خط‌سانی حس‌گر Sensor Linearity


حس‌گرها به صورت خطی طراحی شده‌اند. به این صورت که با دو برابر کردن میزان نور، عمل‌کرد حس‌گر نیز دو برابر می‌شود؛ این حالت تا زمانی ادامه دارد که پیکسل‌های آن پر نشده باشند. به محض آن‌که تمام ظرفیت یک پیکسل پر شد، عمل‌کرد نهایی آن پیکسل ثابت می‌شود. همان طور که می‌دانید، دید انسان خطی نیست. دو برابر کردن نور در شرایط کم‌نور نسبت به شرایط پر نور تاثیر بیش‌تری بر چشم دارد. قوه بینایی انسان سایه‌ها را تقویت و نقاط درخشان و پر نور را فشرده می‌کند.

عمل‌کرد حس‌گرها نسبت به نور خطی است. اما عمل‌کرد چشم انسان خطی نیست و تقریبا به صورت یک منحنی 0.45 درجه‌ای عمل می‌کند. بنابراین، آن‌چه حس‌گر به عنوان یک «127» تشخیص می‌دهد، چشم انسان به صورت «186» می‌شناسد.


اگر حس‌گر را تا زمان پر شدن پیکسل نوردهی کنیم، درخشان‌ترین پیکسل 254 را نشان خواهد داد. با نصف کردن میزان نور، درخشان‌ترین پیکسل 127 را نشان می‌دهد. این بدان معناست که درخشان‌ترین درجه، در واقع نصف 255 است.

حس‌گر (منحنی قرمز) نسبت به نور به صورت خطی عمل نمی‌کند، حال آن‌که چشم انسان (منحنی سبز) به صورت غیر خطی عمل می‌کند که معمولا با منحنی گامای 2.2/1 برآورد می‌شود. بنابراین، آن‌چه حس‌گر به عنوان یک «127» تشخیص می‌دهد، چشم انسان به صورت «186» می‌شناسد (یا آن‌:ه 2047 به عنوان 2988 تشخیص داده می‌شود). منحنی آبی رنگ نیز به آن دسته اطلاعات خطی مربوط می‌شود که برای جبران بینایی انسان و محدود کردن محدوده دینامیکی به اندازه محدوده دینامیکی صفحه نمایش یا چاپ‌گر به کار برده می‌شود تا به این ترتیب، با بینایی انسان هماهنگ شود.


بنابراین، دوربین‌های دیجیتال نسبت به اطلاعات خام و پردازش‌نشده از نوعی منحنی رنگی بهره می‌برند. در نتیجه، تصاویر نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش یا تصاویر چاپ شده با چشم انسان سازگاری خواهند داشت و به شکل مطلوب‌تری دیده می‌شوند.

میکرولنز Microlenses


برای جبران محدودیت‌های ضریب پوششی پایین، بر روی بعضی حس‌گرها و در بالای فیلترهای رنگی تعدادی میکرولنز در نظر گرفته شده تا به این ترتیب،‌ فوتون‌های نوری محیط بزرگ‌تر بر روی بخش کوچک‌تری از دیودهای نوری متمرکز شوند.

پیکسل‌های حس‌گر

حس‌گرهای دیجیتال از مجموعه‌ پیکسل‌هایی تشکیل شده‌اند که کنار هم قرار دارند و فوتون‌ها را جمع می‌کنند. فوتون‌ها کوچک‌ترین ذرات نور هستند. دیودهای حساس به نور، فوتون‌های جمع شده در هر پیکسل را به شارژهای الکتریکی تبدیل می‌کنند. این شارژهای الکتریکی به ولتاژ تبدیل شده، تقویت می‌شوند و سپس با استفاده از یک مبدل دیجیتال به ارزش‌های دیجیتال تبدیل می‌شوند. دوربین نیز ارزش‌های حاصله را به یک تصویر دیجیتال تبدیل می‌کند.

همان طور که در بخش اندازه حس‌گر خواندید، حس‌گر‌های دوربین‌های دیجیتال جمع و جور در مقایسه با حس‌گرهای دوربین‌های دیجیتال SLR که از تعداد پیکسل‌های برابری برخوردار هستند، اندازه کوچک‌تری دارند. در نتیجه، طبیعی است که اندازه پیکسل‌های آن‌ها نیز کوچک‌تر باشد. از این رو کیفیت تصویر دوربین‌های جمع و جور دیجیتال تا اندازه‌ای کم‌تر است،‌ به ویژه زمانی که از محدوده دینامیکی و نویز صحبت می‌شود

پیکسل‌های یک تصویر دیجیتال

یک تصویر دیجیتال شبیه برگه‌ کاغذی است که از مجموعه‌ای‌ ردیف‌ و ستون‌ تشکیل شده است و ارزش‌های پیکسلی تعریف شده توسط حس‌گر را در خود جمع کرده‌ است. پیکسل‌های یک تصویر دیجیتال مادامی که بر روی صفحه نمایش یا کاغذ چاپ نمایش داده نشوند، هیچ اندازه‌ای از خود ندارند. برای مثال، تمام پیکسل‌های یک تصویر 5 مگاپیکسلی بر روی یک کاغذ چاپ شده در قطع 6×4، تنها 0.01 میلی‌متر اندازه دارند،‌ حال آن‌که در یک چاپ 10×8 اندازه هر پیکسل 0.05 میلی‌متر است.


حس‌گر Sensors