Ostatnie lata były czasem bardzo dynamicznego rozwoju aparatów cyfrowych, które zdobyły ogromną popularność między innymi dlatego, że wyeliminowały konieczność używania negatywów w aparatach.

Ostatnie lata były czasem bardzo dynamicznego rozwoju aparatów cyfrowych, które zdobyły ogromną popularność między innymi dlatego, że wyeliminowały konieczność używania negatywów w aparatach.

 

Określenie "cyfrowy" pochodzi właśnie od sposobu zapisywania obrazu w aparacie – odbywa się to na zasadzie „zbioru” wartości liczbowych określających kolor i jasność każdego punktu na fotografii. Elementem, który w aparacie cyfrowym rejestruje obraz jest matryca. Składa się ona z bardzo dużej ilości czujników natężenia światła, potocznie zwanych pikselami. W praktyce oznacza to, że zarejestrowany obraz jest jakby mozaiką składającą się z kwadratowych "cegiełek". Ilość pikseli w matrycy to właśnie ilość takich "cegiełek" składających się na cały obraz. Im większa ilość pikseli w matrycy, tym większa zdolność odwzorowania szczegółów, ponieważ każdy obiekt na zdjęciu jest odwzorowany za pomocą ograniczonej ilość „cegiełek”.

 

Każdy z czujników matrycy potrafi zarejestrować określoną ilość światła padającą na niego. Im większa ilość światła tym "zapamiętana" przez czujnik wartość jest wyższa.

 

Ważne jest abyśmy mieli świadomość, że zarejestrowane w ten sposób obrazy odwzorowane są jedynie w odcieniach szarości, ponieważ czujniki nie potrafią rozpoznać koloru świata a jedynie jego natężenie. Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie cech światła, opisanych przez tak zwaną teorię koloru, autorstwa J. C. Maxwella. Podczas swoich badań Maxwell odkrył, że składając trzy podstawowe kolory: czerwony, zielony i niebieski, można otrzymać każdy inny.

 

Światło białe jest w rzeczywistości mieszanką tych trzech kolorów. Poniższy obrazek ilustruje zasadę tworzenia się kolorów poprzez mieszanie się trzech podstawowych:

 

 

 

 

Proces odwrotny - czyli "rozszczepienie" światła białego na wszystkie składowe przez pryzmat można zaobserwować na zdjęciu poniżej.

 

 

(źródło: NASA)

 

 

Aby uzyskać obraz kolorowy, na czujniki nakłada się filtry, które powodują przepuszczanie tylko jednego ze składowych kolorów dla konkretnego piksela.

 

Typowa matryca składa się z wielokrotności 4-sekcyjnych bloków (rys. poniżej):

na które nałożono filtry: czerwony, niebieski i 2 zielone.

Fragment tak przygotowanej matrycy pokazano poniżej.

 

W ten sposób do każdego z pikseli trafia światło o jednym z kolorów: czerwonym, zielonym, bądź niebieskim. Łatwo można zauważyć, że w celu uzyskania pełnej informacji o kolorze i natężeniu światła danego punktu należy wziąć dane z „pakietu” 4 komórek.

 

 

 

 

 

Za pomocą skomplikowanych obliczeń matematycznych, bazujących także na wartościach natężenia światła sąsiednich czujników, procesor aparatu oblicza kolor i jasność każdego punktu, czyli piksela fotografowanego obrazu.

 

Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na jeszcze jeden fakt. Otóż matryca do zdefiniowania koloru jednego punktu potrzebuje informacji z pakietu 4 sąsiednich komórek światłoczułych. Oznacza to, że jeśli ma ona np. 8 mln punktów (pikseli) to może zdefiniować 2 mln punktów świetlnych. Aby uzyskać założoną w tym przykładzie rozdzielczość 8 mln, procesor aparatu lub komputera dokonuje interpolacji, czyli ponownego podziału rejestrowanego obrazu na 8 mln punktów. Piszę o tym także w artykule „Formaty zapisu obrazu cyfrowego”.

 

Po zrobieniu zdjęcia, w pliku zapisywane są informacje na temat jasności i koloru każdego z punktów obrazu. Na podstawie tych informacji komputer, lub urządzenie wykonujące odbitki jest w stanie dokładnie odtworzyć zarejestrowany przez matrycę obraz.

 

 

W następnych artykułach opiszę rodzaje matryc, rozdzielczości oraz ich wpływ na wykonywane zdjęcia.

 

 

 

 

 

Paweł Kasprzyk www.kcpr.pl

 

 

 

Czytaj pozostałe Pierwsze kroki.