Sensorer i digitalkameror



Relevanta dokument
Grunderna i. Digital kamerateknik. SM3GDT Hans Sodenkamp SK3BG

Kvalitetsmått: Skärpa

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i SK1140, Fotografi för medieteknik , 8-13, FB54

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB51

Digitalkamera. Fördelar. Nackdelar. Digital fotografering. Kamerateknik Inställningar. Långsam. Vattenkänslig Behöver batteri Lagring av bilder

Fotografering med digital systemkamera

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB52

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik. SK2380, Teknisk fotografi , 8-13, FA32

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB53

Digital bildteknik. Thor Stone Education. Digital bildteknik. Copyright Torsten Nilsson

Föredrag om bildbehandling speciellt för astronomibilder. Del 1

Introduktion till begreppet ortsfrekvens

Räkneövning i fotografi

Tentamen i kurs DM1574, Medieteknik, gk, , kl. 8-13, sal E Uppgifter i kursdelen Fotografi och bild.

Dental digital röntgenteknik Vad ska vi tänka på?

Ljus- och bildsensorer v 0.01 Text och bild: Patrik Eriksson 2003

Exempel på tentamensfrågor i Kursdelen Fotografi och Bild. OBS! Såvida inte annat sägs, motivera alla svar och förklara alla införda beteckningar!

Hur jag tänker innan jag trycker på knappen? Lasse Alexandersson

Grundläggande om kameran

Kursdelen Fotografi. Mera info på kursens hemsida! Kompendium: Carlsson, K. Teknisk Fotografi, 6:e upplagan, ca. 150:-

3 m 80 % av bildhöjden. 4 m 80 % av bildbredden

Filformat / bildformat

Objektiv. Skillnad i egenskaper mellan objektiv med olika brännvidder (småbild)

Grundläggande om kameran

Kamerans sensor. I kameran sitter bildsensorn som består av en rektangulär platta med miljontals små ljuskänsliga halvledare av CCD eller CMOS typ.

Torstens Digitalbildguide

Canon EOS 1D X Mark II Kamerahus

KAMERANS TEKNISKA DETALJER

Bild- och Videoteknik

Ljusets böjning & interferens

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB52

Exponera mera AV STEFAN OHLSSON I PRAKTISK TEKNIK

Varje laborant ska vid laborationens början lämna renskrivna lösningar till handledaren för kontroll.

Basler Ace - Kompakta USB 3.0 kameror

Tekniker - IXUS 300 HS

L A B R A P P O R T 1

LEICA SL. Leica SL Kamerahus. Spegellöst. EyeRes Sökare. Typ 601

Programval. Automatiska val Alla de programvalen neråt, CA och nedåt till vänster sett är alla olika typer av autolägen.

404 CAMCORDER VIDEOKAMERA & KAMERAFUNKTIONER

1. Kameran 2. Ljus 3. Motiv 4. Kommunikation 5. Att ta bra bilder 6. Studio

Elektroniska sensorer Ljusregistrering

LJ-Teknik Bildskärpa

Kapacitansmätning av MOS-struktur

Pensionär efter 41 år i Postens tjänst Vice ordf (kd) i kultur- och fritidsnämnden Tyresö Föreningsaktiv i Seniornet, Lions, Kd, EFS

Fotovandring i Ho ga-kusten

Grafisk Teknik. Rastrering. Övningar med lösningar/svar. Sasan Gooran (HT 2013)

L 329/2 Europeiska unionens officiella tidning

Skarpt och rätt exponerat. Grundläggande inställningar för en digital systemkamera

Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 14-18, FB51

1. Beskär bilden och räta eventuellt upp bilden med beskärningsverktyget

Såvida inte annat sägs, motivera alla svar och förklara alla införda beteckningar, gärna genom att rita figurer!

Ljusets böjning & interferens

Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB52

Grindar och transistorer

Föreläsning i webbdesign. Bilder och färger. Rune Körnefors. Medieteknik Rune Körnefors rune.kornefors@lnu.se

John S. Webb 2006 (text citat från Adobe)

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik , 8-13

Digital bildhantering

Ljusets böjning & interferens

Tekniker PowerShot G16, PowerShot S120, PowerShot SX170 IS och PowerShot SX510 HS

Att måla med ljus - 3. Slutare och Bländare - 4. Balansen mellan bländare och slutartid - 6. Lär känna din kamera - 7. Objektiv - 9.

Arbete A1 Atomens spektrum

Bildbehandling, del 1

Pressmeddelande

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i SK1140, Fotografi för medieteknik , 8-13

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB53

Kamerateknik. Uppdelning av ljuset i en 3CCD kamera

HDR den enkla vägen. Råkonverteraren Det första vi gör i råkonverteraren är att öppna våra tre bilder. av Kristoffer Ingemansson

Hej, vart beställde du din fotobok? Vilka av alla 50 mm objektiven är bäst?

MTF-mätningar i digitalkameror med freeware tillgänglig på webben

Så skapas färgbilder i datorn

Brusreducering och Skärpning av bilder. Kalle Prorok Okt 2010

Fråga 1. Hur betecknas detta standard värde? Fråga 2. Vilken storlek i mm har den digitala sensorn som klassas som fullformat?

LABORATION nr 1 Landskapsfoto & kamerastudie

Flatfield system. Förord

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB51

Digitalt Monitor-Endoskop. Bruksanvisning. Ver web: tel: fax:

Digital bild & sportfiske. Lektion 1:1/5 Kameran funktioner och hur man exponerar rätt

GUNNAR OLSSONS FOTO. Hornsgatan 91 Stockholm Tel FUJIFILM X PRO2 + 35/2,0

Rätt exponering. Välkommen till kompromissernas värld. Mätmetoder

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Cyberphoto testar Nikon D300s för undervattensbruk

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i SK1140, Fotografi för medieteknik , 9-13, FB52-54

Fotografera. Camera obscura (latin; mörkt rum) Camera Obscura

CT bilddata, bildbearbetning och bildkvalitet Brus & Upplösning

9 Avancerad redigering

Digitalt säkrade fingeravtryck

Bildoptimering för webben

Ändringar i Brukstariffen (THB II)

Bildlagring och kommunikation

Den digitala kameran. Utbildningsmaterial kring Olympus C-840 L. Den digitala kameran

Information inför köp

Att bevara historiska bilder. Digitalisera, beskriva, söka, visa, långtidslagra

Signaler, information & bilder, föreläsning 12


Modellfoto utanför studion

Fotografera. Camera obscura (latin; mörkt rum) COPYRIGHT DAHLQVISTDESIGN 1. Camera Obscura

Vad är en UART? Universal Asynchronous Receiver Transmitter parallella seriella parallell åttabitars signal mest signifikant bit

Transkript:

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 Oxide Semiconductor) CMOS: Låg strömförbrukning Låg tillverkningskostnad Sensor + kringelektronik på samma chip Lämplig för video och höghastighetsfoto CCD: Högre bildkvalitet Eller, så var det!? Utvecklingen har gjort prestanda mer likvärdiga

Typiska sensorstorlekar Kompaktkamera: 4.5 mm x 6.2 mm (10-20 Mpixel) Pixelstorlek ca. 1.5 m x 1.5 m Systemkamera: 16 mm x 24 mm (16-24 Mpixel) eller 24 mm x 36 mm (16-36 Mpixel) Pixelstorlek från ca. 5 m x 5 m upp till 7.5 m x 7.5 m Antal Mpixlar inte bra kvalitetsmått Sensorstorlek bra kvalitetsmått!

CCD: Pixel = Photogate Foton + Tunnfilmselektrod (transparent) Utarmningsvolym - - + E Kiseldioxid (isolator) p-dopat kisel + Inget E-fält utanför utarmningsvolymen. Elektron/hål par som bildas här rekombinerar 0 + 0 0 + 0 Elektroder Tvärsnitt genom CCD SiO 2 p-dopat kisel Pixel 1 Pixel 2

0 + 0 Efter exponering ------- Total laddning är ett mått på exponering 0 + + Överföring av laddning - - - - - - - 0 0 + -------

CCD (Charge Coupled Device) Pixlar exponerade för ljus Utläsningsregister (täckta pixlar) Laddningsöverföring mellan pixlar. Utläsning en linje i taget. Till ADC (Analog-to- Digital Converter) Charge transfer efficiency typ. 0.999995

Uppgift 23 i exempelsamlingen En CCD är uppbyggd enligt figuren. 2000 pixlar 2000 pixlar (detektorelement) pixelvärde = 187 2000 pixlar Utläsningsregister (en rad med 2000 element) 2000 pixlar För att testa sensorns charge transfer efficiency, så exponeras den perfekt jämnt över hela ytan i en experimentuppställning. Den resulterande digitala bilden fick då ett utseende som visas till höger. Output pixelvärde = 200 Bestäm sensorns charge transfer efficiency (cte), dvs hur stor andel av laddningen som (i medeltal) överförs mellan två intilliggande detektorelement under utläsningen av data (ex: cte = 0.99 innebär att i medeltal 99 % av elektronerna överförs från ett element till nästa). Antag att ett pixelvärde i den digitala bilden är proportionellt mot den laddningsmängd som läses från motsvarande detektorelement. (OBS! Detta är en av få tentauppgifter där man måste ange många siffror i svaret)

Olika typer av CCD Ljuskänsliga pixlar Full frame Utläsningsregister Används huvudsakligen i vetenskaplig utrustning Interline transfer Buffer column Används i digitalkameror och videokameror. Exponering och datautläsning kan ske parallellt

Aktiv pixel i CMOS sensor Fotoner Infallande fotoner skapar laddning Laddning omvandlas till spänning lokalt i varje pixel Man kan utifrån styra vilka pixelvärden som ska läsas ut

CMOS: Snabbare än CCD. Används ofta för video (även höghastighetsvideo) Individuellt adresserbara pixlar. Full flexibilitet angående vilka pixelvärden som ska läsas ut. n Row select register (choice: n) m Column select register (choice: m) Output = pixel value (m,n)

ISO-tal = Ljuskänslighet Sensorns ISO-tal ligger vanligen i intervallet 100-200 (det är konstant!) Men i menyn kan man välja högre ISO, ofta uppåt 10 000 eller mer. (Sensorn underexponeras och efterföljande förstärkning ökas.) Högre ISO = mera brus! Ju större sensor-area desto högre ISO är användbart. ISO-skalan är linjär, dvs dubblering av ISO-talet betyder att hälften så hög exponering behövs.

Gammakorrektion Pixelvärde Med gammakorrektion (jpeg, tiff) Utan gammakorrektion (RAW-format) Exponering Gammakorrektion gör att vi klarar oss med färre bitar i den digitala signalen (t.ex. 8 bitar istället för 12) RAW format använder fler bitar och ingen gammakorrektion

Färgfotografering med elektroniska sensorer RGB färgmosaik Mer om färgfoto lite senare!

MOIRÉ-EFFEKTER pga PIXELLERING (vikningsdistorsion) På engelska: Aliasing DEMO!!

Exempel på moiré (From Wikipedia) Utan moiré Med moiré

Moiré-effekter kan vara vackra Orientalisk matta?

Linjemönster som blir tätare mot bildcentrum Nej, moiré på grund av pixellering

Hur man undviker moiré Minst två pixlar per mönsterperiod Nätt och jämnt uppfyllt här = Mönstrets ortsfrekvens (enhet m -1 or mm -1 ) s = Samplingfrekvens (antal pixlar per m eller mm) Samplingkriteriet: s > 2

Uppgift 33 i exempelsamlingen. I vissa digitalkameror finns så kallade antialiasing-filter för att man ska undvika, eller i varje fall minimera, moiré-effekter som kan uppstå på grund av att pixeltätheten är för låg. Undersök om det för nedanstående kamera behövs något antialiasing-filter eller om det är så att moiré-effekter inte kan uppstå. Kameran har en 10 Mpixel-sensor med dimensionerna 5.4 mm x 8.1 mm. Objektivets MTF ges av nedanstående kurva. MTF Ortsfrekvens i bildplanet (mm -1 )

MTF för elektroniska sensorer 1 MTF 0.8 Ideal sensor 0.6 0.4 Typisk verklig sensor 0.2 0 Nyquistfrekvens 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Ortsfrekvens. (perioder/pixel)!!! Detektor-element (pixel). Typiskt 2-8 m bredd 1 period/pixel 0.5 perioder/pixel Nyquistfrekvens = Högsta frekv. som kan registreras utan att ge moiré

Anti-aliasing filter (Finns i vissa kameror framför sensorn.) MTF Typisk sensor Sensor + Anti-aliasing filter OK Moiré Anti-aliasing filter Ortsfrekvens. (perioder/pixel) Resultat: Mycket mindre moiré-effekter (men dom försvinner inte helt) OCH filtret ger märkbart oskarpare bild