Digikamera toimii. Miten TV-sovitin toimii digitaalisten kanavien katseluun? Digitaalinen painatus – miten se toimii

Jos haluat katsoa korkealaatuisinta televisiota Venäjällä, et voi tehdä ilman digitaalisia peruskäsitteitä. Ja tärkein asia, josta sinun pitäisi tietää, ovat digitaaliset televisiovastaanottimet tai digisovittimet. Kerromme sinulle kaiken niistä!

Digitaalinen vastaanotin on laite signaalin vastaanottamiseen digitaalinen televisio, muuntaa ja siirtää sen täysin minkä tahansa mallin analogiseen televisioon. Usein digitaalisia vastaanottimia kutsutaan myös digisovittimiksi, TV-virittimiksi, dvb-t2-digisovittimiksi tai yksinkertaisesti dvb-t2-vastaanottimiksi. Nimitys "dvb-t2" osoittaa, mitä digitaalitelevisiostandardia tämä tai tuo vastaanotin tukee. Nykyään on olemassa useita pohjimmiltaan erilaisia ​​digitaalitelevisiostandardeja:
- DVB-T/T2 – maanpäällinen digitaalinen televisio
- DVB-S – satelliittitelevisio
- DVB-C – kaapelitelevisio
- DVB-T – maanpäällinen digitaalinen televisio
- DVB-H – mobiilitelevisio

Yksinkertaisin ja saavutettavin nykyään on DVB-T2-standardin mukainen maanpäällinen digitaalitelevisio. Juuri tämän pitäisi lähitulevaisuudessa korvata kaikki analoginen televisio Venäjällä osana erityistä valtion ohjelmaa. Siksi tässä artikkelissa käsittelemme lisää erityisesti digitaalisia televisiovastaanottimia, jotka on suunniteltu vastaanottamaan DVB-T2-standardin mukaista signaalia. Kotitelevisioon ja autoon löytyy digisovitteita, ja ne kaikki toimivat samalla periaatteella, niille kaikille on ominaista yksinkertainen käyttö ja laaja toiminnallisuus.

Digitaalisten televisiokanavien katselu on vastaanottimen päätehtävä; lisävaihtoehtoja ovat:

1. Tukee erilaisia ​​video- ja äänimuotoja
2. Tallennustoiminto suora lähetys televisio
3. Multimediatiedostojen toistaminen USB-asemista
4. Toiminto suoran lähetyksen keskeyttämiseksi ja toiston jatkamiseksi sen pysäyttämisestä
5. TimeShift - kyky viivyttää digitaalisten televisio-ohjelmien katselua

Miten digi-tv-vastaanotin toimii?

Työsuunnitelma digitaalinen digiboksi melko yksinkertainen. Ensimmäisellä välitaajuudella signaali alueella 950-2150 MHz muuntimen matalakohinaisen vahvistimen lähdöstä kulkee kaapelin kautta vastaanottimen mikroaaltovastaanottimeen, mahdolliset virheet korjataan demodulaattorissa ja lähdössä valittu virta menee demultiplekseriin, joka erottaa tietovirran videoksi, ääneksi jne., jossa salauksen purku suoritetaan. MPEG-2-videovirran dekooderissa videosignaalit dekoodataan puretuiksi digitaalisia signaaleja, jotka on jaettu edelleen komponentteihin: kirkkaus (U), vihreä (G), punainen (R), sininen (B).

Digitaalinen TV-kooderi muuntaa standardeja, joten voit liittää sen ulostuloon vastaanottimen, joka toimii jollakin kolmesta analogisen television standardista: PAL, SECAM tai NTSC. Ja audiodekooderista lähetetään sekä digitaalisia että analogisia signaaleja. Moniprosessori on suunniteltu ohjaamaan demultiplekseri-dekooderia ja eristämään signaali käytettäessä interaktiivista viestintäjärjestelmää sekä eristämään integroituja datapaketteja. Ja kiitos moduulille digitaalinen ohjaus ja IR-anturin avulla vastaanottimia voidaan ohjata kaukosäätimellä.

Tässä numerossa aloitan "pitkäaikaisen" aiheen digikameran suunnittelusta ja toiminnasta, mitä kaikenlaiset älykkäät sanat, kuten "haarukointi" ja "valotuskorjaus" tarkoittavat ja mikä tärkeintä, kuinka käyttää kaikki tämä tarkoituksella.

Yleensä digitaalikamera on laite, jonka avulla voit saada kuvia kohteista digitaalisessa muodossa. Yleensä ero perinteisen ja digitaalisen kameran välillä on vain kuvavastaanottimessa. Ensimmäisessä tapauksessa se on valokuvaemulsio, joka sitten vaatii kemiallista käsittelyä. Toisessa on erityinen elektroninen anturi, joka muuntaa tulevan valon sähköiseksi signaaliksi. Tätä anturia kutsutaan anturiksi tai matriisiksi, ja se on todella suorakulmainen matriisi valoherkistä soluista, jotka on sijoitettu yhdelle puolijohdekiteelle.

Kun valo osuu matriisielementtiin, se tuottaa sähköisen signaalin, joka on verrannollinen vastaanotetun valon määrään. Sitten matriisielementtien signaalit (toistaiseksi analogisia signaaleja) luetaan ja muunnetaan digitaaliseen muotoon analogia-digitaalimuuntimella (ADC). Seuraavaksi kameran prosessori käsittelee digitaaliset tiedot (kyllä, siinä on myös prosessori) ja tallennetaan itse asiassa kuvan muodossa.

Joten minkä tahansa digitaalikameran sydän on anturi. Nyt on olemassa kaksi päätekniikkaa antureiden tuottamiseen - CCD (latauskytkentälaite) ja CMOS. CCD-matriisissa valoherkkiin elementteihin kertyy valotuksen aikana (eli varsinaisen valokuvien ottamisen hetkellä) tulevan valon voimakkuuteen verrannollinen varaus. Dataa luettaessa nämä varaukset siirtyvät solusta soluun, kunnes koko matriisi on luettu (itse asiassa lukeminen tapahtuu rivi riviltä). Suositussa kirjallisuudessa he haluavat verrata tätä prosessia vesiämpärien kuljettamiseen ketjua pitkin. CCD-matriisit valmistetaan MOS-tekniikalla ja korkealaatuisen kuvan saamiseksi vaativat suuren parametrien tasaisuuden sirun koko alueella. Näin ollen ne ovat melko kalliita.

Vaihtoehto CCD:ille ovat CMOS (eli venäjäksi CMOS) matriisit. Pohjimmiltaan CMOS-anturi on melko samanlainen kuin hajasaantimuistisiru - DRAM. Myös suorakulmainen matriisi, myös kondensaattoreita, myös hajasaantiluku. Valodiodeja käytetään valoherkkinä elementteinä CMOS-matriiseissa. Yleisesti ottaen CMOS-matriisit soveltuvat paljon paremmin tuotantoon nykypäivän hyvin kehittyneillä valmistusprosesseilla. Lisäksi muun muassa (suurempi elementtien pakkaustiheys, pienempi virrankulutus, alhaisempi hinta) tämä mahdollistaa siihen liittyvän elektroniikan integroinnin yhdelle sirulle matriisin kanssa. Totta, viime aikoihin asti CMOS ei pystynyt kilpailemaan CCD:n kanssa laadussa, joten pääasiassa halpoja laitteita, kuten web-kameroita, tehtiin CMOS-antureiden pohjalta. Viime aikoina useat suuret yritykset (erityisesti Kodakin kaltainen teollisuushirviö) ovat kuitenkin kehittäneet teknologioita korkearesoluutioisten ja laadukkaiden CMOS-matriisien tuotantoon. Ensimmäinen "vakava" (kolmen megapikselin digitaalinen järjestelmäkamera) CMOS-kamera - Canon EOS-D30 - ilmestyi melkein kaksi vuotta sitten. Ja viimeksi julkistetut Canon EOS 1Ds- ja Kodak Pro DCS-14n -täyden muodon kamerat, jotka julkistettiin Photokinassa, osoittivat vihdoin CMOS-antureiden potentiaalin. Useimmat kamerat valmistetaan kuitenkin edelleen CCD-matriisien perusteella.

Ne, jotka haluavat tutustua molempiin teknologioihin tarkemmin, voivat aloittaa tästä osoitteesta www.eecg.toronto.edu/~kphang/ece1352f/papers/ng_CCD.pdf, ja jatkamme eteenpäin.

Seuraava kohta on, että matriisielementit (jotka tahansa edellä kuvatuista tyypeistä) havaitsevat vain tulevan valon intensiteetin (eli ne antavat mustavalkoisen kuvan). Mistä väri tulee? Värikuvan saamiseksi linssin ja matriisin välissä on erityinen valosuodatin, joka koostuu vastaavien pikselien yläpuolella olevista päävärisoluista (GRGB tai CMYG). Lisäksi vihreässä värissä käytetään kahta pikseliä (RGB:ssä tai yhtä CMY:ssä), koska silmä on herkin tälle värille. Kuvan pikselin lopullinen väri tällaisessa järjestelmässä lasketaan ottamalla huomioon eriväristen vierekkäisten elementtien intensiteetit, niin että tuloksena jokainen matriisin yksivärinen pikseli vastaa kuvan värillistä pikseliä. Siten lopullinen kuva on aina jossain määrin interpoloitu (eli laskettu eikä saatu suoraan valokuvaamalla kohdetta, mikä väistämättä vaikuttaa kuvan pienten yksityiskohtien laatuun). Mitä tulee erityisiin suodattimiin, useimmissa tapauksissa käytetään suorakaiteen muotoista matriisi GRGB:tä (Bayer-suodatin).

On myös jotain nimeltä SuperCCD, jonka Fuji Photo Film on keksinyt ja jota on käytetty Fuji-kameroissa vuodesta 2000. Tämän tekniikan ydin on, että pikselit (ja valosuodatinelementit - myös GRGB) on järjestetty eräänlaiseksi diagonaalimatriisin muotoon.

Lisäksi kamera ei interpoloi vain itse pikselien värejä, vaan myös niiden välissä olevien pisteiden värejä. Siten Fuji-kamerat näyttävät aina resoluution, joka on kaksi kertaa fyysisten (yksiväristen) pikselien lukumäärä, mikä ei pidä paikkaansa. Fujin tekniikka osoittautui kuitenkin edelleen varsin onnistuneeksi – useimmat SuperCCD:n ja perinteisten kameroiden kuvien laatua vertailleet ihmiset ovat yhtä mieltä siitä, että SuperCCD:n kuvanlaatu vastaa perinteistä matriisia, jonka resoluutio on noin 1,5 kertaa suurempi kuin SuperCCD:n fyysinen resoluutio. . Mutta ei 2 kertaa, kuten Fuji totesi.

Suodattimista koskevan keskustelun päätteeksi on aika mainita kolmas vaihtoehtoinen anturitekniikka, nimittäin Foveon X3. Sen on kehittänyt Foveon, ja se julkistettiin tämän vuoden keväällä. Tekniikan ydin on kaikkien kolmen värin fyysinen lukeminen jokaiselle pikselille (teoriassa tällaisen anturin resoluutio vastaa tavanomaisen anturin resoluutiota, jossa on kolme kertaa enemmän pikseleitä). Tässä tapauksessa tulevan valon jakamiseksi värikomponentteihin käytetään piin (josta anturi on valmistettu) ominaisuutta siirtämään valoa eri aallonpituuksilla (eli värillä) eri syvyyksiin. Itse asiassa jokainen Foveon-pikseli on kolmikerroksinen rakenne, ja aktiivisten elementtien syvyys vastaa piin maksimivalonläpäisyä pääväreille (RGB). Omasta mielestäni erittäin lupaava idea. Ainakin teoriassa. Koska käytännössä ensimmäinen julkistettu Foveon X3:een perustuva kamera on toistaiseksi ainoa. Ja sen toimitukset eivät ole vielä varsinaisesti alkaneet. Kirjoitimme tästä tekniikasta tarkemmin tämän vuoden kuudennessa numerossa.

Palataan kuitenkin antureisiin. Minkä tahansa matriisin pääominaisuus loppukäyttäjän näkökulmasta on sen resoluutio - eli valoherkkien elementtien lukumäärä. Suurin osa kameroista tehdään nykyään 2-4 megapikselin (miljoona pikselin) matriisien perusteella. Luonnollisesti mitä korkeampi matriisin resoluutio on, sitä yksityiskohtaisemman kuvan saat siihen. Tietysti mitä suurempi matriisi, sitä kalliimpi se on. Mutta laadusta joutuu aina maksamaan. Matriisin resoluutio ja tuloksena olevan kuvan koko pikseleinä liittyvät suoraan toisiinsa, esimerkiksi megapikselin kameralla saamme kuvan, jonka koko on 1024x960 = 983040. On sanottava, että matriisin resoluution kasvattaminen on yksi tärkeimmistä tehtävistä, jonka kanssa digitaalikameroiden valmistajat tällä hetkellä kamppailevat. Oletetaan, että kolme vuotta sitten suurin osa keskihintaluokan kameroista oli varustettu megapikselimatriiseilla. Kaksi vuotta sitten tämä määrä kasvoi kahteen megapikseliin. Vuosi sitten se oli jo kolme tai neljä megapikseliä. Nyt useimmat uusimmat kameramallit on varustettu 4-5 megapikselin tarkkuudella antureilla. Ja on jo olemassa useita puoliammattimaisia ​​malleja, jotka on varustettu yli 10 megapikselin matriiseilla. Ilmeisesti jonnekin tälle tasolle kilpailu pysähtyy, koska 10 megapikselin matriisista otettu kuva on suunnilleen sama kuin kuva, joka on otettu tavallisella 35 mm filmillä.

Muuten, älä sekoita matriisin resoluutiota siinä muodossa, jonka määritimme sen edellä, resoluutioon. Jälkimmäinen määritellään kameran kyvyksi erottaa kahden kohteen kuva, ja se mitataan yleensä ottamalla viivakuva, jonka viivojen välinen etäisyys on tunnettu. Resoluutio kuvaa kameran koko optisen järjestelmän - eli matriisin ja linssin - ominaisuuksia. Periaatteessa resoluutio ja erotuskyky liittyvät toisiinsa, mutta tämä suhde ei määräydy ainoastaan ​​matriisin parametrien, vaan myös kamerassa käytetyn optiikan laadun perusteella.

Seuraava digitaalikameran ominaisuus, joka liittyy suoraan matriisiin, on herkkyys. Tai tarkemmin sanottuna valoherkkyys. Tämä parametri, kuten nimestä voi päätellä, kuvaa matriisin herkkyyttä tulevalle valolle ja on periaatteessa täysin samanlainen kuin tavanomaisten valokuvausmateriaalien valoherkkyys. Voit ostaa kaupasta esimerkiksi elokuvan, jonka herkkyys on 100, 200 tai 400 yksikköä. Samalla tavalla voit asettaa matriisin herkkyyden, mutta digitaalikameran etuna on, että herkkyys asetetaan jokaiselle kuvalle erikseen. Esimerkiksi kirkkaassa auringonvalossa voit kuvata herkkyydellä 100 tai 50, ja yökuvauksessa voit vaihtaa arvoon 400 (ja joissakin kameroissa jopa 1400). Useimmissa digitaalikameroissa voit asettaa vakioherkkyysarvot - 50, 100, 200 ja 400. Lisäksi automaattivalotusjärjestelmä voi muuttaa herkkyyttä sujuvasti. Koska herkkyyttä säädetään fyysisesti muuttamalla matriisista tulevan signaalin vahvistusta, tämä on melko helppo toteuttaa kamerassa.

Herkkyys mitataan ISO-yksiköissä (ainakin digikameroissa niistä on jo tullut standardi). Voit nähdä kuinka ne muunnetaan DIN- ja GOST-yksiköiksi taulukosta.

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

Säädettävällä herkkyydellä on kuitenkin haittapuolensa. Koska matriisin ominaisuudet eivät tässä tapauksessa fyysisesti muutu, vaan olemassa oleva signaali yksinkertaisesti vahvistuu, minkä tahansa elektronisen laitteen ominaisuus alkaa näkyä kuvassa yhä enemmän. Tämä vähentää huomattavasti kameran työdynamiikkaa, joten korkealla herkkyydellä et saa hyvää kuvaa. Muuten, samanlainen ongelma voidaan kohdata pitkillä valotuksilla - mikä tahansa matriisi on meluisa, ja ajan myötä kohina kerääntyy. Nykyään monet kamerat käyttävät erityisiä kohinanvaimennusalgoritmeja pitkiä valotuksia varten, mutta niillä on taipumus tasoittaa kuvaa ja sumentaa pieniä yksityiskohtia. Yleensä et voi kiistellä fysiikan lakien kanssa, mutta silti kyky säätää herkkyyttä on suuri plussa digikameroissa.

Konstantin Afanasjev

© 2014 sivusto

Jotta voit hallita täysin digitaalisen kuvan hankintaprosessia, sinulla on oltava ainakin yleinen käsitys digitaalikameran rakenteesta ja toimintaperiaatteesta.

Ainoa perustavanlaatuinen ero digitaalikameran ja filmikameran välillä on niissä käytetyn valoherkän materiaalin luonne. Jos filmikamerassa se on filmi, niin digikamerassa se on valoherkkä matriisi. Ja aivan kuten perinteinen valokuvausprosessi on erottamaton filmin ominaisuuksista, digitaalinen valokuvausprosessi riippuu suurelta osin siitä, kuinka matriisi muuntaa objektiivin siihen kohdistuvan valon digitaaliseksi koodiksi.

Fotomatriisin toimintaperiaate

Valoherkkä matriisi tai valoanturi on integroitu virtapiiri(toisin sanoen piikiekko), joka koostuu pienimmistä valoherkistä elementeistä - valodiodeista.

On olemassa kaksi päätyyppiä antureita: CCD (Charge-Coupled Device, joka tunnetaan myös nimellä CCD - Charge-Coupled Device) ja CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, joka tunnetaan myös nimellä CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Molemmat matriisityypit muuntavat fotonien energian sähköiseksi signaaliksi, joka sitten digitoidaan, mutta jos CCD-matriisin tapauksessa valodiodien tuottama signaali tulee kameran prosessoriin analogisessa muodossa ja vasta sitten digitoidaan keskitetysti, sitten CMOS-matriisissa jokainen fotodiodi on varustettu yksilöllisellä analogisella signaalilla.digitaalimuuntimella (ADC), ja tiedot tulevat prosessoriin erillisessä muodossa. Yleisesti ottaen erot CMOS- ja CCD-matriisien välillä ovat insinöörille perustavanlaatuisia, mutta ne ovat täysin merkityksettömiä valokuvaajalle. Valokuvauslaitteiden valmistajille on myös tärkeää, että CMOS-matriisit, jotka ovat monimutkaisempia ja kalliimpia kehittää kuin CCD-matriisit, osoittautuvat massatuotannossa viimeksi mainittuja kannattavammiksi. Tulevaisuus on siis todennäköisesti CMOS-teknologiassa puhtaasti taloudellisista syistä.

Fotodiodilla, jotka muodostavat minkä tahansa matriisin, on kyky muuntaa valovirran energiaa sähkövaraus. Mitä enemmän fotoneja fotodiodi vangitsee, sitä enemmän elektroneja syntyy ulostulossa. Ilmeisesti mitä suurempi kaikkien valodiodien kokonaispinta-ala, sitä enemmän valoa ne voivat havaita ja sitä suurempi on matriisin valoherkkyys.

Valitettavasti valodiodit eivät voi sijaita lähellä toisiaan, koska silloin matriisissa ei olisi tilaa fotodiodien mukana tulevalle elektroniikalle (mikä on erityisen tärkeää CMOS-matriiseille). Anturin valoherkkä pinta on keskimäärin 25-50 % sen kokonaispinta-alasta. Valonhäviön vähentämiseksi jokainen valodiodi peitetään pinta-alaltaan suuremmalla mikrolinssillä, joka joutuu kosketuksiin viereisten valodiodien mikrolinssien kanssa. Mikrolinssit keräävät niille putoavan valon ja ohjaavat sen valodiodeihin, mikä lisää anturin valoherkkyyttä.

Kun valotus on valmis, kunkin fotodiodin tuottama sähkövaraus luetaan, vahvistetaan ja muunnetaan analogia-digitaalimuunninta käyttämällä tietyn bittisyvyyden binäärikoodiksi, joka lähetetään sitten kameran prosessorille jatkokäsittelyä varten. Jokainen matriisin valodiodi vastaa (vaikkakaan ei aina) tulevan kuvan yhtä pikseliä.

Kiitos huomiostasi!

Vasily A.

Jälkikirjoitus

Jos koit artikkelin hyödylliseksi ja informatiiviseksi, voit ystävällisesti tukea hanketta osallistumalla sen kehittämiseen. Jos et pitänyt artikkelista, mutta sinulla on ajatuksia sen parantamiseksi, kritiikkisi otetaan vastaan ​​yhtä kiitollisuudella.

Muista, että tämä artikkeli on tekijänoikeuden alainen. Uudelleenpainottaminen ja lainaus ovat sallittuja edellyttäen, että lähteeseen on oikea linkki, eikä käytettyä tekstiä saa vääristää tai muokata millään tavalla.

Nykyaikaiset kamerat tekevät kaiken itse - ottaakseen kuvan käyttäjän tarvitsee vain painaa nappia. Mutta se on silti mielenkiintoista: millä taikuudella kuva pääsee kameraan? Yritämme selittää digitaalikameroiden perusperiaatteet.

Pääosat

Periaatteessa digitaalikameran suunnittelu seuraa analogisen kameran suunnittelua. Niiden tärkein ero on valoherkässä elementissä, jolle kuva muodostuu: analogisissa kameroissa se on filmi, digitaalikameroissa se on matriisi. Valo kulkee linssin läpi matriisiin, jossa muodostuu kuva, joka sitten tallennetaan muistiin. Katsotaanpa nyt näitä prosesseja tarkemmin.

Kamera koostuu kahdesta pääosasta - rungosta ja linssistä. Runko sisältää matriisin, sulkimen (mekaanisen tai elektronisen ja joskus molemmat), prosessorin ja säätimet. Linssi, irrotettava tai kiinteä, on ryhmä linssejä, jotka on sijoitettu muovi- tai metallikoteloon.

Mistä kuva tulee?

Matriisi koostuu monista valoherkistä soluista - pikseleistä. Jokainen kenno, kun valo osuu siihen, tuottaa sähköisen signaalin, joka on verrannollinen valovirran voimakkuuteen. Koska käytetään vain tietoa valon kirkkaudesta, kuva osoittautuu mustavalkoiseksi, ja värillisen saamiseksi sinun on turvauduttava erilaisiin temppuihin. Solut on peitetty värisuodattimilla - useimmissa matriiseissa jokainen pikseli on peitetty punaisella, sinisellä tai vihreällä suodattimella (vain yhdellä!) tunnetun RGB-värimallin (puna-vihreä-sininen) mukaisesti. Miksi juuri nämä värit? Koska ne ovat tärkeimmät, ja kaikki loput saadaan sekoittamalla niitä ja vähentämällä tai lisäämällä niiden kylläisyyttä.

Matriisissa suodattimet on järjestetty neljän hengen ryhmiin siten, että jokaista kahta vihreää kohti on yksi sininen ja yksi punainen. Tämä tehdään, koska ihmissilmä on herkin vihreälle värille. Eri spektrin valonsäteet ovat eri aallonpituuksia, joten suodatin lähettää soluun vain oman värinsä säteitä. Tuloksena oleva kuva koostuu vain punaisista, sinisistä ja vihreistä pikseleistä - tässä muodossa RAW-tiedostot (raw format) tallennetaan. Tallennukseen JPEG-tiedostoja ja TIFF, kameran prosessori analysoi viereisten solujen väriarvot ja laskee pikselien värit. Tätä käsittelyprosessia kutsutaan väriinterpolaatioksi, ja se on erittäin tärkeä korkealaatuisten valokuvien tuottamiseksi.

Tätä matriisisolujen suodattimien järjestelyä kutsutaan Bayer-kuvioksi

Matriiseja on kahta päätyyppiä, ja ne eroavat tavasta, jolla ne lukevat tietoja anturista. CCD-tyyppisissä matriiseissa tiedot luetaan soluista peräkkäin, joten tiedostojen käsittely voi kestää melko kauan. Vaikka tällaiset anturit ovat "huomiollisia", ne ovat suhteellisen halpoja, ja lisäksi niiden avulla otetuissa kuvissa kohinataso on pienempi.

CCD-tyyppinen matriisi

CMOS-tyyppisissä matriiseissa (CMOS) tiedot luetaan erikseen jokaisesta solusta. Jokainen pikseli on merkitty koordinaatilla, minkä ansiosta voit käyttää matriisia valotuksen mittaamiseen ja automaattitarkennukseen.

CMOS matriisi

Kuvatut matriisityypit ovat yksikerroksisia, mutta on myös kolmikerroksisia, joissa jokainen solu havaitsee samanaikaisesti kolme väriä erottaen eriväriset värivirrat aallonpituuden mukaan.

Kolmikerroksinen matriisi

Kameran prosessori on jo mainittu yllä - se vastaa kaikista prosesseista, jotka johtavat kuvaan. Prosessori määrittää valotusparametrit ja päättää, mitä niistä on käytettävä tietyssä tilanteessa. Prosessorista ja ohjelmisto Kuvien laatu ja kameran nopeus riippuvat.

Sulkimen napsautuksella

Suljin mittaa ajan, jonka valo altistuu tunnistimelle (suljinnopeus). Suurimmassa osassa tapauksista tämä aika mitataan sekunnin murto-osissa - kuten sanotaan, etkä ehdi räpäyttää silmiä. Digitaalisissa järjestelmäkameroissa, kuten filmikameroissa, suljin koostuu kahdesta läpinäkymättömästä verhosta, jotka peittävät anturin. Näiden digitaalisten järjestelmäkameroiden verhojen vuoksi näyttöä on mahdotonta tarkastella - loppujen lopuksi matriisi on suljettu eikä pysty välittämään kuvaa näytölle.

Kompaktikameroissa matriisia ei peitä suljin, joten voit sommitella kehyksen näytön mukaan

Kun laukaisinta painetaan, verhot toimivat jousilla tai sähkömagneeteilla, jolloin valo pääsee sisään ja muodostaa kuvan anturiin - näin toimii mekaaninen suljin. Mutta digitaalikameroissa on myös elektroniset sulkimet - niitä käytetään kompaktikameroissa. Elektroniseen sulkimen, toisin kuin mekaaniseen, ei voi koskea käsin, se on yleensä virtuaalinen. Kompaktikameroiden matriisi on aina auki (siksi voit sommitella kuvan samalla kun katsot näyttöä, ei etsimen läpi), mutta kun laukaisinta painetaan, kehys valotetaan määritetylle valotusajalle ja sitten tallennettu muistiin. Koska elektronisissa kaihtimissa ei ole verhoja, niiden suljinajat voivat olla erittäin lyhyitä.

Keskitytään

Kuten edellä mainittiin, itse matriisia käytetään usein automaattitarkennukseen. Yleensä automaattitarkennusta on kahta tyyppiä - aktiivinen ja passiivinen.

Aktiivista automaattitarkennusta varten kamera vaatii infrapuna- tai ultraäänilähettimen ja -vastaanottimen. Ultraäänijärjestelmä mittaa etäisyyden kohteeseen käyttämällä heijastuneen signaalin kaikulokaatiomenetelmää. Passiivinen tarkennus suoritetaan kontrastin estimointimenetelmällä. Joissakin ammattikameroissa yhdistyvät molemmat tarkennustyypit.

Periaatteessa koko anturin alue voidaan käyttää tarkentamiseen, jolloin valmistajat voivat sijoittaa siihen kymmeniä tarkennusvyöhykkeitä sekä käyttää "kelluvaa" tarkennuspistettä, jonka käyttäjä voi sijoittaa minne haluaa.

Vääristymisen esto

Se on linssi, joka muodostaa kuvan matriisilla. Linssi koostuu useista linsseistä - kolmesta tai useammasta. Yksi linssi ei voi luoda täydellistä kuvaa - se vääristyy reunoilla (tätä kutsutaan aberraatioksi). Karkeasti sanottuna valonsäteen tulisi mennä suoraan anturiin ilman sirontaa matkan varrella. Jossain määrin tätä helpottaa kalvo - pyöreä levy, jonka keskellä on reikä ja joka koostuu useista teriistä. Mutta et voi sulkea aukkoa liikaa - tämän vuoksi anturiin tulevan valon määrä vähenee (jota käytetään määritettäessä haluttua valotusta). Jos kokoat useita linssejä sarjaan, joilla on erilaiset ominaisuudet, niiden yhdessä tuottamat vääristymät ovat paljon pienemmät kuin kunkin objektiivin poikkeamat erikseen. Mitä enemmän linssejä, sitä vähemmän aberraatiota ja sitä vähemmän valoa osuu tunnistimeen. Loppujen lopuksi lasi, vaikka se näyttää meille kuinka läpinäkyvältä, ei läpäise kaikkea valoa - osa on hajallaan, osa heijastuu. Jotta linssit läpäisivät mahdollisimman paljon valoa, ne on päällystetty erityisellä heijastuksenestopinnoitteella. Jos katsot kameran linssiä, huomaat, että linssin pinta hohtaa sateenkaarella - tämä on heijastamaton pinnoite.

Linssit sijaitsevat linssin sisällä suunnilleen näin

Yksi objektiivin ominaisuuksista on aukko, suurimman avoimen aukon arvo. Se on merkitty objektiiviin esimerkiksi näin: 28/2, jossa 28 on polttoväli ja 2 on aukkosuhde. Zoom-objektiivin merkinnät näyttävät tältä: 14-45/3,5-5,8. Zoomille on ilmoitettu kaksi aukkoarvoa, koska niillä on erilaiset minimiaukon arvot laajakulma- ja telekuvauksessa. Eli eri polttoväleillä aukkosuhde on erilainen.

Polttoväli, joka näkyy kaikissa linsseissä, on etäisyys etulinssistä valovastaanottimeen (tässä tapauksessa matriisiin). Polttoväli määrittää objektiivin katselukulman ja sen niin sanotusti kantaman eli sen, kuinka kauas se "näkee". Laajakulmaobjektiivit siirtävät kuvan pois normaalista näköstämme, kun taas teleobjektiivit tuovat sen lähemmäksi ja niillä on pieni katselukulma.

Linssin katselukulma ei riipu vain sen polttovälistä, vaan myös valovastaanottimen diagonaalista. 35 mm:n filmikameroissa normaalina pidetään objektiivia, jonka polttoväli on 50 mm (eli vastaa suunnilleen ihmissilmän katselukulmaa). Lyhyemmän polttovälin objektiivit ovat "laajakulmaisia" ja pidemmän polttovälin objektiiveja "tele".

Objektiivin alemman tekstin vasen osa on zoomin polttoväli, oikea osa aukkosuhdetta

Tässä piilee ongelma, jonka vuoksi digitaalisen linssin polttovälin viereen merkitään usein 35 mm:n vastine. Matriisin diagonaali on pienempi kuin 35 mm:n kehyksen diagonaali, ja siksi numerot on "muunnettava" tutummalle vastineelle. Tämän saman polttovälin lisäyksen ansiosta laajakulmakuvauksesta tulee lähes mahdotonta "filmi"-objektiivilla varustetuissa SLR-kameroissa. Linssi, jonka polttoväli on 18 mm filmikameralla, on superlaajakulmaobjektiivi, mutta digikamerassa sen vastaava polttoväli on noin 30 mm tai jopa pidempi. Teleobjektiivien osalta niiden "kantaman" lisääminen hyödyttää vain valokuvaajia, koska tavallinen objektiivi, jonka polttoväli on esimerkiksi 400 mm, on melko kallis.

Etsin

Filmikameroissa voit sommitella kehyksen vain etsimen avulla. Digitaalisten avulla voit unohtaa sen kokonaan, koska useimmissa malleissa on kätevämpää käyttää näyttöä tähän. Joissakin erittäin pienikokoisissa kameroissa ei ole etsintä ollenkaan, koska sille ei ole tilaa. Kaikkein tärkeintä etsimessä on se, mitä näet sen läpi. Esimerkiksi SLR-kameroita kutsutaan niin nimenomaan etsimen suunnitteluominaisuuksien vuoksi. Objektiivin läpi kulkeva kuva välittyy peilijärjestelmän kautta etsimeen, jolloin valokuvaaja näkee kehyksen todellisen alueen. Kuvauksen aikana sulkimen avautuessa sen peittävä peili nousee ylös ja päästää valon herkän tunnistimen sisään. Tällaiset mallit selviävät tietysti tehtävistään täydellisesti, mutta ne vievät melko paljon tilaa ja ovat siksi täysin soveltumattomia kompaktikameroissa.

Näin peilijärjestelmän läpi kulkeva kuva pääsee järjestelmäkameran etsimeen

Kompaktikamerat käyttävät todellisen näön optisia etsimejä. Tämä on karkeasti sanottuna läpimenevä reikä kameran rungossa. Tällainen etsin ei vie paljon tilaa, mutta sen yleiskuva ei vastaa sitä, mitä objektiivi "näkee". On myös pseudopeilikameroita elektronisilla etsimeillä. Tällaisissa etsimeissä on pieni näyttö, johon kuva siirretään suoraan matriisista - aivan kuten ulkoiselle näytölle.

Flash

Salamaa, pulssivalonlähdettä, käytetään tunnetusti valaistukseen siellä, missä päävalaistus ei riitä. Sisäänrakennetut salamat eivät yleensä ole kovin tehokkaita, mutta niiden impulssi riittää valaisemaan etualan. Puoliammattimaisissa ja ammattimaisissa kameroissa on myös kontakti paljon tehokkaamman ulkoisen salaman liittämiseen, sitä kutsutaan "hot shoe"ksi.

Nämä ovat yleisesti ottaen digitaalikameran peruselementtejä ja toimintaperiaatteita. Hyväksy, että kun tiedät kuinka laite toimii, on helpompi saavuttaa korkealaatuisia tuloksia.

Sähköinen digitaalinen allekirjoitus on nyt laajalti tunnettu - monet nykyaikaiset yritykset ovat vähitellen siirtymässä sähköiseen asiakirjahallintaan. Kyllä ja sisään Jokapäiväinen elämä Olet varmaan törmännyt tähän asiaan. Lyhyesti sanottuna digitaalisen allekirjoituksen olemus on hyvin yksinkertainen: siellä on sertifiointikeskus, on avaingeneraattori, vähän enemmän taikuutta ja voila - kaikki asiakirjat allekirjoitetaan. On vielä selvitettävä, minkälainen taika sallii digitaalinen allekirjoitus tehdä työtä.

Tiekartta

Tämä on "Dive into Crypto" -sarjan viides oppitunti. Kaikki sarjan oppitunnit kronologisessa järjestyksessä:

1. Avainten luominen

Syy RSA:n vahvuuteen piilee suurten lukujen laskemisen vaikeudessa. Toisin sanoen, on erittäin vaikeaa raa'alla voimalla löytää sellaisia ​​alkulukuja, jotka antavat tulossa moduulin n. Avaimet luodaan samalla tavalla allekirjoitusta ja salausta varten.

Kun avaimet on luotu, voit alkaa laskea sähköistä allekirjoitusta.

2. Sähköisen allekirjoituksen laskenta

3. Sähköisen allekirjoituksen todentaminen

Kuten tiedämme, RSA on jäämässä eläkkeelle, koska laskentateho kasvaa harppauksin. Ei ole kaukana päivä, jolloin 1024-bittinen RSA-avain voidaan arvata minuuteissa. Puhumme kuitenkin kvanttitietokoneista ensi kerralla.

Yleensä sinun ei pitäisi luottaa tämän RSA-allekirjoitusjärjestelmän vahvuuteen, etenkään tällaisten "salausvahvojen" avainten kanssa, kuten esimerkissämme.

Jatkoa on vain jäsenille

Vaihtoehto 1. Liity "sivusto"-yhteisöön lukeaksesi kaiken sivuston materiaalin

Yhteisön jäsenyys tietyn ajanjakson sisällä antaa sinulle pääsyn KAIKKIIN Hacker-materiaaliin, lisää henkilökohtaista kumulatiivista alennustasi ja voit kerätä ammattimaisen Xakep Score -luokituksen!