Principios de las cámaras digitales
La cámara digital consta de lente, CCD, A/D (convertidor analógico a digital), MPU (microprocesador), memoria integrada, LCD (cristal líquido pantalla), PC Se compone de tarjeta (almacenamiento móvil) e interfaz (interfaz de computadora, interfaz de TV). Por lo general, se instalan en la cámara digital, pero, por supuesto, algunas cámaras digitales tienen la pantalla LCD separada del cuerpo de la cámara.
El principio de funcionamiento de una cámara digital es el siguiente: cuando se presiona el obturador, la lente enfoca la luz en el dispositivo fotosensible CCD (Charge Coupled Device) es un dispositivo semiconductor que reemplaza la película en las cámaras comunes. Posición, su función es convertir señales ópticas en señales eléctricas. De esta forma, lo que obtenemos es una imagen electrónica correspondiente a la escena de la filmación, pero no se puede enviar a la computadora para su procesamiento inmediato. La señal analógica debe convertirse en una señal digital de acuerdo con los requisitos de la computadora. Para realizar este trabajo se utilizan dispositivos ADC (convertidor analógico a digital). A continuación, la MPU (microprocesador) comprime la señal digital y la convierte a un formato de imagen específico, como el formato JPEG. Finalmente, los archivos de imágenes se almacenan en la memoria incorporada. En este punto, se ha completado el trabajo principal de la cámara digital y lo siguiente que debe hacer es ver las fotografías tomadas a través de la pantalla LCD (pantalla de cristal líquido). Algunas cámaras digitales utilizan almacenamiento extraíble para ampliar la capacidad de almacenamiento, como tarjetas de PC o disquetes. Además, se proporcionan interfaces para conectar computadoras y televisores. Ahora, hablemos de ello en detalle:
1. Lente:
Casi todos los lentes de las cámaras digitales tienen una distancia focal corta. Si observa el logotipo de la lente de una cámara digital, puede encontrar algo como "f=6 mm", ¡pero su distancia focal es de sólo 6 mm! De hecho, esta distancia focal es diferente a la de las cámaras tradicionales. F=6 mm equivale a una lente de 50 mm en una cámara normal (una cámara es diferente de una cámara). ¿Qué está sucediendo? Resulta que, en nuestra impresión, la lente estándar, la lente gran angular, la lente teleobjetivo y la lente ojo de pez son todas para cámaras normales de 35 mm. Se utilizan para fotografía general, fotografía de paisajes, fotografía de retratos y fotografía especial respectivamente. Varios lentes tienen diferentes distancias focales, diferentes ángulos de disparo y diferentes efectos de disparo. Sin embargo, una condición para que la distancia focal determine el ángulo de visión es el tamaño de la imagen. El tamaño de imagen de una cámara normal de 35 mm es de 24 mm × 36 mm (película), mientras que el tamaño de imagen de un CCD en una cámara digital es menos del doble o incluso diez veces ese tamaño. Se puede lograr el mismo ángulo de visión si el tamaño de la imagen es más pequeño. Por lo tanto, la lente de 6 mm mencionada anteriormente es equivalente a la lente de distancia focal de 50 mm de una cámara normal. Por lo tanto, al comprar una cámara digital, no necesitamos preocuparnos por la distancia focal real de la cámara digital, solo debemos referirnos a la distancia focal convertida a una lente de cámara de 35 mm.
2.CCD:
Las cámaras digitales utilizan CCD para reemplazar la película de las cámaras tradicionales. Por lo tanto, la tecnología CCD se ha convertido en la tecnología clave de las cámaras digitales. La clave para evaluar la calidad de las cámaras digitales es una base importante. CCD es la abreviatura de dispositivo acoplado de carga, que se denomina dispositivo acoplado de fotocarga. Es un dispositivo optoelectrónico de superficie fabricado con tecnología microelectrónica, que puede realizar la función de conversión fotoeléctrica. Es ampliamente utilizado en cámaras fotográficas, cámaras digitales y escáneres. Las cámaras utilizan CCD de matriz de puntos, los escáneres utilizan CCD de matriz de puntos y las cámaras digitales utilizan tanto CCD de matriz de puntos como CCD de matriz de líneas. Las cámaras digitales generales utilizan CCD de matriz de puntos y las cámaras digitales de escaneo que se especializan en fotografiar objetos estáticos utilizan líneas. -CCD de matriz, sacrificando tiempo a cambio de una resolución extremadamente alta (hasta 8400×6000) comparable a la de una película tradicional. Hay muchas unidades fotosensibles en el dispositivo CCD, que pueden convertir la luz en cargas para formar imágenes electrónicas correspondientes a la escena. Cada unidad fotosensible corresponde a un píxel de la imagen. Cuantos más píxeles, más clara será la imagen. Si queremos mejorar la claridad de las imágenes, debemos aumentar el número de unidades fotosensibles CCD. Las especificaciones de las cámaras digitales suelen ofrecer varias resoluciones al mismo tiempo, como 640×480 y 1024×768. El producto de la resolución más alta es 786432 (1024×768), que es el número aproximado de 850.000 píxeles en la unidad fotosensible CCD. Entonces, cuando vemos las palabras "CCD de 850.000 píxeles", podemos estimar la resolución máxima de la cámara digital.
Muchas de las primeras cámaras digitales adoptaron la resolución anterior, que puede proporcionar suficientes píxeles para la visualización de la computadora, porque las resoluciones de la mayoría de las tarjetas gráficas de computadora son 640 × 480, 800 × 600 y 1024 × 768, 1152 × 864. , etc. El CCD por sí solo no puede distinguir colores, es sólo un convertidor fotoeléctrico. Hay muchas formas de lograr fotografías en color, incluida la aplicación de CFA (matriz de filtros de color) en la superficie de un dispositivo CCD o el uso de un sistema espectroscópico para separar la luz en tres colores: rojo, verde y azul, que son recibidos por tres CCD. respectivamente.
3. Convertidor analógico a digital:
El convertidor A/D también se denomina ADC (convertidor analógico a digital), es decir, convertidor analógico a digital. Es un dispositivo que convierte señales eléctricas analógicas en señales eléctricas digitales. Los principales indicadores del convertidor A/D son la velocidad de conversión y la precisión de la cuantificación. La velocidad de conversión se refiere al tiempo necesario para convertir una señal analógica en una señal digital. Debido a la gran cantidad de píxeles en las imágenes de alta resolución, la velocidad de conversión es muy alta y, en consecuencia, el precio de los chips de alta velocidad es alto. La precisión de la cuantificación se refiere a en cuántos niveles se puede dividir una señal analógica. Si el CCD cuantifica la escena real en varios píxeles en las direcciones X e Y, entonces el convertidor A/D cuantifica el brillo o el valor de color de cada píxel en varios niveles. Este nivel se llama profundidad de color en las cámaras digitales. Los indicadores técnicos de las cámaras digitales, sin excepción, dan el valor de profundidad de color, entonces, ¿qué impacto tiene la profundidad de color en el efecto de la fotografía? La profundidad del color es en realidad la cantidad de bits de color, medida en bits binarios, y la cantidad de bits se utiliza para representar la cantidad de colores. Los más comunes son 24, 30 y 36 bits. En concreto, cada color primario está representado por 8 o 10 bits en las cámaras digitales de gama media y baja, y 12 bits en las cámaras de gama alta. La profundidad de color total de los tres colores primarios rojo, verde y azul es el número de colores primarios multiplicado por 3, es decir, 8×3=24 bits, 10×3=30 bits o 12×3=36 bits. La profundidad de color de una cámara digital refleja la cantidad de colores que la cámara digital puede representar correctamente. Tomando 24 bits como ejemplo, los tres colores primarios (rojo, verde y azul) ocupan cada uno números binarios de 8 bits, lo que significa que el rojo se puede dividir en 2^8 = 256 niveles diferentes, al igual que el verde y el azul, por lo que sus La combinación es 256 × 256 × 256 = 167772655. Cuanto mayor sea el valor de profundidad del color, más realista será la reproducción del color.
4.MPU (Microprocesador):
Las cámaras digitales deben tener un sistema de control completo para realizar medición, operación, exposición, control del flash, control de la lógica de disparo y compresión de imágenes. Las cámaras digitales logran una coordinación y control unificado de todas las operaciones a través de la MPU (Unidad de Microprocesador). Al igual que las cámaras tradicionales, los controles de exposición de las cámaras digitales se pueden dividir en manuales y automáticos. La exposición manual significa que el fotógrafo ajusta el tamaño de apertura y la velocidad de obturación. La exposición automática se puede dividir en exposición automática programada, exposición con prioridad de apertura y exposición con prioridad de obturación. La MPU ajusta la apertura y el obturador analizando la sensibilidad del CCD y luego ajusta la exposición mediante control mecánico o electrónico.
5. Dispositivo de almacenamiento:
La función de la memoria en una cámara digital es almacenar datos de imágenes digitales, al igual que las señales de luz que graban las películas, excepto que los datos de imágenes están en la memoria. se puede grabar y eliminar repetidamente, y la película solo se puede grabar una vez. La memoria se puede dividir en memoria integrada y almacenamiento móvil. La memoria incorporada es un tipo de memoria semiconductora instalada dentro de la cámara para el almacenamiento temporal de imágenes. Al transmitir imágenes a la computadora, debe ser a través de una interfaz como un puerto serie. Su desventaja es que cuando el archivo de imagen está lleno, debe transferirse a la computadora a tiempo; de lo contrario, los datos de la imagen no se pueden almacenar en él. La mayoría de las primeras cámaras digitales usaban memoria incorporada, mientras que las cámaras digitales recientemente desarrolladas usaban principalmente almacenamiento extraíble. Estos almacenamientos móviles pueden ser disquetes de 3,5 pulgadas, tarjetas PC (PCMCIA), tarjetas CompactFlash, tarjetas SmartMedia, etc. Estas memorias son fáciles de usar y se pueden quitar y reemplazar después de disparar, lo que puede reducir el costo de fabricación de las cámaras digitales, aumentar la flexibilidad de las aplicaciones y mejorar el rendimiento del disparo continuo. La cantidad de imágenes almacenadas en la memoria depende de la capacidad de la memoria (MB), la calidad de la imagen y el tamaño del archivo de imagen (KB). Cuanto mayor sea la calidad de la imagen, más grande será el archivo de imagen y más espacio de almacenamiento necesitará. Evidentemente, cuanto mayor sea la capacidad de la memoria, más imágenes se podrán guardar.
En términos generales, las cámaras digitales pueden almacenar de 10 a 200 fotografías. Aquí presentamos algunas soluciones de almacenamiento comunes:
Las tarjetas multimedia inteligentes,
de 2 MB a 32 MB, son las tarjetas de memoria para cámaras digitales más comunes. Debido a que no hay una parte de control incorporada, el costo es el más bajo, pero no puede superar el límite de 64 MB por el momento, pero este año se puede lanzar una tarjeta de 64 MB. Actualmente, la mayoría de las cámaras digitales utilizan tarjetas SM, que tienen aproximadamente la misma velocidad que otros métodos de almacenamiento. De hecho, el núcleo es FlashMemory. Se admiten marcas comunes de cámaras digitales, incluidas Olympus, Fujifilm, Toshiba y muchas otras marcas. Además, dado que los reproductores MP3 también requieren tarjetas de memoria, las tarjetas SM también se eligen por cuestiones de costos, lo que lleva a un aumento en la demanda de SM. Por lo tanto, su precio ha bajado rápidamente debido a la producción en masa, lo que las convierte actualmente en las más rentables. solución de almacenamiento.