снятых полукадров, состоящих только из четных и нечетных строк изображения, соответственно. При быстром перемещении снимаемых объектов или самой камеры из-за заметной разницы в полукадрах возникают неприятные артефакты. Для решения этой проблемы при последующей обработке снятого видео производится деинтерлейсинг (англ. deinterlacing).

Понятие разрешающей способности для таких устройств обычно не применяется^{4хотя говорят о разрешающей способности с точки зрения фотографии - размере наименьшего различимого объекта} . Часто употребляется понятие мегапиксель (Мп), равное общему количеству пикселей на матрице сенсора, деленному на 1024². Разрешение, как размер растра, варьируется от 640x480 (0,29 Мп) до 7216x5412 (39 Мп) для фотокамер и от 320x240 (0,07 Мп) до 7680x4320 (33 Мп) - для видеокамер.

Глубина цвета у большинства фото- и видеокамер - стандартные 24 бита/пиксель. У профессиональных моделей она больше - до 48 бит/пиксель.

Аспектовое соотношение у фотокамер - 4:3 (как у стандартных дисплеев) или 3:2 (соответствует пленке). У видеокамер - 4:3 или 16:9 (т.н. широкоэкранное видео).