Принцип работы дигитайзеров
Графи́ческий планше́т (или дигитайзер, диджитайзер, от англ. digitizer) — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.
В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников). Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).
П
о
принципу работы и технологии есть разные
типы планшетов. В электростатических
планшетах регистрируется локальное
изменение электрического потенциала
сетки под пером.
В электромагнитных перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приёмником.
В обоих случаях на перо должно быть подано питание.
Фирма
Wacom (англ.) создала технологию на основе
электромагнитного резонанса, когда
сетка и излучает, и принимает сигнал, а
перо лишь отражает его. Поэтому в таком
устройстве запитывать перо не нужно.
Но при работе электромагнитных планшетов
возможны помехи от излучающих устройств,
в частности мониторов. На таком же
принципе действия основаны некоторые
тачпэды.
Также есть планшеты, в которых нажим пера улавливается за счёт пьезоэлектрического эффекта. При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки. Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске.
Кроме координат пера в современных графических планшетах также могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление и сила сжатия пера рукой.
Принцип работы цифровой камеры
Современная цифровая фототехника настолько усовершенствована, что достаточно нажать всего одну кнопку и снимок готов. Нажатие другой кнопки переносит его на печать. Даже ребенок справится с этими несложными задачами.
Но даже пользуясь цифровой камерой, не все люди представляют себе принцип её работы. Как изображение попадает в камеру и записывается на носитель информации? Постараемся в этом разобраться.
Из чего состоит цифровая фотокамера?
Конструкция цифровой камеры во многом похожа на конструкцию аналоговой. Условно фотокамеру можно разделить на две части — объектив и корпус. Корпус включает в себя механизм фотокамеры: затвор, процессор, матрицу, управляющие органы. Объектив может быть съемным и встроенным, он представляет собой группу линз, заключенных в корпус из металла или пластика.
Единственное принципиальное различие цифровой и аналоговой камеры — светочувствительный элемент, отвечающий за формирование изображения. У аналоговых фотокамер светочувствительным элементом служит фотопленка, у цифровых эту роль играет матрица. При прохождении луча света через объектив светочувствительный элемент фиксирует изображение.
Как формируется картинка
Цифровая матрица разбита на миллионы пикселей — светочувствительных ячеек. При попадании света на каждую отдельно взятую ячейку вырабатывается электрический сигнал. Величина сигнала пропорциональна интенсивности светового луча. Поскольку во внимание принимается лишь яркость света, на матрице записывалось бы черно-белое изображение, если бы не ухищрения конструкторов фотокамер. Для получения цветного снимка ячейки матрицы покрывают светофильтрами. Точнее, каждая ячейка покрыта каким-нибудь одним светофильтром — синим, красным или зеленым, согласно схеме RGB (то есть, "red-green-blue"). Этот набор цветов считается основным, остальные оттенки являются его производными.
Фильтры матрицы устанавливаются группами по 4 штуки. На 2 зеленых фильтра приходится 1 синий и 1 красный, поскольку глаз человека лучше воспринимает зеленый цвет.
Лучи света обладают различными длинами волн в зависимости от спектра. Фильтр "пропускает" луч света только с определенной длиной волны. В результате на матрице фиксируется изображение из синих, зеленых и красных пикселей, то есть, записывается файл в формате RAW, называемом "сырой формат". Для перевода формата RAW в JPEG или TIFF проводится анализ цветового значения каждого пикселя и соседних с ним ячеек. Эта работа (цветовая интерполяция) выполняется процессором камеры, от нее напрямую зависит качество полученных изображений.
В зависимости от способа считывания информации, различают два основных типа матриц: CCD и CMOS. Матрица типа CCD (или ПЗС) отличается последовательным считыванием информации из ячеек. Обработка файлов большого формата в этом случае выполняется довольно долго. Но, несмотря на медлительность, такие матрицы отличаются меньшим количеством шумов на изображениях и низкой стоимостью.
В матрицах CMOS (КМОП) информация считывается с каждой ячейки, учитывая её координаты. Такая матрица может использоваться для автофокусировки и экспозамера.
Помимо вышеупомянутых матриц, которые относятся к однослойным, существуют также трехслойные матрицы. Каждая ячейка в них способна воспринимать сразу три цвета, в зависимости от длины волны светового потока.
Как уже было сказано раньше, за результат формирования картинки отвечает процессор фотокамеры. В автоматическом режиме процессор определяет параметры для наилучшей экспозиции, исходя из условий фотосъемки. Таким образом, скорость работы фотокамеры и качество фотографий зависят от процессора и программного обеспечения.
Искажения — враг фотоснимка
Световые лучи, прежде чем достигнуть матрицы, проходят через набор линз объектива. Каждая линза в отдельности не позволяет получить изображение без искажений. Особенно заметны искажения по краям (это явление называется аберрация). Диафрагма, состоящая из лепестков, открывающих круглое отверстие посередине, помогает направлять пучок света непосредственно на светочувствительный элемент, но и чересчур маленькое отверстие нельзя оставлять — уменьшается количество света, фиксируемое сенсором. Поэтому, чтобы снизить аберрацию, несколько линз (больше трех) собирают последовательно.
И тут возникает другая проблема. Как бы ни были прозрачны линзы, они пропускают не все световые лучи, а частично рассеивают их или отражают. Справиться с данной проблемой помогает просветление оптики. Если приглядеться к фотообъективу, можно заметить, что его линзы радужно переливаются из-за специального просветляющего напыления.