پاورپوینت دوربین ها و اسکنرهای دیجیتالی

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

تاریخچه عکاسی :

سالها قبل از اینکه عکاسی اختراع شود اساس کار دوربین عکاسی وجود داشت. یک دانشمند مسلمان

 به نام ابن هیثم در قرن پنجم هجری / یازدم میلادی وسیله ای را به نام جعبه تاریک در مشاهده

کسوف استفاده کرده بود.اتاقک تاریک، عبارت بود از جعبه یا اتاقکی که فقط بر روی  یکی

از سطوح آن روزنه ای ریز، وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث میشد که تصویری

 نسبتا واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود.

این وسیله، طی جنگهای صلیبی به اروپا راه یافت. لئوناردو داوینچی نقاش و

 نابغه قرن شانزدهم، در یادداشتهای خود خواص اتاقک تاریک را شرح داده

است. هم چنین وی آن را کامرا آبسکورا (Camera Obscura) و روزنه

 ریز آن را نیز پین هول (Pine Hole) نامید.

این وسیله به شدت مورد توجه نقاشان قرار گرفت و تمامی نقاشان بخصوص

 نقاشان ایتالیایی قرن شانزدهم از آن برای طراحی دقیق منظره ها و ملاحضه دورنمایی صحیح استفاده می کردند، به این ترتیب که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می دادند و تصویر شکل گرفته را ترسیم می کردند.

حدود سال ۱۵۰۵ میلادی نیز ژرم کاردان (Jerome Cardan) ریاضی دان ایتالیایی یک عدسی محدب بر روزنه اتاقک تاریک نصب کرد، این کار باعث شد تا تصویر وضوح بیشتری پیدا کند.

ما سیاه شدن املاح نقره در اثر تابش نور به وسیله شیمیدان آلمانی ، شولتز(Schulze) وبه طور اتفاقی کشف شد.

واینکه در سال ۱۸۱۹ سرجان هرشل(Sir John Fedric William Herschel)  انگلیسی محلول ثبوت را کشف کرد.

در سال ۱۸۳۸ شیمیدان انگلیسی به نام ویلیام هنری فوکس تالبوت (William Henry Fox Talbot) با تهیه تصویر نگاتیو در ابعاد کوچکتر ، بزرگسازی تصویر و به دست آوردن تصویر پوزتیو یا مثبت دو مرحله اصلی را در ظهور عکس تکمیل کرد.

اسلاید ۲ :

تاریخچه عکاسی :

در سال ۱۸۳۸ شیمیدان انگلیسی به نام ویلیام هنری فوکس تالبوت (William Henry Fox Talbot) با تهیه تصویر نگاتیو در ابعاد کوچکتر ، بزرگسازی تصویر و به دست آوردن تصویر پوزتیو یا مثبت دو مرحله اصلی را در ظهور عکس تکمیل کرد.

در آن زمان برای گرفتن عکس مدت و هزینه زیادی صرف میشد .لابراتوارها سیار بودند و حمل و نقل شیشه ها (که عکس ها روی آنها ظهور میشد) بسیار سخت بود.

از طرفی سوزه باید در طول زمان گرفته شدن عکس بدون حرکت میماند! که برای سوژه های جاندار مثل انسان از آپولو (وسیله ای برای شکنجه انسان) استفاده میکردند. با اختراع امولسیون تر یا کلودیون این زمان به ۲-۳ ثانیه تقلیل یافت. بعدها با اختراع امولسیون ژلاتین دار یا امولسیون خشک توسط ریچارد مادوکس (Richard Maddox) این زمان به ۱/۲۵ ثانیه کاهش پیدا کرد.

و اما اشخاص زیادی برای ارتقاء عکاسی تلاش کردند که یکی از معروفترین این افراد جرج ایستمن (George Eastman) بود که تلاش کرد تا عکاسی را در اختیار همگان قرار دهد وی هم چنین بنیانگذار موسسه کداک است.

اسلاید ۳ :

طرز کار دوربین عکاسی

در هنگام عکسبرداری عدسی دوربین را جلو و عقب می‌بریم تا آنکه در منظره یاب تصویر

واضحی از جسم مورد نظر دیده شود. در این حالت تصویری حقیقی و معکوس می‌تواند روی

 فیلم تشکیل شود که با فشار دکمه دیافراگم باز می‌شود و نور در مدت مشخص به فیلم می‌رسد و تصویر جسم را روی آن بوجود می‌آورد.

اسلاید ۴ :

هدف اصلی از ساخت دوربینهای دیجیتال :

 هدف اصلی سازندگان دوربینهای دیجیتال این بوده است که رزولوشن یا دقت دوربینهای دیجیتال را به دوربینهای فیلمی برسانند. رزولوشن بالاتر به عکاس اجازه می‏دهد تا عکس را در اندازه‏های بزرگتری چاپ کند یا بتواند قسمت‏هایی از عکسهای خود را جدا کرده،  بزرگ و چاپ کند،  بدون اینکه کیفیت آن کاهش یابد .

دسته بندی دوربینهای دیجیتال :

به دو دسته تقسیم می‏شوند : دوربینهای تمام اتوماتیک و دوربینهای SLR. دوربینهای دیجیتال تمام اتوماتیک: ظاهری مانند ۳۵ میلیمتری تمام اتوماتیک دارند،  دوربینهای SLR حرفه‏ای مانند نیکون D1  لنزهای قابل تعویض،  فلاش‏های قوی و کنترلهای دستی زیادی دارند .

مهمترین وجه تمایز دوربینهای دیجیتال :

۱- قابل تعویض بودن لنزها

۲- بدنه یا LCD قابل چرخش

۳- امکان ضبط فیلم

۴- کیفیت

۵- میزان زوم اپتیکال

اسلاید ۵ :

از فیلم تا سنسور

هیجان و لذت دیدن عکس، در همان لحظه که گرفته مى شود، رمز نفوذ دوربین عکاسى

 دیجیتال در بین مردم است؛ هر چند که نقش هزینه کم، قابلیت اصلاح اشتباه با تکرار،

امکان ویرایش سریع و آسان و قابلیت ارسال آسان عکس هاى دیجیتال را نباید نادیده گرفت.

 اما واقعاً یک دوربین عکاسى دیجیتال چیست و چگونه توانسته است در ظرف مدت کوتاهى

 اینچنین در میان طیف گسترده اى از عکاسان حرفه اى گرفته تا کاربران خانگى گسترش

 یابد؟دوربین عکاسى دیجیتال یک دوربین عکاسى معمولى است که در آن یک سنسور نورى

 پیچیده جاى فیلم عکاسى را گرفته است. نور (که با باز و بسته شدن پرده شاتر در دوربین

هاى اپتیکال به سطح حساس به نور فیلم مى تابید و باعث نقش بستن تصویر بر روى فیلم

مى شد) در دوربین هاى دیجیتال روى سنسور نورى تابیده مى شود. این سنسور نورى

پیچیده، یک شبکه از سنسور هاى نورى ریزتر است که هر نقطه از آن وظیفه ثبت نور و

 رنگ یکى از نقاط تصویر را بر عهده دارد. نورهاى رسیده به سنسورها در قالب سیگنال  هاى الکتریکى به اطلاعات دیجیتال تبدیل مى شوند و در انتها این اطلاعات به صورت یک فایل تصویرى روى حافظه دوربین ذخیره میشوند.

تاریخچه دوربین هاى عکاسى دیجیتال به زمانى باز مى گردد که اولین سنسورهاى ثبت تصاویر ابداع شد. سال ۱۹۵۱ اولین سنسور ثبت دیجیتال تصاویر در یک دستگاه ضبط ویدیویى بکار رفت. استفاده از کامپیوتر در آن زمان هنوز رایج نشده بود و این دوربین ضبط ویدیویى، تصاویر را روى نوار ذخیره مى کرد.

اسلاید ۶ :

تاریخچه دوربین هاى عکاسى دیجیتال به زمانى باز مى گردد که اولین سنسورهاى ثبت تصاویر ابداع شد. سال ۱۹۵۱ اولین سنسور ثبت دیجیتال تصاویر در یک دستگاه ضبط ویدیویى بکار رفت. استفاده از کامپیوتر در آن زمان هنوز رایج نشده بود و این دوربین ضبط ویدیویى، تصاویر را روى نوار ذخیره مى کرد.

در اواسط دهه ۷۰ میلادى کمپانى کداک چندین نمونه سنسور حالت جامد ابداع کرد که قادر بودند نور را مستقیماًِ به تصاویر دیجیتال تبدیل کنند و در سال ۱۹۸۶ محققین این کمپانى اولین دوربین دیجیتال عکاسى با وضوح ۱.۴ میلیون پیکسل را ابداع کردند. تصاویر دیجیتال حاصل از این دوربین در ابعاد ۱۸*۱۳ سانتیمتر با کیفیت ۱۹۰DPI قابل چاپ بود. یک سال بعد کداک هفت محصول متنوع براى ثبت، ذخیره، ویرایش و انتقال تصاویر دیجیتالى وارد بازار نمود.

فتو سى دى نیز اولین بار در سال ۱۹۹۰ توسط کداک به دنیا معرفى شد. این ابداع مصادف بود با پیشنهاد ارایه اولین سیستم استاندارد براى توصیف رنگ در کامپیوتر توسط این کمپانى. کداک یک سال بعد اولین دوربین حرفه اى عکاسى دیجیتال را از مونتاژ یک سنسور ۱.۳ مگاپیکسلى روى یک دوربین اپتیکال Nikon F-۳ تولید کرد.

اسلاید ۷ :

تفاوت کلیدی بین یک دوربین دیجیتال و یک دوربین نگاتیوی آنالوگ این است که دوربین‌های دیجیتالی فیلم ندارند و در عوض سنسوری دارند که می‌تواند تابش نور را به بار الکتریکی تبدیل کند. سنسورهای دیجیتالی اغلب دارای ابعاد بسیار کوچکتری نسبت به نگاتیو‌های ۳۵میلی‌مترهستند. البته اندازه‌های بزرگ‌تری هم ساخته شده‌اند. مثلا‌ً در دوربین CANON EOS -1Ds نوعی حسگر به کار رفته است که۴۲ x 63 mm  می‌باشد و وضوحی برابر۱/۱۱مگاپیکسل دارد.

اسلاید ۸ :

سنسور تصویری به کار رفته در اغلب دوربین‌های دیجیتالی موجود از نوع

 ‌Charge Coupled Device)CCD) می‌باشد. البته برخی دوربین‌های ساده‌تر از نوع

۱۰دوم سنسور‌ها یعنی تکنولوژی Complementary Metal Oxide Semiconductor)CMOS) نیز استفاده می‌کنند. علیرغم بهبود‌هایی که در سنسور‌های CMOS حاصل شده و احتمالاً می‌تواند در آینده بیشتر مورد استقبال عموم قرار گیرد اما بعید به نظر می‌رسد بتواند به طور کلی در دوربین‌های حرفه‌ای‌تر جانشین سنسور‌های CCD شود. این دو، از نظر ماهیت عملا یکسان هستند تنها از لحاظ استفاده از نور دریافتی متفاوت از یکدیگر عمل می‌کنند. بنابراین بیشتر چیزهایی که درباره ‌CCD‌ها یاد می‌گیریم قابل تعمیم به CMOS‌ها نیز هستند.

سنسور‌های نوری مجموعه‌ای متشکل از هزاران ردیف بسیار کوچک از دیود‌های حساس به نور هستند که می‌توانند فوتون‌های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. این دیود‌های یک‌سویه را Photosite می‌نامند. هر فوتوسایت به تابش نور حساس است و مسلماً هرچه نور تابیده‌ شده بر آن شدت بیشتری داشته باشد، بار الکتریکی بیشتری در آن انباشته خواهد شد.

در حسگر‌های CCD این بار الکتریکی انباشته شده در هر فوتوسایت به صورت تک به تک و ردیف به ردیف خوانده می‌شود و اصولاً تشخیص مقدار یک بار الکتریکی وابسته به مکان آن در میان دیگر فوتوسایت‌ها می‌باشد. ضمن این‌که قبل از آن‌که سنسور نوری بتواند آماده‌ عکسبرداری شود لازم است که تمام اطلاعات مربوط به عکس قبلی از روی آن به طور کامل خوانده و حذف شود. اما در سنسور‌های CMOS، هر یک از عناصر حساس به نور دارای یک آدرس طولی و عرضی مشخص است و می‌تواند به طور منفرد توسط محور‌های X و Y آدرس‌دهی و خوانده شود.

اسلاید ۹ :

Cmos  در مقابل CCD  

دقیقا از مرحله‌ای که فوتون‌های نور توسط فوتوسایت‌ها به الکترون تبدیل می‌شوند، تفاوت بین

 دو نوع حسگر اصلی آشکار می‌شود. مسلماً مرحله‌ بعدی عبارت است از خواندن مقادیر بار

 انباشته شده در هر سلول و تشخیص پیکسل رنگی مربوط به آن. در سنسور‌های CCD بار الکتریکی شارژ شده از یک گوشه‌ سنسور خوانده شده و ردیف به ردیف جلو می‌رود و به طور همزمان یک مبدل آنالوگ به دیجیتال متناوب با تمام مقادیر دریافتی از پیکسل‌ها را به مقادیر دیجیتالی تبدیل می‌کند. اما CMOSها دارای چندین ترانزیستور مختلف در سر راه داده‌ها هستند که با تقویت و جابه‌جا کردن بار‌های الکتریکی توسط سیم‌های متصل به آن‌ها، مقادیر را جداگانه و تک به تک به پردازشگر ارسال می‌کنند. هرچند که انعطاف‌پذیری این شیوه به مراتب بالاتر از روش سطر به سطر است و می‌تواند برای کاربرد‌هایی مثل فوکوس خودکار و اندازه‌گیری نور مفید واقع شود. اما عملا سیگنال دریافتی ازCCDها شفاف‌تر می‌باشد. CCDها برای ایجاد قابلیت ارسال بار بدون اعوجاج و تحریف، از یک پروسه‌ صنعتی خاص استفاده می‌کنند و این پروسه روشی را ارایه می‌دهد که موجب خلق تصاویری بسیار شفاف می‌شود. اصلی‌ترین تفاوت‌های بین سنسورهای CMOS و CCD را می‌توان به این شکل فهرست کرد:

اسلاید ۱۰ :

• سنسور‌های CCD همانطور که در بالا گفته شد تصاویری با کیفیت بالاتر و اختلال

 کمتری به‌وجود می‌آورند. اما به طور تجربی ثابت شده که سنسور‌های CMOS  برای

ایجاد نویز و اختلال بسیار مستعد‌ترند.

• از آنجا که هر پیکسل در سنسور‌های CMOS دارای چندین ترانزیستور مرتبط است که در کنار آن‌ها قرار می‌گیرد، حساسیت این سنسور‌ها به نور پایین‌تر می‌آید. چرا که بسیاری از فوتون‌های نور به جای این‌که با سطح دیودهای نوری برخورد کنند با این ترانزیستورها برخورد کرده و به هدر می‌روند.
• سنسور‌های CCD به مصرف توان بالا معروفند. این سنسور‌ها در مقایسه با سنسورهای CMOS تقریبا ۱۰۰ مرتبه بیشتر از باتری استفاده می‌کنند.

CCD ها به علت تولید بالاتر، بسیار بیشتر ازCMOS  ها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته‌اند و مسلما روش‌های تولید اقتصادی‌تر و با کیفیت‌تری برای آن‌ها ابداع شده است. به همین دلیل می‌توان مشاهده کرد که اغلب دوربین‌های با کیفیت و مارک‌های معتبر جهان از این سنسور بهره می‌برند.

• از آن‌جا که تقویت کننده سیگنال‌های نوری در CMOS بلافاصله بعد از هر فوتوسایت قرار دارد بنابراین این نوع حسگر‌ها می‌توانند تصاویر را دو برابر سریع‌تر نسبت بهCCD ها انتقال دهند.

براساس گفته‌های بالا متوجه می‌شوید کهCCD ‌ها بیشترین استفاده را در دوربین‌هایی دارند که بیشتر بر کیفیت بالاتر تصویر، مقدار بیشتر پیکسل‌های تصویر و حساسیت به نور بالا‌تر تأکید دارند. اما در عوض سنسور‌هایCMOS  دارای قیمت کمتر هستند و بیشتر در دوربین‌هایی به کار می‌روند که از نظر اقتصادی به صرفه بوده و دارای منبع انرژی محدودتری می‌باشند.