Senzor - Hlavný prvok digitálneho fotoaparátu

s Fierce akéhokoľvek digitálneho videa alebo fotoaparátu (aktuálne hranice medzi týmito typmi zariadení postupne vymazané) je fotosenzitívny senzor. Konvertuje viditeľné svetlo na elektrické signály používané na ďalšie spracovanie pomocou elektronických obvodov. Z školského roka fyziky je známe, že svetlo môže byť považované za prúd elementárnych častíc - fotónov. Fotóny, padajúce na povrch niektorých polovodičových materiálov, môžu viesť k tvorbe elektrónov a otvorov (pripomíname, že otvor v polovodičoch sa nazýva voľné miesto pre elektrón, vzorkovaný v dôsledku kovalentných väzieb medzi polovodičovými atómami ). Proces generovania párov elektrónových otvorov pod vplyvom svetla je možný len vtedy, ak sú energie fotón stačiť na "odtrhnutie" elektrónu z "natívneho" jadra a preložia ju do zóny vedenia. Photon Energy je priamo spojená s vlnovou dĺžkou padajúceho svetla, to znamená, závisí od tzv. Radiačnej farby. V rozsahu viditeľných (to znamená, že fotónová energia vnímaná ľudským okom) je dostatočná na vytvorenie generácie párov elektrónových otvorov v takých polovodičových materiáloch, ako je kremík.

Vzhľadom k tomu, počet generovaných fotoelektrónov je priamo úmerný intenzite svetelného toku, je možné matematicky viazať množstvo dopadajúceho svetla s hodnotou náboja, ktoré generujú. Je na tomto jednoduchom fyzickom fenoméne, že princíp fungovania fotosenzitívnych snímačov bola založená. Senzor vystupuje päť hlavných operácií: absorbuje fotóny, prevádza ich na nabitie, akumuluje ho, prenáša a konvertuje na napätie. V závislosti od výrobnej technológie, rôzne senzory vykonávajú úlohy skladovania a akumulácie fotoelektronických bodov rôznymi spôsobmi. Okrem toho môžu byť na elektrické napätie (analógový signál) použiť rôzne spôsoby premeny akumulovaných elektrónov, ktoré sa zase prevedie na digitálny signál.

Senzory PZS

Historicky sa takzvané CCD matrice používali ako fotosenzitívne prvky pre videokamery, ktorých masová výroba sa začala v roku 1973. Skratka CCD je dešifrovaná ako zariadenie s nábojovým vzťahom; CCD (zariadenie nabíjanie) sa používa v anglickej literatúre. Najjednoduchší CCD snímač je kondenzátor, ktorý je schopný akumulovať elektrický náboj pod vplyvom svetla. Obežný kondenzátor pozostávajúci z dvoch oddelených vrstiev dielektrických kovových dosiek tu nie je vhodný, takže sa používajú takzvané kondenzátory MOS. Svojou vnútornou štruktúrou sú také kondenzátory sendvič z kovu, oxidu a polovodičov (z prvých písmen použitých komponentov, dostali svoje meno). Ako polovodič, sa používa dopovaný kremík P-typu, to znamená, že je taký polovodič, v ktorom sú prebytočné otvory vytvorené pridaním atómov nečistôt (doping). Nad polovodičom je tenká vrstva dielektrického (oxidu kremičitého) a na vrchole kovovej vrstvy, ktorá vykonáva funkciu uzávierky, ak budete sledovať terminológiu polí tranzistorov (obr. 1).

Ako už bolo uvedené, pod vplyvom svetla v polovodičovi, sú vytvorené páry elektrónov. Spolu s generačným procesom však nastáva reverzný proces - rekombinácia otvorov a elektrónov. Preto by sa mali prijať opatrenia na rozdelenie výsledných elektrónov a otvorov a udržiavať ich na požadovaný čas. Koniec koncov, je to presne počet vzdelaných fotoelektronických informácií o intenzite absorbovaného svetla. Na tento účel uzávierka a vrstva izolačného dielektrika. Predpokladajme, že na uzávierke sa podáva pozitívny potenciál. V tomto prípade, pod vplyvom vytvoreného elektrického poľa, prenikajúce cez dielektrika v polovodičov, otvory, ktoré sú hlavnými nosičmi, sa začne pohybovať od dielektriky, to znamená hlboko do polovodiča. Na hranici polovodiča s dielektrikom je tvorený hlavnými nosičmi, to znamená, že otvory, oblasť a veľkosť tejto oblasti závisia od hodnoty aplikovaného potenciálu. Je to vyčerpaná oblasť, ktorá je "skladovanie" pre fotoelektroni. V skutočnosti, ak je polovodič vystavený svetlu, výsledné elektróny a otvory sa pohybujú v opačných smeroch - otvory hlboko do polovodičov a elektrónov do vyčerpanej vrstvy. Keďže v tejto vrstve nie sú žiadne otvory, elektróny sa tam udržiavajú bez procesu rekombinácie pre požadovaný čas. Samozrejme, proces akumulácie elektrónov sa nemôže stať nekonečne. Ako sa počet elektrónov zvyšuje medzi nimi a pozitívne nabité otvory, objaví sa indukované elektrické pole, režírované opačne pole vytvorené uzáverom. Výsledkom je, že pole vnútri polovodiča klesá na nulu, potom sa proces otvorov a elektrónov priestorových separácií nemožný. V dôsledku toho je vytvorenie dvojice elektrónového otvoru sprevádzaná jeho rekombináciou, to znamená, že počet "informácií" elektrónov v vyčerpanej vrstve prestane zvýšiť. V tomto prípade môžeme hovoriť o prepadoch kapacity senzora.

Snímač, ktorý uvažoval, je schopný vykonávať dve dôležité úlohy - previesť fotóny do elektrónov a akumulovať ich. Zostáva riešiť problém vysielania týchto informačných elektrónov do príslušných transformačných blokov, to znamená, že úloha odstránenia informácií.

Predstavte si, že nie jeden, ale niekoľko úzko umiestnených uzáverov na povrchu tej istej dielektriky (obr. 2). Nech je elektrón nahromadený pod jednou z uzáverov na akumulovaný pod fotogogeneráciou. Ak je vyšší pozitívny potenciál predložiť vyšší pozitívny potenciál na susednú uzávierku, elektróny začnú prúdiť do silnejšej oblasti poľa, to znamená, že sa pohybuje z jednej uzávierky do druhého. Teraz by malo byť jasné, že ak máme reťazec uzáverov, potom na nich kŕmenie zodpovedajúce riadiace napätia, môžete presunúť lokalizovaný nabíjací balíček pozdĺž takejto štruktúry. Je na tomto jednoduchom princípe a nástroje s nabitím kravatu.

Nádherná vlastnosť CCD je, že je dostatok len troch typov rolety na pohyb nahromadené náboj - jeden vysielajúci, jeden prijímací a jeden izolačný, oddeľujúci pár prijímania a vysielania od seba, a tie isté mená takýchto trojlôžkových Pripojené k sebe navzájom do jedného hodiny, pneumatika vyžadujúca iba jeden externý výstup (obr. 3). Toto je najjednoduchší trojfázový register posunu pre CCD.

Doteraz sme zvažovali CCD snímač len v tej istej rovine - pozdĺž bočného rezania. Mimo z oblasti nášho pohľadu zostal mechanizmus zadržiavania elektrónov zostal v priečnom smere, v ktorom je uzáver podobný dlhému pásu. Vzhľadom k tomu, že osvetlenie polovodiča je nehomogénne v takomto páse, rýchlosť tvorby elektrónov pod vplyvom svetla sa zmení pozdĺž dĺžky uzávierky. Ak nepodporujete lokalizáciu elektrónov v blízkosti oblasti ich formácie, potom v dôsledku difúzie sa koncentrácia elektrónov rovná zmenu intenzity svetla v pozdĺžnom smere sa stratí. Prirodzene by bolo možné, aby veľkosť uzáveru rovnakým spôsobom ako v pozdĺžnom aj priečnom smere, ale to by vyžadovalo výrobu príliš veľa ventilov na CCD matrici. Preto pre lokalizáciu výsledných elektrónov v pozdĺžnom smere sa používajú takzvané zastavenie kanálov (obr. 4), ktoré sú úzkym pásom polovodiča so zvýšeným obsahom legovania nečistôt. Čím väčšia je koncentrácia nečistoty, tým viac otvorov sa vytvára vo vnútri takéhoto vodiča (každý atóm nečistoty vedie k tvorbe otvoru). Ale na koncentrácii otvorov závisí, s tým, čo konkrétne, stres na uzávere pod ním je vytvorený vyčerpaný priestor. Je intuitívne, že čím väčšia je koncentrácia otvorov v polovodičov, tým ťažšie riadiť do hĺbky.

Štruktúra CCD Matica, ktorú sme uvažovali, je názov CCD s povrchovým kanálom prevodovky, pretože kanál, pre ktorý sa nahromadený náboj prenáša, je na povrchu polovodičov. Metóda prenosu povrchov má rad významných nevýhod spojených s vlastnosťami hranice polovodičov. Faktom je, že obmedzenie polovodiča v priestore narúša ideálnu symetriu svojej kryštálovej mriežky so všetkými dôsledkami, ktoré vznikajú odtiaľto. Nie odstránenie v jemnosti pevnej fyziky, poznamenávame, že takéto obmedzenie vedie k vytvoreniu energetických pascí pre elektróny. V dôsledku toho môžu byť tieto pasce zachytené elektróny nahromadené pod vplyvom, namiesto toho, aby sa odovzdali z jednej uzávierky do druhého. Okrem iného môžu takéto pasce nepredvídateľne uvoľňovať elektróny, a nie vždy, keď naozaj potrebuje. Ukazuje sa, že polovodič začína "šum" - inými slovami, množstvo elektrónov nahromadených pod bránou nebude presne zodpovedať intenzite absorbovaného žiarenia. Môžete sa vyhnúť takýmto javom, ale na to musí byť samotný prenosový kanál presunutý do hlbín vodiča. Takéto rozhodnutie bolo implementované odborníkmi spoločnosti Philips v roku 1972. Myšlienkou bolo, že v povrchovej ploche polovodiča P-typu bola vytvorená tenká vrstva polovodiča typu N-typu, to znamená, že polovodič, v ktorom hlavné nosiče náboja sú elektróny (obr. 5).

Je dobre známe, že kontakt dvoch polovodičov s rôznymi typmi vodivosti vedie k tvorbe vyčerpanej vrstvy na hraničnej hranici. Je to spôsobené difúziou otvorov a elektrónov vo vzájomne opačných smeroch a ich rekombinácii. Prezentácia pozitívneho potenciálu na uzávere zvyšuje veľkosť vyčerpanej oblasti. Je to charakteristické, že teraz vyčerpaná oblasť alebo samotný fotoelektronický kontajner nie je na povrchu, a preto neexistujú žiadne povrchové pasce pre elektróny. Takýto prenosový kanál sa nazýva skrytý a všetky moderné CCD sú vyrábané pomocou skrytého dopravného kanála.

Základnými princípmi fungovania snímača CCD, ktoré sme uvažovali, sa používajú na budovanie rôznych PZD matrice na architektúre. Je možné rozlišovať dve hlavné schémy matríc: s prenosom rámca a krížovým prenosom.

V matrici rámovej rámčeky existujú dva ekvivalentné časti s rovnakým počtom riadkov: akumuláciu a skladovanie. Každý riadok v týchto častiach je tvorený tromi uzávermi (vysielanie, prijímanie a izolačné). Okrem toho, ako už bolo uvedené vyššie, všetky riadky sú oddelené množstvom zastavenia kanálov, ktoré tvoria akumulačné bunky v horizontálnom smere. Najmenší konštrukčný prvok CCD matrice (pixel) je teda vytvorený z troch vodorovných uzáverov a dvoch vertikálnych stop kanálov (obr. 6).

Počas expozície v akumulácii sa vytvoria fotoelektroni. Po tom, hodinové impulzy dodávané do uzáverov nesú nahromadené poplatky z akumulačného úseku na tieňovanú územnú časť, ktorá je v skutočnosti prenášaný celý rám. Preto takáto architektúra a dostal názov CCD s prenosom rámca. Po prenesení akumulačnej časti sa vymaže a môže znovu akumulovať poplatky, zatiaľ čo z úseku pamäte pamäte v pamäti zadajte horizontálny register čítania. Štruktúra horizontálneho registra je podobná štruktúre snímača CCD - rovnaké tri uzávery na prevod nabíjania. Každý prvok horizontálneho registra má spojenie nabíjania s príslušným stĺpcom stĺpca pamäte a pre každý hodinový impulz z akumulačnej časti, celý riadok celého riadku je prijatý z akumulačného registra do registra čítania, ktorý je Potom prenáša do výstupného zosilňovača na ďalšie spracovanie.

Uvažovaná schéma CCD MATRIX má jednu nepochybnú výhodu - vysoký plniaci faktor (Firemný faktor). Tento termín je zvyšný, aby zavolal pomer fotosenzitívnej oblasti matrice na jeho celkovú plochu. V maticiach s prenosom rámu rámu dosiahne plniaci koeficient takmer 100%. Táto funkcia vám umožňuje vytvoriť veľmi citlivé zariadenia na nich.

Okrem zvýhodnených výhod matrice s prenosom rámu rámu existuje množstvo nedostatkov. V prvom rade si všimneme, že proces prevodu sa nemôže vykonávať okamžite. Táto okolnosť vedie k množstvu negatívnych javov. V procese prevodu nabíjania z časti akumulácie, prvé zostáva osvetlené a proces akumulácie fotoelektronických programov v ňom pokračuje. To vedie k tomu, že jasné oblasti obrazu majú čas prispieť k nabíjaniu niekoho iného, \u200b\u200bdokonca aj na krátky čas, počas ktorého prechádza. Výsledkom je, že rám sa javí ako charakteristické deformácie vo forme vertikálnych pásov, ktoré sa rozprestierajú cez celý rám z jasných oblastí obrazu. Samozrejme, rôzne triky môžu byť použité na boj proti takýmto javom, ale najradikálnejšou metódou je separácia akumulačného úseku a transferovej časti tak, aby prevod pokračoval v tienenej oblasti. Matrica takejto architektúry sa nazýva názov CCD s nedoplatkami (obr. 7).

Na rozdiel od vyššie opísanej, matrica s prenosom rámu rámu, fotodiodes sa objavujú ako prvky ako prvky nabíjania (viac podrobností, fotodódy budú diskutované neskôr). Poplatky nahromadené fotodiódami sa prenášajú do tieňovaných CCD prvkov, ktoré ďalej prenášajú náboj. Všimli sme si, že prenos celého rámu z fotodiód do vertikálnych registrov CCD prenosu sa vyskytuje v jednom čase. Tam je otázka práva: Prečo takáto architektúra dostala meno nedoplatkov (existuje aj termín "Interlaced Transfer")? Ak chcete zistiť pôvod názvu cross-country, ako aj prenos rámca, vyvolajte základný princíp výstupu obrazu na obrazovku tvorby videa. Personálny signál sa skladá z riadkových signálov oddelených medzerou o zatváranie, to znamená, že čas potrebný na to, aby elektronický skenovanie lúča okolo obrazovky sa pohyboval z konca jedného riadku na začiatok nasledujúceho. Tam sú tiež intervaly interkaderu - čas potrebný na presunutie lúča od konca posledného reťazca na začiatok prvého riadku (prepnutie na nový rám).

Ak si spomeniete na architektúru CCD matrice s interokontrary Transferom, je zrejmé, že prenos rámu z akumulačného úseku do úložného priestoru sa vyskytuje počas inter-rámového intervalu video signálu. Je to pochopiteľné, pretože pre prenos celého rámu sa vyžaduje značný časový interval. V architektúre s nedoplatkovým prenosom dochádza k prenosu rámu v jednom hodinách, a pre túto dosť krátku dobu. Ďalej, obraz vstupuje do registra horizontálneho posunu a prenos nastane na riadkoch počas rozsahu video signálu.

Okrem dvoch zvažovaných typov CCD matríc existujú aj iné systémy. Napríklad diagram kombinujúci intercadron a amrerologický mechanizmus (priamy personálny prenos) sa získa pridaním do CCD matrice úložného prierezu. Zároveň vystupuje prenos rámca z fotosenzitívnych prvkov v jednom Hodine počas krížového intervalu a počas inter-rámového intervalu sa rám prenáša do úseku úložného priestoru (prenosový prenos); Z úložného úseku je rámec prenášaný do registra horizontálnej radenia počas nákladných intervalov (Intercader Transfer).

Nedávno je tzv. Super-CCC (Super CCD) distribuovaný, s použitím pôvodnej bunkovej architektúry, ktorá tvorí osemugonálne pixely. Vďaka tomu sa zvyšuje pracovný povrch kremíka a zvyšuje sa hustota pixelov (počet pixelov CCD). Okrem toho, osemugonálna forma pixelov zvyšuje oblasť fotosenzitívneho povrchu.

Snímače CMOS

Zásadne iný typ senzora je tzv. CMOS senzor (CMOS - bezplatný kov-oxid-polovodič; v anglicky hovoriacej terminológii - CMOS).

Vnútorná architektúra snímačov CMOS sa môže líšiť. Takže, ako fotodózia, fotodiodes, fototranistory alebo foto-firmy. Bez ohľadu na typ fotosenzitívneho prvku, princíp separácie otvorov a elektrónov získaných počas fotogogenerácie zostáva nezmenený. Zvážte najjednoduchší typ fotodiódy, na príklad, z ktorých je ľahké pochopiť princíp prevádzky všetkých fotobuniek.

Najjednoduchšia fotodióda je kontakt polovodičov n-a p-typu. Na hranici kontaktu týchto polovodičov je vytvorená vyčerpaná oblasť, to znamená, že vrstva bez otvorov a elektrónov. Takáto oblasť je vytvorená v dôsledku difúzie hlavných nosičov nabitia vo vzájomne protiľahlých smeroch. Otvory sa pohybujú z P-Semiconductor (to znamená, že z oblasti, kde sú v prebytku) do N-polovodičov (to znamená, že do oblasti, kde je ich koncentrácia malá), a elektróny sa pohybujú v opačnom smere, to znamená , z N-polovodičov v P-Semiconductor. V dôsledku takejto rekombinácie, otvory a elektróny zmiznú a vytvorí sa vyčerpaná plocha. Okrem toho sa ióny nečistoty prijímajú na hranice vyčerpanej oblasti av N-oblasti, ióny nečistôt sú pozitívnym nábojom av p-regióne - negatívne. Tieto poplatky, distribuované pozdĺž hranice vyčerpanej oblasti, tvoria elektrické pole podobné tomu, čo je vytvorené v plochom kondenzátore pozostávajúcej z dvoch dosiek. Je to toto pole, ktoré vykonáva funkciu priestorovej separácie otvorov a elektrónov vytvorených počas procesu fotogenerácie. Prítomnosť takejto lokálnej oblasti (sa tiež nazýva potenciálna bariéra) je základným bodom akéhokoľvek fotodérie snímača (nielen na fotodódy).

Predpokladajme, že fotodióda je osvetlená svetlom a svetlo padá na N-polovodič, a P-N-prechod kolmého na lúče svetla (obr. 8). Photoelectrons a fotoelektriká sa rozptýli v hĺbke kryštálu a niektoré z ich podielu, ktoré nemali čas na rekombiniu, dosiahnu povrch prechodu P-N. Avšak, pre elektróny, existujúce elektrické pole je neodolateľnou prekážkou - potenciálna bariéra, takže elektróny nebudú schopné prekonať P-N-prechod. Otvory, naopak, sa zrýchľujú elektrickým poľom a prenikajú do p-oblasti. V dôsledku priestorovej separácie otvorov a elektrónov sa N-oblasť nabíja negatívne (nadbytočné fotoelektrony) a P-oblasť je pozitívna (nadbytočná fotografia).

Hlavný rozdiel medzi Senzormi CMOS z snímačov PZS nie je v spôsobe akumulácie nabíjania, ale v spôsobe jeho ďalšieho prenosu. Technológia CMOS, na rozdiel od CCD, umožňuje väčší počet operácií priamo na kryštálu, na ktorom sa nachádza fotosenzitívna matrica. Okrem uvoľnenia elektrónov a ich prenosu, CMOS senzory môžu tiež spracovať obrázky, zvýrazniť obrysy obrazu, znížiť rušenie a produkovať analógovú digitálnu konverziu. Okrem toho je možné vytvoriť programovateľné snímače CMOS, preto je možné získať veľmi flexibilné multifunkčné zariadenie.

Takáto široká škála funkcií vykonávaných jedným mikroobvodom je hlavnou výhodou technológie CMOS cez CCD. To znižuje počet potrebných externých zložiek. Použitie snímača CMOS v digitálnom fotoaparáte vám umožňuje nainštalovať iné čipy na vydanom mieste - napríklad digitálne signálové procesory (DSP) a analógovo-to-digitálne konvertory.

Rýchly rozvoj CMOS technológií začal v roku 1993, keď boli vytvorené aktívne pixelové snímače. S touto technológiou má každý pixel svoj vlastný čítací tranzistorový zosilňovač, ktorý vám umožní previesť nabíjanie do napätia priamo na pixelu. Okrem toho došlo k príležitosti pre náhodný prístup k každému pixelu senzora (rovnako ako prístupová pamäťová pamäťová pamäť). Nábojové čítanie z aktívnych pixelov snímača CMOS je vyrobené na paralelnom diagrame (obr. 9), ktorý umožňuje čítať signál z každého pixelu alebo z kolóny pixelu priamo. Arbilný prístup umožňuje Senzor CMOS čítať nielen celú matricu celého, ale aj selektívnych oblastí (metóda čítania okien).

Napriek zdanlivým výhodám matríc CMOS pred CCD (ktorých hlavná, ktorej je nižšia cena), majú množstvo nedostatkov. Prítomnosť ďalších obvodov na CMOS-matrix Crystal vedie k sérii interferencie, ako je tranzistorová a dióda disperzia, ako aj účinok zvyškového náboja, to znamená, že matrica CMOS sú dnes "hlučné". V profesionálnych digitálnych fotoaparátoch sa preto v blízkej budúcnosti použijú vysoko kvalitné CCD matrice a snímače CMOS majstrov trhu lacnejších zariadení, ktoré zahŕňajú najmä webové kamery.

Ako sa farba ukáže

Vyššie uvedené fotosenzitívne snímače sú schopné reagovať len na intenzitu absorbovaného svetla - čím vyššia je intenzita, tým väčšia je náboj akumuluje. Tam je prirodzená otázka: Ako sa farebný obraz dostane?

Aby sa fotoaparát rozlíšil farby, priamo na aktívnom pixele je prekrytý rad farebných filtrov (CFA, Color Filter Polia). Princíp pôsobenia farebného filtra je veľmi jednoduchý: preskočí len svetlú farbu (inými slovami, len svetlo s určitou vlnovou dĺžkou). Ale koľko takýchto filtrov bude potrebovať, ak je počet rôznych farebných odtieňov prakticky nie je obmedzený? Ukazuje sa, že akýkoľvek farebný odtieň môže byť získaný zmiešaním v určitých propách niekoľkých základných (základných) farieb. V najobľúbenejšom prídavnom modeli RGB (červená, zelená, modrá), tieto farby sú tri: červená, zelená a modrá. A farebné filtre budú potrebovať len tri. Všimnite si, že farebný model RGB nie je jediný, ale používa sa v ohromnej väčšine digitálnych webkamer.

Najobľúbenejšie sú polia Filtre Bayerov (Bayerov). V tomto systéme sú červené, zelené a modré filtre usporiadané v kontrolnom poradí a počet zelených filtrov je dvakrát väčší ako červená alebo modrá. Poradie umiestnenia je také, že červené a modré filtre sú umiestnené medzi zelenou (obr. 10).

Tento pomer zelených, červených a modrých filtrov je vysvetlený vlastnosťami vizuálneho vnímania osoby: naše oči sú citlivejšie na zelenú.

V CCD kamerách sa kombinácia troch farebných kanálov vykoná v zariadení na vytváranie obrazu po konverzii signálu z analógového zobrazenia v digitálnom. V senzoroch KMOP môže táto kombinácia nastať priamo v čipe. V každom prípade primárne farby každého filtra matematicky interpoluje s prihliadnutím na farbu susedných filtrov. Preto, aby ste získali skutočnú farbu pixelu obrazu, je potrebné poznať nielen intenzitu svetla prechádzajúceho cez svetlý filter tohto pixelu, ale aj hodnoty intenzity svetla Svetelné filtre okolitých pixelov.

Ako už bolo uvedené, v modeli farby RGB sa používajú tri hlavné farby, s ktorým je možné získať akýkoľvek odtieň viditeľného spektra. Koľko odtieňov umožňuje rozlíšiť digitálne fotoaparáty? Maximálny počet rôznych farebných odtieňov je určený farebnou hĺbkou, ktorá je zase stanovená počtom bitov používaných na kódovanie farieb. V populárnom modeli RGB 24 s farebnou hĺbkou 24 bitov pre každú farbu sa uvádza 8 bitov. S pomocou 8 bitov môžete nastaviť 256 rôznych farieb resp. Červenej, zelenej a modrej. Každý odtieň je priradený hodnotou od 0 do 255. Napríklad červená farba môže trvať 256 stupňov: z čisto červenej (255) na čiernu (0). Maximálna hodnota kódov zodpovedá čistej farbe a každý farebný kód je obvyklý do polohy v nasledujúcom poradí: červená, zelená a modrá. Napríklad kód čistej červenej farby je napísaný vo forme (255, 0, 0), kód zeleného - (0, 255, 0) a modrý kód - (0, 0, 255). Žltá sa dá získať zmiešaním červenou a zelenou a jeho kód je napísaný vo forme (255, 255, 0).

Okrem modelu RGB sú tiež široko používané modely YUV a YCRCB, ktoré sú podobné navzájom a sú založené na oddelení jasu a signálov Chroma. Signál Y je jasu signál, ktorý je určený zmesou červených, zelených a modrých farieb. U a V signály (CR, CB) sú farebné. Signál u je teda blízko rozdielu medzi modrými a žltými zložkami farebného obrazu a signál V je blízko rozdielu medzi červenými a zelenými zložkami farebného obrazu.

Hlavná výhoda modelu YUV (YCRCB) je, že táto metóda kódovania je, aj keď je to komplikovanejšie ako RGB, ale vyžaduje nižšiu šírku pásma. Faktom je, že citlivosť ľudského oka na jasu y-zložky a farebných zložiek non-etinakov, takže je celkom prijateľné vykonať túto konverziu s riedením (spojenie) komponentov riešenia farieb, keď y -Komponenty sa vypočítajú pre skupinu štyroch susedných pixelov (2 x 2). A zložky kolóny sa používajú spoločné (tzv. 4: 1: 1 schéma). Nie je ťažké vypočítať, že už schéma 4: 1: 1 Umožňuje znížiť výstupný prúd na polovicu (namiesto 12 bajtov pre štyri susedné pixely, šesť). Pri kódovaní podľa schémy YUV 4: 2: 2, signál jasu sa prenáša pre každý bod a bezfarebné signály U a V sú len pre každý druhý bod v reťazci.

Ako digitálne práce

Webové kamery

rHINZIP všetkých typov digitálnych fotoaparátov je približne rovnaký. Zvážte typickú schému najjednoduchšej webkamery, hlavný rozdiel toho, ktorý z iných typov kamier je prítomnosť rozhrania USB pre pripojenie k počítaču.

Okrem optického systému (šošovky) a fotosenzitívneho CCD alebo snímača CCD, prítomnosť analógového digitálneho konvertora (ADC), ktorý konvertuje analógové signály snímača svetelného svetla na digitálny kód. Okrem toho je potrebný aj systém tvorby obrazu. Ďalším dôležitým prvkom fotoaparátu je schéma zodpovedná za kompresiu a príprava dát na prenos v požadovanom formáte. Napríklad v zistení webového fotoaparátu sa video dáta prenášajú do počítača cez rozhranie USB, takže regulátor rozhrania USB musí byť uvedený na jeho výstup. Bloková schéma digitálnej komory je znázornená na obr. jedenásť.

Analógový-digitálnym meničom je určený na odber vzoriek kontinuálneho analógového signálu a vyznačuje sa frekvenciou vzoriek, ktoré určujú časové intervaly, cez ktoré sa meria analógový signál, ako aj jeho vypúšťanie. Výboj ADC je počet bitov, ktoré sa používajú na reprezentáciu každého referenčného signálu. Napríklad, ak sa používa 8-bitový ADC, potom sa na reprezentáciu signálu používa 8 bitov, čo umožňuje rozlíšiť 256 stupňov zdrojového signálu. Pri použití 10-bitovej ADC existuje príležitosť rozlišovať 1024 rôznych stupňov analógového signálu.

Kvôli nízkej šírke pásma USB 1.1 (iba 12 Mbit / S, z ktorej webová kamera používa nie viac ako 8 Mbps) pred prechodom do počítača, údaje musia byť komprimované. Napríklad pri riešení rámu 320 × 240 pixelov a farebnej hĺbky 24 bitov, veľkosť rámu v nekomprimovanej forme bude 1,76 Mbps. S šírkou pásma šírky USB 8 Mbps kanál bude maximálna rýchlosť nekomplikovaného signálu len 4,5 rámy za sekundu, a získať kvalitné video vyžaduje prenosovú rýchlosť 24 alebo viacerých rámcov za sekundu. Je teda jasné, že bez kompresie hardvéru prenášaných informácií nie je možné normálne fungovanie komory.

V súlade s technickou dokumentáciou má táto Matica CMOS rozlíšenie 664 × 492 (326,688 pixelov) a môže fungovať rýchlosťou až 30 snímok za sekundu. Senzor podporuje progresívny aj reťazec typ zametania a poskytuje pomer "signál / šum" viac ako 48 dB.

Ako môže byť zrejmé z blokovej schémy, jednotka tvárnovania (analógový signál procesor) má dva kanály - RGB a YCRCB a pre model YCRCB, jas a bezfarebné signály vypočítané vzorcami:

Y \u003d 0,59 g + 0,31R + 0,11b,

Cr \u003d 0,713 × (r - y),

Cb \u003d 0,564 × (b - y).

Analógové RGB a YCRCB signály generované analógovým signálovým procesorom sú spracované dvoma 10-bitovými ADC, z ktorých každý z nich beží rýchlosťou 13,5 mSps, ktorá poskytuje synchronizáciu s rýchlosťou pixlov. Po digitalizácii príde dáta na digitálny konvertor, ktorý vytvára video dáta v 16-bitovom formáte YUV 4: 2: 2 alebo 8-bitový formát Y 4: 0: 0, ktoré sú odoslané do výstupného portu na 16-bitovom formáte alebo 8-bitový autobus.

Okrem toho, posudzovaný snímač CMOS má širokú škálu možností korekcie obrazu: inštalácia vyváženia bielej, riadenie expozície, korekcia gama, korekcia farieb atď. Prevádzku snímača môžete ovládať cez rozhranie SCCB (Serial Camera Control Autobus).

Mikrocibutu OV511 +, ktorého bloková schéma je znázornená na obr. 13, je USB regulátor.

Regulátor vám umožňuje prenášať video dáta cez USB zbernice rýchlosťou až 7,5 Mbps. Je ľahké vypočítať, že takáto šírka pásma neumožňuje video prúdu prijateľnou rýchlosťou bez predchádzajúceho lisovania. Vlastne je kompresia hlavným účelom USB regulátora. Zabezpečením potrebnej kompresii v reálnom čase, až do stupňa kompresie 8: 1, regulátor umožňuje prenos video toku rýchlosťou 10-15 rámov za sekundu pri rozlíšení 640 × 480 a rýchlosťou 30 rámov za sekundu pri rozlíšení 320 × 240 a menej.

Kompresia údajov je blok omnického, ktorý implementuje algoritmus spoločnosti Corporate Compress. Omnice poskytuje nielen potrebnú rýchlosť video toku, ale aj rýchlu dekompresiu s minimálnym zaťažením centrálneho procesora (aspoň podľa vývojárov). Kompresný pomer poskytnuté jednotkou OmNice sa líši od 4 do 8, v závislosti od požadovanej rýchlosti video prúdu.

COMPUTMPRESS 12 "2001

Prvýkrát, zásada CCD s myšlienkou udržiavať a potom prečítať elektronické poplatky, vyvinuli dvaja inžinieri Bell Corporation na konci 60. rokov počas vyhľadávania nových typov pamäte pre počítače schopné nahradiť pamäť na ferit krúžky (áno - áno, bola tu taká pamäť). Táto myšlienka sa ukázala byť nevynikajúca, ale schopnosť silikónu reagovať na viditeľné žiarenie spektrum a myšlienka na použitie tejto zásady pre spracovanie obrazu bola vyvinutá.

Začnime s dešifrovaním termínu.

Skratka CCD znamená "nástroje s nabíjacou komunikáciou" - tento termín bol vytvorený z anglických "nabíjaných zariadení" (CCD).

Tento typ prístroja má v súčasnosti veľmi širokú škálu aplikácií v širokej škále optoelektronických zariadení na registráciu obrazu. V každodennom živote sú to digitálne fotoaparáty, videokamery, rôzne skenery.

Čo odlišuje CCD prijímač z bežného polovodičového fotodika, ktorý má fotosenzitívnu plochu a dva elektrické kontakty na odstránenie elektrického signálu?

Najprv , také fotosenzitívne miesta (často nazývané pixely - prvky prijímajúce svetlo a transformujú ho na elektrické poplatky) v CCD prijímači, od niekoľkých tisíc do niekoľkých sto tisíc a dokonca niekoľko miliónov. Rozmery jednotlivých pixelov sú rovnaké a môžu byť z jednotiek až po desiatky mikrónov. Pixely môžu byť postavené v jednom riadku - potom sa prijímač nazýva PZS-line, alebo s dokoncami radmi naplnenia povrchovej plochy - potom sa prijímač nazýva CCD matricu.

Správne prvky prijímajúce svetlo (modré obdĺžniky) v CCD LINE A CCD MATRIX.

Po druhé , V CCD prijímači, externe podobné zvyčajnému čipu, nie je žiadne obrovské množstvo elektrických kontaktov na výstup elektrických signálov, ktoré sa zdajú byť z každého prvku prijímajúceho svetla. Elektronický obvod však je pripojený k CCD prijímačovi, ktorý vám umožní odstrániť elektrický signál z každého fotosenzitívneho prvku, úmerné jeho osvetlenia.

Akcia CCD môže byť opísaná nasledovne: Každý fotosenzitívny prvok - pixel - funguje ako prasiatko pre elektróny. Elektróny vznikajú v pixeloch pod akciou svetla, ktoré pochádzajú zo zdroja. Počas určeného časového intervalu sa každý pixel postupne naplní elektrónmi v pomere k počtu svetla v ňom, ako kecket na ulici počas dažďa. Na konci tohto času sa elektrické poplatky nahromadené každým pixelom prechádzajú do "výstupu" zariadenia a sú merané. To všetko je možné kvôli určitej štruktúre kryštálu, kde sú umiestnené fotosenzitívne prvky a elektrický riadiaci obvod.

Takmer presne presne CCD Matica tiež funguje. Po expozícii (osvetlenie premietaného obrazu), elektronický riadiaci obvod prístroja mu dáva komplexný súbor impulzov, ktoré začínajú posunúť stĺpce s elektrónmi akumulovanými v pixeloch na okraj matice, kde existuje podobné meranie CCD Register, poplatky, v ktorých sú už posunuté v kolmom smere a pád na merací prvok, vytvárajú signály v ňom úmerné jednotlivým poplatkom. Tak, pre každý nasledujúci čas, môžeme dostať hodnotu nahromadeného náboja a zistiť, čo pixel na matrici (číslo riadka a číslo stĺpca) zodpovedá.

Krátke o fyzike procesu.

Zaznamenávame, že CCD patrí k produktom tzv. Funkčnej elektroniky, nemôžu byť predložené ako súbor jednotlivých rádiových prvkov - tranzistory, odpor a kondenzátory. Základom práce je zásada účtovania. Zásada účtu využíva dve pozície známe z elektrostatických údajov:

1. obvinenia z rovnakého mena sa odpudzujú
2. poplatky sa snažia usadiť, kde je ich potenciálna energia minimálna. Tí. Zhruba - "ryby hľadajú, kde hlbšie."

Najprv si predstavte kondenzátor mos (MOP - zníženie zo slov polovodičovky oxidu kovu). To je to, čo zostáva z tranzistora MOS, ak z neho odstránite zásoby a zdroj, to znamená, že elektróda oddelená od kremíkovej vrstvy dielektriky. Pre istotu predpokladáme, že polovodič je P-typ, t.j., koncentrácia otvorov v rovnovážnych podmienkach má veľa (niekoľko objednávok) viac ako elektróny. V elektrofyzics "Hole" zavolajte nabitie, obrátenie nabitia elektrónu, t.j. Pozitívny poplatok.

Čo sa stane, ak sa na takejto elektróde (sa nazýva uzávierka), aby ste predložili pozitívny potenciál? Elektrické pole vytvorené uzáverom, preniknutím do kremíka cez dielektrické, odpudzuje pohybujúce sa otvory; Existuje vyčerpaná oblasť - niektoré z hľadiska silikónu bez z hlavných nosičov. V parametroch polovodičových substrátov typických pre CCD je hĺbka tejto oblasti približne 5 mikrónov. Naopak, elektróny, ktoré tu vznikajú pod vplyvom svetla, priťahujú uzávierku a budú hromadiť na hranici sekcie oxidu-kremík priamo pod uzáverom, to znamená, že spadajú do potenciálnej jamy (obr. 1).

Obr. jeden
Tvorba potenciálnej jamy, keď sa napätie aplikuje na priehradu

V tomto prípade sú elektróny čiastočne neutralizované elektrickým poľom vytvoreným v polovodičovom rukoväti, a nakoniec môže úplne kompenzovať, takže celé elektrické pole padne len na dielektriku a všetko sa vráti do jeho Originálny stav - výnimkou, že na rozhraní sa vytvorí tenká vrstva elektrónov.

Povoľte, aby ste teraz v blízkosti uzávierky, existuje iná uzávierka a pozitívny potenciál je tiež podávaný aj na ňom a viac ako prvý (obr. 2). Ak sa nachádzajú len uzávery, ich potenciálne jamy sú kombinované a elektróny, ktoré sú v jednej potenciálnej jamke, sa presúvajú do susedného, \u200b\u200bak je to "hlbšie".
Obr. 2.
Prekrývajúcich sa potenciálnych otvorov dvoch úzko usporiadaných žalúzií. Poplatok prúdi do miesta, kde je potenciálna jamka hlbšia.

Teraz by malo byť jasné, že ak máme reťazec uzáverov, potom môžete, kŕmenie na nich zodpovedajúce kontrolné napätie, prenášať lokalizovaný nabíjací balíček pozdĺž takejto štruktúry. Nádherná vlastnosť CCD je vlastnosť samočinného skenovania - je to, že pre kontrolu reťaze uzávery akejkoľvek dĺžky je len tri hodiny pneumatík. (Termín pneumatiky v elektronike je elektrický prúdový vodič, ktorý spája rovnaký typ prvkov, hodinových autobusov - vodiče, pre ktoré sa prenášajú napätie vysídlené vo fáze.) Skutočne, pre prenos nabitých paketov je potrebné a dostatočne tri elektródy: jeden prenášanie, jeden prijímací a jeden izolačný, oddeľovací pár. Prijímanie a prenášanie navzájom, a tie isté elektródy takýchto trojlôžkových zariadení môžu byť navzájom pripojené do jedinej pneumatiky, ktoré vyžadujú len jeden externý výstup (obr. 3).

Obr. 3.
Najjednoduchší trojfázový CCD register.
Poplatok v každej potenciálnej jamke je iný.

Toto je najjednoduchší trojfázový register posunu na CCD. Hodinové grafy takéhoto registra sú znázornené na obr. štyri.

Obr. štyri
Hodiny grafov kontroly trojfázového registra sú tri meandr posunuté o 120 stupňov.
Pri zmene potenciálov, pohybu poplatkov.

Je možné vidieť, že pre svoju normálnu prevádzku v každom okamihu času musí byť aspoň jeden hodinový pneumatika prítomný vysoký potenciál a aspoň jeden - nízky potenciál (bariérový potenciál). S rastúcim potenciálom na jednom zbernici a spúšťanie na inom (predchádzajúcom), súčasný prenos všetkých nabitých paketov pod priľahlými uzávermi, a pre celý cyklus (jeden hodiny na každej fázovej zbernici) prebieha (posun) nabitých paketov na jednu Register Element.

Pre lokalizáciu nábojových paketov v priečnom smere sa tzv. SO-tzv. Stop kanály tvoria úzke prúžky so zvýšenou koncentráciou hlavných zliatinových nečistôt, ktoré idete pozdĺž prenosového kanála (obr. 5).

Obr. päť.
Zobrazenie registra "TOP".
Prenosový kanál v bočnom smere je obmedzený na zastavenie kanálov.

Faktom je, že z koncentrácie legovania nečistoty závisí, s tým, čo konkrétne, napätie na bráne pod ním je vytvorená vybitá oblasť (tento parameter nie je ničím iným ako prahové napätie štruktúry MOS). Z intuitívnych úvah je zrejmé, že čím väčšia je koncentrácia nečistoty, to znamená, že viac otvorov v polovodičovi, tým ťažšie jazdia do hĺbky, to znamená, že čím vyššie je prahové napätie alebo pri jednom napätí, Čím nižší potenciál v potenciálnej jame.

Problém

Ak sa vo výrobe digitálnych zariadení, variácie parametrov na doske môže dosiahnuť niekoľkokrát bez zjavneho účinku na parametre získaných prístrojov (pretože práca prichádza s diskrétnymi úrovňami napätia), potom v CCD zmene, povedzme, Koncentrácia nečistoty legovania je 10%, ktorá je už označená v obraze. Veľkosť kryštálu a nemožnosť rezervácie, rovnako ako v bis pamäte, pridáva svoje vlastné problémy, takže chybné oblasti vedú k disrepairom celého kryštálu.

Výsledok

Rôzne pixely CCD matrice majú technologicky odlišnú citlivosť na svetlo a tento rozdiel sa musí nastaviť.

V digitálnom CMA sa táto korekcia nazýva systém AUTO GAIN CONTROL (AGC)

Ako funguje systém AGC

Pre jednoduchosť úvahy neberieme niečo konkrétne. Predpokladajme, že na produkte ADC uzol CCD má niektoré potenciálne úrovne. Predpokladajme, že 60 je priemerná úroveň bielej.

1. Pre každý pixel sa CCD riadok číta, keď osvetľuje jej referenčným bielym svetlom (a vo vážnejších zariadeniach - a čítanie "čiernej úrovne").
2. Hodnota sa porovnáva s referenčnou úrovňou (napríklad priemerom).
3. Rozdiel medzi výstupnou hodnotou a referenčnou úrovňou sa pripomína pre každý pixel.
4. V budúcnosti je pri skenovaní, tento rozdiel je kompenzovaný za každý pixel.

Inicializácia systému AGC sa vykonáva pri každom inicializácii systému skenera. Pravdepodobne ste si všimli, že keď je auto zapnuté, po určitom čase sa vozík skenera začne vykonávať progresívne pohyby (udusovanie u h / b pruhy). Toto je proces inicializácie systému AGC. Systém zohľadňuje aj stav lampy (starnutie).

Asi ste pravdepodobne venovali pozornosť, že malé MFP vybavené farebným skenerom "rozsvietia lampu" tri farby v odbočení: červená, modrá a zelená. Potom je len podsvietenie originálu zapálené bielym. Toto sa vykonáva pre lepšiu korekciu citlivosti matrici oddelene cez kanály RGB.

Skúšobný poltón Skúška tienia) Umožňuje iniciovať tento postup na žiadosť inžiniera a priniesť korekčné hodnoty za reálne podmienky.

Pokúsme sa to zvážiť na skutočné, "bojové" auto. Urobíme dobre známe a populárne zariadenie Samsung SCX-4521 (Xerox PE 220).

Treba poznamenať, že v našom prípade sa CCD stane CIS (kontaktný obrazový snímač), ale podstata toho, čo sa deje v koreňoch, sa nemení. Jednoducho sa používa ako svetelný zdroj LED.

Takže:

Obrazový signál z CIS má úroveň približne 1,2 V a vstupuje do sekcie ADC (SATS) regulátora zariadenia (SATSP). Po SATSP sa analógový cis signál prevedie na 8-bitový digitálny signál.

Obrazový procesor v SATSP primárne používa funkciu korekcie tónov a potom funkcia korekcie gama. Potom sa údaje privádzajú do rôznych modulov v súlade s režimom prevádzky. V textovom režime sa tieto obrázky zaregistrujú na modul LAT, v režime Photo, obrazové údaje prijímajú modulom "Chyba diffúzneho" modulu, v režime PC-scan, obrazové dáta prichádzajú priamo do osobného počítača prostredníctvom prístupu DMA.

Pred testovaním vložte niekoľko čistých listov bieleho papiera na expozičné sklo. Je samozrejmé, že optika, B / B pásmo a všeobecne skener uzol zvnútra by mal byť pre-olízal

1. Vyberte v režime TECH
2. Stlačením tlačidla ENTER naskenujte obrázok.
3. Po skenovaní sa vytlačí "CIS Shading Profile" (profil SLOKONE CIS). Príklad takéhoto listu je uvedený nižšie. Nie je potrebné, aby to bola kópia vášho výsledku, ale zatvoriť v obraze.
4. Ak je vytlačený obrázok veľmi odlišný od obrázka uvedeného na obrázku, potom CIS je chybný. Upozornenie - v dolnej časti hlásenia Písomné "Výsledky: OK". To znamená, že systém závažných sťažností na modul CIS nemá č. V opačnom prípade budú uvedené výsledky chýb.

Príklad profilu tlače:

Veľa šťastia!!

Na základe základu sa považujú materiály výrobkov a prednášok Štátnej univerzity v St. Petersburg (LSU), SPBET (LETI) a AXL. Ďakujem.

Materiál pripravený V. Shelenberg

Samostatne zhotovený prvok je citlivý v celom viditeľnom spektrálnom rozsahu, takže svetelný filter sa používa na fotodódy farebných CCD matríc, ktoré preskočí len jednu z troch farieb: červená (červená), zelená (zelená), modrá (modrá) alebo žltá ( Žltá), fialová (purpurová), tyrkysová (azúrová). A zase, neexistujú žiadne takéto filtre v čiernej a bielej matrici CCD.

Zariadenie a princíp pixelu

Pixel sa skladá z p-substrátu potiahnutého transparentným dielektrikom, ktorý spôsobuje ľahkú elektródu, ktorá tvorí potenciálnu jamu.

Svetelný filter môže byť prítomný nad pixelom (používaným v farebných matriciach) a zber šošoviek (používa sa v matriciach, kde citlivé prvky nie sú úplne obsadené povrchu).

Na osvetľovacej elektróde umiestnenej na povrchu kryštálu sa podáva pozitívny potenciál. Svetlo padajúce na pixelu preniká hlboko do polovodičovej štruktúry, ktorá tvorí pár elektrónov. Výsledný elektrón a otvor sú namontované s elektrickým poľom: elektrón sa presunie do skladovacieho priestoru nosičov (potenciálna jama) a otvory prúdia do substrátu.

Nasledujúce charakteristiky sú neoddeliteľné pre pixel:

• Kapacita potenciálnej jamy je množstvo elektrónov, ktoré môžu ubytovať potenciálnu jamu.
• Spektrálna citlivosť pixelu je závislosť citlivosti (pomer veľkosti fotokrurentnosti k veľkosti svetelného prúdu) z vlnovej dĺžky žiarenia.
• Kvantová účinnosť (meraná v percentách) - fyzikálna hodnota rovnajúca sa pomeru počtu fotónov, ktorej absorpcia spôsobila tvorbu kvasarpartiklu, na celkový počet absorbovaných fotónov. V moderných CCD matriciach, táto hodnota dosiahne 95%. Pre porovnanie má ľudské oko kvantovú účinnosť približne 1%.
• Dynamický rozsah - pomer napätia alebo saturačného prúdu k priemernému kvadratickému napätiu alebo prúd tmavého šumu. Merané v dB.

CCD MATRIX A PREPRAVA

CCD matrica je rozdelená do reťazcov a zasa je každý riadok rozbitý na pixeloch. Riadky sú rozdelené medzi sebou, vstavané vrstvy (P +), ktoré neumožňujú prietok obvinení medzi nimi. Ak chcete presunúť dátový paket, paralelný, je to tiež vertikálne (ENG. VCCD) a konzistentné, je to horizontálne (ENG. HCCD) registre.

Najjednoduchší cyklus trojfázového posuvného registra začína skutočnosťou, že k pozitívnemu potenciálu sa dodáva na prvú uzávierku, v dôsledku čoho je tvorená jamka naplnená výslednými elektrónmi. Potom dám druhú uzávierku s potenciálom, vyšším ako na prvom, v dôsledku čoho je v druhom uzávere vytvorená hlbšia potenciálna jama, ktorá prúdi elektróny z prvej uzávierky. Aby bolo možné pokračovať v pohybe poplatku, by mali znížiť potenciálnu hodnotu na druhej bráne, a sať potenciál na treťom mieste. Elektrony prúdia pod tretím uzáverom. Tento cyklus pokračuje z akumulačného miesta na priamo čítaný horizontálny odpor. Všetky elektródy horizontálnych a vertikálnych deštiekových registrov tvoria fázy (fáza 1, fáza 2 a fázy 3).

Klasifikácia CCD-matrice v chromaticite:

• Čierna a biela
• Zafarbený

Klasifikácia CCD-matríc podľa architektúry:

Zelená farba označená fotosenzitívnych buniek, šedý - nepriehľadné oblasti.

Pre CCD matricu sú neoddeliteľné nasledujúce charakteristiky:

• Účinnosť nábytok je pomer počtu elektrónov, ktorí sú nabité na konci cesty k výskytu čísla na začiatku.
• Plnenie koeficient - pomer plochy naplnenej fotosenzitívnymi prvkami do celej plochy fotosenzitívneho povrchu CCD matrice.
• Tmavý prúd je elektrický prúd, ktorý prúdi cez fotosenzitívny prvok v neprítomnosti padajúcich fotónov.
• Hluk čítania je hluk, ktorý sa vyskytuje v schémach konverzie a vylepšenia.

Matice krivky. (Eng. Prenos rámca).

Výhody: Schopnosť brať 100% povrchu s fotosenzitívnymi prvkami; Čas čítania je nižší ako matrica s plným prenosom; Mazanie je menšie ako v PZS-matici s plným prenosom; Má tú výhodu pracovného cyklu v porovnaní s architektúrou plnej ráme: CDS-matica s prenosom rámov po celú dobu zhromažďuje fotóny. Nevýhody: Pri čítaní údajov by mal byť svetelný zdroj pokrytý uzáverom, aby sa zabránilo vzniku mazania; Cesta k presunu náboju je zvýšená, čo negatívne ovplyvňuje účinnosť prevodu nabíjania; Výroba a výroba týchto matríc sú drahšie ako zariadenia na prenos plných rámov.

Matrix s nedoplatkami alebo maticou so stĺpikmi pufrovaním (Eng. Interline-Transfer).
	Výhody: Nie je potrebné aplikovať uzávierku; Neexistuje žiadne mazanie. Nevýhody: Schopnosť naplniť povrch citlivými prvkami najviac 50%. Rýchlosť čítania je obmedzená na rýchlosť registra posunu; Riešenie schopnosti je nižší ako CCD matrice s personálnym a plnohodnotným transferom.

Matrix s priečnym rámom alebo maticou so stĺpikmi pufrovaním (Eng. Interline).

Výhody: Procesy akumulácie a prenosu sú priestorovo oddelené; Poplatok z prvkov akumulácie sa prenáša do registrov prenosu uzavretej na svetle PZS-matrice; Prenos náboja celého obrazu sa vykonáva na 1 takt; Chýbajúce mazanie; Interval medzi expozíciou je minimálny a vhodný na nahrávanie videa. Nevýhody: Schopnosť naplniť povrch citlivými prvkami najviac 50%; Povolenie schopnosti nižšiu, ako je CCD matrice s personálom a prenosom plnej rámu; Zvýšila cestu k presunutiu náboja, čo negatívne ovplyvňuje účinnosť prenosu nabíjania.

Aplikácia CCD matríc

	Vedecká žiadosť pre spektroskopiu; pre mikroskopiu; pre kryštalografiu; pre rádioskopiu; pre prírodné vedy; pre biologické vedy.
	Priestorová aplikácia v teleskopoch; v hviezdnych snímačoch; pri sledovaní satelitov; pri sondovacích planét; bočné a manuálne vybavenie posádky.
	Priemyselná aplikácia overiť kvalitu zvarov; kontrolovať jednotnosť maľovaných povrchov; Študovať odolnosť mechanických výrobkov z opotrebenia; Čítať čiarové kódy; kontrolovať kvalitu výrobkov z obalov.
	Žiadosť o ochranu objektov v bytoch; na letiskách; na stavbách; na pracoviskách; v "Smart" komory rozpoznávajúce tvár človeka.
	Aplikácia vo fotografii v profesionálnych fotoaparátoch; v amatérskych kamerách; v mobilných telefónoch.
	Lekárska aplikácia v rádioskopii; v kardiológii; v mamografii; v zubnom lekárstve; v mikrochirurgii; v onkológii.
	Automatická aplikácia pre automatické uznanie štítku; kontrolovať rýchlosť; kontrolovať transportný prúd; pre prenášanie parkovania; v systémoch policajného dohľadu.

Ako skreslenie nastane pri snímaní pohybujúcich sa objektov na snímač s uzáverom reťazca:

(Lang: 'RU')

Pokračujem v rozhovore o zariadení, ktoré sa začalo v predchádzajúcej publikácii.

Jedným z hlavných prvkov digitálneho fotoaparátu, ktorý ho odlišuje od filmových kamier, je fotosenzitívnym prvkom, tzv. EHP alebo fotosenzitívne Digitálny fotoaparát. Už tam boli spomenuté o matriciach kamier už teraz sa pozrieme na niekoľko ďalších zariadení a princíp práce matrice, hoci celkom povrchovo tak, že nie príliš únavné čitateľa.

V súčasnosti sú väčšina digitálnych fotoaparátov vybavená CCD matrice.

CCD MATRIX. Zariadenie. Princíp prevádzky.

Zvážte vo všeobecných zariadeniach Pzs- matrix.

Je známe, že polovodiče sú rozdelené na polovodičov N-typu a p-typu. V polovodičovom stave typu N-typu existuje prebytok voľných elektrónov, a v polovodičovom stave prebytok pozitívnych obvinení, "otvory" (a následne nedostatok elektrónov). Na interakcii dvoch typov polovodičov a celá mikroelektronika je založená.

Takže prvok Digitálny fotoaparát CCD MATRIX usporiadané nasledovne. Pozri obr. 1:

Fig

Ak nechcete ísť do detailov, potom CCD prvok alebo nabíjacie zariadenie, v anglickej transkripcii: nabíjacie zariadenie - CCD, je kondenzátor TIR (kov-dielektricko-polovodič). Skladá sa z substrátu typu P - vrstva kremíka, izolátora oxidu kremičitého a dosiek elektród. Pri žiadosti o jednu z elektród pozitívneho potenciálu je zóna tvorená zónou vyčerpanou hlavnými nosičmi - otvormi, pretože sú tlačené elektrickým poľom z elektródy vnútrozemia substrátu. Potenciálna jama je teda vytvorená v tejto elektróde, to znamená, že energetická zóna je priaznivá na presunutie nosičov, ktoré nie sú jadrom na ňu - elektróny. Záporný poplatok sa akumuluje v tejto jamke. To môže byť uložené v tejto jamke dosť dlho kvôli nedostatku otvorov v ňom, a preto dôvody rekombinácie elektrónov.

V fotosenzitíne Matrice Elektródy sú polykryštalické kremíkové filmy, transparentné vo viditeľnej oblasti spektra.

Fotóny padli na matricu svetla spadajú do silikónového substrátu, ktoré v nej tvoria pár diery. Otvory, ako je uvedené vyššie, posun nasadené vklady a elektróny sa hromadia v potenciálnej jamke.

Akumulovaný náboj je úmerný počtu fotiek padajúcich na prvok, t.j. intenzitu svetelného toku. Matrica teda vytvára nabíjaciu úľavu, ktorá zodpovedá optickému obrazu.

Pohyblivé poplatky v CCD matrici.

Každý CCD prvok má niekoľko elektród, na ktoré sa podávajú rôzne potenciály.

Pri podávaní na susednú elektródu (pozri obr. 3) potenciálu väčšieho ako na tejto elektróde, je pod ním vytvorená hlbšia potenciálna jama, ktorá posunie poplatok z prvej potenciálnej jamy. Poplatok sa teda môže pohybovať z jednej CCD bunky na druhú. CCD prvok znázornený na obrázku 3 sa nazýva trojfázová, existuje aj 4 fázové prvky.

Obr. Schéma trojfázového prístroja s nabíjacím vzťahom - register posunu.

Pre konverziu obvinení na súčasné impulzy (fotokurrent) sa používajú poradia sekvenčných regálov (pozri obr .4). Takýto posuvný register je radom PZD prvkov. Amplitúda súčasných impulzov je úmerná hodnote prenášaného poplatku a je úmerná klesajúcemu svetlu. Súčasná sekvencia impulzov vytvorená pri čítaní sekvencie nabíjania sa potom privádza do vstupu zosilňovača.

Pravidlá blízke ostatným PZD prvky sú kombinované do PZS-matica. Práca takejto matice je založená na vytváraní a prenosu miestneho poplatku v potenciálnych studniach vytvorených elektrickým poľom.

Obr.5.

Poplatky všetkých prvkov PZS registra sú synchrónne presunuté do susedných prvkov PZD. Náboj, ktorý bol v poslednej bunke vstupuje do výstupu z registra a potom privádzaný do vstupu zosilňovača.

Vstupom registra sekvenčného posunu je dodaný poplatky kolmo na registre radenia, ktoré sa spolu nazývajú register paralelného posunu. Paralelné a sekvenčné šmykové registre a tvoria CCD matricu (pozri obr .4).

Kolmé na registre sekvenčného registra sa nazývajú kolóny.

Sťahovacie poplatky paralelného registra je prísne synchronizované. Všetky obvinenia z jedného riadku sú posunuté súčasne do susedného. Poplatky za posledný riadok spadajú do sériového registra. V jednom pracovnom cykle sa teda línia poplatkov z paralelného registra pripadá na vstup konzistentného, \u200b\u200buvoľnenie miesta pre novovytvorené poplatky.

Práca sériových a paralelných registrov je synchronizovaná s hodinovým generátorom. Časť digitálne matrice kamery Tiež zahŕňal mikroobvod, ktorý dodáva možnosti potenciálu na registre prenosové elektródy a ich prevádzku.

EOP tohto typu sa nazýva matrica s plnou rámec (plno-rám CCD-matrix). Pre jeho prevádzku je potrebné mať ľahké veko, ktoré najprv otvára ESA na vystavenie svetlu, potom, keď sa počet fotónov potrebných na hromadenie dostatočného nabitia v prvkach matrice, zatvára zo svetla. Tento kryt je mechanický uzávierka, ako vo filmových kamerách. Absencia takejto uzávierky vedie k tomu, že keď sa obvinenia pohybujú v registri posunu, bunky sa naďalej otvárajú svetlom, pridávajú ďalšie elektróny na náboj každého pixelu, ktoré nezodpovedajú svetelnému prúdu tohto bodu . To vedie k "prázdnemu" narušeniu, na skreslenie výsledného obrazu.

Predajcovia teraz ponúkajú obrovský výber fotoaparátov pre video dohľad. Modely sa líšia nielen bežnými parametrami pre všetky komory - ohnisková vzdialenosť, uhol pohľadu, fotosenzitivity atď., Ale aj rôzne značkové "čipy", ktoré sa každý výrobca snaží vybaviť svoje zariadenia.

Preto stručný opis charakteristík video monitorovacích kamier je desivým zoznamom nezrozumiteľných termínov, napríklad: 1 / 2.8 "2.4MP CMOS, 25 / 30FPS, OSD menu, DWDR, ICR, AWB, AGC, BLC, 3DNR, SMART IR, IP67, 0,05 LUXa to nie je všetko.

V predchádzajúcom článku sme zostali na video štandardoch a klasifikáciách fotoaparátu v závislosti od nich. Dnes budeme analyzovať hlavné charakteristiky kamier pre video dohľad a rozlúštiť označenia špeciálnych technológií používaných na zlepšenie kvality video signálu:

1. Hodnota a pozorovací uhol
2. Clona (číslo f) alebo svetlo objektívu
3. Nastavenie clony (AUTOFRAGMA)
4. Elektronická uzávierka (AES, Rýchlosť uzávierky, Expozícia)
5. Citlivosť (fotosenzitivita, minimálne osvetlenie)
6. IK Ochranné triedy (vandal-dôkaz, anti-vandal) a IP (vlhkosť a prach)

Typ matice (CCD CCD, CMOS CMOS)

Existujú 2 typy matrice kamery video Surveillance: CCD (v ruštine - CCD) a CMOS (v ruštine - CMOS). Vyznačujú sa zariadením a princípom účinku.

CCD.	CMOS.
Sekvenčné čítanie zo všetkých matricových buniek	Ľubovoľné čítanie z matricových buniek, ktoré znižujú riziko škvŕn - vzhľad zvislého vypúšťania bodových svetelných zdrojov (lampy, lampy)
Slabý hluk	Vysoký hluk v dôsledku tzv. Tempo prúdy
Vysoká dynamická citlivosť (vhodnejšie na snímanie pohybujúcich sa objektov)	Účinok "spustenej uzávierky" - pri snímaní rýchlo sa pohybujúcich predmetov môžu nastať horizontálne pruhy, skreslenie obrazu
Crystal sa používa len na umiestnenie fotosenzitívnych prvkov, zvyšné čipy by mali byť umiestnené samostatne, čo zvyšuje veľkosť a náklady na komory	Všetky čipy môžu byť umiestnené na jeden kryštál, ktorý robí výrobu kamier s matricami CMOS, jednoduché a lacné
Prostredníctvom použitia oblasti matricovej plochy len podľa citlivých prvkov sa zvýši účinnosť jeho použitia - prístup k 100%	Nízka spotreba energie (takmer 100-krát menšia ako CCD matice)
Drahá a zložitá výroba	Rýchlosť

Po dlhú dobu sa verilo, že CCD Matrix poskytuje oveľa kvalitný obraz ako CMOS. Moderné matrice CMOP sú však často často horšie ako CCD, najmä ak nie sú príliš vysoké nároky na systém video monitorovania.

Veľkosť matice

Označuje veľkosť matrice diagonálne v palcoch a je napísaná vo forme zlomku: 1/3 ", 1/2", 1/4 "a tak ďalej.

Štandardne verí, že väčšia veľkosť matice, tým lepšie: menej hluku, jasnejší obraz, väčší uhol preskúmania. V skutočnosti však najlepšia kvalita obrazu neposkytuje veľkosť matice, ale veľkosť jeho oddelenej bunky alebo pixelu - Čím je viac, tým lepšie. Preto pri výbere fotoaparátu pre video monitorovanie, musíte zvážiť veľkosť matrice spolu s počtom pixelov.

Ak matrice s rozmermi 1/3 "a 1/4" majú rovnaký počet pixelov, potom v tomto prípade matice 1/3 ", prirodzene, poskytne najlepší obraz. Ale ak sú viac pixelov, potom potrebujete Ak chcete odobrať kalkulačku a vypočítajte približnú veľkosť pixlov.

Napríklad z nižšie uvedených výpočtov je možné vidieť veľkosť matricovej bunky, že v mnohých prípadoch veľkosť pixelu na 1/4 matrice "sa ukáže, že je väčšia ako na matrici 1/3, a preto obraz videa z 1/4 ", hoci je to menej podľa veľkosti, bude to lepšie.

Veľkosť matice	Počet pixelov (miliónov)	Veľkosť buniek (μm)
1/6	0.8	2,30
1/3	3,1	2,35
1/3,4	2,2	2,30
1/3,6	2,1	2,40
1/3,4	2,23	2,45
1/4	1,55	2,50
1 / 4,7	1,07	2,50
1/4	1,33	2,70
1/4	1,2	2,80
1/6	0,54	2,84
1 / 3,6	1,33	3,00
1/3,8	1,02	3,30
1/4	0,8	3,50
1/4	0,45	4,60

Hodnota a pozorovací uhol

Tieto parametre majú veľký význam pri výbere video monitorovacieho kamery a úzko súvisia s ostatnými. V skutočnosti je ohnisková vzdialenosť objektívu (často označená f) je vzdialenosť medzi šošovkou a matricou.

V praxi sa ohnisková vzdialenosť určuje uhol a rozsah fotoaparátu:

• Čím menšia je ohnisková vzdialenosť, širší uhol pohľadu a menej podrobnosti možno zvážiť na objektoch nachádzajúcich sa preč;
• Čím väčšia je ohnisková vzdialenosť, uhol prehľadu kamkordéra a podrobnejší obraz vzdialených objektov.

Ak potrebujete všeobecný prehľad o nejakom námestí, a chcete na to použiť čo najmenej kamery - kúpiť kameru s malou ohniskovou vzdialenosťou a podľa toho široký uhol pohľadu.

Ale v tých oblastiach, kde podrobné pozorovanie vyžaduje relatívne malú plochu, je lepšie umiestniť fotoaparát so zvýšenou ohniskovou dĺžkou odoslaním na pozorovací objekt. To sa často používa na couss supermarketov a bánk, kde je potrebné vidieť nominálny účet a ďalšie podrobnosti o výpočtoch, ako aj pri vstupe do parkovania a iných stránok, kde je potrebné rozlíšiť číslo vozidla vzdialenosť.

Najčastejšia ohnisková vzdialenosť je 3,6 mm. Približne zodpovedá rohu prehľadu ľudského oka. Kamery s takou ohniskovou vzdialenosťou sa používajú na video dohľad v malých izbách.

V nasledujúcej tabuľke - informácie a vzťahy ohniskovej vzdialenosti, uhla pohľadu, vzdialenosti rozpoznávania atď. Pre najbežnejšie zameranie. Čísla sú približné, pretože závisia nielen z ohniskovej vzdialenosti, ale aj iných parametrov optiky fotoaparátu.

V závislosti od šírky uhla sledovania pre video dohľad je obvyklé rozdeliť na:

• obyčajný (prehľad uhol 30 ° -70 °);
• široký uhol (prehľad uhol od približne 70 °);
• dlhé zaostrenie (prehľad uhol je menší ako 30 °).

List F, len zvyčajne názov, je tiež označený objektívom - takže pri čítaní charakteristík, venovať pozornosť - v ktorom sa používa kontextový parameter.

Typ objektívu

Fixné (monofocal) objektív - najjednoduchšie a lacné. Hodnotaná vzdialenosť je upevnená a nie je možné zmeniť.

Na adrese varifokálne (varifokálne) šošovky Môžete zmeniť ohniskovú vzdialenosť. Jeho konfigurácia je vyrobená manuálne, zvyčajne, keď je fotoaparát inštalovaný v mieste streľby av budúcnosti - v prípade potreby.

Šošovky s transpodrobou alebo priblížením Poskytnite tiež schopnosť zmeniť ohniskovú vzdialenosť, ale na diaľku kedykoľvek. Zmena ohniskovej vzdialenosti sa vykonáva pomocou elektrického pohonu, takže sa nazývajú aj motorizované šošovky.

"Rybie oko" (Fisheye, Fishhai) alebo panoramatické šošovky umožňuje inštalovať iba jednu komoru a dosiahnuť 360 ° prehliadač.

Výsledkom je, že výsledný obraz má bublinový účinok - rovné čiary sú skrútené, vo väčšine prípadov vám komory s takýmito šošovkami umožňujú oddeliť jeden spoločný panoramatický obraz do niekoľkých oddelených, s nastavením na známe ľudské oko vnímanie.

Šošovka Umožnite vám vykonať skrytý video dohľad kvôli jeho miniatúrnej veľkosti. V skutočnosti, pinhole kamera nemá objektív, ale namiesto toho miniatúrny otvor. Na Ukrajine je používanie skrytého video dohľadu vážne obmedzené, ako aj predaj zariadení.

Toto sú najbežnejšie typy objektívu. Ale ak idete hlboko, šošovky sú tiež rozdelené do iných parametrov:

Clona (číslo f) alebo svetlo objektívu

Určuje schopnosť fotoaparátu odstrániť vysoko kvalitný obraz v zlých svetelných podmienkach. Čím väčšia je číslo f, tým menej je otvor otvorený a čím väčšie je osvetlenie požadované fotoaparátom. Čím menšia je otvor, tým viac je otvor otvorený, a kamkordér môže poskytnúť jasný obraz aj so zlým osvetlením.

List F (zvyčajne riadok) je tiež označený ohniskovou vzdialenosťou, takže pri čítaní charakteristík, venovať pozornosť - v ktorej sa používa parameter kontextu. Napríklad na obrázku nad otvor je indikovaný malým f.

Upevňovací šošovka

Na upevnenie objektívu na kamkordér existujú 3 typy upevňovacích prvkov: C, CS, M12.

• Zapínanie C sa teraz používa zriedka. Tammy C je možné nainštalovať na fotoaparáte s držiakom CS pomocou špeciálneho krúžku.
• CS Mount je najbežnejší typ. Šošovky CS sú nekompatibilné s CAMERA.
• Tvarovanie M12 sa používa pre malé šošovky.

Nastavenie membrány (auto-membrána), ARD, ARD

Membrána je zodpovedná za tok svetla na matrici: s vystuženým svetelným prúdom, sa zužuje, zabráni tomu, aby sa týmto spôsobom otočil obraz, a s nedostatočným osvetlením, naopak, je odhalené tak, že viac svetla matrica.

Existujú dva veľké skupiny fotoaparátov rozlišujúcich: s pevnou membránou (Tu môžete atribútovať kamery bez neho) a s nastaviteľným.

Nastavenie membrány v rôznych video monitorovacích kamier môže byť vykonaná:

• Manuálne.
• Automaticky Kamkordér s DC, na základe množstva svetla padajúceho na matricu. Takáto automatická membránová úprava (ARD) je indikovaná ako DD (Drive) alebo DD / DC.
• Automaticky Špeciálny modul zapustený do šošovky a sledovacieho svetla prúdu prechádzajúcej relatívnym otvorom. Táto metóda ARD v špecifikáciách kamkordéra je indikovaná ako VD (Video Drive). Je účinný aj pri vstupe do objektívu priameho slnečného žiarenia, ale kamerové kamery sú drahšie.

Elektronická uzávierka (AES, rýchlosť uzávierky, rýchlosť uzávierky, uzávierky)

Na rôznych výrobcov môže byť tento parameter určený ako automatická elektronická uzávierka, výňatok alebo rýchlosť uzávierky, ale v skutočnosti znamená to isté - čas, počas ktorého je svetlo vystavené na matrici. Zvyčajne sa vyjadruje vo forme 1/50-1 / 100000s.

Účinok elektronického uzávierky je niečo podobné s automatickým nastavením membrány - upravuje ľahkú citlivosť matrice, aby ju nastavila pod úrovňou osvetlenia miestnosti. Na obrázku nižšie môžete vidieť kvalitu obrazu v podmienkach nedostatočného osvetlenia pri rôznych rýchlostiach uzávierky (v manuálnom nastavení obrázku, zatiaľ čo AES to robí automaticky).

Na rozdiel od príboru nastavenia sa vyskytuje nastavením svetelného toku padajúceho na matricu, ale nastavením rýchlosti uzávierky, trvanie akumulácie elektrického nabitia na matrici.

ale možnosti elektronického uzávierky sú oveľa slabšie ako automatické nastavenie membrány, Preto na otvorených priestoroch, kde sa úroveň osvetlenia zmení z Twilight na jasné slnečné svetlo, je lepšie používať fotoaparáty s ARD. Videokamery s elektronickou uzávierkou sú optimálne pre miestnosti, kde sa úroveň osvetlenia mierne zmení.

Charakteristiky elektronickej uzávierky sa nelíšia od rôznych modelov. Užitočné vlastnosti je možnosť manuálneho nastavenia rýchlosti uzávierky (výňatky), pretože nízke hodnoty sa automaticky zobrazujú v podmienkach zlého osvetlenia, čo vedie k mazaciemu obrazu pohybujúcich sa objektov.

Sens-up (alebo DSS)

To je funkcia akumulácie náboja matrice v závislosti od úrovne osvetlenia, to znamená, že zvyšuje citlivosť na úkor rýchlosti. Je potrebné strieľať vysoko kvalitný obraz v zlých svetelných podmienkach, pri sledovaní vysokorýchlostných udalostí nie je kritické (na objekt pozorovania nie sú žiadne rýchle pohybujúce sa objekty).

Je úzko súvisí s rýchlosťou uzávierky opísanej vyššie (EXERPT). Ak je však rýchlosť uzávierky vyjadrená v dočasných jednotkách, potom sa Sens-Up je v pomere zvýšenia expozície (XN): Čas akumulácie (rýchlosť uzávierky) sa zvyšuje v n-krát.

Rozhodnutie

Téma rozlíšenia video monitorovacích kamier sme boli trochu dotknutí v poslednom článku. Rozlíšenie fotoaparátu je v skutočnosti veľkosť výsledného obrazu. Meria sa buď v TVL (televízne linky) alebo v pixeloch. Čím viac rozlíšení, tým viac informácií môžete zvážiť na videu.

Povolenie kamkordéra v TVL - Toto je počet zvislých čiar (prechody jasu), umiestnené na obrázku horizontálne. Je to považované za presnejšie, pretože dáva predstavu o veľkosti obrazu na výstup. Keďže povolenie v megapixeloch, uvedené v dokumentácii výrobcu, môže vstúpiť do kupujúceho v zmätku - často sa nevzťahuje na veľkosť finálneho obrazu, ale k počtu pixelov na matrici. V tomto prípade musíte venovať pozornosť takýmto parametrom ako "efektívny počet pixelov"

Povolenie v pixeloch - Toto je veľkosť horizontálnych a vertikálnych obrázkov (ak je uvedená vo forme 1280 × 960) alebo celkový počet pixelov na obrázku (ak je označený ako 1 MP (megapixel), 2 MP atď. ). V skutočnosti je povolenie v megapixeloch veľmi jednoduché: musíte vynásobiť počet pixelov horizontálne (1280) podľa množstva vertikálnym (960) a vydelený 1 000 000. Celkom 1280 × 960 \u003d 1,23 MP.

Ako prepočítať TVL v pixeloch a naopak? Neexistuje žiadny presný rekalulačný vzorec. Ak chcete určiť rozlíšenie videa v TVL, musíte použiť špeciálne testovacie tabuľky pre videokamery. Pre približný pohľad na vzťah môžete použiť tabuľku:

Účinné pixely

Ako sme už povedali vyššie, často veľkosť v megapixeloch, uvedená v charakteristikách kamkordéra, nedáva presné znázornenie rozlíšenia výsledného obrazu. Výrobca označuje počet pixelov na matrici (senzor) fotoaparátu, ale nie všetky sú zapojené do vytvorenia obrázku.

Parameter "číslo (číslo) účinných pixelov" preto bolo zavedené, čo práve ukazuje, koľko pixelov tvorí konečný obraz. Najčastejšie to zodpovedá skutočnému povoleniu výsledného obrazu, hoci existujú výnimky.

IR (infračervené) osvetlenie, IR

Umožňuje strieľať v noci. Možnosti matrice (senzor) video monitorovacích kamier sú oveľa vyššie ako ľudské oko - napríklad kamera môže "vidieť" v infračervenom žiarení. Táto vlastnosť začala používať na natáčanie v noci a na nečlenenie / slabo vylúčených izbách. Keď sa dosiahne určité nízke osvetlenie kamkordéra, prepne sa do režimu snímania v infračervenom rozsahu a zahŕňa IR osvetlenie (IR).

IR LED diódy sú zapustené do komory takým spôsobom, že svetlo od nich nespadá do objektívu fotoaparátu a osvetľuje uhol jeho preskúmania.

Obraz získaný v podmienkach slabého osvetlenia pomocou infračerveného osvetlenia je vždy čierna a biela. Farebné kamery, ktoré podporujú nočné snímanie, sa tiež pohybuje do čiernobielu a bieleho režimu.

Hodnoty IR osvetlenia vo video kamerách sú zvyčajne uvedené v metroch - t.j. Koľko metrov od podsvietenia fotoaparátu vám umožní získať čistý obraz. IR osvetlenie s veľkým rozsahom sa nazýva IR reflektor.

Čo je Smart Ir, Smart Ir?

Smart IR osvetlenie (Smart IR) vám umožňuje zvýšiť alebo znížiť výkon infračerveného žiarenia v závislosti od vzdialenosti k objektu. To sa robí tak, že objekty, ktoré sa približujú k fotoaparátu, neboli lemované videom.

IR filter (ICR), deň / nočný režim

Použitie infračerveného osvetlenia na natáčanie v noci má jednu vlastnosť: Matrica z takýchto kamier sa vyrába so zvýšenou citlivosťou na infračervený rozsah. To vytvára problém pre natáčanie počas denného času, pretože matrica zaregistruje infračervené spektrum a popoludní, čo narúša normálnu farbu výsledného obrazu.

Preto takéto kamery fungujú v dvoch režimoch - deň a noci. Deň matrice zatvorí mechanický infračervený filter (ICR), ktorý odreže infračervené žiarenie. V noci sa filtra posúva, čo umožňuje, aby sa lúče IR spektra voľne spadali do matrice.

Niekedy sa prepínanie deň / nočný režim implementuje programovo, ale takéto riešenie poskytuje menej kvalitných obrázkov.

Filter ICR môže byť inštalovaný v komorách bez infračerveného osvetlenia - na odrezanie infračerveného spektra počas denného a zlepšenia reprodukcie farieb videa.

Ak nie je IGR FILTER v komore, pretože to bolo pôvodne nie je určené na natáčanie v noci, nie je možné pridať nočné snímanie, jednoducho zakúpením samostatného modulu s IR osvetlenie. V tomto prípade bude výrazne skreslená farba dňa videa.

Citlivosť (fotosenzitivita, minimálne osvetlenie)

Na rozdiel od fotoaparátu, kde fotosenzitivita vyjadruje parameter ISO, fotosenzitivita video monitorovacích kamier je najčastejšie je vyjadrená v apartmánoch (LUX) A znamená minimálne osvetlenie, pri ktorom je fotoaparát schopný dať video obrazu dobrej kvality - číry a bez hluku. Čím nižšia hodnota tohto parametra, tým vyššia je citlivosť.

Kamery pre video dohľad sú vybrané v súlade s týmito podmienkami, v ktorých sú plánované, ktoré majú byť prevádzkované: napríklad, ak je minimálna citlivosť komory 1 luxus, potom sa číry obraz v noci bez ďalšieho infračerveného osvetlenia nebude schopný získať od toho.

Podmienka	Úroveň svetla
Prirodzené osvetlenie na ulici v bezmobrýk slnečný deň	viac ako 100.000 sady
Prírodné osvetlenie na ulici na slnečnom dni s ľahkými mrakmi	70 000 luxov
Prírodné osvetlenie na ulici v zamračené počasie	20 000 luxov
Obchody, supermarkety:	750-1500 LUX
Úrad alebo obchod:	50-500 luxov
Hotely:	100-200 luxov
Parkovanie motorových vozidiel, komoditné sklady	75-30 lux
Súmrak	4 lux
Dobre osvetlená diaľnica v noci	10 luxov
Miesta divákov v divadle:	3-5 luxov
Nemocnica v noci, hlboký súmrak	1 lux
Spln	0.1 - 0,3 suita
Mesačná noc (štvrtina mesiaca)	0,05 lux
Jasná noc	0,001 lux
Cloud noci	0,0001 lux

Pomer signálu / hluku (S / N) definuje kvalitu video signálu. Zvuky na videu sa objavujú v dôsledku zlého osvetlenia a vyzerajú ako farba alebo čiernobiely sneh alebo zrnitosť.

Parameter sa meria v decibeloch. Na obrázku nižšie je už dosť dobrá kvalita obrazu už na 30 dB, ale v moderných komorách na získanie vysoko kvalitného videa s / n by nemalo byť menšie ako 40 dB.

DNR SUBY SUPHOUS (3D-DNR, 2D-DNR)

Prirodzene, problém prítomnosti hluku vo videu nebola ignorovaná výrobcami. V súčasnosti existujú dva technológie na potlačenie hluku v obraze a zodpovedajúce zlepšenie obrazu:

• 2-DNR. Staršia a menej dokonalá technológia. V podstate sa zvuky odstránia len do blízkosti plánu, okrem toho, niekedy je obraz v dôsledku čistenia mierne mazaný.
• 3-DNR. Najnovšia technológia, ktorá pracuje na komplexnom algoritme a odstraňuje nielen susedné zvuky, ale aj sneh a zrnitosť na vzdialenom pozadí.

Rámová frekvencia, FPS (prietok)

Frekvencia rámu ovplyvňuje hladký obraz videa - tým vyššie je vyššia. Na dosiahnutie hladkého obrazu sa vyžaduje frekvencia aspoň 16-17 rámov za sekundu. PAL a SECAM Normy Podpora rámcovej frekvencie na 25 K / S a NTSC Standard je 30 K / s. Profesionálne fotoaparáty môžu dosiahnuť 120 k / s a \u200b\u200bvyššie.

Treba však mať na pamäti, že čím vyššia je frekvencia rámov - čím viac priestoru je potrebné uložiť video a tým viac prenosového kanála sa načíta.

Kompenzácia osvetlenia (HLC, BLC, WDR, DWDDR)

Problémy so spoločným video Surveillance sú:

• samostatné jasné predmety vstupujúce do rámčeka (svetlomety, lampy, svetlá), ktoré rozširujú časť obrazu, a preto, že je nemožné zvážiť dôležité detaily;
• príliš svetlé osvetlenie v pozadí (Sunny Street za dverami miestnosti alebo mimo okna a podobne), proti ktorým sa objavia najbližšie objekty príliš tmavé.

Na ich riešenie existuje niekoľko funkcií (technológie) používané v kontrolných komorách.

HLC - Svetlá kompenzácia osvetlenia. Porovnajte:

BLC - kompenzácia pre zadné osvetlenie. Je implementovaný zvýšením expozície celého obrazu, v dôsledku toho, ktoré predmety v popredí sa stanú ľahšie, ale zadné pozadie sa získa príliš svetlo, nie je možné zvážiť podrobnosti o ňom.

WDR (niekedy sa nazýva HDR) - široký dynamický rozsah. Používa sa tiež na kompenzáciu zadného osvetlenia, ale efektívnejšie ako BLC. Pri používaní WDR, všetky objekty na videu majú približne rovnaký jas a jasnosť, ktorá podrobne umožňuje zvážiť nielen popredie, ale aj vzadu. To sa dosahuje z dôvodu, že fotoaparát berie obrázky s rôznymi expozíciami a potom ich kombinuje, aby získali rám s optimálnym jasom všetkých objektov.

D-WDR - Implementácia softvéru širokého dynamického rozsahučo je trochu horšie ako plné WDR.

IK Ochranné triedy (vandal-dôkaz, anti-vandal) a IP (vlhkosť a prach)

Tento parameter je dôležitý, ak si vyberiete fotoaparát pre vonkajší video sledovanie alebo miestnosť s vysokou vlhkosťou, prachom a tak ďalej.

IP triedy - Toto je ochrana pred požitím cudzích predmetov rôznych priemerov, vrátane prachových častíc, ako aj ochrany vlhkosti. TriedyIk - Toto je anti-vandal obrany, t.j. z mechanického nárazu.

Najbežnejšie medzi externými kamerovými kamerami tried ochrany sú IP66, IP67 aIK10.

• Ochrana triedy IP66.: Fotoaparát je úplne prachotesný a chránený zo silných vodných trysiek (alebo morských vĺn). Vo vnútri vody spadá do menších množstiev a neporušuje kamkordér.
• Trieda ochrany IP67.: Fotoaparát je úplne prachotesný a môže odolať krátkodobého plného ponorenia pod vodou alebo dlhú dobu pod snehom.
• Anti-Vandal Security Class IK10.: Komorný orgán vydrží 5 kg nákladu s výškou 40 cm (fúkania 20 j).

Skryté zóny (maska \u200b\u200bna ochranu osobných údajov)

Niekedy je potrebné skryť pred pozorovaním a zaznamenať niektoré oblasti, ktoré patria do zorného poľa fotoaparátu. Najčastejšie je spojené s ochranou súkromia. Niektoré modely fotoaparátu vám umožňujú nastaviť parametre niekoľkých takýchto zón zatvorením určitej časti alebo časti obrázka.

Napríklad na obrázku nižšie na obrázku z fotoaparátu sú okná susedného domu skryté.

Ďalšie vlastnosti video monitorovacích kamier (DIS, AGC, AWB, atď.)

OSD Menu - Schopnosť manuálne nastaviť sadu parametrov fotoaparátu: expozícia, jas, ohnisková vzdialenosť (ak existuje taká možnosť), atď.

- streľba v zlých osvetlenie bez infračerveného osvetlenia.

Dis. - Funkcia stabilizácie obrazu z fotoaparátu pri snímaní vibrácií alebo pohybu

Technológia exir. - Infračervená osvetľovacia technológia vyvinutá spoločnosťou Hikvision. Vďaka tomu existuje veľká účinnosť podsvietenia: veľký rozsah s menšou spotrebou energie, rozptyl atď.

AWB. - Automatické nastavenie vyváženia bielej v obraze tak, že reprodukcia farieb je čo najbližšie k prirodzenému, viditeľnému ľudskému oku. Najmä relevantné pre priestory s umelým osvetlením a rôznymi svetelnými zdrojmi.

AGC (ARU) - Automatické nastavenie zisku. Používa sa na zabezpečenie toho, aby bol výstupný video tok z kamier vždy stabilný, bez ohľadu na pevnosť vstupného video toku. Najčastejšie sa vylepšovanie videosignálu vyžaduje v podmienkach nízkeho svetla a zníženie je naopak, s príliš silným osvetlením.

Detektor pohybu - Vďaka tejto funkcii môže byť fotoaparát aktivovaný a nahraný len vtedy, keď sa vyskytne pohyb pri pozorovacom objekte, ako aj prenášanie alarmu, keď sa detektor spustí. Pomáha ušetriť priestor pre ukladanie videa na DVR, vyložiť kanál streamingu videa a organizujte upozornenie personálu o zaradení.

Vstup kamery - Toto je schopnosť povoliť fotoaparát, spustite nahrávanie videa, keď sa vyskytne akúkoľvek udalosť: Spustite pripojený snímač pohybu alebo iný senzor pripojený k nemu pripojený.

Výkon alarmu Umožňuje spustiť reakciu na zaznamenanú akciu zaznamenanú kameru, napríklad umožniť sirénu, pošlite upozornenie poštou alebo SMS atď.

Nenašiel som charakteristiku, ktorú ste hľadali?

Snažili sme sa zhromaždiť všetky často vyskytujúce vlastnosti fotoaparátu pre video dohľad. Ak ste tu nenašli vysvetlenie nejakého nepochopiteľného parametra pre vás - písať v komentároch, pokúsime sa tieto informácie pridať do článku.

internetová stránka