Цифровое изображение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство культуры Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения»

Санкт-Петербургский киновидеотехнический колледж

Домашняя контрольная работа

дисциплина Видеотехника

специальность 55.02.01 Театральная и аудиовизуальная техника (по видам)

Форма обучения заочная

Курс 3, группа К2001

Шифр 3064

ФИО студента Дарданова Дарья Олеговна

Санкт-Петербург

2023

1. Опишите оптический и магнитооптический способы лазерной звуко- и видеозаписи

лазерный видеозапись эпипроекция изображение

Название «лазер» представляет собой аббревиатуру от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе означает «усиление света в результате вынужденного излучения».

Одним из таких способов документирования является запись информации, осуществляемая в цифровом формате на оптический (лазерный) диск. Происходит это следующим образом (на примере фиксации аудиоинформации). Записанный с микрофона звуковой аналоговый сигнал, представляющий собой электрическое напряжение, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с очень высокой частотой измеряется и преобразуется в цифровой код. В результате вместо непрерывного аналогового сигнала образуется последовательность двоичных чисел, которые затем одно за другим записываются с помощью лазерного луча на оптический диск. При этом лазерный луч, сфокусированный на поверхности материального носителя в пятно диаметром менее 1 мкм, выжигает в рабочем слое диска впадины (питы) площадью 1--3 мкм2.

В качестве источника света используется лазер, представляющий собой миниатюрный арсенид-галлиевый диод, расположенный в головке оптической системы. Длина волны излучаемого света 0,78 мкм, мощность -- несколько мВт. Оптическая система превращает излучение лазера в пучок и фокусирует его с помощью катушки на дорожке компакт-диска. Эта же оптическая система воспринимает отраженный от поверхности диска свет и направляет его на фотоприемник, который может состоять из нескольких светочувствительных диодов.

Считывание информации осуществляется также с помощью оптической головки -- своеобразного лазерного «звукоснимателя». Эта головка представляет собой полупроводниковый лазер, оптическую систему и фотоприемник. Лазерный луч, попав на выступ, отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод, где световые импульсы преобразуются в электрические.

Запись на оптическом диске обладает целым рядом преимуществ.

Во-первых, использование цифрового формата позволило существенно увеличить плотность записи по сравнению с аналоговой и на несколько порядков превзойти предел, обеспечиваемый магнитным способом.

Во-вторых, в отличие от механической звукозаписи и большинства электромагнитных способов документирования, лазерный способ является бесконтактным (объектив отстоит от носителя на расстоянии до 1 мм), что практически исключает возможность механического повреждения диска, обеспечивая гораздо более высокую долговечность и надежность хранения информации.

В-третьих, цифровая запись позволяет преодолевать помехи, присущие механической и аналоговой магнитной записи, обеспечивая тем самым гораздо более высокое качество звучания оптических дисков.

Высокая надежность записи на лазерные диски обеспечивается, кроме всего прочего, еще и применением двухуровневого помехоустойчивого кодирования, которое позволяет в случае некачественной записи скорректировать допущенные незначительные ошибки в последующем, при воспроизведении информации.

Магнитооптический способ документирования представляет собой объединение двух технологий -- магнитной и лазерной. С помощью лазерного луча производится локальный нагрев магнитного рабочего слоя материального носителя (диска) до температуры выше так называемой точки Кюри (порядка 145--300 градусов С). Такая температура позволяет изменять ориентацию намагниченности, после чего с помощью магнита осуществляется запись информации. Считывание производится при обычной температуре. При считывании лазерный луч по-разному отражается от намагниченных и не намагниченных участков, различая таким образом значения записанных данных -- 0 и 1, что воспринимается считывающей головкой.

2. Опишите устройство и принцип действия DLP-видеопроектора

DLP-проекция (англ. Digital Light Processing, букв. -- «цифровая обработка света») -- светоклапанная микроэлектромеханическая технология вывода визуальной информации. Широко используется в проекционных системах, таких как видеопроекторы, цифровые кинопроекторы и проекционные телевизоры.

Основным средством DLP-проекции является микроэлектромеханическая система (МЭМС), которая создаёт изображение микроскопическими зеркалами, расположенными в виде матрицы на полупроводниковом чипе, называемом «цифровым микрозеркальным устройством» (англ. Digital Micromirror Device, DMD). Каждое такое зеркало состоит из алюминиевого сплава и соответствует одному пикселю создаваемого изображения. Микрозеркала подвижно закреплены на подложке матрицы и при помощи электродов, подключённых к ячейкам памяти SRAM, могут практически мгновенно отклоняться в одно из двух положений, отличающихся друг от друга на угол в 20°.

Технология DLP позволяет осуществлять эпипроекцию изображения при помощи света, отражённого от матрицы в объектив. При этом отражательная способность различных участков регулируется при помощи поворота микрозеркал в одно из двух положений, соответствующих отражению света лампы по направлению к объективу или на световую ловушку с теплоотводом. В первом случае пиксель выглядит на экране белым, а во втором -- чёрным. Полутоновое изображение создаётся за счёт регулировки соотношения между периодами «включения» микрозеркала и его «выключения», то есть пропорции белого и чёрного. Градации серого воспринимаются зрителями из-за инерции зрения, суммирующего периоды света и темноты пропорционально их соотношению.

Рис. 1. Схема устройства микрозеркала DMD-матрицы

Размеры микрозеркал очень малы и составляют лишь несколько микрон. Промежутки между ними ещё меньше и обычно не превышают одного микрометра. Благодаря последнему обстоятельству структура изображения на экране не обладает «эффектом решётки», характерным для LCD проекторов.

Общее количество микрозеркал определяет чёткость получаемого изображения. Наиболее распространёнными размерами DMD являются 800Ч600, 1024Ч768, 1280Ч720, и 1920Ч1080.

В цифровых кинопроекторах стандартными разрешениями DMD принято считать 2K и 4К, что соответствует 2048 и 4096 пикселей по длинной стороне кадра, соответственно.

В зависимости от типа проектора и предполагаемого размера экрана в качестве источника света для освещения DMD-матрицы может использоваться галогенная лампа накаливания, ксеноновая лампа большой мощности, светодиоды или лазеры.

3. Опишите назначение, устройство и принцип действия современных фильм-сканеров

Фимльм-скамнер -- устройство, преобразующее изображение с фотографического негатива или диапозитива (слайда) в цифровой файл.

Рис. 2. Фильм-сканер «Nikon Coolscan II LS-20» с рамкой для негативов

Первый фильм-сканер «Nikon 35 mm Direct Transmitter NT-1000» был создан в 1983 году специально для японского новостного агентства Kyodo News, чтобы упростить и ускорить передачу фотографий, исключив фотопечать.

Благодаря использованию такого сканера стала возможна быстрая передача фотографий по интернету, сразу после получения сухого негатива. Кроме того, отсканированное изображение сразу же пригодно для использования в компьютерной вёрстке газет и журналов. В других областях фотографии фильм-сканеры стали бюджетной альтернативой профессиональным барабанным сканерам, применявшимся в полиграфии. Они получили распространение, как устройства технологии, переходной от плёночной к цифровой фотографии в начале 1990-х годов, когда цифровые фотоаппараты были мало распространены и практически недоступны рядовым фотографам.

Обработка цифрового изображения, полученного с фильм-сканера, позволяет регулировать его характеристики значительно эффективнее, чем при традиционной оптической печати.

Работа с цифровым изображением впервые позволила полноценно использовать в фотографии цифровые эффекты, по сути, став аналогом кинематографической технологии Digital Intermediate. Место обычных минифотолабораторий в пунктах массовой фотопечати стали занимать цифровые: вместо прямой оптической печати с негатива на фотобумагу производилось автоматическое сканирование встроенным фильм-сканером с последующей цифровой обработкой снимков для фотовывода.

Объектив цифрового состоит в основном из корпуса и системы линз.

Объектив крепится к корпусу фотоаппарата через байонет - посадочное место, на котором имеются контакты.

При присоединении объектива контакты касаются подобных на корпусе фотокамеры и она обменивается сведениями необходимыми для фотографирования: выставленным фокусным расстоянием, статусом стабилизации, расстоянием до объекта и другими.

Свет, проходя через линзы объектива, достигает диафрагмы. Это устройство призвано регулировать световой поток. Благодаря лепестковому строению диафрагма может плавно закрываться и открываться в зависимости от выставленных настроек. Таким образом, поток света, проходящего дальше в корпус фотокамеры, уменьшается при закрытии и увеличивается при открытии.

Рис. 3. Устройство диафрагмы

Двигаясь дальше, внутрь корпуса, свет попадает на зеркало. В зеркальных фотоаппаратах такая система позволяет перенаправлять световой поток на все необходимые органы - в видоскатель, датчик фокусировки, матрицу.

Первое зеркало является переменным, и ему свойственно подниматься в момент нажатия кнопки спуска затвора. Его функционал заканчивается на данном моменте. Можно сказать, что данное зеркало используется для замера света поступающего в устройство и компоновки кадра. Так как оно стоит на пути света к матрице, то при начале экспонирования («рисование» светом изображения на матрице) оно сдвигается.

Но до начала экспонирования, изображение отражается от зеркала в перевернутом виде. Для переворачивания изображения обратно служит пентапризма фотоаппарата. Она состоит из двух зеркал, отражаясь от которых в видоискатель попадает итоговое изображение.

Рис. 4. Пентапризма

Матрица цифрового фотоаппарата покрыта множеством светочувствительных элементов, равного количеству пикселей в характеристиках устройства. Чем большие по размеру эти элементы тем, качественнее получается изображение. Именно поэтому компактные фотокамеры никогда не догонят по качеству зеркальные фотоаппараты с большими матрицами. Важным свойством матрицы является ISO. Благодаря цифровым технологиям чувствительность элементов можно регулировать, меняя значение ISO. Матрица, становясь более восприимчива к свету, улавливает большее его количество за ту же единицу времени. Однако, при повышении ISO, растет шум получаемого изображения. Улавливаемая светочувствительными элементами информация передается в процессор устройства.

Рис. 5. Матрица

Процессор - мозг цифрового фотоаппарата. Чем мощнее процессор, тем выше быстродействие и качественнее итоговое изображение. Процессор аккумулирует всю получаемую информацию, обрабатывает ее и выдает привычные для нас файлы форматов JPEG, RAW, которые сохраняются на карту памяти устройства для дальнейшего использования.

Перед матрицей установлен затвор - устройство для вторичного дозирования поступающего света. Только приемы затвора отличаются от диафрагменных. Если диафрагма дозировала поток размерами отверстия, то затвор - временем, в течение которого этот свет поступает на матрицу.

Устройство механического выполнено в виде двух шторок, которые открываются на выставленное фотографом время - время выдержки.

Рис. 5. Затвор

На дисплее фотограф видит конечный результат всей проделанной работы. Такое стало возможным именно на цифровых фотоаппаратах. Дисплей позволяет оценить свои ошибки и переснять кадр в случае необходимости.

Корпус фотоаппарата - тоже не маловажная его часть. С появлением фотографии, корпус должен был обеспечивать полную темноту внутри него. Такая задача выполняется им и сегодня.

Цифровое изображение создается в момент отражения источника света от объекта. Некоторая часть света поглощается самим объектом, остальная же проникает к объективу камеры. Триллионы частичек света - фотоны - ведущие себя подобно волнам, попадают на линзу. Количество линз в объективе может варьироваться от 4-х и до 20-ти, это зависит от конструкции объектива. Линзы могут перемещаться синхронно или по отдельности, в зависимости от способа съемки.

Размещено на Allbest.ru