по предмету Информатика на тему: цифровые матрицы в фотокамерах (стр. 2 из 2)
И только в 1994 году на рынке появились первые Flash-карты форматов Compact Flash и SmartMedia, объёмом от 2 до 24 Мбайт.
В данный момент существуют много разновидностей цифровых матриц, но только 2 из этих типов распространены очень широко и используются более чем в 95% всех фотоаппаратов. Это CCD (ПЗС) и КМОП(СMOS[10]).
Принцип работы CCD(ПЗС) и CMOS(СМОП) матриц[11]
ПЗС (приборы с зарядовой связью) - это фактически массив конденсаторов, в каждом из которых под действием света накапливается некоторый сигнал (заряд), и процесс считывания - это физическое перемещение всего зарадового массива как целого к выходному устройству. То есть каждый конкретный электрон, сгенерированный светом в любом месте матрицы, должен, под действием управляющих напряжений, переползти к выходному устройству матрицы, где и преобразуется в электрический сигнал.
В КМОП - матрицах тоже есть массив конденсаторов, на которых накапливается фото сгенерированный заряд, однако считывание происходит совершенно иначе. С каждого конденсатора считывается напряжение (ведь напряжение на нём пропорционально заряду). Поэтому необходимости тащить каждый электрон через весь кристалл нет. Но это создаёт и свои недостатки. во-первых, раз в каждой ячейке есть своя схема преобразования заряда в напряжение, то а) есть и неоднородность такого преобразования - все ячейки хоть немножко, да разные, и б) сама схема преобразователя занимает место, а значит, не вся площадь ячейки чувствительна к свету. Кроме того, возникают чисто коммутационные проблемы из-за влияния управляющих напряжений на считываемый сигнал - в ПЗС эти вещи намного менее заметны, потому что управляющие сигналы - это напряжение, а полезный сигнал - это заряд.
| CCD (ПЗС) | КМОП(СMOS) | ||
| Преимущества | Недостатки | Преимущества | Недостатки |
| 1).При низкой чувствительности более хорошее качество изображения | 1) Высокий уровень шумов при высокой чувствительности(ISO) | 1) Более низкий уровень шумов при высокой чувствительности(ISO) | 1) Изображение на низких ISO чуть хуже чем на CCD матрицах. |
| 2) Дороговизна в производстве | 2) Дешевизна производства | ||
| 3) Небольшая скорость записи | 3) Возможность большой скорости съёмки. | ||
.
Отдельно в этом ряду можно выделить матрицу Foveon[12] т.к её принцип устройства отличается от остальных. Её преимущество состоит в том , она состоит из 3 слоёв синего, зелёного, красного. И в теории она должна существенно отличатся по качеству изображения по сравнению CCD и CMOS матрицами. Но на практике всё далеко не так. Именно поэтому она не получила широкого распространения.
Основные размеры цифровых матриц
Рис.1.В данном рисунке показаны размеры матриц, и во сколько одни матрицы больше других.
. В данный момент рынок цифрового среднего формата представлен следующими производителями: Hasselblad, Leica[13], Pentax[14]. Но они не имеют большого распространения т.к их цена очень высока.
В данный момент только Canon[15], Nikon[16] и Sony производят фотокамеры с таким размером матриц.
· У Canon это камеры : 1Ds mark 3,1Ds mark 2, 5d mark 2, 5d.
· У Nikon это камеры:D3x, D3, D3s, D700.
· У Sony это камеры: A900 и A850.
Матрица APS-H((Nikon)30*20мм).
Данная функция доступна только на камере D3s тем самым можно изменить фокусное расстояние в 1.2 раза т.е при необходимости можно приблизить объект на 20%,за счёт уменьшения рабочей поверхности матрицы.
Матрица APS-H((Canon)27,9*18,6мм).
Данная матрица используется в репортажных камерах Canon а именно:1D mark4, 1D mark3, 1D mark 2.
Матрица APS-C((Nikon DX,Pentax,Sony)23,6*15,7мм)
Данная матрица установлена на следующих камерах а именно:
· На Nikon DX :D300,D300s,D200,D100,D7000,D90,D5000,D3100,D3000,D60,D40x,D40.
· На Pentax:K-5,K-7,K-20D,K-10D, K200D, K100D Super K110D,K100D, K-r, K-x, K-m[17].
· На Sony: A700,KM 7D,A 580,A 550, A560, A500,A450, A390,A380,A350,A330,A300,A290,A 230, A200,A100,KM 5D[18].
Матрица APS-C((Canon)22,3*14,9мм)
Данная матрица присутствует на следующих камерах:7D,60D,50D,40D,30D,20D,550D,500D,450D,400D,350D,300D.
Матрица Foveon((Sigma)20,7*13,8мм)
Применяется в фотокамерах: SD9, SD10,SD14,SD15[19].
Матрица Four Thirds System(Olympus(17,3*13мм))
Данная матрица применяется на фотокамерах Olympus серии E.
Данная матрица достаточно редко встречается по той причине, что те камеры на которые она устанавливается по стоимости сопоставимы с зеркальными камерами начального уровня. Например Fujifilm s100fs,Nikon d5000 в данный момент обе камеры сняты с производства.
Матрица ``1/1.8``(7,1*5,3мм)
Данная матрица применяется в очень хороших компактных камерах или псевдозеркалках стоимостью от 10000руб.
Данная матрица применяется почти во всех фотокамерах стоимостью ниже 10000 руб.
В заключение хочу сказать, что технологи не стоят на месте, что в свою очередь ведёт к удешевлению производства цифровых матриц и, соответственно, это приведёт к уменьшению стоимости их элементарного объема . Уже сейчас стоимость некоторых цифровых среднеформатных фотокамер приблизилась к стоимости топовых 35-миллиметровых камер, что ещё лет 5 назад представить было сложно. Те возможности, что ещё 10 лет назад были прихотью фотографов-профессионалов, уже сейчас в полной мере могут использоваться фотографами-любителями.
На мой взгляд, производители будут ещё долго выжимать из CCD и CMOS матриц все что можно и, возможно, они перейдут на технологию создания трёхслойных матриц подобной Foveon, если к тому времени ещё не будет осуществлён прорыв технологии подобной той , которой состоялся при переходе от плёнке и цифре.
В дальнейшем все фотоаппараты будут снимать в 3d формате20. Фотоаппараты будут установлены в очках, при этом качество получаемых снимков не будет уступать качеству 35-миллиметровых цифровых фотокамерах.
Миниатюрность, фотоаппарат в очках, трехмерный, голографический фотоаппарат.
Обращения к базе данных
[1] http://www.ferra.ru/online/digiphoto/s27083/
[2] http://ru.wikipedia.org/wiki/PS1
[3] http://news.ferra.ru/hard/2010/08/31/102631/
[4] http://www.ferra.ru/online/digiphoto/s27083/
[5] Victor Hasselblad AB — шведская компания, занимающаяся производством среднеформатных камер и фотографического оборудования. Штаб-квартира компании расположена в Гётеборге.
[6] http://www.zenitcamera.com/qa/qa-filmtypes.html
[7]Плёнка типа 135 или 35-мм фотоплёнка — на сегодняшний день (2010 год) самый распространённый тип плёнки для фотоаппаратов. Этот стандарт был предложен на рынке фирмой Kodak в 1934 году и представлял собой предназначенную для фотодела 35-мм киноплёнку (полностью совпадают размеры и перфорация), которая была стандартизирована в 1925 году.
[8] Плёнка типа 220, которая появилась в 1965 году, предсталяет собой удлиненную вдвое по отношению к типу 120 пленку (которая выпускается с 1901 года), намотанную на такую же катушку. Номер новой пленки получился "говорящим" и легко запоминающимся. Увеличение длины удалось достичь за счет того, что бумажный защитный ракорд располагается не по всей длине пленки, а только в ее начале и на конце, что уменьшает общую толщину пленки, позволяя разместить большее ее количество в том же объеме на катушке. Данный тип пленки не применим в старых фотоаппаратах с индикационным окошком на задней крышке, в котором видны номера кадров, напечатанные на бумажном ракорде пленки 120.
[9] CCD(ПЗС)-ма́трица (сокр. от «прибор с зарядовой связью») или CCD-ма́трица (сокр. от англ. CCD, «Charge-Coupled Device») — специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС — приборов с зарядовой связью.
[10] CMOS(КМОП)-матрица — светочувствительная матрица, выполненная на основе КМОП-технологии. В КМОП-матрицах используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Точная дата создания CMOS матрицы неизвестна.
[11] http://otvet.mail.ru/question/28776067/
[12] Foveon X3 — матрица компании Foveon, в которой цветоделение на аддитивные цвета RGB проводится послойно, по толщине полупроводникового материала, с использованием физических свойств кремния. Название сенсора «Х3»подразумевает как его «трёхслойность», так и «трёхмерность» структуры.
[13] Leica — семейство фотоаппаратов, выпускаемых одноимённой немецкой компанией «Leica».
[14]В цифровом среднем формате Pentax представленная только одной фотокамерой.Pentax 645D — среднеформатная автофокусная цифровая однообъективная зеркальная камера. Цена на момент анонса серийной камеры (10.03.2010) — 9 400 $. Начало продаж планировалось на май 2010 года, однако было перенесено на начало декабря
[15] Корпорация Кэ́нон (англ. Canon Inc., яп. キャノン株式会社, Кянон кабусики гайся) (TYO: 7751, NYSE: CAJ) — японская машиностроительная компания, один из мировых лидеров в области создания цифрового оборудования для использования в офисе и дома. Со времени основания в 1937 г. компания Canon заняла уверенные позиции в сферах фото-, видеотехники и информационных технологий. Главный офис компании расположен в Токио (Япония)( http://ru.wikipedia.org/wiki/Canon)
[16] Nikon (Nikon Corporation, яп. 株式会社ニコン, Кабусики гайся Никон, произносится «Никон» listen (info)) — японская компания, специализирующаяся на производстве оптики и электронных устройств для обработки изображений.(http://ru.wikipedia.org/wiki/Nikon)
[17] http://ru.wikipedia.org/wiki/Pentax
[18] Sony α — серия цифровых фотоаппаратов компании Sony. Зеркальные модели были созданы на основе камер Konica Minolta, поэтому часто полностью совместимы с оптикой для зеркальых камер Konica Minolta. Акцессуары совместимы полностью или частично (иногда работают не все функции); Фотоаппараты оснащаются байонетом Minolta AF (новое название «байонет α»). (http://ru.wikipedia.org/wiki/Sony_Alpha).
[19] http://market.yandex.ru/model.xml?hid=91148&modelid=2660117
20 В данный момент на рынке цифровых фотокамер представлена только одна камера способная снимать в 3d формате это fujifilm finepix real3D w3. www.Foto.ru www.fujifilm.ru
Физические основы матицы