Аппаратные средства для получения цифровых изображений

Средства получения цифрового изображения делятся на программные и аппаратные. К программным средствам относятся все графические редакторы растровой, векторной и другой формы. Аппаратные средства включают сканеры, цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры. Для создания изображений от руки служат графические планшеты.

Сканерыпо способу преобразования светового сигнала в электрический делятся на устройства с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) и устройства на приборах с зарядовой связью (ПЗС). ФЭУ относятся к электроламповым приборам и служат для регистрации малых световых сигналов с высокой точностью. ПЗС (преобразователи света в электрический сигнал) построены на полупроводниковой основе, имеют относительно невысокую чувствительность и более низкую стоимость.

Сканеры с ФЭУ относятся к барабанному типу, в котором оригинал для считывания помещается на прозрачный вращающийся цилиндр. Источник света и ФЭУ двигаются вдоль цилиндра, при этом ФЭУ считывает отраженный или проходящий световой поток и регистрирует величину фототока, которая преобразуется в цифровой сигнал. Сканеры с ФЭУ отличаются высоким качеством получаемого цифрового изображения, но обладают повышенной стоимостью и требовательны к условиям эксплуатации.

Устройства сканирования на ПЗС основаны на линейке из полупроводниковых фотоэлементов. Каждый фотоэлемент способен накапливать электрические заряды пропорционально количеству падающего света. В процессе сканирования фотоэлементы регистрируют отраженный от объекта световой поток и формируют линейку зарядов, величина которых пропорциональна яркости изображения. Разрешение таких сканеров определяется количеством фотоэлементов на единицу длины линейки, для недорогих бытовых сканеров, например, это 300-600 точек на дюйм, что на порядок меньше, чем в сканерах с ФЭУ.

Цифровые фотокамеры также основаны на использовании приборов с зарядовой связью. В отличие от сканеров, где фотоэлементы расположены на линейке, в фотокамере используется матрица ПЗС. Матрица построена из плотного двумерного массива светочувствительных фотоэлементов, которые называют пикселями. Пиксели располагаются по строкам и столбцам матрицы, их общее количество достигает нескольких миллионов. Свет, попадая на фотоэлемент, преобразуется в электрический сигнал, который, в свою очередь, преобразуется в цифровую форму и записывается в память фотокамеры. При записи чаще всего используется графический формат JPEG, который позволяет сжимать изображение для увеличения количества хранимых кадров.

Цифровая фотокамера обладает теми же основными свойствами, что и аналоговая (пленочная) фотокамера, но, помимо этого, позволяет:

– провести обработку кадра непосредственно в камере;

– проверить правильность полученного изображения на дисплее;

– соединяться с компьютером, телевизором или принтером;

– напечатать или послать снимки по электронной почте;

– сохранять в памяти большое количество кадров.

Очевидные преимущества цифровых фото- и видеокамер за несколько лет обеспечили практически полное вытеснение с рынка пленочных фотоаппаратов.

Графические планшеты конструктивно выполнены в виде двумерной электронной сетки, каждый элемент которой воспринимает и передает сигналы электронного пера, перемещаемого по поверхности сетки. След электронного пера регистрируется в виде нескольких сигналов, например, координат точки контакта, силы нажима, угла наклона пера, скорости прохождения. Все сигналы формируются в цифровой форме и поступают на программную обработку. Программная обработка преобразует полученные сигналы и позволяет выводить на дисплей разные варианты живописи: карандашом, красками, маслом. Одно из возможных применений графических планшетов – строительное проектирование.