Bagaimana cara kerja tablet digital. Likbez: cara kerja kamera digital Dari pasien ke dokter

Kamera modern melakukan semuanya sendiri - untuk mendapatkan gambar, pengguna hanya perlu menekan tombol. Tapi tetap menarik: dengan keajaiban apa gambar itu masuk ke kamera? Kami akan mencoba menjelaskan prinsip dasar kamera digital.

Bagian utama

Pada dasarnya, perangkat kamera digital mengulangi desain analog. Perbedaan utama mereka adalah pada elemen fotosensitif di mana gambar terbentuk: di kamera analog itu adalah film, di kamera digital itu adalah matriks. Cahaya melalui lensa memasuki matriks, di mana gambar terbentuk, yang kemudian disimpan dalam memori. Sekarang kita akan menganalisis proses ini secara lebih rinci.

Kamera terdiri dari dua bagian utama - bodi dan lensa. Kasing berisi matriks, rana (mekanis atau elektronik, dan terkadang keduanya sekaligus), prosesor dan kontrol. Lensa, baik yang dapat dilepas atau terpasang, adalah sekelompok lensa yang ditempatkan dalam wadah plastik atau logam.

Mana gambarnya

Matriks terdiri dari banyak sel peka cahaya - piksel. Setiap sel, ketika cahaya mengenainya, menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan intensitas fluks cahaya. Karena hanya informasi tentang kecerahan cahaya yang digunakan, gambarnya hitam putih, dan agar berwarna, Anda harus menggunakan berbagai trik. Sel-sel ditutupi dengan filter warna - di sebagian besar matriks, setiap piksel ditutupi dengan filter merah, biru atau hijau (hanya satu!) Sesuai dengan skema warna RGB (merah-hijau-biru) yang terkenal. Mengapa warna-warna khusus ini? Karena mereka adalah yang utama, dan sisanya diperoleh dengan mencampurnya dan mengurangi atau meningkatkan saturasinya.

Pada matriks, filter disusun dalam kelompok empat, sehingga dua hijau memiliki satu biru dan satu merah. Hal ini dilakukan karena mata manusia paling sensitif terhadap warna hijau. Sinar cahaya dari spektrum yang berbeda memiliki panjang gelombang yang berbeda, sehingga filter hanya memungkinkan sinar warnanya sendiri untuk masuk ke dalam sel. Gambar yang dihasilkan hanya terdiri dari piksel merah, biru dan hijau - beginilah cara file RAW (format mentah) direkam. Untuk merekam file JPEG dan TIFF, prosesor kamera menganalisis nilai warna sel tetangga dan menghitung warna piksel. Proses pemrosesan ini disebut interpolasi warna, dan sangat penting untuk mendapatkan foto berkualitas tinggi.

Susunan filter pada sel matriks ini disebut pola Bayer

Ada dua jenis utama matriks, dan mereka berbeda dalam cara membaca informasi dari sensor. Dalam matriks tipe CCD (CCD), informasi dibaca dari sel secara berurutan, sehingga pemrosesan file dapat memakan waktu yang cukup lama. Meskipun sensor semacam itu "bijaksana", harganya relatif murah, dan selain itu, tingkat kebisingan pada gambar yang diperoleh dengannya lebih sedikit.

jenis CCD

Dalam matriks tipe CMOS (CMOS), informasi dibaca secara individual dari setiap sel. Setiap piksel ditandai dengan koordinat, yang memungkinkan Anda menggunakan matriks untuk pengukuran dan fokus otomatis.

sensor CMOS

Jenis matriks yang dijelaskan adalah satu lapisan, tetapi ada juga tiga lapisan, di mana setiap sel secara bersamaan merasakan tiga warna, membedakan aliran warna yang berbeda berdasarkan panjang gelombang.

Matriks tiga lapis

Prosesor kamera telah disebutkan di atas - ini bertanggung jawab atas semua proses yang menghasilkan gambar. Prosesor menentukan parameter eksposur, memutuskan mana yang akan diterapkan dalam situasi tertentu. Kualitas foto dan kecepatan kamera bergantung pada prosesor dan perangkat lunak.

Di klik rana

Rana mengukur jumlah waktu cahaya mengenai sensor (kecepatan rana). Dalam sebagian besar kasus, waktu ini diukur dalam sepersekian detik - seperti yang mereka katakan, dan Anda tidak akan punya waktu untuk berkedip. Pada kamera SLR digital, seperti pada kamera film, rana terdiri dari dua penutup buram yang menutupi sensor. Karena penutup ini di SLR digital, tidak mungkin untuk melihat di layar - lagipula, matriksnya tertutup dan tidak dapat mengirimkan gambar ke layar.

Pada kamera saku, matriks tidak ditutup oleh rana, dan oleh karena itu dimungkinkan untuk menyusun bingkai sesuai dengan tampilan

Saat tombol rana ditekan, daun jendela digerakkan oleh pegas atau elektromagnet, memungkinkan cahaya masuk, dan gambar terbentuk pada sensor - beginilah cara kerja rana mekanis. Tetapi ada juga penutup elektronik di kamera digital - mereka digunakan di kamera saku. Rana elektronik, tidak seperti yang mekanis, tidak dapat dirasakan dengan tangan, pada umumnya bersifat virtual. Matriks kamera saku selalu terbuka (itulah sebabnya Anda dapat menyusun gambar sambil melihat ke tampilan, dan bukan ke jendela bidik), namun saat tombol rana ditekan, bingkai diekspos selama waktu pencahayaan yang ditentukan, lalu ditulis ke memori. Karena fakta bahwa rana elektronik tidak memiliki rana, kecepatan rananya bisa sangat pendek.

Fokus

Seperti disebutkan di atas, matriks itu sendiri sering digunakan untuk pemfokusan otomatis. Secara umum, ada dua jenis fokus otomatis - aktif dan pasif.

Untuk autofokus aktif, kamera membutuhkan pemancar dan penerima yang bekerja di wilayah inframerah atau dengan ultrasound. Sistem ultrasonik mengukur jarak ke suatu objek menggunakan ekolokasi dari sinyal yang dipantulkan. Pemfokusan pasif dilakukan sesuai dengan metode penilaian kontras. Beberapa kamera profesional menggabungkan kedua jenis pemfokusan.

Pada prinsipnya, seluruh area matriks dapat digunakan untuk pemfokusan, dan ini memungkinkan produsen untuk menempatkan lusinan zona pemfokusan di atasnya, serta menggunakan titik fokus "mengambang", yang dapat ditempatkan sendiri oleh pengguna di mana saja. dia ingin.

Pertarungan melawan distorsi

Lensa inilah yang membentuk bayangan pada matriks. Lensa terdiri dari beberapa lensa - tiga atau lebih. Satu lensa tidak dapat membuat gambar yang sempurna - lensa akan terdistorsi di bagian tepinya (ini disebut aberasi). Secara kasar, berkas cahaya harus langsung menuju sensor, tanpa tersebar di sepanjang jalan. Sampai batas tertentu, ini difasilitasi oleh diafragma - piring bundar dengan lubang di tengahnya, terdiri dari beberapa kelopak. Tetapi Anda tidak dapat menutup apertur terlalu banyak - karena ini, jumlah cahaya yang jatuh pada sensor berkurang (yang digunakan saat menentukan eksposur yang diinginkan). Namun, jika beberapa lensa dengan karakteristik berbeda dirangkai secara seri, distorsi yang diberikan oleh lensa tersebut bersama-sama akan jauh lebih kecil daripada aberasi masing-masing lensa secara terpisah. Semakin banyak lensa, semakin sedikit aberasi dan semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor. Bagaimanapun, kaca, tidak peduli seberapa transparan kelihatannya bagi kita, tidak mentransmisikan semua cahaya - beberapa bagian tersebar, ada yang dipantulkan. Agar lensa dapat memasukkan cahaya sebanyak mungkin, lensa tersebut dilapisi dengan lapisan anti-reflektif khusus. Jika Anda melihat lensa kamera, Anda akan melihat bahwa permukaan lensa berkilau seperti pelangi - ini adalah lapisan antirefleksi.

Lensa diposisikan di dalam lensa seperti ini

Salah satu ciri lensa adalah aperture, nilai bukaan aperture maksimum. Ini ditunjukkan pada lensa, misalnya, seperti ini: 28/2, di mana 28 adalah panjang fokus, dan 2 adalah bukaan. Untuk lensa zoom, tandanya terlihat seperti ini: 14-45 / 3.5-5.8. Dua nilai apertur dicantumkan untuk zoom karena memiliki apertur minimum yang berbeda pada lebar dan telefoto. Artinya, pada panjang fokus yang berbeda, rasio aperture akan berbeda.

Panjang fokus, yang ditunjukkan pada semua lensa, adalah jarak dari lensa depan ke penerima cahaya (dalam hal ini, matriks). Panjang fokus menentukan sudut pandang lensa dan, dengan kata lain, jangkauannya, yaitu seberapa jauh ia "melihat". Lensa sudut lebar memindahkan gambar lebih jauh dari penglihatan normal kita, sementara lensa telefoto memperbesar dan memiliki sudut pandang kecil.

Sudut pandang lensa tidak hanya bergantung pada panjang fokusnya, tetapi juga pada diagonal penerima cahaya. Untuk kamera film 35 mm, lensa dengan panjang fokus 50 mm dianggap normal (yaitu, kira-kira sesuai dengan sudut pandang mata manusia). Lensa dengan panjang fokus yang lebih pendek adalah "sudut lebar", dengan panjang fokus yang lebih panjang - "telefoto".

Sisi kiri tulisan bawah pada lensa adalah panjang fokus zoom, sisi kanan adalah aperture

Di sinilah letak masalahnya, karena itu, di samping panjang fokus lensa kamera digital, sering ditunjukkan padanannya untuk 35 mm. Diagonal matriks kurang dari diagonal bingkai 35 mm, dan oleh karena itu perlu untuk "menerjemahkan" angka-angka menjadi padanan yang lebih akrab. Karena peningkatan panjang fokus yang sama pada kamera SLR dengan lensa "film", pemotretan sudut lebar menjadi hampir tidak mungkin. Lensa 18mm untuk kamera film adalah lensa sudut super lebar, tetapi untuk kamera digital, panjang fokus setaranya adalah sekitar 30mm atau lebih. Sedangkan untuk lensa telefoto, meningkatkan "jangkauan" mereka hanya di tangan fotografer, karena lensa biasa dengan panjang fokus, katakanlah, 400 mm cukup mahal.

Jendela bidik

Di kamera film, Anda hanya dapat membuat bidikan menggunakan jendela bidik. Yang digital memungkinkan Anda untuk sepenuhnya melupakannya, karena di sebagian besar model lebih nyaman menggunakan tampilan untuk ini. Beberapa kamera yang sangat ringkas tidak memiliki jendela bidik sama sekali, hanya karena tidak ada ruang untuk itu. Hal terpenting tentang jendela bidik adalah apa yang dapat Anda lihat melaluinya. Misalnya, kamera SLR disebut demikian hanya karena fitur desain jendela bidik. Gambar melalui lensa melalui sistem cermin ditransmisikan ke jendela bidik, dan dengan demikian fotografer melihat area bingkai yang sebenarnya. Selama pemotretan, saat rana terbuka, cermin yang menghalanginya naik dan mentransmisikan cahaya ke sensor sensitif. Desain seperti itu, tentu saja, melakukan pekerjaan yang sangat baik dengan tugas-tugas mereka, tetapi mereka memakan cukup banyak ruang dan karena itu sama sekali tidak dapat diterapkan di kamera saku.

Beginilah cara gambar melalui sistem cermin memasuki jendela bidik kamera SLR

Jendela bidik optik visi nyata digunakan dalam kamera saku. Ini, secara kasar, adalah lubang tembus di badan kamera. Jendela bidik seperti itu tidak memakan banyak ruang, tetapi tampilannya tidak sesuai dengan apa yang "dilihat" oleh lensa. Ada juga kamera pseudo-refleks dengan jendela bidik elektronik. Dalam jendela bidik seperti itu, layar kecil dipasang, gambar yang ditransmisikan langsung dari matriks - seperti pada layar eksternal.

Kilatan

Flash, sumber cahaya berdenyut, diketahui digunakan untuk menerangi di mana cahaya utama tidak cukup. Blitz internal biasanya tidak terlalu kuat, tetapi momentumnya cukup untuk menerangi latar depan. Pada kamera semi-profesional dan profesional, ada juga kontak untuk menghubungkan flash eksternal yang jauh lebih kuat, yang disebut "hot shoe".

Ini adalah, secara umum, elemen dasar dan prinsip pengoperasian kamera digital. Setuju, ketika Anda tahu cara kerja perangkat, lebih mudah untuk mencapai hasil yang berkualitas.

> Bagaimana cara kerja kamera digital

Kamera digital menangkap cahaya dan memfokuskannya melalui lensa ke sensor yang terbuat dari silikon. Ini terdiri dari kisi-kisi fotosel kecil yang peka terhadap cahaya. Setiap fotosel disebut piksel, kependekan dari elemen gambar. Jutaan piksel individu ini berada di sensor SLR digital.

Kamera digital memilih cahaya dunia kita, atau luar angkasa, secara spasial, nada dan waktu. Pengambilan sampel spasial berarti bahwa gambar dalam kamera dibagi menjadi kotak piksel persegi panjang. Pengambilan sampel nada berarti bahwa nada luminositas yang selalu berubah di alam dipecah menjadi langkah nada diskrit. Jika ada sampel yang cukup, baik secara spasial maupun nada, kami menganggapnya sebagai representasi sejati dari adegan aslinya. Waktu pengambilan sampel berarti kita membuat eksposur dengan durasi tertentu.

Mata kita juga melihat dunia berdasarkan sepersepuluh detik ketika jumlah cahaya sama seperti pada siang hari. Dalam kondisi cahaya redup, paparan mata, atau waktu integrasi, dapat meningkat hingga beberapa detik. Inilah sebabnya mengapa kita dapat melihat informasi yang lebih detail dengan teleskop jika kita menatap objek yang samar dalam waktu yang lama.

Mata adalah detektor yang relatif sensitif. Ia dapat mendeteksi satu foton, tetapi informasi ini tidak ditransmisikan ke otak karena tidak melebihi ambang batas rasio signal-to-noise minimum dalam sirkuit penyaringan kebisingan dalam sistem visual. Ambang batas ini menyebabkan kedatangan beberapa foton untuk difiksasi oleh otak. Kamera digital hampir sama sensitifnya dengan mata, dan keduanya jauh lebih sensitif daripada film fotografi, yang membutuhkan banyak foton untuk dideteksi.

Ini adalah kerangka waktu pemaparan panjang yang benar-benar memungkinkan keajaiban astrofotografi digital. Kekuatan sebenarnya dari sensor digital berasal dari kemampuannya untuk mengintegrasikan, atau mengumpulkan, foton dalam jangka waktu yang lebih lama daripada mata. Inilah mengapa kami dapat merekam data pada kecepatan rana lambat yang tidak terlihat oleh mata, bahkan melalui teleskop besar.

Setiap elemen peka cahaya pada chip CCD atau CMOD terdiri dari area sensitif cahaya silikon kristal dalam fotodioda yang menyerap foton dan melepaskan elektron melalui efek fotolistrik. Elektron disimpan dalam sumur potensial sebagai muatan listrik yang menumpuk selama durasi paparan. Muatan yang dihasilkan sebanding dengan jumlah foton yang mengenai sensor. Muatan listrik ini ditransfer dan diubah menjadi tegangan analog, yang diperkuat dan kemudian dikirim ke konverter A/D untuk didigitalkan (diubah menjadi angka).

Sensor CCD dan CMOD bekerja sama satu sama lain dalam menyerap foton, menghasilkan elektron, dan menyimpannya, tetapi berbeda dalam cara muatan ditransfer dan diubah menjadi tegangan. Dan keduanya memiliki output digital.

Seluruh file gambar digital adalah kumpulan angka yang mewakili kecerahan dan nilai lokasi untuk setiap kotak dalam array. Angka-angka ini disimpan dalam file yang dapat digunakan oleh komputer kita.

Tidak semua piksel peka terhadap cahaya, hanya yang fotodioda. Persentase piksel yang peka cahaya disebut faktor pengisi. Untuk beberapa sensor, seperti CMOD, faktor pengisian mungkin hanya 30 hingga 40 persen dari total area fotosel. Sisa area pada sensor CMOD terdiri dari sirkuit elektronik seperti amplifier dan sirkuit pengurangan kebisingan.

Karena area fotosensitif kecil dibandingkan dengan ukuran piksel, sensitivitas keseluruhan chip berkurang. Untuk meningkatkan faktor pengisian, pabrikan menggunakan lensa mikro untuk mengarahkan foton, yang mengenai area yang tidak sensitif dan tidak diperhatikan, ke fotodioda.

Elektron dihasilkan selama foton berdampak pada sensor selama durasi pemaparan atau integrasi. Mereka disimpan dalam sumur potensial sampai akhir iradiasi. Ukuran sumur disebut kapasitas total, dan ini menentukan berapa banyak elektron yang dapat dikumpulkan sebelum sumur terisi dan dicatat secara penuh. Pada beberapa sensor, setelah satu sumur terisi, elektron dapat tumpah ke sumur yang berdekatan, menyebabkan pemekaran, yang terlihat sebagai puncak vertikal pada bintang terang. Beberapa kamera memiliki kemampuan anti-yumming untuk mengurangi atau mencegah fenomena ini. Sebagian besar kontrol kamera DSLR berkembang dengan sangat baik dan ini bukan masalah bagi astrofotografi.

Jumlah elektron yang dapat terakumulasi di dalam sumur menentukan rentang dinamis sensor dan juga rentang kecerahan dari hitam hingga putih, di mana kamera dapat menangkap detail di area pemandangan yang redup dan terang. Setelah koreksi noise, sensor dengan kapasitansi yang lebih besar biasanya memiliki rentang dinamis yang lebih besar. Sensor kebisingan rendah membantu meningkatkan jangkauan dinamis dan menyempurnakan detail di area dengan cahaya redup.

Tidak setiap foton yang mengenai detektor akan dicatat. Jumlah yang akan didaftarkan ditentukan oleh efisiensi kuantum sensor. Efisiensi kuantum diukur sebagai persentase. Jika sebuah sensor memiliki efisiensi kuantum sebesar 40 persen, ini berarti empat dari setiap sepuluh foton yang mengenai sensor akan terdeteksi dan diubah menjadi elektron. Menurut Roger N. Clarke, efisiensi kuantum dalam kamera SLR digital modern adalah antara 20 dan 50 persen, tergantung pada panjang gelombang. Kamera CCD astronomi kelas atas dapat memiliki efisiensi kuantum hingga 80 persen atau lebih, meskipun ini berlaku untuk gambar skala abu-abu.

Jumlah elektron yang terkumpul di sumur sebanding dengan jumlah foton yang terdaftar. Elektron di dalam sumur kemudian diubah menjadi tegangan. Muatan ini adalah sinyal analog (terus berubah) dan biasanya sangat kecil dan harus diperkuat sebelum dapat didigitalkan. Penguat keluaran melakukan fungsi ini dengan mencocokkan rentang tegangan keluaran sensor dengan rentang tegangan masukan konverter AD. Konverter AD mengubah data ini menjadi bilangan biner.

Ketika konverter AD mendigitalkan rentang dinamis, ia memecahnya dalam beberapa langkah. Jumlah total langkah diberikan oleh kedalaman bit konverter. Sebagian besar kamera DSLR bekerja dengan kedalaman nada 12 bit (4096 langkah).

Output dari sebuah sensor secara teknis disebut analog-to-digital unit (ADU) atau digital number (DN). Jumlah elektron dalam ADU ditentukan oleh penguatan sistem. Penguatan 4 berarti bahwa konverter AD mendigitalkan sinyal sehingga setiap ADU sesuai dengan 4 elektron.

Kelas eksposur ISO sesuai dengan kelas kecepatan film. Ini adalah penilaian umum kepekaan terhadap cahaya. Sensor kamera digital hanya memiliki satu sensitivitas, tetapi memungkinkan pengaturan ISO yang berbeda dengan mengubah penguatan kamera. Ketika penguatan digandakan, maka jumlah elektron dalam ADU berkurang dengan faktor 2.

Dengan meningkatkan ISO dalam kamera digital, lebih sedikit elektron yang diubah menjadi satu ADU. Meningkatkan ISO mengurangi rentang dinamis. Pada ISO 1600, hanya sekitar 1/16 dari potensi sumur sensor yang dapat digunakan. Ini dapat berguna untuk pencitraan astronomis objek redup yang elektronnya tidak dapat dikumpulkan untuk mengisi sumur potensial. Kamera hanya mengubah sejumlah kecil elektron dari foton langka ini dan memetakan rentang dinamis terbatas ini ke kedalaman bit penuh, sehingga memungkinkan banyak perbedaan di antara langkah-langkahnya. Ini juga memberikan lebih banyak langkah untuk bekerja dengan data samar ini ketika diregangkan nanti dalam pemrosesan untuk meningkatkan kontras dan visibilitas.

Untuk setiap piksel dalam sensor, data kecerahan, yang diwakili oleh angka dari 0 hingga 4095 untuk konverter AD 12-bit, bersama dengan koordinat lokasi piksel, disimpan dalam file. Data ini mungkin disimpan sementara di memori buffer internal kamera sebelum ditulis ke kartu memori kamera yang dapat dilepas.

File angka ini direkonstruksi menjadi gambar ketika ditampilkan di monitor komputer atau dicetak.

Ini adalah angka-angka yang dihasilkan oleh proses digitalisasi yang dapat kita kerjakan di komputer kita. Digit direpresentasikan sebagai bit, dan representasinya adalah "digit biner". Bit menggunakan basis 2 dalam biner, di mana hanya ada digit satu dan nol, bukan basis 10, di mana ada digit 0 hingga 9, yang cenderung kita gunakan. Komputer menggunakan bilangan biner karena transistornya hanya memiliki dua keadaan, hidup dan mati, yang masing-masing diwakili oleh angka satu dan nol. Semua angka dapat direpresentasikan dengan cara ini. Inilah yang membuat komputer begitu kuat dalam bekerja dengan angka, transistor melakukannya dengan sangat cepat.

Pengambilan sampel spasial

Elemen fotosensitif dalam matriks kamera berkorespondensi satu dengan satu dengan piksel dalam gambar digital saat dikeluarkan. Banyak orang juga menyebut elemen seperti itu di sensor kamera dengan istilah umum "piksel". Elemen-elemen ini diatur dalam array persegi panjang. Di Canon 20D, susunannya adalah 3504 x 2336 piksel dengan total 8,2 juta piksel. Kotak ini dapat dianggap sebagai papan catur di mana setiap kotak sangat kecil. Kotak-kotak itu sangat kecil sehingga, jika dilihat dari kejauhan, membuat mata dan otak berpikir bahwa bayangan itu kontinu. Jika Anda memperbesar gambar digital yang cukup besar, Anda akan dapat melihat piksel individu. Ketika ini terjadi, kami menyebut gambar itu "kabur".

Gambar berwarna sebenarnya terdiri dari tiga saluran terpisah, masing-masing untuk merah, hijau, dan biru. Karena cara warna dipersepsikan oleh mata dan otak, semua warna pelangi dapat diciptakan dari ketiga warna primer ini.

Meskipun kamera digital dapat merekam 12 bit atau 4096 langkah informasi kecerahan, hampir semua perangkat keluaran hanya dapat menampilkan 8 bit atau 256 langkah per saluran warna. Input asli 12-bit (2^12 = 4096) harus diubah menjadi data 8-bit (2^8 = 256) untuk output.

Pada contoh di atas, piksel nominal memiliki tingkat kecerahan 252 pada saluran merah, 231 pada saluran hijau, dan 217 pada saluran sinyal biru. Kecerahan setiap warna dapat berkisar dari 0 hingga 255, dengan 256 langkah total di setiap saluran warna saat ditampilkan pada monitor komputer atau saat dikeluarkan pada printer desktop. Nol berarti hitam murni dan 255 menunjukkan putih murni.

256 warna masing-masing merah, hijau, dan biru mungkin kedengarannya tidak banyak, tetapi sebenarnya jumlah yang besar karena 256 x 256 x 256 lebih dari 16 juta warna individu.

Pengambilan sampel nada

Cahaya dan nada di dunia berubah terus menerus. Setelah matahari terbenam pada hari yang cerah, langit di barat bervariasi dari cerah di dekat cakrawala hingga biru tua di atas kepala. Nuansa biru ini terus berubah. Mereka dengan lancar bertransisi dari terang ke gelap.

Kamera digital, saat mengukur cahaya, memecah sinyalnya yang terus berubah menjadi langkah-langkah terpisah yang dapat diwakili oleh angka (digit). Mereka mendigitalkan gambar.

64 langkah

32 langkah

16 langkah

Berkat cara sistem visual kita menggunakan, jika kita memisahkan sinyal kontinu dalam langkah-langkah diskrit yang cukup kecil, kita dapat menipu mata untuk berpikir bahwa itu adalah sinyal kontinu, meskipun sebenarnya bukan.

Dalam contoh di atas, kita dapat melihat efek dari jumlah nada yang berbeda saat kita beralih dari hitam ke putih. Kita dapat dengan jelas membedakan sejumlah kecil nada sebagai diskontinuitas. Tetapi ketika jumlahnya meningkat, sekitar 128 langkah, mereka tampaknya terus berlanjut ke persepsi kita.

Komputer dan angka

Karena komputer adalah alat yang sangat ampuh dalam memanipulasi angka, kita dapat melakukan berbagai operasi pada angka-angka ini dengan cepat dan mudah.

Misalnya, kontras didefinisikan sebagai perbedaan kecerahan antara piksel yang berdekatan. Untuk kontras, harus ada perbedaan, sehingga satu piksel lebih terang dan piksel lainnya lebih gelap. Kita dapat dengan mudah meningkatkan kontras hanya dengan menambahkan jumlah langkah dalam kecerahan untuk piksel terang dan mengurangi jumlah langkah dari nilai kecerahan piksel gelap.

Warna dalam gambar diwakili oleh nilai kecerahan piksel di masing-masing dari tiga saluran warna - merah, hijau, dan biru - yang membentuk informasi warna. Kita dapat dengan mudah mengubah warna piksel, atau kelompok piksel, hanya dengan mengubah nomornya.

Kita dapat melakukan trik lain, seperti meningkatkan ketajaman gambar dengan meningkatkan kontras tepi objek dalam gambar melalui proses yang disebut unsharp masking.

Mewakili gambar sebagai angka memungkinkan kita untuk mengontrolnya sepenuhnya. Dan, karena gambar adalah kumpulan angka, itu dapat digandakan beberapa kali tanpa kehilangan kualitas.

Data linier atau non-linier

Respons tulis sensor digital sebanding dengan jumlah foton yang mengenainya. Responnya linier. Tidak seperti film fotografi, sensor digital menggandakan sinyal yang direkam ketika jumlah foton yang mengenai sensor menjadi dua kali lipat. Sensor digital juga dapat dipertukarkan, seperti kebanyakan film fotografi.

Data yang ditangkap oleh sensor CMOS dalam SLR digital dan ditulis ke file mentah adalah linier. Data linier cenderung terlihat sangat gelap dibandingkan dengan foto normal (lihat gambar di bawah).

kurva linier

Persepsi visual manusia tentang kecerahan lebih baik dijelaskan oleh kurva logaritmik daripada kurva linier. Indra manusia lainnya, seperti pendengaran, dan bahkan rasa, juga logaritmik. Ini berarti bahwa kita lebih baik dalam membedakan perbedaan di ujung bawah skala persepsi daripada kita di ujung atas. Misalnya, kita dapat dengan mudah membedakan antara satu pon dan dua pon beratnya saat kita mengangkatnya. Tapi kami kesulitan membedakan antara 100 pon dan 101 pon. Namun, perbedaannya sama, satu kilogram.

kurva logaritmik

Foto-foto normal pada film juga direkam secara non-linier, yang serupa dengan cara pandang manusia. Itu sebabnya kami dapat menjaga slide tetap terang dan terlihat seperti representasi yang wajar dari pemandangan aslinya tanpa modifikasi tambahan.

Karena sistem persepsi visual manusia tidak bekerja secara linier, hukum non-linier harus diterapkan saat "meregangkan" data linier dari DSLR untuk membuat nada suara foto lebih sesuai dengan persepsi visual kita. Koreksi non-linier ini dibuat oleh perangkat lunak di dalam kamera saat gambar ditulis ke file JPEG. Jika file mentah disimpan di kamera, penyesuaian non-linier ini dibuat di perangkat lunak nanti saat data dibuka di program pemrosesan gambar.

Pada contoh gambar di atas, tangkapan layar dialog Curves Photoshop telah disertakan dalam gambar sehingga kita dapat melihat perbandingan antara data linier dan data yang sama dengan penyesuaian non-linier. Kurva pada gambar gelap adalah linier, yaitu garis lurus. Kurva pada gambar cahaya ditampilkan dengan bentangan yang harus diterapkan pada data untuk mendekatkannya ke persepsi visual kita.

Kurva mewakili nilai kecerahan input dan output dari piksel pada gambar. Hitam di pojok kiri bawah dan putih di pojok kanan atas. nada abu-abu di antaranya. Ketika garis lurus, input yang berjalan secara horizontal di sepanjang bagian bawah sesuai dengan output yang berjalan secara vertikal di sepanjang sisi kiri.

Sisipan menunjukkan bahwa ketika garis lurus ditarik ke atas sehingga kemiringannya meningkat, kontras bagian kurva itu dan nada yang sesuai pada gambar meningkat. Pada contoh di atas, Anda dapat melihat bahwa nada pada titik yang ditentukan jauh lebih mudah untuk dibuat. Semua nada pada gambar di bawah titik ini pada kurva, dan nada yang sesuai pada gambar, direntangkan satu sama lain dan kontrasnya meningkat.

Itulah mengapa penting untuk bekerja dengan kedalaman bit tinggi saat bekerja dengan gambar mentah. Karena ketegangan tinggi dan peningkatan kontras yang diperlukan, nada diregangkan. Jika kita memiliki banyak nada dan kedalaman nada tinggi memungkinkan, maka nada tersebut dapat didistribusikan kembali dengan lancar. Jika kami tidak memiliki cukup nada untuk dikerjakan, kami berisiko posterisasi dan pita saat kami meregangkan data.

Dalam gambar yang cerah, kemiringan bagian atas kurva menurun di area gambar yang cerah. Ini mengompresi nada dan mengurangi kontras nada tersebut dalam gambar.

Inilah yang memungkinkan data ini diakses secara linier pada kedalaman bit tinggi, yang membuat gambar DSLR dan CCD begitu kuat untuk membuat astrofoto. Ini memungkinkan kita untuk mengurangi latar belakang langit dan polusi cahaya. Ini memberi kita kemampuan untuk mengontrol penyesuaian non-linear dan meregangkan data. Pengaturan ini memunculkan detail objek astronomi yang tersembunyi jauh di dalam apa yang kita anggap sebagai area bayangan dari foto biasa.

Melihat ke sekeliling Anda, kemungkinan besar Anda akan melihat di meja Anda, atau di dekatnya, sebuah printer laser atau inkjet yang Anda gunakan untuk membuat berbagai jenis dokumen yang Anda perlukan untuk bekerja dan dalam kehidupan sehari-hari. Setelah membuat revolusi nyata dalam dunia percetakan beberapa dekade yang lalu, printer digital telah mendapatkan popularitas besar, yang tumbuh setiap hari, membuat pesaing yang layak untuk mesin cetak offset.

Pada tahun-tahun awal peralatan pencetakan digital, bahkan orang yang tidak berpengalaman dapat membedakan dokumen yang dicetak pada mesin digital dari bahan yang dibuat menggunakan peralatan offset - kualitas dikhianati. Namun perkembangan mesin digital tidak berhenti begitu saja, berkembang secara aktif, dan saat ini telah mencapai tingkat di mana mereka mampu menunjukkan kualitas produk cetakan yang sangat baik.
Saat ini perbedaan antara digital printing dan offset printing adalah masing-masing jenis printing tersebut dapat digunakan untuk keperluan tertentu, dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari berbagai peralatan masing-masing.

Istilah "pencetakan digital" cukup luas, dan mencakup metode apa pun untuk mereproduksi dokumen menggunakan file elektronik, titik-titik yang membentuk gambar, tinta atau toner, tergantung pada jenis peralatan digital yang digunakan. Karena kenyataan bahwa printer digital mereproduksi gambar halaman sesuai dengan pekerjaan cetak tertentu, dan tidak mentransfer kesan ke kertas melalui pelat khusus, gambar yang dicetak oleh peralatan digital mungkin berbeda untuk setiap lembar cetakan berikutnya. Printer digital tidak memerlukan pemasangan lembaran untuk mencetak berbagai elemen grafis dan teks.

Manfaat Pencetakan Digital

Karena kekhasan penerapan elemen ke kertas oleh printer digital, mereka mampu menyelesaikan dua tugas yang sangat penting: mencetak materi multi-halaman dalam satu pekerjaan cetak dan memungkinkan Anda untuk membuat materi cetak yang dipersonalisasi, yang terutama diperlukan bila Anda ingin menghubungi perusahaan tertentu atau konsumen tertentu. Fitur ini membuka peluang besar untuk langkah pemasaran perusahaan mana pun. Selain itu, peralatan digital memungkinkan Anda untuk mencetak materi dalam waktu singkat.

Pencetakan digital - bagaimana cara kerjanya?

Proses pencetakan digital dimulai dengan pembuatan file dokumen, yang akan menyertakan teks dan gambar yang direproduksi dalam dokumen. Terlepas dari perangkat lunak apa yang digunakan untuk membuat file dan elemen apa pun, file gambar grafik harus berupa bitmap. Kisi raster terletak pada sumbu koordinat x dan y, dan ketika bekerja dengan file, ditentukan mana yang akan diproses.
Sebuah file gambar raster kadang-kadang disebut bitmap karena berisi informasi yang terlibat langsung dalam pembentukan grid. BMP, TIFF, GIF, dan JPEG adalah contoh jenis file gambar bitmap. Tindakan mengubah file ke file gambar bitmap disebut pemrosesan bitmap. Saat menyiapkan file untuk dicetak, semuanya harus disalin untuk membuat bitmap, dari mana data akan diambil untuk mencetak gambar dengan membuat titik di tempat yang tepat.

Printer digital dapat menggunakan teknologi yang berbeda tergantung pada media dimana gambar diterapkan pada kertas (toner atau tinta). Toner kering adalah yang paling umum digunakan di printer.

Bagaimana cara kerja printer laser?

Printer laser menggunakan pulsa cahaya dari sinar laser untuk ditampilkan pada permukaan yang peka cahaya. Gambar dibentuk dari titik-titik dalam Matriks, biasanya 600x600 dpi, 750x750 dpi, atau 1500x1500 dpi.

Sebuah printer laser menggunakan teknologi yang mirip dengan teknologi mesin fotokopi, berdasarkan prinsip tarik-menarik muatan listrik yang berlawanan. Menggunakan informasi bitmap dari file yang disalin, sinar laser mengirimkan fotoreseptor bermuatan listrik. Partikel toner tertarik padanya dan kemudian dipindahkan ke kertas. Toner dipasang pada kertas saat melewati rol panas (sekitar 400 derajat).

Suhu tinggi yang diperlukan untuk melebur toner ke kertas memberlakukan beberapa batasan pada jenis kertas yang dapat digunakan untuk mencetak dengan printer laser.

Toner

Partikel toner bermuatan negatif, di dasar plastik ada bubuk yang dipanaskan di bawah suhu. Toner terdiri dari pigmen berwarna atau hitam dan polimer. Campuran dipanaskan dan dihancurkan lalu didinginkan. Saat dipanaskan, partikel toner dibuat dengan ukuran 7 hingga 10 mikron.

Ukuran partikel toner menentukan resolusi gambar yang dicetak. Jumlah titik harus sesuai dengan titik dalam bitmap. Ini penting untuk reproduksi gambar resolusi normal.

Bagaimana cara kerja printer inkjet?

Printer inkjet menggunakan tetesan tinta yang sangat kecil untuk mereproduksi gambar di atas kertas. Tetesan tinta dikendalikan oleh sinyal digital sehingga tinta cair disemprotkan ke kertas. Ukuran tetesan tinta inkjet adalah sekitar 50-60 m, mis. tetesan ini lebih kecil dari diameter rambut manusia (70 m) tetapi lebih besar dari partikel toner.

Saat mencetak foto, printer inkjet menghasilkan gambar berkualitas tinggi yang mendekati fotografi. Printer inkjet bekerja dengan kertas dan bahan dasar lainnya, termasuk kertas gulung. Ini memungkinkan Anda untuk mencetak materi format besar dalam resolusi tinggi.

Pencetakan digital dan kertas

Kertas yang dirancang untuk pencetakan digital memiliki sifat yang berbeda dengan kertas yang digunakan untuk pencetakan offset. Secara khusus, kertas harus tahan panas, tidak mengubah kualitasnya saat terkena suhu tinggi, tekanan, dan elemen kimia yang membentuk toner.

Anda mungkin mengalami masalah tinta yang mengalir melalui lembaran dan kesulitan lain saat mencetak materi pada peralatan inkjet. Saat mencetak dengan toner, masalah seperti pencetakan partikel tinta pada objek dan kertas lain dapat terjadi saat lembaran masih hangat setelah dicetak. Ini berarti bahwa kertas yang dipilih untuk pencetakan tidak cocok untuk peralatan digital.

Mengapa Anda perlu tahu tentang fitur-fitur mesin cetak digital?

Memiliki pengetahuan tentang prinsip-prinsip pengoperasian peralatan digital diperlukan agar ketika bekerja dengan percetakan yang akan mencetak berbagai jenis bahan untuk Anda, Anda dapat menavigasi rekomendasi dan saran dari karyawannya, memilih kertas yang tepat dan bahan habis pakai lainnya untuk Anda. kerja.

Televisi digital adalah teknologi penyiaran televisi modern, yang terdiri dari transmisi suara dan gambar televisi menggunakan pengkodean video. Televisi yang akrab bagi kita semua disebut analog dan secara bertahap menjadi sejarah. Kerugian utamanya adalah ketidakstabilan sinyal dalam berbagai gangguan dan kemampuan untuk melihat hanya beberapa saluran televisi. Sinyal digital anti-interferensi, sehingga memberikan suara dan gambar berkualitas tinggi. Selain itu, pada frekuensi yang sama, alih-alih saluran analog, ia dapat mengirimkan beberapa saluran digital sekaligus. Dengan demikian, pemirsa mendapat kesempatan untuk menonton berbagai saluran: format umum, hiburan, informasi, pendidikan, anak-anak, musik, olahraga, serial penyiaran, dan film.

Manfaat TV Digital

Menurut metode transmisi, televisi digital dibagi menjadi:

1. siaran televisi terestrial dalam mode DVB-T2 dan DVB-T;
2. TV satelit dan kabel.

Keuntungan dari koneksi TV digital:

• mengurangi kekuatan pemancar;
• meningkatkan kekebalan kebisingan sinyal televisi;
• meningkatkan kualitas gambar dan suara pada penerima TV;
• peningkatan yang signifikan dalam program TV;
• ketersediaan sistem TV interaktif;
• kehadiran fungsi tambahan: "video sesuai permintaan", "rekaman transmisi", "ke awal transmisi", pilihan subtitle dan bahasa;
• kemampuan untuk membuat arsip program, dll.

Antena yang digunakan untuk menerima sinyal juga berbeda. Saat membelinya, Anda perlu mempertimbangkan jangkauan stasiun pemancar, kondisi visibilitas langsung ke stasiun, serta tingkat sinyal yang ditransmisikan. Dengan demikian, antena dengan ketinggian suspensi sepuluh meter dan gain tinggi, serta antena dalam ruangan, dianggap efektif. Namun biasanya penerimaan sinyal berhasil dilakukan pada antena yang sudah lama digunakan pelanggan.

Jadi, jika masalah dengan membeli dekoder dan memasang antena desimeter teratasi, maka Anda dapat mulai menghubungkan "angka" ke TV Anda. Untuk melakukan ini, sambungkan tuner ke TV sesuai dengan instruksi yang menyertainya. Kemudian kami menghubungkan antena ke sana dan menggunakan remote control untuk memulai prosedur pencarian saluran. Pencarian dapat dilakukan secara manual atau dalam mode otomatis (pilih salah satu yang cocok untuk Anda). Setelah beberapa menit, hasilnya akan muncul di layar. Perhatikan bahwa cukup mudah untuk mengetahui apakah TV Anda mendukung televisi digital. Jadi, jika memiliki penunjukan DVB-T2, maka ia menerima televisi digital terestrial; jika DVB-S - maka ia menerima TV satelit dan DVB-C - kabel.

Sebelum memasang televisi digital, pastikan untuk mencari tahu di mana menara sinyal pemancar berada. Ke arahnya, Anda harus mengarahkan antena. Jika antena eksternal digunakan, maka harus dipasang dengan aman pada braket.

Jika Anda ingin menonton televisi dengan kualitas terbaik di Rusia, maka Anda tidak dapat melakukannya tanpa konsep dasar "digit". Dan yang paling penting untuk diketahui adalah penerima televisi digital atau dekoder. Kami akan memberi tahu Anda semua tentang mereka!

Penerima digital adalah perangkat untuk menerima sinyal televisi digital, mengubah dan mentransmisikannya ke TV analog dengan model apa pun. Seringkali, penerima digital juga disebut kotak set-top digital, TV tuner, kotak set-top dvb-t2, atau hanya penerima dvb-t2. Penunjukan "dvb-t2" menunjukkan standar televisi digital mana yang didukung oleh penerima ini atau itu. Sampai saat ini, ada beberapa standar televisi digital yang sangat berbeda:
- DVB-T/T2 - televisi digital terestrial
- DVB-S - TV satelit
- DVB-C - TV kabel
- DVB-T - televisi digital terestrial
- DVB-H - TV seluler

Yang paling sederhana dan paling terjangkau saat ini adalah televisi digital terestrial dengan standar DVB-T2. Dialah yang harus menggantikan semua televisi analog di Rusia dalam waktu dekat dalam kerangka program khusus negara. Oleh karena itu, artikel ini akan membahas lebih jauh secara khusus tentang penerima televisi digital yang dirancang untuk menerima sinyal standar DVB-T2. Ada set-top box untuk TV rumah dan TV mobil, dan semuanya bekerja dengan prinsip yang sama, semuanya dibedakan oleh pengoperasian yang sederhana dan fungsionalitas yang luas.

Menonton saluran televisi digital adalah tugas utama penerima, opsi tambahan meliputi:

1. Mendukung berbagai format video dan audio
2. Fungsi perekaman TV langsung
3. Putar file media dari media USB
4. Fungsi menjeda siaran langsung dan melanjutkan pemutaran sejak dihentikan
5. TimeShift - kemungkinan penundaan menonton program televisi digital

Bagaimana cara kerja penerima TV digital?

Skema pengoperasian dekoder digital cukup sederhana. Pada frekuensi menengah pertama, sinyal dalam kisaran 950-2150 MHz dari output penguat kebisingan rendah dari konverter melewati kabel ke penerima gelombang mikro dari penerima, kesalahan potensial dikoreksi dalam demodulator, dan aliran yang dipilih pada output diumpankan ke demultiplexer, yang memisahkan aliran informasi menjadi video, suara, dll., di mana dekripsi berlangsung. Dalam dekoder aliran video MPEG-2, sinyal video didekodekan menjadi sinyal digital yang didekompresi, yang selanjutnya dibagi menjadi komponen: pencahayaan (U), hijau (G), merah (R), biru (B).

Encoder TV digital mengubah standar, oleh karena itu, penerima yang beroperasi di salah satu dari tiga standar untuk TV analog dapat dihubungkan ke outputnya: PAL, SECAM atau NTSC. Dan dari audio decoder, sinyal digital dan analog dikeluarkan. Multiprosesor dirancang untuk mengontrol demultiplexer-decoder dan ekstraksi sinyal ketika sistem komunikasi interaktif diaktifkan, serta untuk mengekstrak paket data terintegrasi. Dan berkat modul kontrol digital dan sensor IR, penerima dapat dikontrol menggunakan remote control.