Электронная картинка

Вектор

Векторные изображения получено из математической геометрии (вектор ). С математической точки зрения, вектор состоит из величины или длины и направления.

Часто и растровые, и векторные элементы объединяются в одном изображении; например, в случае билборда с текстом (вектор) и фотографиями (растр).

Внешние ссылки

• Последние технологии в области цифровой обработки изображений Скорость: 12000 страниц на Час.
• Рочестерский технологический институт. Лаборатория цифрового изображения и дистанционного зондирования
• Корнельский университет. Учебное пособие по цифровым изображениям
• Часто задаваемые вопросы по цифровым изображениям. Часто задаваемые вопросы по цифровой обработке изображений
• Дартмут, Хани Фарид. Криминалистика цифровых изображений
• Лекции по обработке изображений, Алан Питерс. Университет Вандербильта. Обновлено 7 января 2016 г.
• http://electronics.howstuffworks.com/cameras-photography/digital/digital-camera.htm

Путаница в цифровых форматах

Цифровой формат имеет множество разных вариаций, и это очень путает, ведь файлы аудио, видео и изображений на одном устройстве могут открыться, а на другом нет. К примеру, вы подключили компьютер или медиасервер к цифровому устройству (или медиапотоку, медиаплееру, Smart TV, в котором есть media player), но некоторые файлы с видео, аудио или изображением не открываются, либо их даже не видно.

Наиболее распространённая причина, по которой это происходит, – устройство не может прочесть информацию с файла из-за непонятного для него формата.

Путаница в цифровых форматах

При сохранении цифрового файла он превращается в код, благодаря которому компьютеры и приложения смогут его прочитать и взаимодействовать с ним. К примеру, цифровой формат документа можно открыть и изменять в специальных программах, которые созданы для работы с текстами. Самая популярная из них – Microsoft Word.

Форматы фотографий читаются приложениями для их обработки, как, например, Photoshop, и такими программами для просмотра фотографий, как Windows Photo Viewer и Photos для MAC. Большое количество видеоформатов, включая файлы видеокамер и Quicktime, цифровой формат DVD, видеоролики Windows и бесчисленное множество форматов высокой чёткости нужно модифицировать, чтобы их могли открывать не только программы, для которых они создавались и где сохранялись.

Такие форматы получили название «кодеки» (от «кодер-декодер»).

Процесс изменения файла, чтобы его могло прочитать устройство или программа, которая раньше этого сделать не могла, называется «перекодированием». Существуют компьютерные программы медиасервера, способные автоматически изменить код файла, который не может прочесть цифровое устройство.

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

Форматы фотографий, музыки и видео отличаются между собой. Но из-за того, что стандартов здесь нет, существуют дополнительные варианты форматов.

К примеру, у фотографий есть такие цифровые форматы, как RAW, JPEG и TIFF. Последний является самым качественным, но и невероятно тяжёлым. Если все ваши фотографии будут в формате TIFF, то они займут вдвое больше места на компьютере, чем те же фото, но с использованием JPEG. Формат JPEG сжимает информацию (то есть ухудшается качество и уменьшается вес файла). Поэтому гораздо больше фотографий с таким форматом поместится на компьютере.

Кодировка видеофайла может быть в формате стандартном или с высокой чёткостью. Их не только можно сделать разного формата, но и менять, чтобы определённое цифровое устройство смогло его открыть.

По такому же принципу цифровые аудио кодируются как в форматах с низким разрешением, так и с высоким. От этого зависит, смогут ли они открываться с помощью потоковой передачи или понадобится сначала их загрузить. К тому же, влияет ещё совместимость файлов с устройством.

Преимущества

Цифровое изображение дает несколько преимуществ. Во-первых, процесс обеспечивает легкий доступ к фотографиям и текстовым документам. Google находится в авангарде этой «революции», выполняя свою миссию по оцифровке мировых книг. Такая оцифровка сделает книги доступными для поиска, что сделает участвующие библиотеки, такие как Стэнфордский университет и Калифорнийский университет в Беркли, доступными во всем мире. Цифровая визуализация также приносит пользу миру медицины, потому что она «позволяет передавать изображения в электронном виде сторонним поставщикам, направляя стоматологов, консультантов и страховых компаний через модем». Этот процесс «экологически безопасен, так как не требует химической обработки». Цифровые изображения также часто используются для документирования и записи исторических, научных и личных жизненных событий.

Существуют также преимущества фотографий. Цифровая обработка изображений снизит необходимость физического контакта с исходными изображениями. Кроме того, цифровое изображение создает возможность восстановления визуального содержания частично поврежденных фотографий, тем самым устраняя возможность изменения или уничтожения оригинала. Кроме того, фотографы будут «освобождены от« приковывания »к темной комнате», у них будет больше времени для съемки и они смогут более эффективно выполнять задания. Цифровая обработка изображений означает, что «фотографам больше не нужно спешить с пленкой в ​​офис, поэтому они могут оставаться на месте дольше, соблюдая сроки».

Еще одно преимущество цифровой фотографии состоит в том, что она была расширена до камеры телефонов. Мы можем брать фотоаппараты с собой куда угодно, а также мгновенно отправлять фотографии другим. Нам это легко для людей, а также помогает подрастающему поколению в процессе самоидентификации

Последние исследования и инновации

Исследования и разработки продолжают совершенствовать освещение, оптику, датчики, обработку, хранение, отображение и программное обеспечение, используемое в цифровой фотографии. Вот несколько примеров.

• 3D-модели могут быть созданы из коллекций обычных изображений. Полученную сцену можно рассматривать с новых точек зрения, но создание модели требует больших вычислительных ресурсов. Примером может служить Microsoft Photosynth, в котором в качестве примеров представлены некоторые модели известных мест.
• Панорамные фотографии можно создавать непосредственно в камере без необходимости какой-либо внешней обработки. Некоторые камеры имеют функцию 3D Panorama, объединяющую снимки, сделанные одним объективом под разными углами, для создания ощущения глубины.
• Камеры и дисплеи с расширенным динамическим диапазоном имеются в продаже. Датчики с динамическим диапазоном более 1000000: 1 находятся в разработке, также доступно программное обеспечение для объединения нескольких изображений без HDR (снятых с разными экспозициями ) в изображение HDR.
• Размытие в движении можно резко удалить с помощью (мерцающего затвора, который добавляет к размытию подпись, которую распознает постобработка). Он еще не поступил в продажу.
• Передовые методы боке используют аппаратную систему из 2 датчиков, один для съемки фото как обычно, а другой для записи информации о глубине. Эффект боке и перефокусировка могут быть применены к изображению после того, как фотография сделана.
• В современных камерах или видеокамерах изменение чувствительности датчика не одного, а двух или более фильтров нейтральной плотности доступны.
• зеркальное отражение объекта может быть зафиксировано с помощью компьютерного управления освещением и датчиками. Это необходимо, например, для создания привлекательных изображений картин маслом. Он еще не поступил в продажу, но некоторые музеи начинают его использовать.
• Системы удаления пыли помогают предотвратить попадание пыли на датчики изображения. Первоначально представленные только несколькими камерами, такими как зеркалки Olympus, теперь стали стандартом для большинства моделей и марок камер со съемным объективом, за исключением недорогих или дешевых.

Другие области прогресса включают улучшенные датчики, более мощное программное обеспечение, расширенное процессоры камеры (иногда использующие более одного процессора, например, камера Canon 7d имеет 2 процессора Digic 4), дисплеи с расширенным охватом ,, встроенные GPS и Wi-Fi и управляемое компьютером освещение.

Просмотр изображений

Программа просмотра изображений отображает изображения. Веб-браузеры могут отображать стандартные форматы изображений в Интернете, включая JPEG, GIF и PNG. Некоторые могут отображать формат SVG, который является стандартным форматом W3C. В прошлом, когда Интернет был еще медленным, было обычным делом предоставлять изображение для предварительного просмотра, которое загружалось и появлялось на веб-сайте перед заменой основным изображением (чтобы произвести предварительное впечатление). Сейчас Интернет работает достаточно быстро, и это изображение для предварительного просмотра используется редко.

Некоторые научные изображения могут быть очень большими (например, изображение размером 46 гигапикселей Млечный Путь, размером около 194 ГБ). Такие изображения сложно загрузить, и их обычно просматривают в Интернете через более сложные веб-интерфейсы.

Некоторые программы просмотра предлагают утилиту слайд-шоу для отображения последовательности изображений.

Меняющаяся среда

Большие успехи были достигнуты в области создания цифровых изображений. Негативы и открытость для многих являются чуждыми понятиями, и первое цифровое изображение в 1920 году привело в конечном итоге к более дешевому оборудованию, все более мощному, но простому программному обеспечению и развитию Интернета.

Постоянное развитие и производство физического оборудования и оборудование, связанное с цифровым изображением, повлияло на окружающую среду. От фотоаппаратов и веб-камер до принтеров и сканеров — оборудование становится изящнее, тоньше, быстрее и дешевле. По мере снижения стоимости оборудования рынок для новых энтузиастов расширяется, позволяя большему количеству потребителей испытать острые ощущения от создания собственных изображений.

Обычные персональные ноутбуки, семейные настольные компьютеры и корпоративные компьютеры могут работать с программным обеспечением для фотографий. Наши компьютеры — это более мощные машины с увеличивающимися возможностями для запуска любых программ, особенно программного обеспечения для обработки цифровых изображений. И это программное обеспечение быстро становится умнее и проще. Хотя функции современных программ достигают уровня точного редактирования и даже рендеринга трехмерных изображений, пользовательские интерфейсы спроектированы так, чтобы быть удобными как для опытных пользователей, так и для новичков.

Интернет позволяет редактировать, просматривать и обмениваться цифровыми фотографиями и графикой. Быстрый просмотр веб-страниц позволяет легко найти графические изображения начинающих художников, фотографии из новостей со всего мира, корпоративные изображения новых продуктов и услуг и многое другое. Интернет явно зарекомендовал себя в качестве катализатора, способствующего развитию цифровых изображений.

Исследование, проведенное Бейси, Мэном, Фрэнсисом и Мельбурном, показало, что рисунки, используемые в классе имеют существенное негативное влияние на содержание более низкого порядка для лабораторных отчетов студентов, перспективы лабораторных работ, азарт и эффективность обучения. Обучение в стиле документации не оказывает значительного влияния на студентов в этих областях. Он также обнаружил, что студенты были более мотивированы и заинтересованы в обучении при использовании цифровых изображений.

Теоретическое применение

Хотя теории быстро становятся реальностью в современном технологическом обществе, диапазон возможностей для создания цифровых изображений широко открыт. Одно из основных приложений, которое все еще находится в разработке, — это безопасность и защита детей. Как мы можем использовать цифровые изображения, чтобы лучше защитить наших детей? Программа Kodak, Kids Identification Digital Software (KIDS), может дать ответ на этот вопрос. В начале есть комплект цифровых изображений, который будет использоваться для составления идентификационных фотографий учащихся, которые будут полезны во время неотложной медицинской помощи и преступлений. Более мощные и продвинутые версии приложений, подобные этим, все еще разрабатываются, а расширенные функции постоянно тестируются и добавляются.

Но не только родители и учебные заведения видят преимущества таких баз данных. Офисы уголовных расследований, такие как полицейские участки, криминалистические лаборатории штатов и даже федеральные бюро, осознали важность цифровых изображений для анализа отпечатков пальцев и улик, проведения арестов и поддержания безопасности в сообществах. По мере развития области цифровых изображений растет и наша способность защищать общественность.

Фотография — это средство, используемое для визуальной фиксации определенных моментов. Благодаря фотографии наша культура получила возможность передавать информацию (например, внешний вид) с минимальными искажениями или без них. Теория мультимедийной насыщенности обеспечивает основу для описания способности среды передачи информации без потерь или искажений. Эта теория дала возможность понять поведение человека в коммуникационных технологиях. В статье, написанной Дафтом и Ленгелем (1984,1986), говорится следующее:

Коммуникационные средства массовой информации находятся в континууме богатства. Богатство среды включает четыре аспекта: доступность мгновенной обратной связи, которая позволяет задавать вопросы и отвечать на них; использование нескольких сигналов, таких как физическое присутствие, интонация голоса, телодвижения, слова, числа и графические символы; использование естественного языка, который может быть использован для передачи понимания широкого набора концепций и идей; и личный фокус средства массовой информации (стр. 83).

История

Первое сканирование, выполненное SEAC в 1957 году

Ранние цифровые факсимильные аппараты, такие как Система передачи изображения по кабелю Bartlane на десятилетия предшествовала цифровым камерам и компьютерам. Первое изображение, которое нужно отсканировать, сохранить и воссоздать в цифровых пикселях, было отображено на стандартном восточном автоматическом компьютере (SEAC ) в NIST. Развитие цифровых изображений продолжалось в начале 1960-х годов одновременно с разработкой космической программы и медицинских исследований. В проектах Лаборатории реактивного движения, MIT, Bell Labs и Университета Мэриленда, среди прочего, использовались цифровые изображения для продвижения спутниковые снимки, преобразование стандартов проводной фотосъемки, медицинское изображение, технология видеофона, распознавание символов и улучшение фотографий.

Rapid Развитие цифровых изображений началось с внедрения МОП-интегральных схем в 1960-х и микропроцессоров в начале 1970-х, наряду с прогрессом в компьютерной памяти память, технологии отображения и алгоритмы сжатия данных.

Изобретение компьютеризированной аксиальной томографии (компьютерное сканирование ) с использованием рентгеновских лучей для создания цифрового изображения «среза» трехмерного объекта, имел большое значение для медицинской диагностики. Помимо создания цифровых изображений, оцифровка аналоговых изображений позволила улучшить и восстановить археологические артефакты и начала использоваться в столь разных областях, как ядерная медицина, астрономия, правоохранительные органы, оборона и промышленность.

Достижения в области микропроцессорных технологий проложили путь для разработки и маркетинга заряда -связанные устройства (ПЗС) для использования в широком диапазоне устройств захвата изображения и постепенно вытеснили использование аналоговой пленки и ленты в фотографии и видеосъемка конца ХХ века. Вычислительная мощность, необходимая для обработки захвата цифровых изображений, также позволила сгенерированным компьютером цифровым изображениям достичь уровня детализации, близкого к фотореализму.

Датчики цифрового изображения

Основа для цифровых датчики изображения — это технология металл-оксид-полупроводник (MOS), которая берет начало в изобретении MOSFET (полевого МОП-транзистора) Мохамед М. Аталла и Давон Кан в Bell Labs в 1959 году. Это привело к разработке цифровых полупроводниковых датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а затем CMOS-датчик.

Первым полупроводниковым датчиком изображения была CCD, разработанная Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Э. Смитом в Bell Labs в 1969 году. Изучая технологию МОП, они поняли, что электрический заряд является аналогом магнитного пузыря и что он может храниться на крошечном МОП-конденсаторе. Поскольку изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд было довольно просто, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС — это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания.

. Ранние ПЗС-датчики страдали от задержки срабатывания затвора. Эта проблема была в значительной степени решена с изобретением фотодиода со штырьками (PPD). Он был изобретен Нобуказу Тераниши, Хиромицу Шираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. Это была структура фотодетектора с низкой задержкой, низким шумом, высокая квантовая эффективность и низкий темновой ток. В 1987 году PPD стали встраиваться в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовой электроники видеокамер, а затем цифровых фотоаппаратов. С тех пор PPD использовался практически во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.

NMOS датчик с активными пикселями (APS) был изобретен Olympus в Японии в середине 1980-х. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых устройств MOS , где масштабирование MOSFET достигало меньших микронных, а затем субмикронных уровней. NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. Датчик с активными пикселями CMOS (датчик CMOS) был позже разработан командой Эрика Фоссума на НАСА Лаборатория реактивного движения в 1993 году. К 2007 году продажи КМОП-сенсоров превзошли ПЗС-сенсоры.

Сжатие цифровых изображений

Важное развитие цифровых технологий технология сжатия изображений представляла собой дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями, впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году. основа для JPEG, который был представлен Joint Photographic Experts Group в 1992 году. JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым файлом изображений формат в Интернете. Его высокоэффективный алгоритм сжатия DCT был в значительной степени ответственен за широкое распространение цифровых изображений и цифровых фотографий, при этом по состоянию на 2015 год ежедневно создавалось несколько миллиардов изображений JPEG.

Распространенные цифровые форматы

• Цифровые форматы изображений:JPEG, GIF, PNG, TIFF, BMP.
• Форматы аудио файлов: AAC, MP3, WAV, WMA, DOLBY® DIGITAL, DTS,
• Дополнительные форматы музыкальных файлов, которые вы можете использовать: ASF, FLAC, ADPCM, DSD, LPCM, OGG.
• Для пользователей iTunes.Скачивая музыку в iTunes, вам надо знать, что ваш сетевой медиаплеер или медиастример сможет открыть аудио AAC. Аудиофайлы с iTunes могут иметь расширение m4a или называться «Apple Lossless». Файлы, где указано m4p – защищённые документы AAC. Сейчас есть возможность приобретать незащищенную музыку (без DRM) в iTunes Store, так что любое устройство сможет открыть аудиофайлы.

Точный инструмент «Колесо компетенций»

Для детального самоанализа по выбору IT-профессии

Список грубых ошибок в IT, из-за которых сразу увольняют

Об этом мало кто рассказывает, но это должен знать каждый

Мини-тест из 11 вопросов от нашего личного психолога

Вы сразу поймете, что в данный момент тормозит ваш успех

Регистрируйтесь на бесплатный интенсив, чтобы за 3 часа начать разбираться в IT лучше 90% новичков.

Только до 20 февраля

Осталось 17 мест

В то время как цифровая фотография только относительно недавно стала мейнстримом, в конце 20-го века произошло множество небольших разработок. История цифровой фотографии в том виде, в котором мы ее знаем, началась в 1950-х годах. В 1951 году первые цифровые сигналы были записаны на магнитную ленту с помощью первого видеомагнитофона. Шесть лет спустя, в 1957 году, первое цифровое изображение было создано на компьютере Расселом Киршем. Это было изображение его сына.

Первое цифровое изображение, когда-либо созданное Расселом Киршем. Это изображение его сына Уолдена

Процесс металл-оксид-полупроводник (MOS), изобретенный инженерами Мохамед Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г. привела к разработке цифровых полупроводников датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а и CMOS-датчик. Первым полупроводниковым датчиком изображения ПЗС-матрица, изобретенная физиками Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Э. Смитом в Bell Labs в 1969 году. Изучая процесс МОП, они поняли, что электрический Заряд был аналогом магнитного пузыря, и его можно было накапливать на крошечном МОП конденсаторе. Раз изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд было довольно просто, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС — это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевизионного вещания, и ее изобретение было принято Нобелевской премией по физике в 2009 году.

Первое изображение Марса было получено, когда Mariner 4 пролетал мимо него 15 июля 1965 года с помощью системы камер, разработанной NASA / JPL. Позже, в 1976 году, Mars Viking Lander произвел цифровые изображения поверхности Марса. Хотя это не то, что мы обычно определяем как цифровая камера, в ней использовался сопоставимый процесс. В нем использовалась трубка видеокамеры, за которую следует дигитайзер, а не мозаика из твердотельных сенсорных элементов. В результате было получено цифровое изображение, которое хранилось на ленте для медленной передачи обратно на Землю.

Первая опубликованная цветная цифровая фотография была сделана в 1972 году Майклом Фрэнсисом Томпсеттом с использованием технологии ПЗС-сенсора и была фигурирует на обложке журнала Electronics Magazine. Это была фотография его жены Маргарет Томпсетт. Cromemco Cyclops, цифровая камера, разработанная как коммерческий продукт и подключенная к микрокомпьютеру, представлена ​​в выпуске журнала Popular Electronics за февраль 1975 года. Он использовал технологию металл-оксид-полупроводник (MOS) для своего датчика изображения.

. Важным достижением в технологии цифрового сжатия изображения стало дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями, впервые предложенный Насиром Ахмедом, когда он работал в Канзасском государственном университете в 1972 году. DCT-сжатие позже стало прототипом изображений JPEG, который был представлен Объединенная группа экспертов по фотографии в 1992 году. JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым изображением формат. Стандарт JPEG был в дипломе ответственен за популяризацию цифровой фотографии.

Первая автономная (портативная) цифровая камера была создана позже, в 1975 году, Стивеном Сассоном из Eastman Kodak. В камере Сассона использовались чипы датчика изображения CCD, разработанные Fairchild Semiconductor в 1973 году. Камера весила изображения 8 фунтов (3,6 кг), записывала черно-белые на кассету, разрешение 0,01 мегапикселя (10 000 пикселей)., и первый снимок был сделан в декабре 1975 года за 23 секунды. Прототип камеры техническим упражнением, не предназначенным для производства. Хотя Sony, Inc. выпустила первую потребительскую камеру только в 1981 году, заложены основы для создания цифровых изображений и фотографии.

Первый цифровой однообъективный рефлекс (DSLR) был прототипом Nikon SVC, применяемый в 1986 году, за ним последовал коммерческий Nikon QV-1000C, выпущенный в 1988 году. Первой коммерчески доступной цифровой камерой была Dycam Model 1 1990 года; он также продавался как Logitech Fotoman. Он использовал датчик изображения CCD, сохранял изображения в цифровом виде и подключился к компьютеру для загрузки изображений. Первоначально предлагавшиеся коммерческим фотографам по высокой цене, к середине-концу 1990-х годов из-за технологических достижений цифровые камеры были широко доступны для широкой публики.

Появление цифровых фотографий также привело к культурным изменениям в области фотографии. Для постобработки изображения изображения теперь можно обрабатывать и улучшать из-за экрана компьютера в собственном доме. Это позволяет фотографам более творчески подходить к методам обработки и редактирования. По мере того, как эта область становилась все более популярной, виды цифровых фотографий и фотографов стали разнообразнее. Цифровая фотография превратила из небольшого, несколько элитарного круга в круг, который охватил людей.

телефон с камерой помог популяризировать цифровую фотографию вместе с Интернетом, социальные сети и формат изображения JPEG. Первые сотовые телефоны со встроенными цифровыми камерами были произведены в 2000 году производитель Sharp и Samsung. Маленькие, удобные и простые в использовании телефоны с камерой сделали цифровую повсеместной в повседневной жизни широкой публики.

Количество сделанных фотографий

До создания цифровых изображений первая фотография, когда-либо созданная, Вид из окна в Ле Гра, был в 1826 году француз Жозеф Нисефор Ньепс. Когда Джозефу было 28 лет, он обсуждал со своим братом Клодом возможность воспроизведения изображений с помощью света. Его внимание к его новым инновациям началось в 1816 году. На самом деле он больше интересовался созданием двигателя для лодки. Джозеф и его брат довольно долгое время уделяли этому внимание, и Клод успешно продвинул свое новаторство, переместив его в Англию. Джозеф смог сфокусироваться на фотографии и, наконец, в 1826 году он смог сделать свою первую фотографию вида из окна. На это потребовалось 8 часов или более воздействия света.

Первое цифровое изображение было получено в 1920 году с помощью системы передачи изображений по кабелю Бартлейна. Британские изобретатели Гарри Дж. Бартоломью и Мейнард Д. Макфарлейн разработали этот метод. Процесс состоял из «серии негативов на цинковых пластинах, которые экспонировались в течение разного времени, таким образом создавая разную плотность». Система передачи изображения по кабелю Bartlane генерировала как на передатчике, так и на приемнике перфокарту с данными или ленту, которая была воссоздана как изображение.

В 1957 году Рассел А. Кирш произвел устройство. которые генерируют цифровые данные, которые могут храниться в компьютере; для этого использовались барабанный сканер и фотоумножитель трубка.

Цифровая визуализация была разработана в 1960-х и 1970-х годах, в основном для того, чтобы избежать эксплуатационных недостатков пленочных фотоаппаратов, для научных и военных задач, включая программу KH-11. Поскольку в последующие десятилетия цифровая технология стала дешевле, она во многих случаях заменила старые методы кинопленки.

В начале 1960-х, разрабатывая компактное, легкое портативное оборудование для неразрушающего контроля военно-морских самолетов, Фредерик Г. Вейгарт и Джеймс Ф. Макналти (радиоинженер США) в Automation Industries, Inc., затем в Эль-Сегундо, Калифорния, был соавтором первого устройства для генерации цифрового изображения в реальном времени, которым был рентгеноскопический цифровой рентгеновский снимок. Для создания изображения прямоугольные сигналы регистрировались на экране флуоресцентного флюороскопа .

Цифровые датчики изображения

Основой для цифровых датчиков изображения является технология металл – оксид – полупроводник (MOS), которая берет свое начало с изобретения MOSFET (MOS-полевой транзистор) от Мохамеда М. Аталлы и Давона Канга в Bell Labs в 1959 году. разработка цифровых полупроводниковых датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а затем CMOS-датчик.

. Устройство с зарядовой связью было изобретено Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит в Bell Labs в 1969 году. Изучая технологию МОП, они поняли, что электрический заряд аналогичен магнитному пузырю и что он может храниться в крошечный МОП конденсатор. Поскольку изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд было довольно просто, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС — это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания.

. Ранние ПЗС-датчики страдали от задержки срабатывания затвора. Это было в значительной степени решено с изобретением фиксированного фотодиода (PPD). Он был изобретен Нобуказу Тераниси, Хиромицу Сираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. Это была структура фотодетектора с малой задержкой и низким шумом, высокая квантовая эффективность и низкий темновой ток. В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовой электроники видеокамер, а затем цифровых фотоаппаратов. С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.

NMOS датчик с активными пикселями (APS) был изобретен Олимп в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых устройств MOS , где масштабирование MOSFET достигало меньших микронных, а затем субмикронных уровней. NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. Датчик с активными пикселями CMOS (датчик CMOS) был позже разработан командой Эрика Фоссума в НАСА Лаборатория реактивного движения в 1993 году. К 2007 году продажи КМОП-датчиков превысили ПЗС-датчики.

Важное развитие цифровых технологий технология сжатия изображений представляла собой дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями, впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году. основа для JPEG, который был представлен Joint Photographic Experts Group в 1992 году. JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым файлом изображений формат в Интернете. Его высокоэффективный алгоритм сжатия DCT в значительной степени способствовал широкому распространению цифровых изображений и цифровых фотографий, при этом по состоянию на 2015 год каждый день создавалось несколько миллиардов изображений JPEG.

Цифровые камеры

Эти различные идеи сканирования легли в основу первых разработок цифровых фотоаппаратов. Ранним камерам требовалось много времени для захвата изображения, и они плохо подходили для потребительских целей. Цифровые фотоаппараты стали действительно популярными только после принятия ПЗС-матриц (устройство с зарядовой связью ). ПЗС-матрица стала частью систем формирования изображений, используемых в телескопах, первых черно-белых цифровых камерах 1980-х годов. В конечном итоге к ПЗС-матрице был добавлен цвет, и сегодня это обычная функция фотокамер.

Сравнение с пленочной фотографией

Основным преимуществом цифровых фотоаппаратов потребительского уровня является низкая текущая стоимость, так как пользователям не нужно покупать фотопленку.. Затраты на обработку могут быть уменьшены или даже устранены. Цифровые камеры, как правило, легче носить с собой и использовать, чем сопоставимые пленочные камеры. Они легче адаптируются к современному использованию изображений. Некоторые, особенно те, которые являются смартфонами, могут отправлять свои изображения непосредственно по электронной почте, веб-страницам или другим электронным рассылкам.

Преимущества профессиональных цифровых фотоаппаратов

Мост Золотые Ворота с ретушью для живописных световых эффектов

• Возможен немедленный просмотр и удаление изображения; освещение и композицию можно оценить немедленно, что в конечном итоге позволяет сэкономить место для хранения.
• Отношение большого объема к среднему; позволяет проводить длительные фотосессии без замены рулонов пленки. Для большинства пользователей одной карты памяти достаточно на весь срок службы камеры, в то время как рулоны пленки — это дополнительные затраты на пленочные камеры.
• Более быстрый рабочий процесс: инструменты управления (цвет и файл), манипуляции и печати — это больше универсальна по сравнению с обычными пленочными процессами. Однако пакетная обработка файлов RAW может занять много времени даже на быстром компьютере.
• Загрузка изображений происходит намного быстрее, передача файла RAW с высоким разрешением из памяти займет не более нескольких секунд. карта против многих минут для сканирования пленки с помощью высококачественного сканера.
• Точность и воспроизводимость обработки: поскольку обработка в цифровой области является чисто числовой, обработка изображения с использованием детерминированного (неслучайного) алгоритмы идеально воспроизводятся и исключают вариации, характерные для фотохимической обработки, которые делают многие методы обработки изображений сложными, если не непрактичными.
• Цифровые манипуляции: цифровое изображение может быть изменено и обработано намного проще и быстрее, чем с традиционными методами негативов и печати. Цифровое изображение справа было снято в формате необработанного изображения, обработано и выведено тремя разными способами из исходного файла RAW, затем объединено и дополнительно обработано для насыщенности цвета и других специальных эффектов для получения более впечатляющего результата. чем было первоначально захвачено с изображением RAW.

Такие производители, как Nikon и Canon, способствовали внедрению цифровых однообъективных зеркальных фотоаппаратов (DSLR) Авторы фотожурналистов. Изображения, снятые с разрешением 2+ мегапикселей, считаются достаточным качеством для небольших изображений при воспроизведении в газетах или журналах. Изображения от 8 до 24 мегапикселей, имеющиеся в современных цифровых зеркальных фотокамерах, в сочетании с высококачественными объективами могут приблизительно соответствовать деталям пленочных отпечатков 35-мм пленочных зеркальных фотокамер.

Недостатки digital cameras

A large number of mechanical film camera existed, such as the Leica M2. These battery-less devices had advantages over digital devices in harsh or remote conditions.

Equivalent features

Image noise and grain

Noise in a digital camera’s im Иногда возраст может быть визуально похож на зерно пленки в пленочной камере.

Цифровые фотоаппараты начала века имели большую задержку запуска по сравнению с пленочными фотоаппаратами, то есть задержку от момента включения до момента, когда они будут готовы сделать первый снимок, но это это уже не относится к современным цифровым камерам со временем включения менее 1/4 секунды.

Хотя некоторые пленочные камеры могут достигать 14 кадров в секунду, например Canon F-1 с редким высокоскоростным моторным приводом., профессиональные цифровые зеркальные фотоаппараты могут делать фотографии с максимальной частотой кадров . В то время как технология Sony SLT обеспечивает скорость до 12 кадров в секунду, Canon EOS-1Dx может снимать фотографии со скоростью 14 кадров в секунду. Nikon F5 ограничен 36 непрерывными кадрами (длина пленки) без громоздкой объемной задней пленки, в то время как цифровой Nikon D5 способен захватывать более 100 14-битных изображений в формате RAW до его буфер должен быть очищен, а оставшееся пространство на носителе можно использовать.

В зависимости от материалов и способа их хранения аналоговая фотопленка и отпечатки могут тускнеть по мере старения. Точно так же носители, на которых хранятся или печатаются цифровые изображения, могут испортиться или испортиться, что приведет к потере целостности изображения.

Воспроизведение цвета (гамма ) зависит от типа и качества используемой пленки или датчика, а также от качества оптической системы и обработки пленки. Разные пленки и сенсоры имеют разную цветовую чувствительность; фотограф должен понимать свое оборудование, условия освещения и используемые носители для обеспечения точной цветопередачи. Многие цифровые камеры предлагают формат RAW (данные датчика), что позволяет выбирать цветовое пространство на этапе разработки независимо от настроек камеры.

Однако даже в формате RAW датчик и динамика камеры могут захватывать цвета только в пределах диапазона, поддерживаемого оборудованием. Когда это изображение передается для воспроизведения на любом устройстве, максимально возможная гамма — это гамма, которую поддерживает конечное устройство. Для монитора это цветовой охват устройства отображения. Для фотографической печати это гамма устройства, которое печатает изображение на определенном типе бумаги. Цветовая гамма или цветовое пространство — это область, в которой точки цвета помещаются в трехмерное пространство.

Профессиональные фотографы часто используют специально разработанные и откалиброванные мониторы, которые помогают им точно и стабильно воспроизводить цвета.

Соотношение сторон кадра

Большинство цифровых фотоаппаратов «наведи и снимай» имеют соотношение сторон 1,33 (4: 3), такое же, как аналоговое телевидение или ранние фильмы. Однако соотношение сторон изображения 35 мм составляет 1,5 (3: 2). Несколько цифровых фотоаппаратов делают фотографии в любом соотношении, и почти все цифровые SLR делают снимки в соотношении 3: 2, так как большинство из них могут использовать объективы, предназначенные для 35-мм пленки. Некоторые фотолаборатории печатают фотографии на бумаге с соотношением сторон 4: 3, а также на существующей бумаге формата 3: 2. В 2005 году Panasonic выпустила первую потребительскую камеру с исходным соотношением сторон 16: 9, соответствующим HDTV. Это похоже на соотношение сторон 7: 4, которое было обычным размером для пленки APS. Различное соотношение сторон — одна из причин, по которой у потребителей возникают проблемы при кадрировании фотографий. Соотношение сторон 4: 3 соответствует размеру 4,5 «x6,0». Это теряет полдюйма при печати на «стандартном» размере 4 x 6 дюймов с соотношением сторон 3: 2. Аналогичное кадрирование происходит при печати других размеров, например, 5 «x7», 8 «x10» или 11 «x14».

Мозаика

В цифровом изображении мозаика представляет собой комбинацию неперекрывающихся изображений, упорядоченных в виде некоторой тесселяции. Гигапиксельные изображения являются примером такой мозаики цифровых изображений. Спутниковые изображения часто собираются мозаикой, чтобы покрыть регионы Земли.

• Компьютерный принтер
• DICOM
• Цифровая геометрия
• Корреляция цифрового изображения
• Цифровая обработка изображений
• Цифровая фотография
• Геокодированная фотография
• Оптическое распознавание символов
• Обработка сигналов

Цифровая камера

Датчики изображения считывают интенсивность света, а устройство цифровая память сохраняют информацию о цифровом изображении как цвет RGB пробел или как необработанные данные.

Двумя входящими типами датчиков являются устройство с зарядовой связью (CCD), в фотозаряд перемещается на центральный преобразователь заряда в напряжение., и CMOS или датчики с активными пикселями.

Многофункциональность и возможность подключения

За исключением некоторых камер типа с линейным массивом на высшем уровне и простых веб-камеры на низком уровне est-end, устройство цифровой памяти (обычно карта памяти ; дискеты и CD-RW встречаются реже) используется для хранения образов, которые могут быть перенесены на компьютер позже.

Цифровые камеры могут делать снимки, а также записывать звук и видео. Некоторые из них некоторые принцесса как веб-камеры, могут использовать стандарт PictBridge для подключения к языку без использования компьютера, а некоторые отображать изображения прямо на экране телевизора. Точно так же многие видеокамеры могут делать неподвижные фотографии и их на видеокассете или на флеш-память с теми же функциями, что и цифровые камеры.

Цифровая фотография — один из самых ярких примеров перехода от преобразования обычной аналоговой информации в цифровую. Этот сдвиг настолько велик, что это был химический и механический процесс, который стал полностью цифровым процессом со встроенным компьютером во все цифровые камеры.

Качество цифрового изображения совокупности различных факторов, многие из которых являются характеристиками пленочных фотоаппаратов. Количество пикселей (обычно указывается в мегапикселях, миллионах пикселей) — это только один из основных факторов, хотя это самый продаваемый показатель качества . Производители цифровых фотоаппаратов рекламируют эту цифру, потому что эти инструменты могут использовать ее, чтобы легко сравнить возможности фотоаппаратов. Однако это не главный фактор при оценке цифровой камеры для приложений. Система обработки внутри камеры, которая превращает необработанные данные в сбалансированную по цвету и приятную фотографию, обычно более важна, поэтому некоторые камеры с разрешением 4 и более мегапикселей работают лучше, чем камеры более высокого класса.

Изображение слева имеет большее количество пикселей, чем изображение справа, но более низкое пространственное разрешение.

Разрешение в пикселях — не единственный показатель качества изображения. Датчик большего размера с тем же числом пикселей обычно дает лучшее изображение, чем датчик меньшего размера. Одним из наиболее важных отличий является улучшение шума изображения. Это одно из преимуществ цифровых зеркальных фотоаппаратов (однообъективных зеркальных фотоаппаратов), которые более крупные сенсоры, чем более простые фотоаппараты (так называемые «наведи и стреляй») с таким же разрешением.

• Качество линз: разрешение, искажение, дисперсия (см. Объектив (оптика) )
• Среда захвата: CMOS, CCD, негативная пленка, обратная пленка и т. Д.
• Формат захвата: количество пикселей, тип цифрового файла (RAW, TIFF, JPEG ), формат пленки (135 пленка, 120 пленка, 5×4, 10×8).
• Обработка: цифровая и / или химическая обработка «негатива» и «печати».

Количество пикселей

Количество пикселей n для данного размера разрешение (w пикселей по горизонтали на h вертикальных пикселей) — произведение n = w × h. Это дает, например, 1,92 мегапикселя (1 920 000 пикселей) для изображения 1600 × 1200.

Указанное производителями количество пикселей <105 Для камер, использующих однокристальные датчики изображения, заявленно, можно вводить в заблуждение, как это может быть не количество полноцветных пикселей. е количество представляет собой общее количество одноцветных фотодатчиков независимо от того, находятся ли они в разных местах, как с датчиком Байера, или в пакетах из трех совместных фотодатчиков, как в датчике Foveon X3. Однако изображения изображения количество пикселей RGB: камеры с датчиком Байера показывают столько пикселей RGB, сколько и фотосенсоры, с помощью демозаики (интерполяции), в то время как датчики Foveon используются файлы неинтерполированных изображений с 1/3 от количества от количества пикселей RGB, чем фотосенсоры. Сравнение рейтинговых мегапикселей этих двух сенсоров иногда является предметом споров.

Относительное увеличение детализации в результате увеличения разрешения лучше сравнивать, глядя на количество пикселей поперек (или вниз) изображение, а не общее количество пикселей в области изображения. Например, датчик с разрешением 2560 × 1600 сенсорных элементов описывается как «4 мегапикселя» (2560 × 1600 = 4 096 000). Увеличение до 3200 × 2048 увеличивает количество пикселей в изображении до 6,553,600 (6,5 мегапикселей), то есть в 1,6 раза, но количество пикселей на см в изображении (при том же размере изображения) увеличивается только в 1,25 раза. Показателем сравнительного увеличения линейного разрешения является квадратный корень из увеличения по разрешению, то есть мегапикселей во всем изображении.

Динамический диапазон

Практические системы визуализации, как цифровые, так и пленочные, имеют ограниченный «динамический диапазон »: диапазон яркости, который может быть воспроизведен точно. Слишком яркие участки объекта даже как белые без деталей; слишком темные тени даже как черные. Потеря в светлых участках не является резкой при использовании пленки или в темных тенях при использовании деталей цифровых датчиков. «Выгорание» цифровых датчиков обычно не бывает резким на выходных изображениях, необходимом для их большого динамического диапазона ограниченного динамического диапазона выходного сигнала (будь то формат SDR или печать). Сенсорные элементы для разных цветов поочередно насыщаются, может наблюдаться смещение оттенка или насыщенности выгоревших участков.

Некоторые цифровые фотоаппараты могут отображать эти яркие блики при просмотре изображения, что позволяет фотографу повторно снимать изображение с измененной экспозицией. Другие компенсируют общие контрастные сцены, выборочно увеличивая более темные пиксели. Третий метод используется Fujifilm в цифровой SLR FinePix S3 Pro. Датчик изображения содержит дополнительные фотодиоды с меньшей чувствительностью, чем основные; они сохраняют детали в частях изображения, слишком ярких для основного датчика.

Обработка изображений с расширенным динамическим диапазоном диапазоном (HDR) решает этим увеличением динамического диапазона диапазона изображения или

Хранение

Многие телефоны с камерой и большинство цифровых камер используют карты памяти, имеющие флэш-память для хранения данных изображения. Большинство карт для отдельных камер имеют формат Secure Digital (SD); многие из них — CompactFlash (CF), а другие форматы встречаются редко. Карта XQD Формат был новой формой карты, предназначенной для видеокамер высокого разрешения и цифрового фотоаппаратов высокого разрешения. Большинство современных цифровых фотоаппаратов также используют внутреннюю память для ограниченного объема изображений, которые могут быть перенесены на карту или с карты либо через соединения камеры; даже без карты памяти, вставленной в камеру.

На картах памяти можно хранить огромное количество фотографий, требующих внимания только тогда, когда карта памяти заполнена. Для большинства пользователей это означает, что на одной карте памяти хранятся сотни качественных фотографий. Изображения могут быть переданы на другие носители для архивного или личного использования. Карты с высокой скоростью и емкостью подходят для видео и серийной съемки (быстрое получение нескольких снимков подряд).

Поскольку фотографы полагаются на целостность файлов изображений, важно правильно ухаживать за картами памяти. Обычная пропаганда призывает к форматированию карточек после переноса изображений на компьютер. Однако, поскольку все камеры выполняют только быстрое форматирование карт, рекомендуется время от времени проводить более тщательное форматирование с использованием соответствующего программного обеспечения на ПК. Фактически, это включает сканирование карточек для поиска возможных ошибок.