تکنولوژی سنسورهای تصویر cmos کانن

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: رنجبر یکی از مشخصه های مهم یک عکس رزولوشن بالاتر آن است و رزولوشن بالاتر به معنی جزئیات بیشتر در عکس است که موجب می.شود در هنگام بزرگ کردن عکس.ها، کمتر از کیفیت اصلی خارج شوند.
تکنولوژی سنسورهای تصویر CMOS کانن
ترجمه: مسعود قدیری
کیفیت عکس:
یکی از مشخصه های مهم یک عکس رزولوشن بالاتر آن است و رزولوشن بالاتر به معنی جزئیات بیشتر در عکس است که موجب می.شود در هنگام بزرگ کردن عکس.ها، کمتر از کیفیت اصلی خارج شوند.
همچنین عکس.هایی که با سنسورهایی با فریم کامل (35mm) گرفته شوند، باز هم دارای وضوح بالاتری می.باشند که قابلیت چاپ آنها تا سایزهای بسیار بزرگ پوستری را فراهم می.آورد. علت این امر بعدا شرح داده می.شود.

سایه ونور
CMOSها دارای محدوده دینامیکی بسیار بالاتری نسبت به دیگر سنسورها هستند. (WDR) محدوده دینامیکی وسیع، مقیاسی برای نشان دادن درجه رقیق شدن از سایه به روشنایی است.
اگر با دوربینهای دیجیتال معمولی، از منظره ای عکس بگیرید که در آن کنتراست بالا است (تفاوت زیاد بین روشنایی و سایه) و ضمنا فوکوس و نورسنجی دوربین بر روی نقاط روشن باشد؛ نقاط سایه یا سیاه می.شوند ویا جزئیات آن به شدت کاهش می یابد. همچنین اگر نور سنجی بر روی سایه باشد، نقاط پرنور کاملا سفید می.شود و در حد میان سایه و نور، نویز به وجود می آید.
با دراختیار داشتن محدوده دینامیک وسیع، میزان سیاهی در سایه و سفیدی در روشنایی به حداقل می.رسد.در طبیعت نور و رنگ دارای تنوع زیادی می.باشد. حذف پرشهای غیر طبیعی نور ورنگ در عکس و تولید تغییرات همواری از رنگها و سایه ها، یک پارامتر اساسی برای تولید یک تصویر دقیق است.
دوربین.های SLR کانن، رنگها را از میان اطلاعات بدست آمده از فیلتر رنگهای اولیه RGB و سنسور CMOS دریافت نموده و آنها را جهت پردازش به پردازنده تصویر راندمان بالای خود؛ DIGIC II می.سپارند. سنسورهای CMOS کانن این توانایی را دارا هستند که رنگهای صحیح را به پردازنده تصویر برسانند، و در نتیجه، رنگها و سایه.های ظریفی را در عکسها ایجاد نمایند.

کاهنده نویز
نادرستی در رنگ و نویز برکیفیت عکس تأثیر گذارند؛اما توسط نرم افزارها تصحیح می.شوند که بسیار وقت گیر می.باشد و باعث کاهش شارپنس تصویر می شود.نادرستی رنگ از جمله نقصهای ذاتی .است که بر روی سنسورهای تک صفحه رایج است. با ساخت CMOS این مسأله به حداقل رسیده است.این کار به وسیله تکنولوژی پیشرفته کاهش نویزی انجام می.شود که شامل سه لایه پیچیده فیلتر پایین گذر و پردازنده تصویر Digic II می.شود.
پی آمد نویز به صورت دانه هایی در نقاط سایه و روشن دیده می.شود. یکی دیگر از مشکلات ناشی از رنگهای نادرست، زمانی به وجود می آید که از اجسام و یا صفحات شطرنجی با فرکانس تکرار بالا عکاسی می کنیم. در اینگونه صفحات فرکانس نور بالاتر از فرکانس تکرار فیلتر هایRGB است.

در فیلترهای پایین گذر سنسورهای CMOS کانن، نور بصورتی عبور داده می.شوند که توانایی ایجاد رنگ صحیح را داشته باشد.پشت زمینه های بلور
به وجود آوردن پشت زمینه بلور در پرتره ها از. خصوصیات منحصر به فرد دوربین.های SLR می.باشد.این مشخصه با دیافراگم و فاصله کانونی تنظیم می.شود.در دوربینهای دیجیتال اندازه سنسورها درمقدار بلور بودن مؤثر است. زیرا سنسورهای بزرگ توان ارائه عمق میدان بهتر را دارا میباشند.

کیفیت در دیجیتال SLR فقط به دلیل تعداد پیکسل.ها و اندازه سنسور ها نیست. مسلمأ دو دوربین با یک تعداد پیکسل، آن که سنسور بزرگتری داشته باشد؛ بخاطر محدوده دینامیک بالاتر، حساسیت ببیشتر و نسبت سیگنال به نویز ( S/N) بزرگتر، تصویر بهتری ارئه می.کند. نسبت سیگنال به نویزS/N، مقیاس نشان دادن تمیزی سیگنال دریافتی از سنسور است. بیشتر بودن این مقدار یعنی نویز کمتر و سیگنال تمیزتر.
دوربینهایی که دارای سنسورهای CMOS بزرگتر هستند به علت داشتن حساسیت زیاد و نویز کمتر، می توانند برای عکس بردار از اجسام در حال حرکت و جنبش سریع در مکانهای کم نور با حساسیت بالا مفید باشند. سنسورهای کانن برکاهنده های بسیار قوی نویز تکیه می کنند تاعکسهایی باکیفیت بالا در حساسیت بالا ارئه دهند.

سنسورهای بزرگتر توان ارئه تصاویر باکیفیت تری را نسبت به سنسورهای کوچکتر دارا هستند.این کیفیت به واسطه فتودیودهای بزرگتر در این سنسورها امکان پذیراست.
ارتبا میان کیفیت و سنسور و پیکسل را می توان به سطلهای بزرگتر آب نسبت به سطلهای کوچکتر تشبیه کرد. سطل بزرگتر نسبت به سطل کوچکتر، برای جمع آوری آب عملکرد بهتری دارد و در زمانی کمتر، آب بیشتری را جمع می کند. فتودیودها در اینجا نور را جمع می.کنند. سنسورهای نوری CMOS نه تنها نور راجذب می.کنند، بلکه دارای یک مکان ویژه در کنار هر فتودیود برای نگهداری شارژ الکتریکی نیز هستند. اگر پایانه.های جذب نور پنج برابر بزرگتر شوند، می.توانند پنج برابر نور بیشتر را با همان میزان نوردهی در خود ذخیره کنند. پس سنسور بزرگتر یعنی پیکسلهای بزرگتر و در نتیجه حساسیت بیشتر.

سطلهای بزرگ با دهانه های بازتر و قیفی میتوانند باز هم آب بیشتر در زمان کمتری در خود جای دهند.کانن از این تکنیک برای ساخت سنسورهای سی موس استفاده می کند.به طور کلی زمان نوردهی کمتر؛ برابراست با نویز کمتر.
این مجموعه بزرگ گردآوری شده می تواند در زمان کمتری همان میزان جذب نور داشته باشد.یعنی قابلیت استفاده از حساسیت بیشتر و نویز کمتر.به عبارت دیگر زمان کمتر در حساسیت بیشتر با نویز کمتر.
سطلهای بزرگتر با دهانه های بازتر و عمق بیشتر، یعنی لبریز شدن دیرتر. لبریز شدن دیرتر یعنی پیکسل بزرگتر قادر به جمع آوری نور بیشتری بدون اتلاف می.باشد. در سنسورهای CMOS، سرریز حداقل نور و ظرفیت بالاتر به معنی محدوده دینامیک وسیعتر، و ثبت دقیقتر تغییرات نور بخصوص در نواحی پرنور می.باشد.
زیادکردن تعداد پیکسلها(فتودیودها)وکم کردن اندازه آنها باعث حساسیت ضعیفتر (بخاطر افزایش شدید نویز) و محدوده دینامیکی کمتر می.شود. کانن بدون کاهش اندازه فتودیودها، با کاهش فاصله بین میکرولنزها به رزولوشن بالاتر و حساسیت بیشتر دست یافته است. ضمنا با افزایش چگالی مدار داخلی هر کدام از این پیکسلهای کوچکتر، فضای ذخیره نور بیشتری را برای آنها فراهم نموده است. این تکنیک محدوده خروجی سیگنال را در ISOهای کمتر توسعه داده است. بواسطه همین افزایش محدوده و حساسیت بالا، دوربین های EOS دیجیتال کانن دارای انتخاب وسیعتری از تنظیمات ISO هستند.

نویزها به دو صورت عمل میکنند.یا به صورت تصادفی و یا به صورت ثابت. حذف کردن نویزهای ثابت به وسیله تکنولوژی کاهش نویز روی خود تراشه. امکان.پذیر است. اما نویزهای تصاودفی، در تمامی تصاویر به صورت یکسان باقی نمی.مانند.کانن با استفاده از تکنولوژی شارژ انتقالی کامل پیکسل، به طور مؤثری موفق به حذف این نویزها شده است.
نویزهای تصادفی با پردازش سریع سیگنال افزایش می.یابد. از این رو سنسورهای CMOS کانن دارای تکنولوژی بی نظیری هستند که با توجه به سطح حساسیت، سیگنال.ها را به مجرد خواندن تقویت می.نمایند. سپس سیگنالهای دارای نسبت S/N بالا به تقویت کننده سرعت بالا فرستاده می شوند.

نویز با الگوی ثابت از تقویت ناهموار سیگنال در طی تقویت کننده.های مختلف پیکسل.ها ایجاد می.شود. این نویزها در تصاویر متفاوت و در زمانهای مختلف در مناطق ثابتی قابل مشاهده می.باشند. برای از بین بردن این نویزها، کانن از نسل دوم مدارهای کاهنده نویز روی تراشه استفاده نموده است که میزان نویز الگو ثابت را خوانده و سپس برای رسیدن به سیگنالهای خالص نوری، آن را از سیگنالهای دریافتی کم می.کند.
نویزهای تصادفی با نویزهای ثابت کاملا متفاوت هستند. نویزهای تصادفی هنگامی که سنسور فتودیودهای حاوی شارژ را تخلیه می کند، از بین می.روند. بنابر این کانن، طراحی جداگانه ای برای فتودیودها و سیستم خواند ن سیگنالها انجام داده است.گام اول انتقال دشارژ باقیمانده در فتودیودها –شامل نور و نویز- به سیگنال خوان مربوطه می.باشد. سنسور کانن دیود را در حین خواندن و نگهداری اطلاعات اولیه نویز تخلیه می کند. بعد از اینکه اطلاعات سیگنالهای نوری و نویز با هم خوانده شدند، اطلاعات اولیه نویز برای حذف باقیمانده نویز از فتودیود و حذف نویز تصادفی استفاده می شود. بنابر این نسبت سیگنال به نویز بهبود می.یابد.
ممکن است که دو لنز دارای فاصله کانونی یکسانی باشند, ولی میدان دید دو سنسور با سایزهای مختلف یکسان نیست. زیرا زاویه دید دوربینها به اندازه سنسورها بستگی دارد و با کوچک شدن سایز سنسور، میدان دید نیز باریکتر خواهد شد و در نتیجه تصاویری شبیه به لنزی تله فتو ایجاد خواهد شد. سنسورهای Full Frame 35 mm کانن دارای میدان دید بیشتری نسبت به سنسورهایAPS-H و APS-C و همانند دوربینهای 35 م.م. نگاتیوی هستند . بنابراین لنزهای مورد استفاده دردوربینهای آنالوگ بدون هیچ فاکتور و ضریبی برای آنها قابل استفاده می.شود.

سنسورهای بزرگتر کنترل بیشتری را برای بلور بودن پس زمینه ارائه می.کنند، زیرا در شرایطی که مسافت از جسم و زاویه دید یکسان می.باشد، دارای فاصله کانونی بیشتری هستند. از این رو سنسورهای بزرگتر قادر به ارائه تصاویر بلور زیباتری (بوکه) در پس زمینه هستند.
زمانی به طور کلی، عکاسی در شب و عکسهای نجومی خارج از توانایی دوربینهای دیجیتال وحتی DSLR ها مطرح می.شدند. زیرا عکسبرداری در جاهای تاریک و کم نور در این دوربینها دارای نویز بسیار زیادی بود.
کانن با ارئه دوربینهای دیجیتال اس ال آر همراه با سنسورهای سی موس و با استفاده از تجربه سالهای طولانی تولید و تحقیق بر روی دوربین.های عکاسی، این مسائل را دگرگون کرد و چهره تازه ای به این تصاویر بخشید.
حساسیت باید زمانی پایین باشد که از دیافراگم بزرگ در جاهای پر نوراستفاده می.کنیم. در چنین مواقعی بالابودن حساسیت موجب صدمه زدن به عکس و از دست رفتن بخشهای پرنور عکس می.شود. از مهمترین تفاوتهای CMOS های کانن با CCDها ولتاژ کار آنها می.باشد که در سنسورهای سی موس گاه نصف و در بعضی از مواقع حتی پایین تر از آن است. پایینتر بودن ولتاژ باعث کاهش مصرف انرژی سنسورهای CMOS شده و بنابر این عمر شارژ باتریها تا حد زیادی افرایش می.یابد.
منبع:http://web.canon.jp/Imaging/cmos/index-e.html

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 566]