مفاهیم اساسی

در اصل تصویر دیجیتال فقط یک رشته طولانی از 0 و 1 است که نماینده تمام نقاط رنگی بسیار کوچک( پیکسل) که مجتمعا تصویر را تشکیل می دهند، است. دوربین دیجیتال از روشنایی که از اشیا منعکس می شود نمونه برداری می کند و فورا آن الگوی روشنایی را به یک سری از مقادیر پیکسلی تجزیه میکنید. کاملا مشابه دوربین های متداول ٬ دوربین دیجیتال دارای یک سری از عدسی ها است که نور را برای ایجاد تصویر منظره متمرکز میکنند.اما به جای تمرکز این نور بر بخشی از یک فیلم ٬ آن را بر یک وسیله نیمه هادی که نو را به صورت الکترونیکی ثبت میکند(فوتودیود یا دیود حساس به نور که انرژی نور را از شکل فوتون به بارالکتریکی تبدیل می کند) متمرکز میکند.آنگاه پردازنده این اطلاعات الکترونیکی را به داده های رقمی(دیجیتال) می شکند. تمام خصوصیات مطلوب و جذاب دوربین های دیجیتال به خاطر نتیجه سریع این فرایند است.

اولین دوربین های دیجیتال بوسیله شرکت های کداک و اپل در سال 1994 عرضه شد.

حسگر تصویر به کاررفته در اکثر دوربین های دیجیتال وسایل تزویج بار CCD(وسیله ای که از حساسیت نوری سلول های نوری برای ایجاد نقشه بیتی تصویر استفاده میکند)است. بعضی از دوربین ها نیز از فن آوری CMOS (نيمه هادى اکسيد فلزى تکميلى) به جای CCD استفاده میکنند.هردو حسگر تصویر روشایی را به الکترونها تبدیل می کنند.

A CMOS image sensor

همینکه حسگر روشنایی را به الکترون ها تبدیل کند ٬ آن مقدار بار انباشته شده سلول در تصویر خوانده می شود. CCD بار الکتریکی را از طریق تراشه عبور میدهد و آن رادر یک گوشه از آرایه بازخوانی میکنند. آنگاه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) مقدار هر پیکسل را بوسیله اندازه گیری بار الکتریکی هر فوتوسایت و تبدیل حاصل اندازه گیری به صورت دودویی به مقدار دیجیتال تبدیل میکند.

دستگاه های CMOSبرای تقویت و حرکت بار الکتریکی بیشتر از چندین ترانزیستور در هر پیکسل استفاده می کنند.سیگنال CMOS دیجیتال است، بنابراین نیازی به مبدل آنالوگ به دیجیتال ندارد.

تفاوت های میان این دو نوع منجر به بعضی موافقت ها و مخالفت ها شده است. سنسور های CCDتصاویری با کیفیت بالا و نویز کم تولید می کنند اما سنسورهای CMOS معمولا بیشتر در معرض نویز هستند.

چون در سنسور CMOS هر پیکسل دارای چندین ترانزیستور قرار گرفته در مجاورت خود است ، حساسیت نوری تراشه سی موس به نور کمتر است و بسیاری از فوتون ها به جای گرم کردن ديود حساس‌ به‌ نور ،ترانزیستورها را گرم می کنند. از سوی دیگر سنسورهای CMOS توان مصرفی نامی کمی دارند ولی سنسورهای CCD از فرایندی استفاده می کنند که توان زیادی مصرف می کنند و توان مصرفی آن ها به اندازه صد برابر بیشتر از سنسور CMOS مشابه است. با این حال سنسورهای CCD برای مدت طولانی تری به صورت انبوه تولید شده اند ، بنابراین تکامل یافته تراند. آنها توانایی داشتن پیکسل هایی باکیفیت بالاتر و تعداد بیشتر را دارند. اگرچه تفاوت های بسیاری بین دو حسگر وجود دارد ، هر دوی آنها ایفاگر نقش مشابهی در دوربین هستند— آنها نور را به الکتریسیته تبدیل می کنند. میزان جزئیاتی که دوربین می تواند دریافت کند ، وضوح یا تفکیک پذیری نامیده می شود ، و واحد آن پیکسل است. دوربین با پیکسل بیشتر ، جزئیات بیشتری را می تواند ضبط کند و تصاویر بزرگتری را بدون تار یا دانه دار شدن ایجاد کند. بعضی از تفکیک پذیری های رایج عبارتند از: 256*256 – که دردوربین های بسیار ارزان یافت می شود ، این وضوح انقدر کم است که کیفیت تصویر تقریبا همیشه غیر قابل قبول است. این وضوح مجموعا دارای 65000 پیکسل است. 640*480 – در دوربین های موجود این وضوح ساده است و برای پست الکترونیکی تصویر یا قرار دادن تصویر در سایت اینترنتی ایده ال است.
&nbsp1216*912 این اندازه تصویر (مگاپیکسل) — مجموع 1109000 پیکسل — برای چاپ تصویر خوب است. 1600*1200 – با مجموع تقریبا 2 میلیون پیکسل ، این وضوح بالاست و شما با این وضوح می توانید با همان کیفیتی که عکس رااز لابراتوار عکس میگیرید در ابعاد 5*4 اینچ (12.5*10 سانتی متر) تصویر را چاپ کنید. 2240*1680— این وضوح در دوربین های 4 مگاپیکسل وجود دارد – استاندارد رایج – این حتی امکان چاپ تصاویر بزرگتر ، با کیفیت چاپ خوب تا حدود 16*20 را فراهم می کند. سطح بالا ترین دوربین دیجیتال با 11.1 مگا پیکسل تصاویری با این وضوح می گیرد. در این جایگاه ، شما می توانید پرینت های 13.5*9 اینچی بدون کاهش کیفیت تصویرداشته باشید.

بالا ترین مدل دوربین های مورد استفاده می تواند بیش از 12 میلیون پیکسل را جمع آوری کند و بعضی از دوربین های حرفه ای بیش از 16 میلیون پیکسل یا 20 میلیون پیکسل را نیز( برای دوربین های با قالب بزرگ) پشتیبانی می کنند. برای مقایسه ، طبق برآورد شرکت (HP) Hewlett Packard کیفیت فیلم 35 میلیمتری حدود 20 میلیون پیکسل است. در ادامه ما به دنبال چگونگی اضافه کردن رنگ به این عکس ها خواهیم بود. چه مقدار پیکسل؟ ممکن است شما مطلع باشید که تعداد پیکسل ها و حداکثر وضوح کاملا قابل محاسبه نیستند. به عنوان مثال ،دوربین 2.1 مگا پیکسل می تواند تصاویری با وضوح 1200*1600 یا 1920000 پیکسل تولید کند. اما 2.1 مگاپیکسل در اینجا به معنی دست کم 2100000 پیکسل است. این خطا از طرف گرد کردن یا نیرنگ ریاضی دودوئی نیست. یک اختلاف واقعی بین این اعداد وجود دارد زیرا سنسور سی سی دی شامل مداربندی دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال برای اندازه گیری بار الکتریکی است. این مدارات به رنگ سیاه هستند به طوری که مقداری از نور را جذب می کنند و باعث می شوند که تصویر از شکل طبیعی خارج می شود