Senzori aparate foto - o lamurire

[spinach]

Buna ziua , Am tot studiat problema cu senzorul , si inca mai am o nelamurire .Deci: Pe aparat scrie ceva de genul "12Mpx" adica 12000000 de pixeli . Adica cum ?-12000000 de elemente global[trei culori] sau pe fiecare culoare ?-toate elementele sint in un cip . cipul cum transmite ? serial, paralel ? transmite 12000000 informatii corespunzator la cei 12000000 elementi sau in cip se mai proceseaza ceva si se transmite in exterior mai putine ?-cipul are diagonala de 1/2.5 inch adica 10.16mm , adica 5.76x4.29mm , adica 24.71 mm2 ; daca facem inpartirea , 0.000002.6 mm2 , adica 2.6 nM ?????? . Din cite stiu eu , cea mai buna tehnica de fabricatie multistrat , exista la procesoarele de calculatoare si se limiteaza la valori mult mai mari decit acesta valoare .Intrebare : Exista fizic in cip 12000000 elementi care sint legati fiecare cu 2 fire la retea ??????? .Poate ca nu exista si cifra exprima un calcul, asa mai sofisticat ... rog , poate cineva sa ma lamuresca un pic .

[Spitfire]

http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cu ... gital.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor

Dar si mai buna e lucrarea "Dispozitive videocaptoare si videoreproductoare" Ion Dragu/Ion Mihail Iosif Editura Tehnica 1979...

[Vizitator]

Oricum ar fi, sunt greşite calculele

-cipul are diagonala de 1/2.5 inch adica 10.16mm , adica 5.76x4.29mm , adica 24.71 mm2 ; daca facem inpartirea , 0.000002.6 mm2 , adica 2.6 nM ?????? .

Nu inţeleg cum ai calculat.-un dreptunghi 5.76x4.29 mm are diagonala de 7.18 mm, nu de 10.16 mm.-0.000002.6 nu e un număr pentru că are 2 virgule, oricum-24.71 mm2 / 12 000 000 = 0.000 002 059 mm2 = 2.06 um2 (micrometri la pătrat)-nu am auzit de nM-0.000 002 6 mm2 inseamnă 2.6 um2 sau 2 600 000 nm2 (adică 2.6 milioane nanometri pătraţi)1m = 10 dm = 100 cm = 1 000 mm = 1 000 000 um = 1 000 000 000 nm1 m2 = 100 dm2 = 10 000 cm2 = 1 000 000 mm2 = 1 000 000 000 000 um2 = 1 000 000 000 000 000 000 nm2Ca să nu te mai incurci cu transformarea unităţilor de suprafaţă, imparte laturile senzorului la numarul de pixeli pe orizontală respectiv pe verticală.12 Mpixeli ~ 4000x3000 pixeli5.76 mm / 4000 pixeli = 1.44 um/pixelÎn concluzie, latura unui pixel este de aproximativ 1.44 micrometri sau 1440 nanometri.

[spinach]

ok,ok ; am mai gresit la calcule ; dar cred ca putem trece peste acesta eroare.Pina acum , inca nu m-am lamurit cu nimic . Propunerea de a cerceta materiale sofisticate in limba engleza , am gustat-o mai putin.

[Vizitator]

Am impresia că nu ai urmărit calculele corecte.

Pixelul calculat corect este de fapt de o mie de ori mai mare decăt cel calculat de tine.

 

Da, există senzori cu 12 milioane de pixeli dar nu sunt legaţi fiecare cu căte 2 fire.

 

http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cu ... gital.html

http://www.electronica-azi.ro/articol/1119

[spinach]

Am banuit ca este vorba de o trensmisie seriala , pe blocuri controlate .

Nu sint mai lamurit ca inainte , daca cei 12 mpx sint pentru 3 culori sau sint pentru o culoare .

Nu sint mai lamurit daca chiar exista pe liecare linie nr de pixeli ; eu cred ca fizic , linia este de fapt continua si ca numar de pixeli rezulta din numarul de linii /dimensiune .

http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cu ... gital.html nu l-am putut deschide.

[Spitfire]

Sa incerc eu sa va lamuresc, cu o explicatie supervulgarizatoare:

-senzorul are 12 MP. Atatea fotodiode contine, 12 milioane.Cum a spus un coleg mai sus, sa zicem 4000 coloane si 3000 randuri. Fotodiodele nu au culoare, pur si simplu sesizeaza prezenta si intensitatea luminii.

-in fata senzorului cu 12 milioane de diode se afla un filtru de culoare(un geam) cu 12 milioane picaturi de vopsea de culoare rosii, verzi si albastre(in total 36 milioane de picaturi), organizate in triunghiuri.

-senzorul este strabatut de un semnal de ceas care masoara momentul in care fiecare a fost luminata, si incarca informatia de luminanta intr-o memorie tampon. Ceasul e sincronizat cu un generator de tact pt. crominanta, acesta hotaraste momentul in care trebuie explorat cipul videocaptor pt. o culoare.Acesta functioneaza pe 24 biti, deci 2^24=16 777 216 culori posibil de reprodus.

-aparatul foto este dotat cu un microprocesor, sa zicem Digic, care creeaza din aceste semnale de ceas, crominanta, luminanta, o imagine raw, practic un fisier .bmp pe care-l salveaza intr-o memorie tampon rapida NAND, apoi il transfera lent intr-o memorie flash (card-ul aparatului foto).

-exista si aparate foto cu trei cipuri videocaptoare separate, fiecare pt. o culoare, mai performante dar mai scumpe.

-cipul videocaptor poate fi bazat pe tehnologia CCD(coupled charged device) mai lent, dar mai sensibil la lumina, mai scump, sau pe tehnologia CMOS, mai rapid in explorare, mai putin sensibil la lumina dar mai ieftin de fabricat.

 

 

[spinach]

Posibil sa existe 12 milioane de fotodiode ; nu inteleg insa treaba cu culoarea ;adica in fata fotodiodei sint trei filtre axate pe axul diodei ? sau seprafata este impartita in trei sectoare de culori diferite ? si daca ar fi asa totusi cum le diferentiaza?

[Spitfire]

Nici una nici alta... explorarea cipului videocaptor se face multiplexat in timp, daca o fotodioda este iluminata cu lumina albastra, iar fotodioda alaturata cu lumina rosie, la trecerea semnalului de ceas, fotodioda 1 (B) va trasfera sarcina in momentul T1, iar fotodioda alaturata 2® va trafera sarcina in momentul T2. Se observa ca odata cu multiplicarea numarului de elemente, viteza de explorare scade, de exemplu o camera foto digitala VGA(640x480) poate avea intre 9 si 30 fps, iar camera video dintr-un mouse optic, ce are o rezolutie de 18X18 pixeli poate avea 1500 fps.

[spinach]

cum si cind transfera mi se pare neesential daca exista ce sa se transfere .Eu nu inteleg clar : pentru o culoare exista o fotodioda sau o fotodioda va culege informatie de la 3 culori ?

[Selena]

Raspunsul la nedumerirea ta este astfel: actual, exista trei tipuri de senzori digitali pentru camere foto destinate publicului.

1. Senzor care reproduce imaginea in alb-negru. Nu are filtru color, eventual doar un filtru care lasa infrarosiile si blocheaza lumina. Este apreciat de nostalgicii filmului alb-negru, fiind montat, de exemplu, pe o camera vintage modificata (simuleaza utilizarea acelei camere din anii cand folosea film alb-negru).

2. Senzor cu un singur strat de fototranzistori avand deasupra un singur strat de filtru mozaic: cele mai dese sunt filtrele verzi (50%), fiecare filtru verde fiind inconjurat de filtre rosii (25%) si albastre (25%). Si acum, raspunsul precis la intrebare: fiecare fototranzistor are deasupra sa un singur filtru din mozaic, astfel ca fiecare pixel (fototranzistor) masoara luminozitatea unei singure culori primare dintre cele trei amintite, urmand ca pentru celelalte doua culori software-ul microprocesorului camerei sa faca o estimare bazata pe informatiile de la pixelii din jur. Cu cat mai multi pixeli, cu atat estimarea este mai precisa si contururile sunt mai nete (sharp).

3. Senzor FOVEON: Se aseamana cu filmul, pelicula, color. Sunt trei straturi suprapuse: desupra este filtrul albastru+fototranzistori, la mijloc este filtrul verde+fototranzistori, iar dedesubt filtru rosu+ fototranzistori. Deci fiecare filtru are aria cat senzorul, nu mai este divizat in elemente mici.

[spinach]

Am inteled ; lucrurile parca sin mai clare . Aparatele foto uzuale ce fel de senzori au ?

[The Stressmaker]

O sa incerc eu o explicatie "babeasca" a functionarii unui senzor de imagine pentru ca se pare ca imaginea s-a pierdut in detalii.

O definitie mai intai. Pixel: cel mai mic element (punct) de imagine care are informatie si nu se poate imparti in elemente mai mici. In cazul senzorilor alb-negru este compus dintr-un singur element fotoreceptor (acesta poate detecta doar cata lumina "cade" pe el si nu poate identifica culoarea luminii) iar in cazul senzorilor color acesta este alcatuit din 3 "subpixeli" fiecare continand un filtru pentru o anumita culoare de regula o combinatie de culori primare rosu, verde, albastru. Simplist, pentru a "detecta" un punct colorat, lumina trebuie separata in cele 3 culori prin filtre colorate, cate un filtru pentru fiecare "subpixel".

Informatia data de acesti fotoreceptori este analogica adica cu cat mai multa lumina "cade" pe el cu atat semnalul electric este mai mare. In cazul senzorilor alb-negru, informatia este alcatuita doar din luminozitate adica cat de multa lumina detecteaza senzorul. In cazul senzorilor color informatia este alcatuita din 3 informatii de luminozitate, fiecare provenind de la cate un "subpixel".

Restul circuitului face procesarea informatiei data de fotoreceptori in semnal digital.

Cate ceva despre senzori pentru a intelege functionarea lor in ansamblu folosind tot o analogie "babeasca". Pentru inceput sa consideram o camera de 3m x 4m impartita in patrate cu latura de 1m x 1m deci 12 patrate in total (sa zicem 4 coloane si 3 randuri). In fiecare patrat se pune o galeata de 10 litri, 12 galeti in total. In tavan, exact deasupra fiecarei galeti exista un robinet (12 robineti in total, cate unul la fiecare galeata, acesti robineti conectati toti la aceeasi teava de alimentare). Fiecare robinet este reglat aleator la o pozitie intermediara intre inchis complet si deschis complet. Fiecare rand este notat cu A, B si C, de sus in jos iar fiecare coloana este notata cu 1,2,3 si 4, de la stanga la dreapta.

Senzorul CCD.

Acesta are montat pe peretele din dreapta un raft pe care exista trei galeti de 10 litri, sa zicem alfa (randul A), beta (randul B) si gama (randul C) si la capatul din dreapta jos al raftului exista o galeata gradata in litri. O persoana da drumul la apa pentru o secunda, fiecare galeata umplandu-se cu o anumita cantitate de apa. Dupa ce s-a oprit apa, acea persoana ia galeata din A4 si o toarna in alfa, ia galeata din A3 si o toarna in A4, A2 in A3 si A1 in A2. La fel face cu randul B si C dar turnand B4 in beta si C4 in gama. Cand alfa, beta si gama sunt pline ia galeata gama si o toarna in galeata gradata, beta o toarna in gama si alfa o toarna in beta. Acea persoana masoara cantitatea de apa din galeata gradata, de fiecare data cand se umple si o noteaza apoi goleste galeata gradata. Repeta operatia pana toata apa din galeti este masurata apoi reincepe ciclul. Metoda aceasta este programata de la inceput prin standard asa ca se stie ordinea sosirii galetilor.

Folosind o singura galeata gradata se poate afla cantitatea de apa din cele 12 galeti masurandu-le una dupa cealalta.

Analogia este urmatoarea. Cele 12 galeti de la A1 la C4 reprezinta receptorii fotoelectrici (galeata) care genereaza sarcina electrica (apa din galeata). Galetile alfa, beta si gama reprezinta selectorii de randuri iar galeata gradata reprezinta convertorul analog digital care transforma informatia de luminozitate in informatie numerica. Procesarea este facuta in asa fel incat fiecare masuratoare corespunde unui pixel de imagine. Asta inseamna ca pentru fiecare punct de imagine (pixel) exista un singur fotoreceptor existent in senzor.

La fel este si cu senzorul color doar ca, de exemplu, A1 are, sa zicem, apa colorata in rosu si este informatia despre culoarea rosie, A2 este informatia despre culoarea verde si A3 este informatia despre culoarea albastra. Cu galeata gradata doar cantitatea de apa se masoara dar programarea este facuta in asa fel ca se stie care este ordinea culorii apei din galeata gradata. Procesarea datelor este facuta in asa fel ca se grupeaza cele trei masuratori de la cele 3 galeti corespunzatoare celor 3 culori ale unui punct de imagine (galetile A1, A2 si A3 din exemplu) pentru a rezulta informatia unui punct de culoare (pixel). Asta inseamna ca pentru fiecare punct de imagine color (pixel) exista 3 fotoreceptori existenti in senzor. Asta mai inseamna ca, fizic, un senzor color are de 3 ori mai multi fotoreceptori decat un senzor monocrom (alb-negru) chiar daca au acelasi numar de pixeli. Diferenta este in cantitatea de informatie a fiecarui pixel. Adica, in exemplu precedent exista 12 fotoreceptori care echivaleaza cu 12 pixeli in format monocrom si doar 4 pixeli in format color. Pentru ca un senzor color sa aiba acelasi numar de pixeli ca unul monocrom trebuie sa se adauge de 3 ori mai multi fotoreceptori.

Senzorul CCD este mai sensibil la lumina dar este mai lent.

Senzorul CMOS.

Acesta este mai simplu pentru ca se face masuratoarea mult mai usor dar tot programat si standardizat. Aici persoana ia galeata A1 o duce la galeata gradata, masoara cantitatea de apa, o noteaza, goleste galeata apoi ia galeata A2, repeta masuratoarea pana la A4. Dupa aceea trece la galeata B1 si tot asa pana la C4 cand ciclul se incheie.

In rest este aceeasi analogie referitoare la monocrom si color ca la CCD referitoare la numarul de fotoreceptori.

Senzorul CMOS este mai putin sensibil la lumina decat cel CCD dar este mai rapid.

Acestia sunt tipurile de senzori cei mai raspanditi.

Am incercat aceasta analogie in speranta ca va fi mai usor de inteles si, pentru cine stie engleza, dau un link interesant (Eng): http://cowboyfrank.net/webcams/CcdCmos.htm

[Selena]

The Stressmaker, mai citeste o data ce ai scris:

 

Te citez: Pixel: cel mai mic element (punct) de imagine care are informatie si nu se poate imparti in elemente mai mici.... in cazul senzorilor color acesta este alcatuit din 3 "subpixeli"

 

Daca nu se poate imparti, atunci cum este alcatuit din 3 subpixeli?

Omul intreaba disperat daca nr. de pixeli din cartea tehnica coincide cu nr. de fotodiode din senzor. Dupa cum scrii, s-ar intelege ca trebuie sa multiplicam cu 3... Daca in reclama camerei scrie ca are 10 M, pe senzor nu sunt 30 M fotodiode (fiecare 10 M cu cate un filtru de o culoare), ci sunt 10 M fotodiode acoperite astfel: 50% cu filtre care lasa sa treaca verdele (la care ochiul este cel mai sensibil ziua), 25% cu filtre care lasa albastrul si 25% acoperite cu filtre care lasa rosu. Completarea informatiei lipsa la fiecare fotodioda o face procesorul camerei, analizand ce zic pixelii vecini despre celelalte doua culori - si reciproc.

Sa nu confundam cu cei trei pixeli grupati strans pe suprafata monitoarelor, unde nu se face interpolarea prin soft.

 

hspinache, cele mai multe camere au senzorul in varianta 2., adica cu filtru mozaic. Dar sunt pe piata si camere cu senzor Foveon, mai scumpe, dar mai performante in ceea ce priveste sensibilitatea, acuratetea culorilor si acutanta.

Pe colegul nostru nu il preocupa cum sunt citite informatiile culese de fotodiode.

[nicul]

nici pe la comparatia cmos cu ccd nu e prea clar.totusi am intalnit expresia de subpixel la un matematician care facea algoritmi pentru dispozitive care masoara cu fascicol laser. am ramas cu impresia ca subpixelul e mai mult o notiune decat o chestie fizica.