|
ОБОРУДОВАНИЕ
КАМЕРЫ
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Матрица цифровой фотокамеры сформирована из миллионов фотодиодных датчиков,
каждый из которых преобразует энергию падающего на него света в электрический
заряд. Этот заряд затем усиливается до уровня, на котором он может быть
обработан аналого-цифровым преобразователем камеры (АЦП).
Задачей АЦП является перевод аналоговой величины полученного каждым датчиком
электрического заряда в цифровые величины, которые автоматика камеры получает в
двоичном коде. АЦП преобразует аналоговые напряжения, полученные с датчиков, во
множество дискретных значений уровней яркости и присваивает каждому из них
двоичную кодированную метку, состоящую из нулей и единиц. Одноразрядный АЦП
способен классифицировать сигналы датчиков только как черные (0) или белые
(1). Двухразрядный АЦП делит сигналы датчиков на четыре группы (2^2):
черный (00), белый (11) и два дополнительных уровня между этими двумя (01 и 10).
Большинство цифровых фотоаппаратов работают с восьмиразрядными АЦП, которые
позволяют построить 256 (2^8) различных значений яркости для каждого
датчика.
Этот 8-разрядный АЦП «разделяет» аналоговые напряжения на 256
дискретных уровней, которым затем присваиваются двоичные метки, состоящие
из нулей и единиц.
Минимальная скорость передачи информации в битах (разрешение) определяется
динамическим диапазоном (точностью) датчика. Если динамический диапазон датчика
равен, например, 1000:1 (иногда говорят: 60 децибел), то, чтобы избежать потерь
информации, АЦП должен быть 10-разрядным (2^10 = 1,024 дискретных уровней). С
точки зрения теории, 10-разрядный АЦП в этом случае является оптимальным
решением. Дополнение его разрядности до 12 или 14 не приведет к увеличению
количества тоновой информации, но лишь увеличит поток шума. Однако на практике
имеет смысл поднять разрядность АЦП до 12, чтобы с датчиков в камеру проходило
меньшее количество ошибок. Это также оказывается полезным, чтобы свести к
минимуму пастеризацию или нитевидность в случае применения корректирующей
тональной кривой к линейным данным.
В рекламных материалах часто приводится разрядность установленного в аппарате
АЦП для доказательства того, что данная цифровая камера или сканер выдают
изображения с высоким тональным и динамическим диапазонами. Однако оба эти
параметра могут соответствовать действительности в том и только в том случае,
если такие характеристики имеет сам датчик. Тональный и динамический диапазоны
любого прибора принципиально не могут быть больше, чем динамический диапазон
датчика.
Цифровые зеракальные камеры имеют матрицы с более широким
динамическим диапазоном и обычно бывают оборудованы 10- или 12-разрядными АЦП.
Как правило, в таких камерах рекомендуется сохранять изображения в формате RAW с
соответствующим разрядности АЦП количеством бит на пиксел (10 или 12) в формате
RAW, так как JPEG разрешает только 8 бит данных на каждый канал.
|
Динамический
диапазон матрицы |
Разрядность АЦП |
Тональный диапазон
изображения |
|
Низкий (напр. около 256:1) |
8 бит |
8 бит |
|
|
10 или 12 бит |
8+ бит (*) |
|
Высокий (напр. около 4000:1) |
8 бит |
8 бит |
|
|
10 или 12 бит |
10 или 12 бит, если RAW |
(*) Если датчик имеет динамический диапазон 256:1, оборудование его АЦП с 10
или 12 разрядами не повысит ни его динамического, ни тонального диапазона.
Однако, после полной обработки полученное таким образом изображение может иметь
более мягкий тональный диапазон и меньше выраженную пастеризацию после
применения корректирующей кривой к линейным данным матрицы.
|
