Меняет ли изменение ISO современной цифровой камеры усиление электронного усилителя? - Фотопедия
5 голосов
/ 06 октября 2017

Вопрос Почему при использовании более высокого ISO и более высокой скорости затвора получается больше шума, чем при использовании более низкого ISO и более медленной скорости затвора? в настоящее время имеет пять ответов, и четыре из них содержат слово «усиление» или «усилитель» несколько раз.

Я всегда думал, что электроника между ПЗС-матрицей и АЦП довольно хорошо закреплена, и что изменения ISO фактически были реализованы в цифровом, пост-аналогово-цифровом преобразовании, но у меня нет оснований для такого мышления.

Есть ли действительно аналоговый усилитель с переменным усилением перед АЦП или АЦП для камер более высокого качества? Этот ответ даже предполагает наличие миллионов усилителей.

Мне бы очень хотелось увидеть блок-схему какой-нибудь типичной камеры или датчика, показывающую расположение усилителя с переменным усилением перед АЦП .

Ответы [ 2 ]

6 голосов
/ 06 октября 2017

Да

Здесь приводится определение Схема , из whatdigitalcamera.com

Датчики CCD и CMOS различаются по конструкции. CCDs собирать заряд на каждом фотосайте и переносить его с сенсора через светоэкранированный вертикальный массив пикселей, прежде чем он преобразуется в сигнал и усиливается. КМОП-датчики преобразуют заряд в напряжение и усилить сигнал в каждом месте пикселя, и, следовательно, на выходе напряжение, а не заряд. КМОП-датчики также обычно могут включить дополнительные транзисторы для других функций, таких как шум снижение.

Таким образом, процесс усиления зависит от датчика, ПЗС или КМОП, но в основном ISO физически усиливает аналоговое значение .

Для ПЗС 1 усилитель помогает многим пикселям , но для КМОП 1 пиксель = 1 усилитель. Так что да, 24-мегапиксельная CMOS-сенсор дает колоссальные 24 миллиона усилителей!

Для CMOS взгляните на эту схему, из micro.magnet.fsu.edu :

enter image description here

Вы можете видеть, что (один из) шаг усиления выполняется блоком «Video Amp», который имеет параметр усиление . Как правило, этот коэффициент усиления регулируется переменным напряжением или переменным сопротивлением. Усиление устанавливается путем физического изменения этих параметров.

Возможно, что коэффициент усиления в датчике фиксирован и аналоговая переменная часть появляется только после датчика, предложенного схемой CMOS.

Что касается CCD, взгляните на описание VSP2230 . Это ПЗС-процессор сигналов для цифровой камеры от Texas Instrument, имеющий следующую функциональную схему:

enter image description here

Вы можете видеть, что он обеспечивает * Программируемый усилитель усиления "перед аналого-цифровым преобразованием.

Если вы посмотрите таблицу данных , стр. 2 , вы увидите, что коэффициент усиления запрограммирован в цифровом регистре (заданном Gain Code ) через последовательный интерфейс. Вы можете выбрать от -6 дБ до + 40 дБ со значением 10 бит (1024 варианта).

Теперь, если вы хотите стать техническим специалистом, взгляните на http://ece.utdallas.edu/~torlak/courses/ee3311/lectures/ch07.pdf, Это лекция Университета Далласа об усилителях CMOS.

И если вы действительно любите свою физику и математику, попробуйте получить в руки издание Справочника по цифровым изображениям

Вы также можете взглянуть на Как ISO реализован в цифровых камерах? , но некоторые ссылки отсутствуют.

Я хотел бы добавить, что аналоговое усиление происходит как минимум в два этапа: в датчике и снаружи датчика. Усиления от этих усилений не всегда могут быть фиксированными.

Как примечание, как правило, сенсор DSLR имеет ограниченную способность прилично усиливать аналоговый сигнал. Для огромного ISO (например,> 3200), обычно определяемого как расширенный диапазон 1076 * ISO, будет использоваться цифровое усиление.

2 голосов
/ 06 октября 2017

Да. Датчик - это просто ведра, собирающие поступающие фотоны, и он не может быть настроен для большей чувствительности. Усилители могут.

...