Запоминающие устройства для цифровой фототехники

В цифровых фотоаппаратах для сохранения, обработки данных,  снятых со светочувствительной матрицы, перед записью в запоминающее устройство, обычно используется буферная память, аналогично оперативному запоминающему устройству (ОЗУ), персональных компьютеров. При выборе  микросхем, главное внимание уделяют не  быстродействию (хотя  оно важно), сколько минимизации энергопотребления в сочетании с высокой надежностью.

Обзор

Первоначально размеры буферной памяти были сравнительно малы, пока производители не  увеличили объем этой памяти для обработки не одного, а сразу нескольких кадров. Это значительно сократило интервал времени подготовки фотокамеры для следующей съемки. Время стало определяться длительностью зарядки фотовспышки. Если не применять вспышку, становится доступна непрерывная съемка, при которой камера делает несколько кадров с высокой скоростью, помещая их в буфер, для обработки и записи в постоянную память для сохранения.

Непрерывная съемка - это способ фотографирования с удерживанием  кнопки затвора в нажатом состоянии. При этом  производится съемка нескольких кадров подряд с малыми временными промежутками. Продолжительность серии определена возможностями фотоаппарата. Фотосъемка прекращается после отпускания кнопки затвора.

Когда камера оснащена матрицей с буферизованными столбцами, и ее аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) имеет высокую скорость, появляется возможность режима видеосъемки. Мощный АЦП  нужен для оцифровки видеосигнала, используемого при записи в файл.

После создания полноцветного изображения, в фотоаппарате появляются графические файлы большого размера, и  требуется их  сжатие. Для этого служит алгоритм JPEG (Joint Photographic Experts Group). Состоит  алгоритм из трех основным этапов. На первом этапе цветовая модель RGB, включающая представление каждого цвета из сочетания красного, синего и зеленого, меняется на цветовую модель YUV. В которой Y отвечает за яркость, соответственно U и V — за цвета. Похожая схема имеет применение в телевещании. Человеческий глаз сильнее реагирует на яркость изображения, чем на цвет.

На втором этапе разбивается изображение на отдельные фрагменты  8x8 пикселов, после чего над каждым фрагментом производится математическое косинус-преобразование. В итоге изображение представляется гармоническими колебаниями разной частоты и амплитуды.

На третьем этапе происходит  сжатие с потерями качества. Частотно-амплитудная характеристика каждого блока анализируется с учетом повторяемости цветов изображения и особенности человеческого зрения меньше чувствовать синюю часть  спектра. При этом  исключается половина яркостной и 75% цветовой информации.

Естественно, при минимальном сжатии,  человеческий глаз не может заметить разницу между изображением в формате JPEG и оригиналом. Однако с ростом коэффициента сжатия, большое количество цветовых и яркостных характеристик теряется,  получаемый файл уменьшается, и  при просмотре появляются  искажения  в виде размыва контрастных границ, появления блочной (8x8 пикселов) структуры кадра.

Читать далее >>>