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 Objektív Fényérzékelő cellák Elektromos feszültség, töltés Elektronika kódolja számjegyekké 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 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. 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 az érzékelő minden egyes képpontja külön címezhető. Kisebb felbontásoknál nagyobb sebességű sorozatfényképezés lehetősége. Részei: szennyezett félvezető alapréteg szigetelő zóna (általában szilícium-dioxid) elektróda Megjegyzés: Metal Oxide Semi-conductor Fotóeffektus A beérkezett fény mennyiségével arányos nagyságú töltés felhalmozódása az inverziós rétegben. 3. HDRC: Tisztán CMOS-technikával készülnek Egyetlen chip tartalma: Érzékelő Analóg-digitál konverter Jelerősítő Vezérlő funkciókat ellátó elektronikai egységek Megjegyzés: High Dinamic Range C-MOS 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. 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: Colour Filter Array 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. Megjegyzés: pl. min. 1 mp ISO 800-as érzékenységnél
Hibás pixelek Dead pixel Stuck pixel Hot pixels CCD és CMOS érzékelőinek hibája. Minden képen láthatók. Javításuk: Dark frame kép: (pl. hosszabb záridőnél) ugyanakkora záridő, letakart objektív az érzékelőt nem éri fény csak a hot és stuck pixelek által világosabb képpontok jelennek meg ezeket kivonjuk az eredeti képből zajmentes kép. Zajszűrésre alkalmas gépek automatikusan elvégzik. Hosszú expozíciós idejű felvételeken. Magasabb hőmérsékletűek 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. érdemes még tömörítés előtt kijavítani a rossz pixeleket. Táblázatban tárolt hibás pixelkoordináták egyes gépeknél 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 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 2 8, 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. Az analóg jel értéke hajlamos az elektromágneses zajok miatt módosulni 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. a CMOS érzékelős gépek képzaja alacsonyabb lehet. 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: szélesebb tartomány a sötét és világos részek között Megjegyzés: a képérzékelőből kiolvasható feszültség 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 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: 267-es értékű képpont nem lehet (egy színkomponens maximális értéke 255 (8 bit/szín színmélység miatt). A vörös és zöld összetevők arányát kell csökkenteni 5%-kal csökken a dinamika kicsit növeljük a kontrasztot. 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.