birmaga.ru
добавить свой файл

1
Устройства хранения информации


Итак, световой поток пропел через оптическую подсистему, попав на электронно-оптический преобразователь. Полученное аналоговое изображение посредством преобразователей стало цифровым. Как было сказано ранее, подавляющее большинство фотоаппаратов использует схему с чередованием элементов, ко­торая требует дополнительной обработки встроенным программ­ным обеспечением для получения полноценного кадра. Также требуется обработка изображения с целью его сжатия (об этом будет рассказано далее). Кроме того, скорость считывания кадра с ПЗС-матрицы значительно выше скорости записи на устрой­ство долговременного хранения информации, какого бы типа оно ни было. Для промежуточного хранения и обработки изображе­ния используется буферная память.
Буферная память

Этот тип памяти аналогичен ОЗУ, используемому в персональ­ных компьютерах. Основное отличие в том, что при выборе тех или иных микросхем основное внимание уделяется не столько быстродействию (хотя и оно немаловажно), сколько надежнос­ти и малому энергопотреблению. До недавнего времени размеры буфера были сравнительно невелики, пока кому-то из произво­дителей не пришла в голову мысль увеличить объем этой памяти. При этом в буфер может помещаться и обрабатываться не один, а несколько кадров. Таким образом, значительно сокращается интервал, необходимый для подготовки камеры к следующейсъемке, практически время затрачивается только на зарядку вспышки. Если не использовать вспышку, то становится доступ­ным режим непрерывной сьемхи, когда камера делает несколько (до 10) кадров с высокой скоростью (до 3 кадров в секунду) и помещает их в буфер, где они обрабатываются и потом записы­ваются в долговременную память. Если АЦП матрицы обеспе­чивает высокую пропускную способность, то возможен режим видеосъемки - затвор при этом остается открытым на все время съемки. Характеристики получаемого видеоролика в основном такие: разрешение 320х240, частота 15 кадров в секунду, продол­жительность до 30 секунд.

После того как программное обеспечение камеры создало на ос­нове данных с ПЗС-матрицы полноцветное изображение, возни­кает задача его сохранения. Графические файлы очень велики и поэтому требуется их дополнительная обработка - сжатие. При этом используется алгоритм JPEG (Joint Photographic Experts Group). Суть этого алгоритма сводится к трем основным шагам. На первом шаге кодировка RGB, основанная на представлении каждого цвета сочетанием красного, синего и зеленого оттенков, заменяется на кодировку YUV. В этом формате компонент У отве­чает за яркость, а U и V - за цветовой оттенок. Подобная схема применяется в телевещании - как уже было сказано, человечес­кий глаз больше реагирует на яркостные характеристики изоб­ражения, чем на цветовые.


На втором шаге следует разбиение изображения на отдельные участки размером 8х8 пикселов, затем над каждым участком про­изводится математическая операция - дискретное косинус-пре­образование. В результате изображение представляется в виде гармонических колебаний разной частоты и амплитуды.

А на третьем шаге происходит то, из-за чего компрессия JРЕС называется сжатием с потерями качества» - частотно-ампли­тудные характеристики каждого блока анализируются с учетом повторяемости цветов в изображении и особенностей человеческо­го зрения, в частности меньшей чувствительности глаза к верх­ней части спектра. При этом удается исключить до половины яркостной информации и до 3/4 цветовой. Естественно, что даже при минимальном сжатии, когда человеческий глаз не в состоянии отличить изображение в формате JPEG от оригинала, восстано­вить изображение с точностью до пиксела невозможно (а, в общем­то, и не нужно). Чем выше коэффициент сжатия, тем большее количество яркостных и цветовых характеристик исключается, тем меньше получаемый файл и тем больше шансов обнаружить при просмотре визуальные искажения (артефакты) JPEG. Эти искажения проявляются в виде размытая контрастных границ, проявления блочной структуры кадра и других нежелательных явлений.

В качестве альтернативы формату JPEG в некоторых камерах используется так называемый формат RAW когда в долговре­менную память записывается отпечаток» ПЗС-матрицы. При этом размер изображения в десятки раз больше кадра JPEG, и для его просмотра требуется специальная программа, поставля­емая фирмой-производителем камеры. Не всегда эти програм­мы обладают достаточным количеством операций по обработке изображения, иногда у них неудобный интерфейс. Данные об­стоятельства привели к появлению у фотокамер функции записи в формате TIFF. Он тоже позволяет производить сжатие кадра, но в отличие от JPEG потери информации при этом не происхо­дит. Но даже с минимальным сжатием файл JPEG в несколько раз меньше файла TIFF.

Устройства долговременного хранения


К устройствам долговременного хранения предъявляется ряд жестких требований. Во-первых, необходима возможность про­должительного хранения без источников питания. Во-вторых, требуется минимальное энергопотребление при операциях запи­си/считывания/стирания. В-третьих, время записи/считыва­ния/стирания должно быть как можно меньше. В-четвертых, габариты должны быть минимальными. И, наконец, самое глав­ное - устройство обязано быть стопроцентно надежным. Пере­численным требованиям в наиболее полной мере удовлетворяют конструкции, использующие так называемую флэш-память.
Флэш-память
Этот тип памяти является промежуточным между ПЗУ (посто­янное запоминающее устройство, в англоязычной литературе - АОМ, read-оn1у memory), которое хранит информацию без ис­точников питания, но не позволяет ее модифицировать, и ОЗУ, которое допускает информацию модифицировать, но хранить ее не может. Флэш-память использует питание только при считы­вании данных и их модификации, причем для считывания необ­ходимо менее высокое напряжение, а для записи – повышенное.
Существуют следующие виды хранения информации:


  • Карты PCMCIA

  • CompactFlash

  • SmartMedia

  • M ultiMedia Card

  • Memory Stick

  • xD – Picture Card



Другие виды носителей

Среди альтернативных методов хранения информации преобла­дают разнообразные устройства с магнитными методами запи­си. Условно их можно разделить на две группы. В первой группе используются различные сменные носители - от обычного гиб­кого диска 3,5 дюйма до магнитооптического картриджа. При этом не очень высокая емкость носителя компенсируется ценой и доступностью. Во второй группе используются миниатюрные жесткие диски («винчестеры»). Сравнительно высокая цена этих устройств частично оправдывается большой емкостью и высо­кими скоростями записи.

Запчасти к цифровым фотоаппаратам