렌즈 문장:
자연계의 빛에는 여러 가지 색이 있지만, 요약하면, 이 빛은 빨강, 파랑, 녹색의 세 가지 기본 색상의 다양한 강도의 조화로 볼 수 있다. 빛은 단순히 일종의' 전자기파' 로 볼 수 있고, 색깔에 따라 빛의 파장이 다르다.
색깔은 물체 자체의 한 상태이며, 우리는 항상 어떤 것이 어떤 색깔인지 말한다. 그러나 엄밀히 말하면, 우리 눈에는 물체의 색이 환경 조명 조건과 인과관계가 있다. 서로 다른 물체가 서로 다른 스펙트럼을 반사하기 때문에 우리 눈에는 서로 다른 색채감이 있다. 그러나 이 결론은 백색광을 사용하는 전제하에 세워진 것이다. 다른 색상의 광원으로 비추면 결과가 확실히 다르다. 예를 들어, 우리가 흔히 말하는 붉은 천은 붉은 빛에 비춰지면 우리의 눈에는 흰 천으로 변한다! 다양한 색상을 포함하는 빔이 컬러 필터를 통과할 때 같은 색상의 광선만 통과할 수 있으며 다른 빔은 필터에 흡수되어 열로 변환됩니다.
렌즈의 역할은 빛과 빛을 감광기에 집중시키는 것이다. 디지털 카메라의 감광 장치는 매우 작기 때문에 외부 광선은 때때로 감광 장치가 충분한 광원 정보를 얻을 수 있도록 충분한 강도를 생성할 수 없습니다. 렌즈는 특정 모양을 통해 외부 대상 오브젝트에서 반사되는 빛을 감광 장치로 굴절시킵니다. 비슷한 작업 상태는 우리가 어렸을 때 태양 아래에서 돋보기로 개미를 태우는 것과 비슷하다.
렌즈는 많은 렌즈로 이루어져 있으며, 대부분의 렌즈는 모양이 다르기 때문에 렌즈에서 각 렌즈가 반드시 같은 역할을 하는 것은 아니다. 일반적으로 렌즈 투과율을 낮추지 않고 여러 세트의 렌즈를 사용하면 렌즈의 이미지를 실제 세계에 더 가깝게 만들 수 있습니다.
우리는 위에서' 렌즈 투과율' 을 언급했다. 간단히 말해서 렌즈가 통과할 수 있는 빛의 양입니다. 렌즈는 많은 표면이 매끄러운 렌즈로 이루어져 있는데, 이 매끄러운 렌즈 자체는 빛을 반사한다. 이렇게 하면 렌즈에 들어오는 총 들어오는 빛의 양이 줄어들고 CCD/CMOS 감광 장치의 이미징에 영향을 줍니다. 오늘날의 디지털 카메라는 일반적으로 렌즈에 특수한 막을 사용하여 렌즈의 반사를 최소화합니다. 코팅은 특정 색상의 빛의 반사만 줄일 수 있기 때문에 모든 빛이 렌즈에 들어오게 할 수는 없다. 그래서 우리의 일반적인 코팅은 주로 녹색광의 반사를 줄이는 데 초점을 맞추고 있습니다. 왜냐하면 사람의 눈은 녹색광에 매우 민감하기 때문입니다. 또 다른 도금막은 렌즈의 내마모성을 높이기 위해 물안경이 쉽게 긁히지 않도록 하기 위한 것이다.
여러 렌즈를 사용하는 주된 역할은 단일 렌즈로 인한 "왜곡" 을 교정하는 것입니다. 렌즈를 통과하는 빛은 여러 가지가 있기 때문에, 같은 렌즈 안의 빛 자체의 굴절률은 다르다. 렌즈를 통과하면 렌즈의 간섭으로 인해 수차가 생길 수 있다. 수차는 구차, 후광, 실광 등 여러 가지가 있다. 우리는 휴대폰이나 값싼 카메라로 찍은 사진을 볼 수 있습니다. 중앙에 작은 원이 있습니다. 렌즈를 사용하면 렌즈의 회절 현상을 교정할 수 없어 수차가 생기기 때문입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 카메라명언) 또 이미지 왜곡도 있는데, 이는 광로가 보정되지 않았기 때문이다.
촬영할 대상을 결정한 후 카메라 렌즈를 대상 오브젝트에 조준했습니다. 이 시점에서 대물 렌즈 또는 대물 렌즈 그룹은 자동 초점 시스템의 제어 신호 (카메라의 중앙 컨트롤러에 의해 수행됨) 에 따라 감광 장치와의 거리를 조정하여 물체의 이미지가 CCD/CMOS 에 정확하게 떨어지도록 합니다. 이렇게 하면 선명한 이미지를 만들 수 있습니다. 렌즈의 중요한 지표는 초점 거리이다. 초점 거리는 렌즈의 "접안렌즈" (마지막 렌즈) 중심에서 통과된 빛이 바로 수렴할 수 있는 점까지의 거리입니다. 이제 일부 디지털 카메라에는 초점 거리를 바꿀 수 있는 자체 렌즈가 있습니다. 이 유형의 렌즈는 카메라 렌즈가 망원경처럼 물체를 확대하거나 축소할 수 있도록 렌즈 내부의 렌즈 사이의 거리를 변경할 수 있습니다. 그러나 이러한 렌즈 자체의 렌즈 최적 작동 상태는 정상 초점 거리이기 때문에 줌 후 렌즈 자체의 변하지 않는 물리적 모양 때문에 이미지가 변형되거나 왜곡될 수 있습니다.
광로에서 빛의 강도를 조절하여 다른 촬영 환경에 적응해야 한다. 이 "광 제어" 는 조리개로 수행됩니다. 조리개는 렌즈 내부의 "밸브" 세트로, 몇 개의 불투명한 재료로 둥글게 둘러싸여 있다. 렌즈를 통과하는 빛의 양은 이 원의 지름을 변경하여 조절할 수 있다. 조리개의 주요 역할은 1 입니다. 빛을 조절하고 광속을 조절하다. 조리개를 줄이면 렌즈의 잔여 수차를 줄일 수 있습니다. 3. 조리개를 줄이면 필드 깊이가 증가하여 입사광이 고르게 되어 이미지 사각이 어두워지는 것을 방지할 수 있습니다. 4. 큰 조리개를 사용하면 필드 깊이를 줄여 초점 밖의 이미지를 흐리게 하고 주제를 강조할 수 있습니다. 일반적으로 필드 깊이는 대상 오브젝트 뒤의 장면이 명확하게 이미징될 수 있는지 여부입니다. 조리개는 일반적으로 f 로 표시됩니다 (예: F8/F5.6 등). 후자의 값이 클수록 투과할 수 있는 빛이 적을수록 구멍 지름이 작아집니다.
조리개의 제어는 일반적으로 자동입니다. 즉, 중앙 컨트롤러는 측광 시스템을 통해 셔터 속도와 감도에 가장 적합한 조리개 수를 제공한 다음 조리개를 구동하여 값을 변경합니다. 일부 카메라에는 사용자가 조리개 수를 직접 변경할 수 있는 수동 모드가 있습니다.
CCD/CMOS 센서;
CCD/CMOS 센서는 디지털 카메라의 가장 중요한 부품 중 하나이며 디지털 카메라와 기존 필름 카메라와는 전혀 다른 특징입니다. CCD 의 전체 이름은 전하 커플러로,' 광전하 커플러' 로 번역된다. CMOS 의 전체 이름은 상보금속산화물 반도체로,' 상보금속산화물 반도체' 를 의미한다. CCD 와 CMOS 는 광 다이오드를 광전 신호 변환 요소로 사용하는 * * * 연결점으로 작동합니다.
앞서 언급했듯이, 한 필터를 통과하는 빛마다 총 양이 다릅니다. 우리가 광전 다이오드에 녹색 필터를 설치할 때, 그것은 반드시 녹색광을 통과해야 하지만, 입사광의 색깔로 인해 그것들의 깊이가 다를 수 있다. 그래서 우리는 4 개의 광전다이오드를 사용하여 물체의 반사광을 얻습니다. R 단위는 빨간불을 얻을 수 있습니다. 셀 b 는 블루 레이를 얻을 수 있습니다. G 단위는 청신호를 받을 수 있다. 원시 라이트의 색상은 4 단위 신호 (2 G 단위 50%) 를 처리하여 얻을 수 있습니다.
CCD 센서는 중요한 작동 특성을 가지고 있습니다. CCD 센서의 출력은 연속 전류 신호입니다. CCD 설계에서는 CMOS 처럼 주변에 신호 증폭기가 설정되지 않고 버퍼를 설정하여 일정 클럭 주기에 따라 지속적으로 변하는 전류 신호 출력으로 신호를 연결합니다. 출력측에서 신호의 물리적 위치는 클럭 신호의 주기에 따라 이미지 프로세서에 의해 결정됩니다.
감광 다이오드는 수신되는 다양한 강도의 광신호 출력에 대해 일정한 연속 전류 신호 또는 전압 신호를 출력하는 아날로그 구성요소입니다. 이러한 신호를 정량화하는 것, 즉' 디지털화' 는 전류 신호나 전압 신호를 강도에 따라 분류하는 것이다. 예를 들어, 광 다이오드가 최대 강도 라이트를 수신할 때 출력되는 전압 신호는 레벨 255 로 설정됩니다. 무광택 조명 시간은 1 입니다. 이렇게 하면 최대값과 최소값 사이에 256 레벨이 있으며, 이미지 프로세서는 "반올림" 과 같은 방식으로 신호 강도를 분류하여 연속적으로 변하는 아날로그 전류/전압 신호를 이산적이고 안정적인 디지털 신호로 바꿀 수 있습니다. 현재 디지털 카메라는 일반적으로 각 광전 다이오드의 출력 신호에 따라 256 급으로 수량화할 수 있다. 이 상태에서 3 개의 광 다이오드는 256*256*256 가지 색상을 가질 수 있습니다. 256 은 본질적으로 이진 8 자리, 256 색은 8 비트 채널이기 때문에 이러한 디지털 카메라는 8bit * 8 bit * 8 bit = 24 bit 비트입니다.
CMOS 센서는 광신호를 전기 신호로 변환하는 광민 다이오드이기도 합니다. 차이점은 CMOS 출력이 전압 신호라는 것입니다. 센서의 각 광 다이오드에는 별도의 증폭기가 있다. 이는 센서가 CCD 처럼 전자가 자유롭게 움직이는 것을 막을 수 없는 재료로 만들어졌기 때문에 CMOS 센서의 신호가 서로 간섭하여 기생 간섭이 많기 때문이다. 광 다이오드 출력의 매우 미약하고 방해를 받기 쉬운 전압 신호를 최대한 확대하려면 광 다이오드 근처에 증폭기를 설치하여 확대한 후 출력해야 합니다. 이렇게 하면 간섭이 발생하더라도 영향이 미미합니다. 그러나 이러한 증폭기의 매개변수는 완전히 일치하기 어렵고, 해당 매개변수의 차이로 인해 최종 계산 결과에 약간의 차이가 있을 수 있습니다. 이런 이유이기도 합니다. CMOS 를 센서로 하는 카메라나 저급 디지털 카메라의 이미지는 백색 소음이나 다른 색깔의 반점이 많은 것을 볼 수 있는데, 이는 신호의 상호 간섭으로 인해 증폭기가 신호의 결과를 제대로 확대할 수 없기 때문이다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
디지털 카메라에서 감광도 조정은 광전 다이오드 증폭기의 배율을 변경하여 이루어집니다. 예를 들어, 빛이 부족한 경우 신호 증폭기의 배율을 늘려 뒤의 아날로그-디지털 변환기가 더 높은 출력 전압/전류 신호를 얻을 수 있도록 할 수 있습니다. 이렇게 하면 배율을 조정하지 않는 것보다 밝기 신호가 더 강한 화면을 얻을 수 있습니다.
일반적으로 디지털 카메라를 사용하는 경우 센서는 일반적으로 위에서 설명한 원칙에 따라 만들어졌으며, 최대 광전 다이오드 배열에만 문장 몇 개를 만들었습니다.
중앙 컨트롤러:
중추는 디지털 카메라의 뇌이며, 디지털 카메라의 모든 동작 (예: post, 오류 처리 등) 은 중앙 컨트롤러에서 방출된다. 중앙 컨트롤러는 프로그래밍 가능한 FLASH (디지털 신호 처리) 로, 외부 또는 내부에 작은 용량의 플래시가 있어 일부 프로그램 문을 저장하는 역할을 합니다. 중앙 컨트롤러는 이러한 절차 문에 따라 카메라의 다양한 동작에 응답합니다 (예: 환경의 광선 강도 판단, 광 다이오드 증폭기의 확대 배율 조정, 플래시 사용 또는 사용 안 함, 셔터 속도 및 조리개 사용 등).
이미지 프로세서:
이미지 프로세서에서 각 픽셀의 색상을 계산하는 것 외에도 전체 이미지를 형성하기 위해 특정 클럭 주기에 따라 배열해야 합니다. 경우에 따라 이미지를 특정 형식으로 압축하여 이미지를 더 작게 만들어야 합니다. 이미지 프로세서는 본질적으로 프로그래밍 가능한 DSP 프로세서입니다. 실제로 이미지 프로세서 알고리즘의 좋고 나쁨은 이미지 처리의 품질에 큰 영향을 미친다.
전압/전류 신호를 정량화한 후 이미지 프로세서는 픽셀 색상을 계산해야 합니다. 예를 들어 r 단위에서 얻은 값은 255 이고 g 단위에서 얻은 값은 153 이며 b 단위에서 얻은 값은 5 1 입니다. 그런 다음 이미지 프로세서는 사용자가 정의한 알고리즘에 따라 위의 세 가지 값을 대입하여 R 값이 255, G 값이 153, B 값이 5 1 인 색상을 얻습니다.
이미지 처리 중에는 일반적으로 보간 계산 알고리즘을 사용합니다. 보간이란 불연속 데이터 간에 일부 데이터를 보충하여 불연속 데이터 세트가 연속 함수에 맞도록 하는 것입니다. 보간을 사용하면 제한된 점에서 함수의 값, 즉 제한된 데이터를 통해 다른 곳에서 함수의 값을 추정하여 완전한 수학적 설명을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 그림의 픽셀 값을 늘릴 때 보간 알고리즘을 사용합니다. 그림에는 많은 픽셀이 있지만 소프트웨어를 사용하여 두 픽셀의 중간 값을 계산하여 두 픽셀 사이에 삽입할 수 있습니다. 이 방법은 화면의 해상도 세부 사항을 실제로 증가시키지는 않지만 보간으로 계산된 픽셀은 일반적으로 실제 상황과 크게 다르지 않으며 일부 경우 유용합니다 (예: 화면을 확대하려고 하지만 모자이크 앨리어싱은 원하지 않음). 현재 일부 카메라 광고는 그 제품이 찍을 수 있는 최대 픽셀 수를 말한다. 유효 픽셀인지 아닌지 유의해야 한다. 만약 보간만 한다면 의미가 크지 않다. 이론적으로는 보간 계산이 무한할 수 있기 때문이다.
이런 식으로 생성된 광 다이오드의 물리적 위치에 따라 결과 그림을 배열하여 압축되지 않은 전체 그림을 가져와 임의 동적 메모리 RAM 에 저장할 수 있습니다. 압축 요구 사항이 없으면 FLASH 저장소에 기록되거나 인터페이스를 통해 다른 장치로 전송됩니다.
사진을 압축할 때 JPG 는 디지털 카메라의 기본 압축 형식입니다. JPG 는 압축비가 매우 높기 때문에 사용자의 용량 요구 사항에 따라 이미지 품질을 설정할 수 있기 때문입니다. 현실적으로 복잡한 TIFT 사진 한 장과 내용은 같지만 육안으로 감지할 수 없는 JPG 의 용량은 약 5: 1 또는 그 이상입니다.
JPG 의 압축 방법은 대략 세 단계로 나눌 수 있습니다 (이산 코사인 변환은 R, G, B 의 처리 값 대신 R, G, B 중 하나를 대상으로 하므로 이산 코사인 변환의 계수는 색상 컴포넌트 코드입니다. 범위는 1 에서 255 까지입니다):/KLOC 2. 이미지를 수량화합니다. 수량화는 사람의 눈의 생리적 특성에 따라 구체적인 구조적 배치를 하는 것이고, 수량화 테이블은 이러한 배치를 결정하는 표준화된 양식이다. 3. 인코딩: 데이터 자체를 통계적으로 압축하여 압축된 이미지의 데이터 스트림을 최소화합니다. 이산 코사인 변환 과정에서 먼저 이미지를 8*8 의 작은 이미지 블록으로 나눈 다음 각 이미지 블록에 대해 DCT 변환을 수행합니다. DCT 변환은 다음과 같은 특징을 가진 직교 변환입니다. 하나는 왜곡이 없고, 전체 과정은 되돌릴 수 있습니다. 둘째, 상관 관계를 제거 할 수 있습니다. 셋째, 에너지 재분배, 이미지의 왼쪽 위 모서리에 집중, 역삼각형 분포. 8*8 의 작은 이미지 블록을 예로 들어 보겠습니다. 그 * * 에는 8*8=64 개의 샘플 값이 포함되어 있으며 DCT 변환 후에도 여전히 64 개의 샘플 값으로 유지되므로 비트율 압축 목적을 달성하지 못합니다. 그러나 반올림을 정량화할 때 수량화 테이블은 사람의 눈의 특성에 부합합니다. 즉, 이미지의 왼쪽 위 모서리에 있는 저주파 구성요소는 미세하게 수량화되고 나머지 부분은 고주파 구성요소에 대해 굵게 수량화됩니다. 이 시점에서 그리드에 있는 대부분의 계수는 0 입니다. 그런 다음 Z 자형 데이터가 "의" 글리프 스캔을 통해 읽히면 이 데이터 문자열의 프런트 엔드 부분만 크고 나머지는 작거나 0 이 됩니다. 이 시점에서 제로 스트로크 코딩은 디지털 속도를 효과적으로 압축할 수 있습니다. 일부 경계와 같이 대비가 강한 곳에서는 그 블록의 픽셀이 전혀 정렬되지 않았다는 것을 알 수 있습니다. 작은 이미지 블록을 수량화하는 과정에서 나타나는 "후광" 과 "환상" 현상도 있지만 압축률이 낮으면 이러한 왜곡이 매우 작기 때문에 일반적으로 인식하지 못합니다. 정량화 후 이미지를 인코딩해야 합니다. 즉, 일련의 데이터를 대기열에 넣고 확률 원리를 사용하여 데이터를 무손실 압축해야 합니다. 호프만 인코딩은 인코딩에서 가장 널리 사용되는 코딩 방법이며 통계 인코딩입니다. 일반적으로 가변 길이 코드는 호프만 코드를 나타냅니다. 호프만 코딩은 사전 합의가 필요하며, 코드테이블에 저장하여 후기 대비를 용이하게 한다. 디코딩해야 인코딩이 나타내는 것을 정확하게 찾을 수 있다. 구체적인 방법은 부호가 나타날 확률에 따라 데이터 문자열을 대기한 다음 두 개의 최소 확률을 더한 다음 마지막 확률의 합계가 1 이 될 때까지 새 확률과 나머지 확률로 다시 대기시키는 것입니다. 매번' 0' 과' 1' 두 개의 덧셈 확률을 준다. 읽을 때, 그들은 기호에서 시작하여 마지막 "1" 까지 이어지며, 선형에서 만나는 "0" 과 "1" 은 가장 낮은 위치에서 가장 높은 위치까지 순서대로 정렬됩니다. 이것이 바로 기호의 호프만 코드입니다. 이렇게 생성된 이진수는 JPEG 의 실질적인 데이터입니다. 하지만 우리는 보통 이미지만 전송하는 것이 아니라 데이터 흐름과 패키징을 구성합니다. 데이터 흐름 구성은 전송, 저장 및 디코더 디코딩을 위해 다양한 플래그 코드와 인코딩된 이미지 데이터를 하나의 프레임으로 결합하는 데이터입니다. 패키징은 디코더가 이미지를 올바르게 디코딩할 수 있도록 인코딩으로 생성된 이진수를 해석하는 것입니다. 일반 포장에는 이 사진을 찍을 때 카메라에 대한 데이터 (예: 이 카메라의 모델/조리개/셔터/해상도/날짜) 도 포함되어 있습니다. 그런 다음 이 데이터를 인터페이스 회로로 전송하거나, 플래시에 쓰거나, 다른 외부 처리 장치로 전송할 수 있습니다.
기억 기사:
메모리는 일반적으로 디지털 카메라의 주변 장치이며, 그 안에는 소량의 플래시 칩만 설치되어 있어 고해상도 사진을 찍기에 충분하지 않다. 일반 스토리지로는 CF(Compact Flash), SM(Smart Media), MMC(Multi Media Card), SDC(Secure Digital Card), MSD ( 그러나 일반적으로 IBM 제품을 제외한 모든 스토리지는 플래시 메모리를 스토리지 구성 요소로 사용합니다. 플래시 메모리가 내부 미세 구조에서 데이터를 저장하는 방법을 살펴보겠습니다.
우리는 이진수의 저장이 주로 간단한 스위치를 통해 이루어진다는 것을 알고 있다. 플래시 메모리도 마찬가지다. 내부는 정전을 두려워하지 않는 일련의' 스위치' 다. 이러한 "스위치" 의 인터럽트는 이진 0, 1 을 나타내므로 일련의 스위치가 많은 이진수를 나타낼 수 있으며 이러한 이진수를 변환하여 일반적으로 볼 수 있는 의미 있는 데이터를 얻을 수 있습니다.
플래시 칩은 많은 절연 게이트 FLASH 튜브 어레이로 구성되어 있습니다. 플래시 칩의' 켜기/끄기' 는 주로 이러한 FLASH 트랜지스터를 통해 이루어진다. 절연 게이트 MOS 튜브의 바닥은 트랜지스터의 NP 매듭으로, 이 NP 매듭 위에는 폴리실리콘이 떠 있고, 주위에는 산화층이 있다.
그리드. 이 부동 게이트의 "부동" 은 MOS 트랜지스터의 소스 극과 누출 극 사이의 전도성 홈을 구성합니다. 전원 공급 장치에 의존하지 않고 플로트 그리드에 충분한 전하가 있는 경우 MOS 트랜지스터의 소스 극과 누출이 통할 수 있으며, 전원이 끊긴 경우에도 데이터 저장 목적을 달성할 수 있습니다. MOS 튜브의 소스 극과 게이트 사이에 양수 전압을 가하여 플로트 그리드의 전하를 소스 극으로 확산시켜 소스 극과 누출이 통하지 않게 합니다. 소스 극과 게이트 사이에 순전압 U- 1 을 가하지만 소스 극과 누설 극 사이에 순전압 U-2 를 동시에 적용하고 U-2 가 항상 U- 1 보다 작으면 소스 극의 전하가 극으로 확산되어 부막을 충전합니다. 플로트 게이트는 "부동" 이고 방전 회로가 없기 때문에 정전이 발생할 경우 플로트 그리드의 전하가 오랫동안 다른 곳으로 확산되지 않아 소스 누출이 "통과/중단" 을 유지합니다.
이런 식으로 컨트롤러는 특정 인터페이스를 통해 그래픽 프로세서에 연결됩니다. 쓰기 명령이 수신되면 MOS 파이프의 소스 및 게이트, 소스 및 누수 전원 공급 장치의 전도 또는 끄기를 제어하여 MOS 파이프를 켜거나 꺼서 데이터 저장 목적을 달성합니다.
위의 분석을 통해 우리는 디지털 카메라의 각 부분의 작동 원리에 대해 대충 이해했다. 현재 시중에 나와 있는 일부 제품들은 이른바 신기술을 많이 채택했다고 주장하지만, 성능은 다른 제품보다 낫다. 하지만 디지털카메라의 기본 작동 원리는 대동소이하다. 그 신기술들은 대부분 작은' 개선' 으로 디지털카메라의 기본 작동 원리를 진정으로 바꾸지 않았다.
디지털카메라의 보급은 현대인의 복음이다. 디지털카메라와 디지털카메라의 출현으로 더 많은 사람들이 예술의 즐거움을 누릴 수 있게 되었다. 예술은 더 이상 값비싼 단반카메라를 메고 경제력이 풍부한 사람들의 특허가 아니다. 가격 인하가 다가옴에 따라 점점 더 많은 사람들이 고품질의 디지털카메라를 사용하기 시작했고, 빠르고 고품질로 주변에서 지나가는 이야기를 기록하기 시작했다. 바로 이런 마음대로 취재한 이야기들로 우리 시대의 숨결이 영원히 사람들의 기억 속에 남아 있다. 우리는 기술이 세상을 바 꾸었습니다.