Dijital fotoğraf makinesinin çalışma ilkeleri
Güncelleme Tarihi:
Kaynak: Scientific American, Mart 2005
Oluşturulma Tarihi: Nisan 01, 2005 21:58
Dijital kameralarda aranan en önemli özellik resim kalitesinin yüksek olmasıdır. Son yıllarda çözünürlük arttıkça, resim kalitesi de giderek film kullanan klasik kameralarınkini aratmayacak düzeye yaklaşıyor.
Dijital kameralarda ışık, filmin üzerine düşeceğine, CCD (charge-coupled device) denilen algılayıcının üzerine düşer. Çok sayıda minik resim elemanlarından (piksel) oluşan bu yarı-iletken alan, ışık enerjisini elektron yüküne çevirir. Bir mikro-işlemci, her pikseldeki yükü dijital bir sinyal olarak okuyarak görüntüyü oluşturur.
Ancak insan gözü ve CCD, ışığı aynı şekilde "görmez". Gerçeğine yakın görüntüler yaratmak doğru odaklamaya, renk ayarına ve uygun beyazlığa bağlıdır.
Eğimi küresel olmayan asiferik mercekler, küresel mercekler arasına yerleştirilir. Böylece ışık eşit şekilde pikseller üzerine odaklanarak netliği yükseltir. Piksellerin önündeki filtreler, renkleri işlemden geçiren algoritmaların gerçeğine benzeyen ve parlak renkler yaratmasını sağlar.
Diğer algoritmalar, gelen ışığın dalga boylarındaki çarpıklıkları gözden geçirir. Bunlar, ışığın yeşil bir ton veren floresan ışıklandırmadan mı, yoksa sarı bir ton veren tungsten ışıklandırmadan mı kaynaklandığını tespit eder.
Algoritmalar, insan beyninin otomatik olarak yaptığı renk kaymalarını düzeltir. Böylece manzaranın gerçek renkleri, olması gerektiği gibi görüntülenir.
Son model dijital makineler ilk modellerdeki bazı sorunları minimum düzeye indirmiş durumda.
Mercekleri hareket ettirerek elde edilen optik zoom’lama, kamerayı olabildiğince küçük tutmak için sınırlı bir kapasiteye sahipti.
Şimdi digital zoom, bir yazılımı işlemden geçirerek menzili genişletebiliyor.
Ve daha hızlı dijital görüntü-işleme çipleri, ardarda resim çekme hızını artırarak, bu arayı 1.5 saniyeye hatta daha aza düşürdü.
Deklanşöre basılması ile diyaframın açılması arasındaki süre de saniyenin yarısı gibi kısa bir zaman dilimine düşürüdüğü için otomatik netleştirme de hızlanmış durumda.
"Dijital fotoğrafçılığın ilk dönemlerinde pek çok insan ayakkabılarının fotoğrafını çekmiştir" diye konuşan Eastman Kodak şirketinin geliştirme sorumlusu Gary Hallenbeck, bunun nedenini şöyle açıklıyor:
"Bu insanlar deklanşöre bastıkları anda resmin çekilmiş olabileceğini düşünüp, diyafram daha açılmadan kamerayı aşağı indiriyorlardı."
RENK FİLTRESİ, CCD’deki her pikseli kapsama alanı içine alır. Böylece yalnızca tek bir rengi kaydeder. Pek çok kamera Bayer filtre düzenini kullanır. Yeşil tercih edilir, çünkü göz bu dalga boyuna daha duyarlıdır. İşlemci, kırmızı-yeşil-mavi sinyallerini birleştirerek tam renkleriyle görüntüyü oluşturur. Yeni, düşük dağılım mercekleri, farklı dalga boylarının neden olduğu renk bozukluklarını düzeltir.
DİJİTAL ZOOM, mercekler tümüyle işler haldeyken, optik zoom’u maksimuma getirmek için devreye girer. 2x dijital zoom için işlemci orjinal görüntüyü yüzde 50, 4x zoom için yüzde 25 kırpar. Daha sonra işlemci bilinen pikselleri (A,B) yatay ve dikey hatlar sistemine, tüm kareyi dolduracak şekilde yerleştirir ve ara piksellerin (AB) renklerini belirlemek için bunların ara değerelerini bulur.
DİJİTAL KAMERALAR’ın mercekleri, ışığı CCD’ler üzerine odaklar. CCD, ışığı elektrik gerilimine dönüştürür. İşlemci, bu verilere ulaşır; sinyal gürültüsünü azaltır; rengi ve beyazlığı düzeltir; nihai dijital görüntüyü bir iç belleğe veya bellek kartına gönderir.
ASİFERİK MERCEK ELEMANLARI (sağda), sapmaları düzeltmek için küresel merceklerin arasına yerleştirilir. Küresel mercekler, merceklerin dış kenarlarına çarpan paralel ışınları odaklamakta zorlanır ve resimlerin netliği bozulur. Bu gibi durumlarda cam elemanlarının oluşturduğu ilk grup, ışınları "huniden geçirerek" ikinci gruba gönderir. Bu ikinci grup öne ve arkaya doğru gidip gelerek netleştirme işlemini tamamlar. İkinci grup ışığı daraltarak sabit olan üçüncü gruba gönderir. Üçüncü grup da ışınları CCD’ye yönlendirir.
BUNLARI BİLİYOR MUSUNUZ?
4 megapiksel bir kameranın CCD’sinde 4 milyon piksel bulunur. Çözünürlülük ne kadar yüksekse fotoğraf o kadar net olur. Ancak tüketici bütçesini sarsmayacak mercek sistemleri 6 ya 8 megapikselin üzerine çıkamaz. Dolayısıyla 10 ya da 12 megapiksel sensorlar daha net bir görüntü vermezler. Yüksek çözünürlülük ancak dijital zoom yardımıyla daha temiz bir görüntü sağlar.
Dijital kameraların yarattığı "fotoğraflar" jpeg (Joint Photographic Experts Group) formatındadır. Bu, bilgisayar ve internet ortamında yaygın olrak kullanılan bir grafik formatıdır. Kameranın küçük LCD ekranında bu görüntünün çok küçük versiyonunu görürsünüz. Bu küçük görüntü tipik olarak 150 K olarak bilinen 150.000 bitlik veri içerir.
Otomatik netleme için pek çok kamera dışarıdaki ışığı hissetmek için dış CCD’lerden yararlanır. İşlemci önce CCD’lerdeki elektrik yükünü değerlendirir. Bundan yola çıkarak uzaklığı hesaplar. Daha sonra mercekleri, en üst (pik) yükü buluncaya kadar ileri geri oynatır. Mercekler pik pozisyona göre ayarlanır, diyafram açılır ve işlemci hassas netlemeyi tamamlar.
Ancak insan gözü ve CCD, ışığı aynı şekilde "görmez". Gerçeğine yakın görüntüler yaratmak doğru odaklamaya, renk ayarına ve uygun beyazlığa bağlıdır.
Eğimi küresel olmayan asiferik mercekler, küresel mercekler arasına yerleştirilir. Böylece ışık eşit şekilde pikseller üzerine odaklanarak netliği yükseltir. Piksellerin önündeki filtreler, renkleri işlemden geçiren algoritmaların gerçeğine benzeyen ve parlak renkler yaratmasını sağlar.
Diğer algoritmalar, gelen ışığın dalga boylarındaki çarpıklıkları gözden geçirir. Bunlar, ışığın yeşil bir ton veren floresan ışıklandırmadan mı, yoksa sarı bir ton veren tungsten ışıklandırmadan mı kaynaklandığını tespit eder.
Algoritmalar, insan beyninin otomatik olarak yaptığı renk kaymalarını düzeltir. Böylece manzaranın gerçek renkleri, olması gerektiği gibi görüntülenir.
Son model dijital makineler ilk modellerdeki bazı sorunları minimum düzeye indirmiş durumda.
Mercekleri hareket ettirerek elde edilen optik zoom’lama, kamerayı olabildiğince küçük tutmak için sınırlı bir kapasiteye sahipti.
Şimdi digital zoom, bir yazılımı işlemden geçirerek menzili genişletebiliyor.
Ve daha hızlı dijital görüntü-işleme çipleri, ardarda resim çekme hızını artırarak, bu arayı 1.5 saniyeye hatta daha aza düşürdü.
Deklanşöre basılması ile diyaframın açılması arasındaki süre de saniyenin yarısı gibi kısa bir zaman dilimine düşürüdüğü için otomatik netleştirme de hızlanmış durumda.
"Dijital fotoğrafçılığın ilk dönemlerinde pek çok insan ayakkabılarının fotoğrafını çekmiştir" diye konuşan Eastman Kodak şirketinin geliştirme sorumlusu Gary Hallenbeck, bunun nedenini şöyle açıklıyor:
"Bu insanlar deklanşöre bastıkları anda resmin çekilmiş olabileceğini düşünüp, diyafram daha açılmadan kamerayı aşağı indiriyorlardı."
RENK FİLTRESİ, CCD’deki her pikseli kapsama alanı içine alır. Böylece yalnızca tek bir rengi kaydeder. Pek çok kamera Bayer filtre düzenini kullanır. Yeşil tercih edilir, çünkü göz bu dalga boyuna daha duyarlıdır. İşlemci, kırmızı-yeşil-mavi sinyallerini birleştirerek tam renkleriyle görüntüyü oluşturur. Yeni, düşük dağılım mercekleri, farklı dalga boylarının neden olduğu renk bozukluklarını düzeltir.
DİJİTAL ZOOM, mercekler tümüyle işler haldeyken, optik zoom’u maksimuma getirmek için devreye girer. 2x dijital zoom için işlemci orjinal görüntüyü yüzde 50, 4x zoom için yüzde 25 kırpar. Daha sonra işlemci bilinen pikselleri (A,B) yatay ve dikey hatlar sistemine, tüm kareyi dolduracak şekilde yerleştirir ve ara piksellerin (AB) renklerini belirlemek için bunların ara değerelerini bulur.
DİJİTAL KAMERALAR’ın mercekleri, ışığı CCD’ler üzerine odaklar. CCD, ışığı elektrik gerilimine dönüştürür. İşlemci, bu verilere ulaşır; sinyal gürültüsünü azaltır; rengi ve beyazlığı düzeltir; nihai dijital görüntüyü bir iç belleğe veya bellek kartına gönderir.
ASİFERİK MERCEK ELEMANLARI (sağda), sapmaları düzeltmek için küresel merceklerin arasına yerleştirilir. Küresel mercekler, merceklerin dış kenarlarına çarpan paralel ışınları odaklamakta zorlanır ve resimlerin netliği bozulur. Bu gibi durumlarda cam elemanlarının oluşturduğu ilk grup, ışınları "huniden geçirerek" ikinci gruba gönderir. Bu ikinci grup öne ve arkaya doğru gidip gelerek netleştirme işlemini tamamlar. İkinci grup ışığı daraltarak sabit olan üçüncü gruba gönderir. Üçüncü grup da ışınları CCD’ye yönlendirir.
BUNLARI BİLİYOR MUSUNUZ?
4 megapiksel bir kameranın CCD’sinde 4 milyon piksel bulunur. Çözünürlülük ne kadar yüksekse fotoğraf o kadar net olur. Ancak tüketici bütçesini sarsmayacak mercek sistemleri 6 ya 8 megapikselin üzerine çıkamaz. Dolayısıyla 10 ya da 12 megapiksel sensorlar daha net bir görüntü vermezler. Yüksek çözünürlülük ancak dijital zoom yardımıyla daha temiz bir görüntü sağlar.
Dijital kameraların yarattığı "fotoğraflar" jpeg (Joint Photographic Experts Group) formatındadır. Bu, bilgisayar ve internet ortamında yaygın olrak kullanılan bir grafik formatıdır. Kameranın küçük LCD ekranında bu görüntünün çok küçük versiyonunu görürsünüz. Bu küçük görüntü tipik olarak 150 K olarak bilinen 150.000 bitlik veri içerir.
Otomatik netleme için pek çok kamera dışarıdaki ışığı hissetmek için dış CCD’lerden yararlanır. İşlemci önce CCD’lerdeki elektrik yükünü değerlendirir. Bundan yola çıkarak uzaklığı hesaplar. Daha sonra mercekleri, en üst (pik) yükü buluncaya kadar ileri geri oynatır. Mercekler pik pozisyona göre ayarlanır, diyafram açılır ve işlemci hassas netlemeyi tamamlar.