بررسی دوربین دیجیتال

دوربین دیجیتال، دوربینی است که در حافظه دیجیتال عکس می‌گیرد. امروزه بیشتر دوربین‌های تولید شده دیجیتال هستند و با اینکه هنوز دوربین‌های دیجیتال اختصاصی وجود دارند، امروزه تعداد بیشتری دوربین در دستگاه‌های تلفن همراه هوشمند گنجانده شده‌اند، که می‌توانند، در کنار بسیاری از کارهای دیگر، از دوربین‌های خود برای شروع تماس تصویری زنده و ویرایش و بارگذاری مستقیم تصویر و ارسال آن برای دیگران استفاده کنند. با این حال، دوربین‌های اختصاصی با کیفیت بالا و پیشرفته هنوز هم معمولاً توسط متخصصان و افرادی که مایل به عکسبرداری با کیفیت بالاتر هستند استفاده می‌شود.

دوربین‌های دیجیتال از یک سیستم نوری استفاده می‌کنند، که معمولاً از لنزی با دیافراگم متغیر برای تمرکز نور بر روی دستگاه برداشت تصویر استفاده می‌کنند.دیافراگم و شاتر مقدار صحیح ورود نور به دستگاه برداشت تصویر را تنظیم می‌کنند، دقیقاً مانند دوربین‌های قدیمی که از فیلم استفاده می‌کردند، با این تفاوت که دستگاه برداشت تصویر در این دوربین‌ها، شیمیایی نبوده و دیجیتالی است. اما برخلاف دوربین‌های فیلمی، دوربین‌های دیجیتال می‌توانند بلافاصله پس از ضبط تصاویر، آن را بر روی صفحه نمایش نشان دهند و تصاویر را بر روی حافظه ذخیره یا از آن حذف کنند. بسیاری از دوربین‌های دیجیتال همچنین می‌توانند فیلم‌های متحرک را با صدا ضبط کنند. برخی از دوربین‌های دیجیتال می‌توانند تصاویر را برش بزنند و آن را به هم بچسبانند و سایر ویرایش‌های ابتدایی تصویر را نیز انجام دهند.

فروش دوربین‌های دیجیتال سنتی به دلیل افزایش استفاده از تلفن‌های هوشمند برای عکاسی کاهش یافته‌است، که همچنین امکان دستکاری و به اشتراک گذاری آسان عکس‌ها را با استفاده از برنامه‌ها و سرویس‌های وب ایجاد می‌کند. در مقابل، «دوربین‌های پل» (به انگلیسی: Bridge camera) با عملکردی که اکثر دوربین‌های گوشی هوشمند از جمله زوم اپتیکال و سایر ویژگی‌های پیشرفته فاقد آن هستند، جایگاه خود را حفظ کرده‌اند.

عملکرد

از لحاظ عملکرد کلی، دوربین‌های دیجیتال بسیار شبیه به دوربین‌های عکاسی دارای فیلم یا غیر دیجیتال می‌باشند. این دوربین‌ها همانند دوربین‌های معمولی دارای یک منظره یاب، لنز برای کانونی کردن تصویر بر روی یک وسیله حساس به نور، وسیله‌ای برای نگهداری و انتقال چند تصویر گرفته شده در دوربین و یک جعبه در بر گیرنده تمام این تجهیزات می‌باشد. در یک دوربین معمولی فیلم حساس به نور تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود. در حالی که در دوربین دیجیتال این کار با استفاده از ترکیبی از فناوری پیشرفته سنسور (حسگر) تصویر و ذخیره در حافظه انجام می‌گیرد و اجازه می‌دهد که تصاویر در شکل دیجیتال ذخیره شوند و به سرعت بدون نیاز به عملیات خاصی (نظیر عملیات شیمیایی بر روی فیلم) در دسترس باشند.

گرچه اصول کلی این دوربین‌ها شبیه به دوربین‌های فیلمی هستند، نحوه کار داخل این دوربین‌ها کاملاً متفاوت است. در این دوربین‌ها تصویر توسط یک سنسور CCD یا یک CMOS گرفته می‌شود. CCD به صورت ردیف‌ها و ستون‌هایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو به صورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.

تمام این پروسه، پروسه‌ای هماهنگ با محیط زیست است. سنسورهای CCD یا CMOS در تمام مدت عمر دوربین در جای خود ثابت بوده و بدون نیاز به تعویض کار می‌کنند. ضمناً به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربین بسیار بیشتر می‌شود. سنسور CCD از میلیون‌ها سنسور نوری تشکیل شده‌است و حساسیت به نور آن از سنسورهای CMOS بهتر است. در عوض در سنسور CMOS مصرف انرژی کمتر بوده و مشکل Over Exposure کمتر به وجود می‌آید. دوربین‌های دیجیتال در بطن کار، از دوربین‌های آنالوگ پیروی می‌کنند، با این تفاوت که در این دوربین‌ها، همان‌طور که از اسمشان نیز برداشت می‌شود، کنترل بخش‌های مختلف از جمله فوکوسر و … به صورت دیجیتالی انجام شده یا در صفحه حساس این دوربین‌ها، سی سی دی و سی ماس، جایگزین فیلم‌های قدیمی شده‌است.

دریافت و ثبت تصویر در دوربین‌های دیجیتال

صفحه‌های حساس در دوربین‌های دیجیتال حرفه‌ای، ccd یا cmos است که مختصراً به بررسی آن می‌پردازیم.

حسگرهای نوری از هزاران ردیف المان نیمه‌هادی بسیار کوچک و حساس به نور تشکیل شده‌اند که می‌توانند ذرات یا فوتون‌های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. حال هر چه شدت نور ورودی بیشتر یا کمتر باشد، الکتریسیته ایجاد شده متعاقباً دست‌خوش تغییر می‌شود. جنس این صفحه‌ها اغلب از عناصری از جمله سیلیسیم و ژرمانیوم است. به‌طور نمونه شرکت کانن در دوربین‌های SLR خود تاکنون تنها از سنسورهای CMOS استفاده کرده‌است، در حالی که شرکت نیکون از هر دو نوع سنسور بهره می‌گیرد. بطور کلی تفاوت کیفی زیادی بین این دو نوع سنسور وجود ندارد اما حسگرهای CMOS کم مصرف تر بوده و در شرایط کم نور و با نوردهی‌های طولانی عملکرد بهتری دارند. ضمناً از نظر فنی امکان تولید سنسورهای CCD در ابعاد فول فریم (۲۴×۳۶میلیمتر) موجود نیست.