دوربین دیجیتال در حال کار است. ستاپ باکس تلویزیون برای تماشای کانال های دیجیتال چگونه کار می کند؟ چاپ دیجیتال - چگونه کار می کند

اگر می خواهید تلویزیون با بالاترین کیفیت را در روسیه تماشا کنید، نمی توانید بدون مفاهیم اولیه در مورد دیجیتال انجام دهید. و مهمترین چیزی که باید در مورد آن بدانید گیرنده های تلویزیون دیجیتال یا ست تاپ باکس است. ما همه چیز را در مورد آنها به شما خواهیم گفت!

گیرنده دیجیتال وسیله ای برای دریافت سیگنال است تلویزیون دیجیتال، تبدیل و انتقال آن به تلویزیون آنالوگ از هر مدلی که باشد. اغلب به گیرنده های دیجیتال ستاپ باکس دیجیتال، تیونر تلویزیون، ست تاپ باکس dvb-t2 یا به سادگی گیرنده dvb-t2 نیز گفته می شود. نام "dvb-t2" نشان می دهد که این یا آن گیرنده از کدام استاندارد تلویزیون دیجیتال پشتیبانی می کند. امروزه چندین استاندارد تلویزیون دیجیتال اساساً متفاوت وجود دارد:
- DVB-T/T2 - تلویزیون دیجیتال زمینی
- DVB-S - تلویزیون ماهواره ای
- DVB-C - تلویزیون کابلی
- DVB-T - تلویزیون دیجیتال زمینی
- DVB-H - تلویزیون موبایل

امروزه ساده ترین و در دسترس ترین تلویزیون دیجیتال زمینی با استاندارد DVB-T2 است. این همان چیزی است که در آینده بسیار نزدیک باید جایگزین تمام تلویزیون های آنالوگ در روسیه به عنوان بخشی از یک برنامه ویژه دولتی شود. بنابراین، در این مقاله به طور خاص گیرنده های تلویزیون دیجیتال طراحی شده برای دریافت سیگنال استاندارد DVB-T2 را مورد بحث قرار خواهیم داد. ست تاپ باکس برای تلویزیون های خانگی و ماشین ها وجود دارد و همه آنها بر اساس یک اصل کار می کنند، همه آنها با عملکرد ساده و عملکرد گسترده مشخص می شوند.

تماشای کانال های تلویزیون دیجیتال وظیفه اصلی گیرنده است؛ گزینه های اضافی عبارتند از:

1. پشتیبانی از فرمت های مختلف ویدئویی و صوتی
2. عملکرد ضبط پخش زندهتلویزیون
3. پخش فایل های چند رسانه ای از درایوهای USB
4. عملکرد توقف پخش زنده و ادامه پخش از لحظه توقف آن
5. TimeShift - توانایی به تاخیر انداختن مشاهده برنامه های تلویزیون دیجیتال

گیرنده تلویزیون دیجیتال چگونه کار می کند؟

طرح کار ستاپ باکس دیجیتالکاملا ساده در اولین فرکانس میانی، سیگنالی در محدوده 950-2150 مگاهرتز از خروجی تقویت کننده کم نویز مبدل از طریق کابل به گیرنده مایکروویو گیرنده عبور می کند، خطاهای احتمالی در دمدولاتور تصحیح می شود و جریان انتخاب شده در خروجی به یک دی مالتی پلکسر می رود، که جریان اطلاعات را به ویدیو، صدا و غیره جدا می کند، جایی که رمزگشایی انجام می شود. در رمزگشای جریان ویدئویی MPEG-2، سیگنال های ویدئویی به حالت فشرده تبدیل می شوند سیگنال های دیجیتال، که بیشتر به اجزای تقسیم می شوند: روشنایی (U)، سبز (G)، قرمز (R)، آبی (B).

رمزگذار تلویزیون دیجیتال استانداردها را تبدیل می کند، بنابراین، می توانید گیرنده ای را که در یکی از سه استاندارد تلویزیون آنالوگ کار می کند به خروجی آن متصل کنید: PAL، SECAM یا NTSC. و از رمزگشای صدا، سیگنال های دیجیتال و آنالوگ هر دو خروجی می شود. این مولتی پردازنده برای کنترل رمزگشای دی مولتی پلکسر و جداسازی سیگنال در هنگام استفاده از یک سیستم ارتباطی تعاملی و همچنین برای جداسازی بسته های داده یکپارچه طراحی شده است. و با تشکر از ماژول کنترل دیجیتالو یک سنسور IR، امکان کنترل گیرنده ها با استفاده از کنترل از راه دور وجود دارد.

در این شماره من قصد دارم یک موضوع طولانی مدت در مورد نحوه طراحی و کارکرد یک دوربین دیجیتال، همه انواع کلمات هوشمند مانند "براکتینگ" و "جبران نوردهی" و مهمتر از همه، نحوه استفاده شروع کنم. همه اینها به صورت هدفمند

به طور کلی دوربین دیجیتال وسیله ای است که به شما امکان می دهد تصاویر اشیاء را به صورت دیجیتال به دست آورید. به طور کلی، تفاوت بین دوربین معمولی و دیجیتال فقط در گیرنده تصویر است. در حالت اول، این یک امولسیون عکاسی است که پس از آن نیاز به عملیات شیمیایی دارد. در دوم، یک حسگر الکترونیکی ویژه وجود دارد که نور فرودی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. این سنسور سنسور یا ماتریس نامیده می شود و در واقع یک ماتریس مستطیل شکل از سلول های حساس به نور است که روی یک کریستال نیمه هادی قرار گرفته اند.

هنگامی که نور به عنصر ماتریس برخورد می کند، سیگنال الکتریکی متناسب با مقدار نور دریافتی تولید می کند. سپس سیگنال‌ها (در حال حاضر سیگنال‌های آنالوگ هستند) از عناصر ماتریس خوانده می‌شوند و توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) به شکل دیجیتال تبدیل می‌شوند. در مرحله بعد، داده های دیجیتال توسط پردازنده دوربین پردازش می شود (بله، یک پردازنده نیز دارد) و در واقع به شکل یک تصویر ذخیره می شود.

بنابراین، قلب هر دوربین دیجیتال سنسور است. اکنون دو فناوری اصلی برای تولید حسگرها وجود دارد - CCD (دستگاه کوپل شده شارژ) و CMOS. در ماتریس CCD، در طول نوردهی (یعنی در لحظه عکاسی واقعی)، باری متناسب با شدت نور فرودی در عناصر حساس به نور جمع می شود. هنگام خواندن داده ها، این بارها از سلولی به سلول دیگر منتقل می شوند تا زمانی که کل ماتریس خوانده شود (در واقع خواندن ردیف به ردیف انجام می شود). در ادبیات عامیانه آنها دوست دارند این فرآیند را با عبور سطل های آب در طول یک زنجیره مقایسه کنند. ماتریس‌های CCD با استفاده از فناوری MOS تولید می‌شوند و برای به دست آوردن تصویری با کیفیت، نیاز به یکنواختی بالایی از پارامترها در کل منطقه تراشه دارند. بر این اساس، آنها بسیار گران هستند.

جایگزینی برای CCD ها، ماتریس های CMOS (به زبان روسی CMOS) هستند. در اصل، یک سنسور CMOS کاملا شبیه به یک تراشه حافظه با دسترسی تصادفی - DRAM است. همچنین یک ماتریس مستطیلی، همچنین خازن، همچنین خواندن دسترسی تصادفی. فتودیودها به عنوان عناصر حساس به نور در ماتریس های CMOS استفاده می شوند. به طور کلی، ماتریس های CMOS برای تولید با استفاده از فرآیندهای تولید به خوبی توسعه یافته امروزی بسیار مناسب تر هستند. علاوه بر این، در میان چیزهای دیگر (تراکم بسته بندی بیشتر عناصر، مصرف انرژی کمتر، قیمت پایین تر)، این به شما امکان می دهد تا الکترونیک مرتبط را روی یک تراشه با یک ماتریس ادغام کنید. درست است، تا همین اواخر، CMOS از نظر کیفیت نمی‌توانست با CCD رقابت کند، بنابراین عمدتاً دستگاه‌های ارزان قیمت مانند دوربین‌های وب بر اساس سنسورهای CMOS ساخته می‌شدند. با این حال، اخیراً چندین شرکت بزرگ (به ویژه، هیولای صنعتی مانند کداک) در حال توسعه فناوری هایی برای تولید ماتریس های CMOS با وضوح بالا و با کیفیت هستند. اولین دوربین CMOS "جدی" (سه مگاپیکسلی دیجیتال SLR) - Canon EOS-D30 - تقریبا دو سال پیش ظاهر شد. و دوربین های فول فرمت Canon EOS 1Ds و Kodak Pro DCS-14n که در جدیدترین Photokina معرفی شدند، سرانجام پتانسیل سنسورهای CMOS را نشان دادند. با این حال، اکثر دوربین ها هنوز بر اساس ماتریس های CCD تولید می شوند.

کسانی که می خواهند با جزئیات بیشتر با هر دو فناوری آشنا شوند می توانند با این آدرس www.eecg.toronto.edu/~kphang/ece1352f/papers/ng_CCD.pdf شروع کنند و به ادامه مطلب می پردازیم.

نکته بعدی این است که عناصر ماتریس (از هر یک از انواعی که در بالا توضیح داده شد) فقط شدت نور فرودی را درک می کنند (یعنی یک تصویر سیاه و سفید می دهند). رنگ از کجا می آید؟ برای به دست آوردن یک تصویر رنگی، یک فیلتر نوری ویژه بین لنز و ماتریس قرار دارد که از سلول های رنگ های اصلی (GRGB یا CMYG) در بالای پیکسل های مربوطه قرار دارد. علاوه بر این، برای رنگ سبز از دو پیکسل (در RGB یا یکی در CMY) استفاده می شود، زیرا چشم بیشترین حساسیت را به این رنگ دارد. رنگ نهایی یک پیکسل در یک تصویر در چنین سیستمی با در نظر گرفتن شدت عناصر همسایه با رنگ های مختلف محاسبه می شود، به طوری که در نتیجه، هر پیکسل تک رنگ در ماتریس مطابق با یک پیکسل رنگی در تصویر است. بنابراین، تصویر نهایی همیشه به یک درجه یا درجه دیگر درون یابی می شود (یعنی محاسبه می شود و با عکاسی مستقیم از جسم به دست نمی آید، که به ناچار کیفیت جزئیات کوچک تصویر را تحت تاثیر قرار می دهد). در مورد فیلترهای خاص، در بیشتر موارد از ماتریس مستطیلی GRGB (فیلتر Bayer) استفاده می شود.

همچنین چیزی به نام SuperCCD وجود دارد که توسط Fuji Photo Film اختراع شده و از سال 2000 در دوربین های فوجی استفاده می شود. ماهیت این فناوری این است که پیکسل ها (و عناصر فیلتر نور - همچنین GRGB) به شکل نوعی ماتریس مورب مرتب شده اند.

علاوه بر این، دوربین نه تنها رنگ‌های خود پیکسل‌ها، بلکه رنگ‌های نقاط بین آنها را نیز درون‌یابی می‌کند. بنابراین، دوربین های فوجی همیشه وضوحی را نشان می دهند که دو برابر تعداد پیکسل های فیزیکی (تک رنگ) است، که درست نیست. با این حال، فناوری فوجی هنوز کاملاً موفق بوده است - اکثر افرادی که کیفیت تصاویر SuperCCD و دوربین‌های معمولی را مقایسه می‌کنند موافقند که کیفیت تصویر از SuperCCD مطابق با یک ماتریس معمولی با وضوح تقریباً 1.5 برابر بیشتر از وضوح فیزیکی SuperCCD است. . اما نه 2 بار، همانطور که فوجی گفته است.

با پایان دادن به گفتگو در مورد فیلترها، وقت آن است که به سومین فناوری جایگزین حسگر، یعنی Foveon X3 اشاره کنیم. این توسط Foveon توسعه یافته و در بهار امسال معرفی شد. ماهیت این فناوری، خواندن فیزیکی هر سه رنگ برای هر پیکسل است (در تئوری، وضوح چنین سنسوری معادل وضوح یک سنسور معمولی با سه برابر پیکسل خواهد بود). در این حالت برای تقسیم نور فرودی به اجزای رنگی، از خاصیت سیلیکون (که سنسور از آن ساخته شده است) برای انتقال نور با طول موج های مختلف (یعنی رنگ) به اعماق مختلف استفاده می شود. در واقع، هر پیکسل Foveon یک ساختار سه لایه است و عمق عناصر فعال با حداکثر انتقال نور سیلیکون برای رنگ های اصلی (RGB) مطابقت دارد. به نظر من یک ایده بسیار امیدوارکننده. حداقل در تئوری. زیرا در عمل، اولین دوربین اعلام شده مبتنی بر Foveon X3 در حال حاضر تنها یک دوربین است. و تحویل آن هنوز واقعاً آغاز نشده است. جزئیات بیشتر این فناوری را در شماره ششم روزنامه امسال نوشتیم.

با این حال، اجازه دهید به سنسورها برگردیم. ویژگی اصلی هر ماتریس، از دیدگاه کاربر نهایی، وضوح آن است - یعنی تعداد عناصر حساس به نور. اکثر دوربین ها در حال حاضر بر اساس ماتریس های 2-4 مگاپیکسلی (یک میلیون پیکسل) ساخته می شوند. به طور طبیعی، هرچه وضوح ماتریس بالاتر باشد، تصویر با جزئیات بیشتری می توانید روی آن دریافت کنید. البته هر چه ماتریس بزرگتر باشد گرانتر است. اما همیشه باید برای کیفیت هزینه کرد. رزولوشن ماتریس و اندازه تصویر به دست آمده بر حسب پیکسل ارتباط مستقیمی با هم دارند، به عنوان مثال در یک دوربین مگاپیکسلی تصویری با سایز 1024x960 = 983040 دریافت خواهیم کرد. باید گفت که افزایش وضوح ماتریس است. یکی از اصلی ترین وظایفی که تولیدکنندگان دوربین های دیجیتال در حال حاضر با آن دست و پنجه نرم می کنند. فرض کنید سه سال پیش، اکثر دوربین‌های با قیمت متوسط ​​به ماتریس‌های مگاپیکسلی مجهز بودند. دو سال پیش این عدد به دو مگاپیکسل افزایش یافت. یک سال پیش قبلاً برابر با سه یا چهار مگاپیکسل بود. در حال حاضر، اکثر آخرین مدل های دوربین مجهز به سنسورهایی با وضوح 4-5 مگاپیکسل هستند. و در حال حاضر چندین مدل نیمه حرفه ای مجهز به ماتریس های بزرگتر از 10 مگاپیکسل وجود دارد. ظاهراً در جایی در این سطح مسابقه متوقف می شود، زیرا یک تصویر از یک ماتریس 10 مگاپیکسلی تقریباً از نظر جزئیات با یک عکس گرفته شده در فیلم استاندارد 35 میلی متر برابر است.

به هر حال، وضوح ماتریس را به شکلی که در بالا تعریف کردیم با وضوح اشتباه نگیرید. دومی به عنوان توانایی دوربین برای جدا کردن تصویر دو جسم تعریف می شود و معمولاً با گرفتن یک تصویر خطی با فاصله مشخص بین خطوط اندازه گیری می شود. وضوح ویژگی های کل سیستم نوری دوربین - یعنی ماتریس و لنز را توصیف می کند. در اصل، وضوح و قدرت تفکیک به هم مرتبط هستند، اما این رابطه نه تنها با پارامترهای ماتریس، بلکه با کیفیت اپتیک استفاده شده در دوربین نیز تعیین می شود.

ویژگی بعدی دوربین دیجیتال که مستقیماً با ماتریس مرتبط است حساسیت است. یا به طور دقیق تر، حساسیت به نور. این پارامتر، همانطور که از نام آن پیداست، حساسیت ماتریس به نور فرودی را توصیف می کند و در اصل، کاملاً مشابه حساسیت به نور مواد عکاسی معمولی است. به عنوان مثال، می توانید فیلم را از فروشگاهی با حساسیت 100، 200 یا 400 واحد خریداری کنید. به همین ترتیب، می توانید حساسیت ماتریس را تنظیم کنید، اما مزیت دوربین دیجیتال این است که حساسیت برای هر فریم به صورت جداگانه تنظیم می شود. به عنوان مثال، در نور شدید خورشید می توانید با حساسیت 100 یا 50 عکاسی کنید و برای عکاسی در شب می توانید به 400 (و در برخی دوربین ها حتی 1400) تغییر دهید. اکثر دوربین های دیجیتال به شما امکان می دهند مقادیر حساسیت استاندارد را تنظیم کنید - 50، 100، 200 و 400. علاوه بر این، سیستم نوردهی خودکار می تواند حساسیت را به آرامی تغییر دهد. از آنجایی که حساسیت به صورت فیزیکی با تغییر بهره سیگنال از ماتریس تنظیم می شود، پیاده سازی آن در دوربین بسیار آسان است.

حساسیت در واحدهای ISO اندازه گیری می شود (حداقل برای دوربین های دیجیتال که قبلاً استاندارد شده اند). نحوه تبدیل آنها به واحدهای DIN و GOST را می توانید در جدول مشاهده کنید.

GOST	8	11	32	65	90	180	250
ISO	9	12	35	70	100	200	300
DIN	10	11-20	16	19-20	21	24	25-26

با این حال، حساسیت قابل تنظیم دارای معایبی است. از آنجایی که خواص ماتریس در این مورد از نظر فیزیکی تغییر نمی کند، اما سیگنال موجود به سادگی تقویت می شود، مشخصه نویز هر دستگاه الکترونیکی بیشتر و بیشتر در تصویر ظاهر می شود. این کار محدوده دینامیکی کار دوربین را تا حد زیادی کاهش می دهد، بنابراین در حساسیت بالا تصویر خوبی دریافت نمی کنید. به هر حال، مشکل مشابهی را می توان با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت مواجه کرد - هر ماتریسی پر سر و صدا است و با گذشت زمان نویز جمع می شود. امروزه بسیاری از دوربین‌ها الگوریتم‌های کاهش نویز ویژه‌ای را برای نوردهی طولانی اجرا می‌کنند، اما تمایل دارند تصویر را صاف کرده و جزئیات دقیق را محو کنند. به طور کلی، شما نمی توانید با قوانین فیزیک بحث کنید، اما هنوز هم توانایی تنظیم حساسیت یک مزیت بزرگ دوربین های دیجیتال است.

کنستانتین آفاناسیف

© 2014 سایت

برای داشتن کنترل کامل بر فرآیند به دست آوردن یک تصویر دیجیتال، حداقل باید درک کلی از ساختار و اصل عملکرد یک دوربین دیجیتال داشته باشید.

تنها تفاوت اساسی بین یک دوربین دیجیتال و یک دوربین فیلمبرداری، ماهیت مواد حساس به نور استفاده شده در آنها است. اگر در یک دوربین فیلمبرداری فیلم باشد، در دوربین دیجیتال یک ماتریس حساس به نور است. و همانطور که فرآیند عکاسی سنتی از ویژگی‌های فیلم جدایی‌ناپذیر است، فرآیند عکاسی دیجیتال نیز تا حد زیادی به این بستگی دارد که چگونه ماتریس نور متمرکز شده روی آن توسط لنز را به کد دیجیتال تبدیل می‌کند.

اصل عملکرد فتوماتریکس

ماتریس حساس به نور یا حسگر نوری است مدار مجتمع(به عبارت دیگر، ویفر سیلیکونی) متشکل از کوچکترین عناصر حساس به نور - دیودهای نوری.

دو نوع اصلی سنسور وجود دارد: CCD (دستگاه همراه با شارژ، که با نام CCD - دستگاه همراه با شارژ نیز شناخته می شود) و CMOS (نیمه هادی اکسید فلزی تکمیلی، همچنین به عنوان CMOS - مکمل فلز-اکسید-نیمه هادی) شناخته می شود. هر دو نوع ماتریس انرژی فوتون‌ها را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند که سپس در معرض دیجیتالی شدن قرار می‌گیرد، اما اگر در مورد ماتریس CCD سیگنال تولید شده توسط فتودیودها به شکل آنالوگ وارد پردازنده دوربین شود و تنها پس از آن به صورت دیجیتالی مرکزی شود. سپس در یک ماتریس CMOS، هر فتودیود به یک سیگنال آنالوگ مجزا، مبدل دیجیتال (ADC) مجهز شده و داده ها به صورت مجزا وارد پردازنده می شوند. به طور کلی، تفاوت بین ماتریس های CMOS و CCD، اگرچه برای یک مهندس اساسی است، اما برای یک عکاس کاملاً ناچیز است. برای سازندگان تجهیزات عکاسی، همچنین مهم است که ماتریس‌های CMOS، پیچیده‌تر و گران‌تر از ماتریس‌های CCD، سودآورتر از دومی در تولید انبوه باشند. بنابراین به دلایل صرفا اقتصادی آینده به احتمال زیاد با فناوری CMOS است.

فتودیودها که هر ماتریکسی را تشکیل می دهند، توانایی تبدیل انرژی شار نور را دارند شارژ الکتریکی. هر چه فتودیود فوتون های بیشتری بگیرد، الکترون های بیشتری در خروجی تولید می شود. بدیهی است که هرچه مساحت کل همه فوتودیودها بیشتر باشد، نور بیشتری را می توانند درک کنند و حساسیت به نور ماتریس بالاتر می رود.

متأسفانه، فتودیودها را نمی توان نزدیک به یکدیگر قرار داد، زیرا در آن زمان هیچ فضایی در ماتریس برای وسایل الکترونیکی همراه فوتودیودها وجود نخواهد داشت (که مخصوصاً برای ماتریس های CMOS مهم است). سطح حساس به نور سنسور به طور متوسط ​​25-50٪ از مساحت کل آن است. برای کاهش اتلاف نور، هر فتودیود با میکرولنزی پوشانده می شود که مساحت آن بزرگتر است و در واقع با میکرولنزهای فتودیودهای مجاور تماس پیدا می کند. میکرولنزها نوری را که روی آنها می‌افتد جمع‌آوری می‌کنند و آن را به دیودهای نوری هدایت می‌کنند و در نتیجه حساسیت حسگر به نور را افزایش می‌دهند.

پس از اتمام نوردهی، بار الکتریکی تولید شده توسط هر فتودیود خوانده می‌شود، تقویت می‌شود و با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال به یک کد باینری با عمق بیت تبدیل می‌شود و سپس برای پردازش بیشتر به پردازنده دوربین ارسال می‌شود. هر فوتودیود ماتریس (اگرچه نه همیشه) با یک پیکسل از تصویر آینده مطابقت دارد.

با تشکر از توجه شما!

واسیلی آ.

پست اسکریپت

اگر مقاله را مفید و آموزنده یافتید، می توانید با کمک به توسعه پروژه از آن حمایت کنید. اگر مقاله را دوست نداشتید، اما در مورد چگونگی بهتر کردن آن فکر می کنید، انتقاد شما با سپاسگزاری کمتری پذیرفته می شود.

لطفاً به یاد داشته باشید که این مقاله مشمول حق چاپ است. چاپ مجدد و نقل قول به شرط وجود لینک معتبر به منبع مجاز است و متن استفاده شده نباید به هیچ وجه تحریف یا اصلاح شود.

دوربین های مدرن همه کارها را خودشان انجام می دهند - برای گرفتن عکس، کاربر فقط باید یک دکمه را فشار دهد. اما هنوز هم جالب است: با چه جادویی تصویر وارد دوربین می شود؟ سعی می کنیم اصول اولیه دوربین های دیجیتال را توضیح دهیم.

قسمت های اصلی

اساساً طراحی دوربین دیجیتال از طراحی آنالوگ پیروی می کند. تفاوت اصلی آنها در عنصر حساس به نور است که تصویر روی آن شکل می گیرد: در دوربین های آنالوگ فیلم است، در دوربین های دیجیتال ماتریس است. نور از طریق لنز به ماتریس می گذرد، جایی که یک تصویر تشکیل می شود و سپس در حافظه ثبت می شود. حالا بیایید این فرآیندها را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

دوربین از دو بخش اصلی تشکیل شده است - بدنه و لنز. بدنه شامل یک ماتریس، یک شاتر (مکانیکی یا الکترونیکی، و گاهی اوقات هر دو)، یک پردازنده و کنترل است. لنز، جداشدنی یا انتگرال، به گروهی از عدسی ها گفته می شود که در محفظه پلاستیکی یا فلزی قرار می گیرند.

عکس از کجا آمده است؟

ماتریس از سلول های حساس به نور - پیکسل تشکیل شده است. هر سلول، هنگامی که نور به آن برخورد می کند، یک سیگنال الکتریکی متناسب با شدت شار نور تولید می کند. از آنجایی که فقط از اطلاعات در مورد روشنایی نور استفاده می شود، تصویر سیاه و سفید است و برای رنگی کردن آن باید به ترفندهای مختلفی متوسل شوید. سلول ها با فیلترهای رنگی پوشانده شده اند - در اکثر ماتریس ها، هر پیکسل با یک فیلتر قرمز، آبی یا سبز (فقط یک!) مطابق با طرح رنگ معروف RGB (قرمز-سبز-آبی) پوشیده شده است. چرا این رنگ های خاص؟ زیرا آنها اصلی هستند و بقیه با مخلوط کردن آنها و کاهش یا افزایش اشباع آنها به دست می آید.

در ماتریس، فیلترها در گروه های چهارتایی قرار گرفته اند، به طوری که به ازای هر دو سبز یک آبی و یک قرمز وجود دارد. این کار به این دلیل انجام می شود که چشم انسان بیشتر به رنگ سبز حساس است. پرتوهای نور با طیف های مختلف دارای طول موج های متفاوتی هستند، بنابراین فیلتر فقط پرتوهای رنگ خود را به داخل سلول منتقل می کند. تصویر حاصل فقط از پیکسل های قرمز، آبی و سبز تشکیل شده است - این شکلی است که فایل های RAW (فرمت خام) در آن ضبط می شوند. برای ضبط فایل های JPEGو TIFF، پردازنده دوربین مقادیر رنگ سلول های مجاور را تجزیه و تحلیل می کند و رنگ پیکسل ها را محاسبه می کند. این فرآیند پردازش درون یابی رنگ نامیده می شود و برای تولید عکس های با کیفیت بسیار مهم است.

این آرایش فیلترها بر روی سلول های ماتریس، الگوی بایر نامیده می شود

دو نوع اصلی ماتریس وجود دارد و در نحوه خواندن اطلاعات از حسگر متفاوت است. در ماتریس های نوع CCD، اطلاعات از سلول ها به صورت متوالی خوانده می شوند، بنابراین پردازش فایل می تواند زمان زیادی را ببرد. اگرچه چنین سنسورهایی "متفکرانه" هستند، اما نسبتا ارزان هستند و علاوه بر این، سطح نویز در تصاویر گرفته شده با کمک آنها کمتر است.

ماتریس نوع CCD

در ماتریس های نوع CMOS (CMOS)، اطلاعات به صورت جداگانه از هر سلول خوانده می شود. هر پیکسل با مختصاتی مشخص می شود که به شما امکان می دهد از ماتریس برای نورسنجی و فوکوس خودکار استفاده کنید.

ماتریس CMOS

انواع ماتریس های توصیف شده تک لایه هستند، اما انواع سه لایه نیز وجود دارد که در آن هر سلول به طور همزمان سه رنگ را درک می کند و جریان های رنگی متفاوت را بر اساس طول موج متمایز می کند.

ماتریس سه لایه

پردازنده دوربین قبلاً در بالا ذکر شد - مسئول تمام فرآیندهایی است که منجر به یک تصویر می شود. پردازنده پارامترهای نوردهی را تعیین می کند و تصمیم می گیرد که کدام یک از آنها باید در یک موقعیت خاص اعمال شوند. از پردازنده و نرم افزارکیفیت عکس ها و سرعت دوربین بستگی دارد.

با کلیک شاتر

شاتر مدت زمانی را که نور در معرض سنسور قرار می گیرد اندازه گیری می کند (سرعت شاتر). در اکثریت قریب به اتفاق موارد، این زمان در کسری از ثانیه اندازه گیری می شود - همانطور که می گویند، و شما زمانی برای پلک زدن نخواهید داشت. در دوربین های دیجیتال SLR، مانند دوربین های فیلم، شاتر از دو پرده مات تشکیل شده است که سنسور را می پوشاند. به دلیل وجود این پرده ها در دوربین های SLR دیجیتال، مشاهده نمایشگر غیرممکن است - از این گذشته، ماتریس بسته است و نمی تواند تصویر را به صفحه نمایش منتقل کند.

در دوربین های کامپکت، ماتریس توسط شاتر پوشانده نمی شود و بنابراین می توانید قاب را مطابق با نمایشگر ترکیب کنید.

هنگامی که دکمه شاتر فشار داده می شود، پرده ها توسط فنرها یا آهنرباهای الکترومغناطیسی هدایت می شوند و اجازه می دهند نور وارد شود و تصویری را روی سنسور تشکیل دهد - این نحوه عملکرد شاتر مکانیکی است. اما دوربین های دیجیتال کرکره های الکترونیکی نیز دارند - آنها در دوربین های کامپکت استفاده می شوند. کرکره الکترونیکی، بر خلاف شاتر مکانیکی، با دستان شما قابل لمس نیست، به طور کلی مجازی است. ماتریس دوربین‌های کامپکت همیشه باز است (به همین دلیل است که می‌توانید در حین نگاه کردن به نمایشگر، و نه از طریق منظره یاب، یک عکس بسازید)، اما وقتی دکمه شاتر فشار داده می‌شود، کادر برای مدت زمان مشخص شده نوردهی می‌شود و سپس در حافظه ثبت شده است. با توجه به اینکه کرکره های الکترونیکی پرده ندارند، سرعت شاتر آنها می تواند بسیار کوتاه باشد.

تمرکز کنیم

همانطور که در بالا ذکر شد، خود ماتریس اغلب برای فوکوس خودکار استفاده می شود. به طور کلی، دو نوع فوکوس خودکار وجود دارد - فعال و غیرفعال.

برای فوکوس خودکار فعال، دوربین به فرستنده و گیرنده مادون قرمز یا اولتراسونیک نیاز دارد. سیستم اولتراسونیک فاصله تا یک جسم را با استفاده از روش اکولوکاسیون سیگنال منعکس شده اندازه گیری می کند. فوکوس غیرفعال با استفاده از روش تخمین کنتراست انجام می شود. برخی از دوربین های حرفه ای هر دو نوع فوکوس را با هم ترکیب می کنند.

در اصل می توان از کل ناحیه سنسور برای فوکوس استفاده کرد و این به سازندگان اجازه می دهد تا ده ها منطقه فوکوس را روی آن قرار دهند و همچنین از یک نقطه فوکوس شناور استفاده کنند که کاربر می تواند آن را در هر کجا که می خواهد قرار دهد.

ضد اعوجاج

این عدسی است که تصویر روی ماتریس را تشکیل می دهد. یک لنز از چندین لنز - سه یا بیشتر تشکیل شده است. یک لنز نمی تواند تصویر کاملی ایجاد کند - در لبه ها تحریف می شود (به این حالت انحراف می گویند). به طور کلی، پرتو نور باید مستقیماً به سنسور برود بدون اینکه در طول مسیر پراکنده شود. تا حدودی، این توسط دیافراگم تسهیل می شود - یک صفحه گرد با یک سوراخ در وسط، متشکل از چندین تیغه. اما نمی توانید دیافراگم را خیلی ببندید - به همین دلیل، مقدار نور ورودی به سنسور کاهش می یابد (که هنگام تعیین نوردهی مورد نظر استفاده می شود). اگر چندین لنز را به صورت سری با ویژگی های مختلف مونتاژ کنید، اعوجاج ایجاد شده توسط آنها با هم بسیار کمتر از انحرافات هر یک از آنها به طور جداگانه خواهد بود. هر چه تعداد لنزها بیشتر باشد، انحراف کمتر و نور کمتری به سنسور می رسد. از این گذشته، شیشه، مهم نیست که چقدر شفاف به نظر می رسد، تمام نور را منتقل نمی کند - بخشی پراکنده می شود، بخشی منعکس می شود. برای اطمینان از اینکه لنزها تا حد امکان نور را از خود عبور می دهند، آنها را با یک پوشش ضد انعکاس خاص پوشانده اند. اگر به لنز دوربین نگاه کنید، خواهید دید که سطح لنز با رنگین کمان می درخشد - این یک پوشش ضد انعکاس است.

لنزها تقریباً به این صورت در داخل لنز قرار دارند

یکی از ویژگی های یک لنز دیافراگم است، مقدار حداکثر دیافراگم باز. روی لنز نشان داده شده است، به عنوان مثال، به این صورت: 28/2، که در آن 28 فاصله کانونی و 2 نسبت دیافراگم است. برای یک لنز زوم، علامت گذاری ها به این صورت است: 14-45/3.5-5.8. دو مقدار دیافراگم برای بزرگنمایی نشان داده شده است، زیرا حداقل مقادیر دیافراگم در زاویه باز و تله فوتو متفاوت است. یعنی در فواصل کانونی مختلف نسبت دیافراگم متفاوت خواهد بود.

فاصله کانونی که در همه لنزها نشان داده شده است، فاصله لنز جلو تا گیرنده نور (در این مورد، ماتریس) است. فاصله کانونی زاویه دید لنز و به اصطلاح محدوده آن را تعیین می کند، یعنی تا چه حد "دید" را می بیند. لنزهای عریض تصویر را از دید معمولی ما دور می کنند، در حالی که لنزهای تله فوتو آن را نزدیکتر می کنند و زاویه دید کمی دارند.

زاویه دید یک لنز نه تنها به فاصله کانونی آن، بلکه به قطر گیرنده نور نیز بستگی دارد. برای دوربین های فیلم 35 میلی متری، لنز با فاصله کانونی 50 میلی متر نرمال در نظر گرفته می شود (یعنی تقریباً مطابق با زاویه دید چشم انسان). لنزهایی که فاصله کانونی کمتری دارند «واید» هستند و لنزهایی که فاصله کانونی بیشتری دارند «تله فوتو» هستند.

قسمت سمت چپ کتیبه پایینی روی لنز فاصله کانونی زوم و قسمت سمت راست نسبت دیافراگم است.

مشکل اینجاست که به همین دلیل معادل 35 میلی متر اغلب در کنار فاصله کانونی یک لنز دیجیتال نشان داده می شود. مورب ماتریس از قطر قاب 35 میلی متری کوچکتر است و بنابراین لازم است اعداد را به معادل آشناتر "تبدیل" کنید. به دلیل همین افزایش فاصله کانونی، عکاسی با زاویه باز در دوربین‌های SLR با لنزهای «فیلم» تقریباً غیرممکن می‌شود. عدسی با فاصله کانونی 18 میلی متر در دوربین فیلمبرداری یک لنز فوق عریض است، اما در یک دوربین دیجیتال فاصله کانونی معادل آن حدود 30 میلی متر یا حتی بیشتر خواهد بود. در مورد لنزهای تله فوتو، افزایش "برد" آنها فقط به نفع عکاسان است، زیرا لنز معمولی با فاصله کانونی مثلاً 400 میلی متر بسیار گران است.

منظره یاب

در دوربین های فیلم فقط می توانید با استفاده از منظره یاب یک فریم بسازید. دیجیتال ها به شما امکان می دهند کاملاً آن را فراموش کنید ، زیرا در اکثر مدل ها استفاده از صفحه نمایش برای این کار راحت تر است. برخی از دوربین های بسیار جمع و جور اصلا منظره یاب ندارند، فقط به این دلیل که جایی برای آن وجود ندارد. مهمترین چیز در مورد منظره یاب این است که چه چیزی را می توانید از طریق آن ببینید. به عنوان مثال، دوربین های SLR دقیقاً به دلیل ویژگی های طراحی منظره یاب به این نام خوانده می شوند. تصویر از طریق لنز از طریق سیستمی از آینه ها به منظره یاب منتقل می شود و به این ترتیب عکاس منطقه واقعی کادر را می بیند. در حین عکسبرداری، وقتی شاتر باز می شود، آینه ای که آن را مسدود می کند بالا می رود و نور را به سنسور حساس می دهد. چنین طرح هایی، البته، به خوبی با وظایف خود کنار می آیند، اما فضای بسیار زیادی را اشغال می کنند و بنابراین در دوربین های کامپکت کاملاً غیر قابل اجرا هستند.

اینگونه است که تصویر از طریق سیستم آینه ای به منظره یاب دوربین SLR می رسد

دوربین های کامپکت از منظره یاب نوری با دید واقعی استفاده می کنند. به طور کلی، این یک سوراخ در بدنه دوربین است. چنین منظره یاب فضای زیادی را اشغال نمی کند، اما نمای کلی آن با آنچه لنز "می بیند" مطابقت ندارد. دوربین‌های شبه آینه‌ای با منظره یاب الکترونیکی نیز وجود دارد. چنین منظره یاب هایی دارای یک صفحه نمایش کوچک هستند که تصویر مستقیماً از ماتریس به آن منتقل می شود - درست مانند یک صفحه نمایش خارجی.

فلاش

فلاش، یک منبع نور پالسی، شناخته شده است که برای روشنایی در جایی که نور اصلی کافی نیست استفاده می شود. فلاش های داخلی معمولاً خیلی قدرتمند نیستند، اما تکانه آنها برای روشن کردن پیش زمینه کافی است. در دوربین های نیمه حرفه ای و حرفه ای نیز یک کنتاکت برای اتصال فلاش خارجی بسیار قوی تر وجود دارد که به آن "کفش داغ" می گویند.

اینها به طور کلی عناصر و اصول اولیه عملکرد یک دوربین دیجیتال هستند. موافقم، هنگامی که می دانید دستگاه چگونه کار می کند، دستیابی به نتایج باکیفیت آسان تر است.

امضای دیجیتال الکترونیکی اکنون به طور گسترده ای شناخته شده است - بسیاری از شرکت های مدرن به آرامی به مدیریت اسناد الکترونیکی روی می آورند. بله و در زندگی روزمرهاحتمالا با این مورد مواجه شده اید. به طور خلاصه، جوهر امضای دیجیتال بسیار ساده است: یک مرکز صدور گواهینامه، یک ژنراتور کلید، کمی جادوی بیشتر، و voila وجود دارد - همه اسناد امضا شده است. باقی مانده است که بفهمیم چه نوع جادویی اجازه می دهد امضای دیجیتالیکار کردن

نقشه راه

این پنجمین درس از مجموعه "شیرجه رفتن به رمزارز" است. تمام دروس این مجموعه به ترتیب زمانی:

1. تولید کلید

دلیل قدرت RSA در دشواری فاکتورگیری اعداد بزرگ نهفته است. به عبارت دیگر، یافتن چنین اعداد اولی که در حاصل ضرب مدول n را به دست می‌دهند، بسیار دشوار است. کلیدها برای امضا و رمزگذاری به همین روش تولید می شوند.

هنگامی که کلیدها تولید شدند، می توانید شروع به محاسبه امضای الکترونیکی کنید.

2. محاسبه امضای الکترونیکی

3. تأیید امضای الکترونیکی

همانطور که می دانیم RSA در شرف بازنشستگی است زیرا قدرت محاسباتی با جهش در حال افزایش است. روزی دور نیست که بتوان یک کلید RSA 1024 بیتی را در چند دقیقه حدس زد. با این حال، دفعه بعد در مورد کامپیوترهای کوانتومی صحبت خواهیم کرد.

به طور کلی، شما نباید به قدرت این طرح امضای RSA تکیه کنید، به خصوص با کلیدهای "کریپتو قوی" مانند مثال ما.

ادامه فقط برای اعضا در دسترس است

گزینه 1. برای خواندن تمام مطالب موجود در سایت به انجمن "سایت" بپیوندید

عضویت در انجمن در مدت زمان مشخص شده به شما امکان دسترسی به تمام مطالب هکرها را می دهد، تخفیف تجمعی شخصی شما را افزایش می دهد و به شما امکان می دهد امتیاز حرفه ای Xakep را جمع آوری کنید!