Цифровое сканирование назад

Цифровое сканирование назад или сканирование назад — это тип задней части цифровой камеры . В устройствах цифровой обработки изображений обычно используется матрица светочувствительных фотосенсоров , таких как CCD или CMOS технологии . Эти датчики можно расположить по-разному, например, фильтр Байера , где каждая строка захватывает компоненты RGB , или использовать один полноразмерный слой для каждого цвета, как, например, датчик Foveon X3 .

Цифровое сканирование использует тот же подход, что и фотодатчик второго типа, но вместо использования одной матрицы для каждого компонента он использует один массив для каждого компонента. Это соответствует матрице датчика 3× N , где N обычно представляет собой большое число (от 5000 для более ранних моделей до 15 000 для более новых моделей), которая затем помещается вертикально в держатель. Чтобы сделать снимок, датчик перемещается по оси X , делая одну экспозицию на точку.

Преимущества

Основными преимуществами этой технологии являются чрезвычайно высокое качество изображения и огромные получаемые файлы. Это приводит к очень точной цветопередаче, поскольку каждый пиксель измеряется индивидуально, что позволяет печатать очень большие размеры без потери деталей. Раньше только большого формата пленочные фотоаппараты могли печатать изображения подобных размеров. Преимущество обратной развертки также состоит в том, что она не подвержена падению света из-за внеосевого положения объектива, поэтому можно без проблем использовать широкоугольные объективы и сдвиги перспективы на камере. Несколько менее очевидное преимущество заключается в том, что обратная развертка обычно создается с использованием трилинейных ПЗС-матриц. Это означает, что для каждой позиции пикселя выполняется отдельное измерение красного, затем зеленого и синего. Это приводит к гораздо более высокому эффективному разрешению, чем изображение с аналогичным разрешением, создаваемое мозаичным датчиком, например, на большинстве типичных цифровых камер. (За заметным исключением Foveon )

Недостатки

Обратной стороной такого способа захвата изображений является количество времени, которое на это уходит. Даже при самой быстрой выдержке время, затраченное на полную экспозицию, измеряется секундами или минутами, ведь хоть выдержка и может составлять 1/1000 с, ее приходится делать буквально тысячи раз. Это делает его совершенно неподходящим для движущихся объектов, таких как спорт, природа или городская жизнь, и практически ограничивается натюрмортами, репродукциями произведений искусства и пейзажами.

Еще одним недостатком является то, что большинство этих спинок приходится использовать привязанными к компьютеру. Одна из причин заключается в том, что не было бы другого способа узнать, когда достигнут критический фокус, а вторая причина — огромные размеры файлов, измеряемые сотнями мегабайт или даже гигабайтами . На карте емкостью 4 ГБ Compact Flash можно хранить лишь несколько изображений.

Пример

Допустим, у нас есть массив из 10 000 пикселей, и мы хотим сделать изображение с выдержкой 1/50 с и 48 битами на пиксель (16 бит на компонент) для достижения максимального качества.

Предположим, что каждый отдельный пиксель имеет ширину и высоту 6 мкм в каждом измерении. Массив будет иметь ширину 6 мкм и высоту 6 см . Теперь помещаем этот массив в держатель высотой 6 см и шириной 6 см . Это означает, что мы можем равномерно разделить $ось X$ на 10 000 точек, поэтому массиву потребуется 10 000 экспозиций. Чтобы сделать снимок, датчик должен начать с $x = 0$ , сделать одну экспозицию при выбранной выдержке, перейти к $x = 1$ , сделать одну экспозицию при выбранной выдержке и так далее до $x = 9999$ .

Теперь вместо того, чтобы делать это с одним массивом, мы делаем это с тремя массивами одновременно (по одному для каждого компонента в RGB), где первый массив будет делать экспозицию в точке $x$ , второй в точке $x - 1$ и третий. в $х - 2$ . Результирующее изображение будет иметь размер 10 000 × 10 000, или 100 миллионов пикселей , с полной информацией о цвете для каждого пикселя.

Общее время воздействия составит не менее:

${\frac {1}{50}}{\text{ s}}\times 10,000{\text{ pixels}}=200{\text{ s}}$

или почти три с половиной минуты. Настоящий сенсор должен был бы учитывать точное движение к следующей точке, остановку и ожидание, чтобы уменьшить вибрацию, сделать экспозицию и так далее. Эти накладные расходы необходимы, и на этот раз они могут удвоиться или утроиться.

Окончательный размер изображения будет:

$10,000{\text{ pixels}}\times 10,000{\text{ pixels}}\times 48{\text{ bpp}}\times {\frac {1{\text{ byte}}}{8{\text{ bits}}}}=600{\text{ megabytes}}$

Новейшие датчики могут достигать еще больших размеров файлов — до нескольких гигабайт.

История

Первый коммерческий цифровой сканер был представлен компанией Leaf (ныне Phase One ) в 1991 году.

Дополнительную информацию об истории сканирования задней части см. в разделе « Задняя часть цифровой камеры» .

См. также

Производители

Rencay поддерживает разрешение 26 000 x 16 000 пикселей. Немецкое сканирование
Better Light специализируется на цифровых сканированных копиях.
Phase One имеет в своей линейке PowerPhase FX+.
Анаграмма .
Кигамо .
Паноскан
Pentacon , немецкая компания, предлагает линейку сканирующих камер, включая серии Scan 3000 и 5000.

Ссылки