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Aufnahmesensoren im Videobereich

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Florian Söser

on 17 December 2012

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Transcript of Aufnahmesensoren im Videobereich

Ein Referat von Florian Söser Aufnahmesensoren im Videobereich Erklärung Videokamera Gerät zur Bildaufnahme Tonaufzeichnungen Prosumer- und Consumer - Mikrofon integriert Nipkow-Scheibe Erste Videokameras basierten auf dieser Scheibe Ikonoskop = ist eine Fernsehaufnahmeröhre Fortlaufende Umwandlung in elektrische Signale Bildsignal ist sofort verfügbar im Gegensatz zu Filmkameras Professionelle Kameras - hochwertige Anschlüsse Digitalkamera = Video-Kamera Video-Kamera + Videorekorder = Camcorder = Video-Kamera
(Sony Betacam SP) Runde Scheibe mit 30 Löchern Auf einen rechteckigen Bereich der Scheibe projiziert Löcher tasten zeilenweise das Bild ab Das hindurchtretende Licht liefert das Videosignal Wurde 1923 von Wladimir K. Zworykin erfunden Enthält mikroskopisch kleine Photozellen Werden von einem Elektronenstrahl abgetastet Chip-Kameras Sie sind ein Maß für die Video-Qualität 1 CCD = 1-Chip-Kameras Oder 3 CCD = 3-Chip-Kameras CCD = "Charge Coupled Device" 3-Chip-Kamera Kamera nimmt Farben auf Wird über ein Prisma zerlegt (In Rot, Grün und Blau (RGB)) Wird auf drei Chips verteilt Interferenzfilter = optischer Filter aus dünnen Schichten Lässt elektromagnetische Wellen hindurch Reflektiert dicht benachbarte Wellenlängen 1-Chip-Kamera Bildspeicherung geschieht anders Ein Bildpunkt erkennt nur Helligkeitsunterschiede Vor jedem Bildpunkt ein Farbfilter (Bayerfilter) Entweder Rot, Grün oder Blau gesetzt Bayerfilter = strukturierter Farbfilter Farbauszugsfilter für Pixel eines CCD- & CMOS-Sensors Er lässt immer nur einen Wellenlängenbereich durch: Rot, Grün, oder Blau Jeweils 4 Pixel = 1 Farbpixel 50% Anteil an Grün 25% Anteil an Rot 25% Anteil an Blau Auch bekannt unter RGBG CMOS CCD wird von CMOS abgelöst "Complementary Metal Oxide Semiconductor" Vorteile von CMOS Geringer Stromverbrauch Geringere Baugröße Separate Verarbeitung jedes Pixels Hohe Bildraten (z.B. schnelle Vorschaufunktion) Reduzierter Blooming-Effekt Blooming-Effekt Der Begriff wird in der Digitalfotografie benützt Das ist ein heller Streifen Er geht von überbelichteten Bildstellen aus Tritt vor allem bei älteren CCD-Kameras auf Blooming-Effekt Nachteile von CMOS Umwandlung der Ladung in Spannung für jedes Pixel Dies führt zu: Stärkeres Farbrauschen
aufgrund von Empfindlichkeitsunterschieden Technische Nachteile im Vergleich zu CCD Geringerer Füllfaktor
d.h. eine schlechtere Lichtempflindlichkeit Nachteile von CMOS Verwendung
von CCD 1-Chip-Kamera: Videos für Webseiten bzw. im Internet Niedrige Qualität aufgrund Komprimierung Verwendung einer 3 CCD lohnt sich nicht Verwendung
von CCD 3-Chip-Kamera: Videoausstrahlung (TV, Leinwand,...) Produziert in "Ausstrahlungsqualität" 1 CCD gleicht Amateurvideos CCD im Vergleich 1 CCD kann gleiche Qualität wie 3 CCD erzeugen Aufwendige optische Bildaufteilung wird jedoch gespart Je höher die Auflösung, desto besser konkurrieren sie Seit 2004: Chips mit 8 Mio. Pixeln keine Seltenheit BEACHTE! Höhere Auflösung bei gleicher Chip-Größe
= mehr Bildrauschen! Niedrig auflösende Kamera kann besser sein als eine ultrahochauflösende Kamera Deshalb: Bildrauschen = Verschlechterung eines digitalen Bildes Störungen ohne Bezug zu dem Bildinhalt weichen in Farbe und Helligkeit des Bildes ab Danke für Eure Aufmerksamkeit Bildrauschen CCD-Sensoren lichtempfindlich & elektronisch Ursprünglich Datenspeicherung (1969) Erste CCDs mit ausreichenden Bildpunkten (1975) CCD-Sensoren für Astronomie & Satelliten CCD-Sensoren 2D Sensoren für Video- & Digitalkameras 1D Sensoren für Faxgeräten & Scannern
Erfinder: Willard Boyle und George E. Smith Erhalt des Nobelpreises für Physik in 2009 Digital Pixel Sensor (DPS) Entwicklung der Stanford University in Kalifornien Basiert auf den Grundlagen der CMOS-Sensoren DPS ist eine Verbesserung des CMOS Verbesserungen erheblich größere Dynamik deutlich besseres Signal-Rausch-Verhältnis Bildraten bis zu 10.000 Bildern je Sekunde Aufgrund spezieller Abtastmethodik: Auswirkungen auf die technische Bildqualität Insbesondere Detailauflösung Entwickelt & Patentiert: 1963 von Frank Wanlass, bei "Fairchild Semiconductor" Deutsch: komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter Wird für integrierte Schaltkreise verwendet Anwendungsgebiete Digitale Fotokameras & Videokameras digitalen Spiegelreflexkameras Mobiltelefone mit Kamerafunktion Camcorder verwenden fast nur CCD-Sensoren CMOS-Chip der NASA Integrierter
Schaltkreis Ausnahme Der HDR-HC1E Camcorder von Sony
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