Читать «Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело» онлайн - страница 45

1.5.4. Параметры ПЗС (CCD) матрицы

В цифровой фотографии для получения изображения используются интегральные микросхемы (датчики). Матрица состоит из миллионов чувствительных элементов (датчиков), которые воспринимают и преобразуют световые переходы (контрасты) изображения в соответствующие перепады электрического сигнала. Эти электрические сигналы на Аналого – Цифровом Преобразователе (АЦП) преобразуются в цифровой вид информации. Такой электрический сигнал представляет определённую последовательность: ноль (нет изображения) единица (есть изображение).

Миллионы элементов для восприятия фильтрованных красного, зеленого и синего цветов или фотоэлементов (photosites) в большой матрице можно сравнить с колбочками в центре сетчатки глаза. Интенсивность освещения преобразуется в электрические сигналы как в глазе, так и в ПЗС. В ПЗС частицы света, называемые фотонами (photons), попадают на кремниевый элемент или на подложку элемента, давая дополнительную энергию, нужную для высвобождения атомами кремния отрицательно заряженных электронов. Каждый элемент имеет присоединенный к нему электрический контакт или элемент. При подводе к этому контакту определенного напряжения участок кремния под ним начнет захватывать свободные электроны, то есть он будет функционировать как емкость или приемник электронов. Общий отрицательный заряд свободных электронов, скопившихся в приемнике, пропорционален интенсивности света, поступающего к элементу

Формирование зарядов в ПЗС имеет линейную зависимость. Чем больше время экспозиции – время интеграции (integration time) – допустимое время накопления центрами формирования деталей фотоизображения до того, как они считываются и преобразуются в цифровые данные тем больше величина зарядов. Полностью заряженный или насыщенный элемент может вместить около 110000 электронов. Дальнейшее увеличение зарядов под действием света регистрироваться не будет, поэтому самые светлые из совещенных участков "выгорят" до белизны. Чтобы исключить такую проблему, заполнение элементов обычно производится до точки насыщения (saturation point). "Безопасно" приемлемый (full well) уровень насыщения установлен равным 90 %, что составляет примерно 100000 электронов. Минимальное значение насыщения, за которое зачастую принимается значение, близкое к стандарту ISO 100, основано на использовании этого приемлемого уровня. Переэкспонирование обычно приводит к образованию расплывчатого изображения (blooming). Этому, как правило, препятствует использование уровней насыщения ПЗС.

Цифровое изображение состоит из матрицы или растрового массива (bitmap) соприкасающихся пикселей (pixels) (элементов изображения), которые обычно представляют собой условные квадраты. Пиксел, как минимальный размер элемента (ячейка сетки) изображения представляет собой один датчик, воспроизводящий световой сигнал и преобразующий в элементарный сигнал, последовательность нолей (нет) и единиц (да). Количество пикселей зависит от физического размера и концентрации элементов на сенсоре.