Grunderna i. Digital kamerateknik. SM3GDT Hans Sodenkamp SK3BG

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Grunderna i. Digital kamerateknik. SM3GDT Hans Sodenkamp SK3BG 2014-01-29"

Ulla-Britt Andreasson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Grunderna i SM3GDT Hans Sodenkamp SK3BG

2 Min resa genom Mpixel världen MP Nanozoomer 4 Scanner 1,5GP Kamera20,5MP Kamera 3,6GP5 Iphone 8MP Serie1

3 Avancerade kameror

4 marknaden Och nu till vår egen värld...

5 marknaden

6 marknaden 2, 3, 5, 8, 12, 16, 16 och 20 megapixels 5, 8, 10 x digital zoom 5, 8, 10 x optisk zoom CCD eller CMOS Vad ska man välja? och har kameran verkligen så många pixlar?

7 1 CCD Färgkamera Mellanliggande pixlar beräknas ur de närliggande. Detta kallas interpolering 12 Mpixel = 12/3 = 4 Mpixel

8 1 CCD Färgkamera

9 3 CCD Färgkamera Ett prisma fördelar bildens ljus till tre separata CCD:er (R/G/B) Detta ger riktig bildinformation Full upplösning i alla färger Spectral Sensitivity 100 Relative Response (%) Verklig Mpixel Wavelength (nm)

10 1 CCD Färgkamera Ett snurrande filterhjul eller flytande kristallfilter Filterhjul Stegvis förflyttning Flytande kristallfilter Snabb växling mellan R, G and B Låg känslighet

11 Känslighet En foton många faktorer! Stark ljus Spektral område X-ray, UV IR Dynamisk område 1:2 Hastighet >1 : lånsam snabb låg Hög Upplösning

12 vad ser vi? Kamera känslighet Vårt synliga område

13 vad ser vi?

14 vad vill vi se?

15 vad ser kameran?

16 vad ser kameran?

17 vad ser kameran?

CCD:n CCD = Charge Coupled Device Ett element av CCD chip:et = 1 Pixel (bild element) Pixel Ett ljuskänsligt siliconchip Elektroner frigörs vid infallande ljus

18 CCD:n CCD = Charge Coupled Device Ett element av CCD chip:et = 1 Pixel (bild element) Pixel Ett ljuskänsligt siliconchip Elektroner frigörs vid infallande ljus Antalet elektroner är lika med mängden ljus och intensitet Pixlarna är elektroniskt kopplade i en laddningskedja Laddningarna läses ut, en elektronisk signal är skapad

19 Foton CCD:n silikon partikel elektron - Si + Si -

20 CCD:n

21 Full Frame transfer Hela chip:et ljuskänsligt Samma yta för insamling och laddningsöverföring Frame transfer Ljuskänligt och lagringsområde Snabbt laddningsskifte Ljusinsamling och överföring om vartannat Exponering under utläsning Mekanisk slutare Reducerad upplösning utläsning Interline transfer Varje pixel har en ljuskänsligt område och en lagringsyta Snabbt laddningsskifte Exponering under utläsning Mindre ljuskänslig

22 CCD:n Ljus Få ut mera ljus från samma pixel Mikrolens

23 CMOS - CCD Complementery Metal Oxide Semiconductor Mindre känlig, behöver extra transistorer. Har högre brusfaktor. Låg strömförbrukning. Billigt att tillverka. Charged Coupled Device Högre känslighet. Chip med fler pixlar. Låg brusfaktor. Högre strömförbrukning. Dyrare att tillverka.

24 bildupplösning Upplösningen i Megapixlar är inte bara antalet pixlar Storleken på pixlarna är viktigare!

25 A/D konverter Analog till Digital Konvertering Analog signal (från kamera chip till A/D konverter Digital signal (från A/D konverter till kamera minnet

26 Dynamiskt område Bitantal och gråskalenivåer i digitala bilder 2 Bit 4 Bit 6 Bit 7 Bit 8 Bit 10 Bit 16 Bit Beror på A/D konverterns utläsningshastighet, bitantal och Full Well Capacity. FWC=antal elektroner som pixeln klarar av

27 A/D Konverter

28 CCD brus faktor Utläsningsbrus alstrat av signalförstarkaren beroende av utläsningselektroniken utläsningshastighet och antal pixlar Mörkerström eller termiskt brus spontan elektron emission från silikon beroende av CCD temperaturen och integreringstiden Signal Shot brus Ju fler pixlar, ju mera brus i bilderna!

29 SNR SNR (Signal to Noise Ratio) S N I QE T NShot NCamera 2 S (electron): Signal detected by the detector N (electron): Total noise I (photon/sec): Input light level QE (electron/photon):quantum Efficiency T (sec): 2 NShot (electron): NCamera (electron): Integration time Signal Shot Noise Camera Noise

30 5 Mpixel 8 Mpixel brusfaktor 8 Mpixel efter brusreducering

31 Digital zoom 10x Zoom Optisk zoom 10x

32 bildstorlek En 8 Mpixel bild är 86 x 115 cm stor 2 Mpixel bild är 42 x 56 cm stor Tar ca 2,6 Mbyte (JPEG) av minnet 2 Mpixel tar 756 kbyte (JPEG) av minnet 8 Mpixel tar längre tid mellan tagningarna och överföringen från kameran till datorn

33 att välja kamera 5 8 Megapixel räcker för vanligt bruk Välj CCD inte CMOS (högre brusfaktor) Välj helst optisk zoom (bättre optik) Att kameran använder standardbatterier Att kameran använder standardminnen Har videoinspelningar i HD minst 1080p Har bildstabilisator

34 Tack för Uppmärksamheten!

Relevanta dokument

Sensorer i digitalkameror

Sensorer i digitalkameror Kretskort Minneskort Sensor Detektorelement (pixel). Typisk storlek: 2-5 m Typiskt antal: 5-20M Sensortyper i digitalkameror CCD (Charge Coupled Device) CMOS (Complementary Metal