цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Датчики изображения с ПЗС-матрицами: что такое частота кадров


Датчики изображения с ПЗС-матрицами: что такое частота кадров

Автор: Mike(admin) от 25-04-2020, 03:35

ПЗС (прибор с зарядовой связью) по своей природе не ограничивается только фотографическими устройствами или только видеоприложениями. Разница между ПЗС-датчиком неподвижного изображения и ПЗС-видеодатчиком существует на уровне реализации. Если интеграция и считывание происходят таким образом, что одно изображение создается и затем отображается (или сохраняется, или анализируется с помощью программного обеспечения для обработки изображений), ПЗС и его вспомогательные компоненты функционируют как неподвижная камера.


Датчики изображения с ПЗС-матрицами: что такое частота кадров

Если интеграция и считывание происходят таким образом, что изображения создаются через регулярные и относительно короткие промежутки времени, ПЗС и его вспомогательные компоненты функционируют как видеокамера.


При использовании фотокамер основной проблемой обычно является качество изображения; разрешение, чувствительность или шумовые характеристики становятся критическими параметрами в зависимости от применения. Эти проблемы важны и для видеокамер, но теперь мы также должны учитывать частоту кадров, и иногда нужно жертвовать качеством изображения в пользу этого фундаментального параметра видеоприложений.


Это частота, с которой создаются отдельные изображения, т. е. кадры. Стандартная единица измерения – количество кадров в секунду (кадр/с). На самом деле это немного сложнее, чем если бы вы рассматривали чересстрочное видео, которое имеет как частоту поля, так и частоту кадров. Одно поле имеет только нечетные или четные линии и, следовательно, составляет половину кадра; таким образом, чересстрочное видео, описанное как 30 кадров в секунду, имеет частоту поля 60 кадров в секунду.


Кроме того, частота поля не является чисто техническим параметром, не имеющим отношения к пользователю, поскольку чересстрочная развертка приводит к воспринимаемой частоте кадров, которая выше, чем фактическая частота кадров. Если вы считаете, что поле является кадром, частота кадров – это частота поля.


Датчики изображения с ПЗС-матрицами: что такое частота кадров

Альтернатива чересстрочному видео называется прогрессивной разверткой. Это более интуитивно понятный тип видео, т. е. один кадр состоит из всех строк, созданных датчиком.


Стандартизированные частоты кадров составляют 24 кадра в секунду, которые поступают от кинематографического видео, и приблизительно 25 или 30 кадров в секунду, которые используются в телевизионном вещании.


Однако, если вы проектируете пользовательское устройство обработки изображений, вы можете выбрать любую частоту кадров, соответствующую целям или ограничениям вашей системы. Нет закона о том, что видео должно иметь определенное количество кадров в секунду, чтобы обеспечить эффективный просмотр или анализ. Если вы можете выполнить работу с 10 кадрами в секунду, тем лучше – продолжайте и сделайте свою жизнь проще, используя более низкие тактовые частоты и снижая требования к цифровому хранилищу или пропускной способности.


Частота кадров системы формирования изображений на основе ПЗС-датчика ограничена количеством времени, необходимого для захвата и считывания изображения. Если датчик должен сначала интегрироваться в течение 10 мс, т. е. время его экспозиции составляет 1/100 секунды, а затем потратить 90 мс на считывание всех зарядных пакетов, общее время, необходимое для доставки изображения, составляет 100 мс. Таким образом, максимальная частота кадров составляет (1 кадр) / (100 мс) = 10 кадров в секунду.


Что произойдет, если сцена внезапно станет намного темнее и время экспозиции должно быть увеличено до 50 мс? Теперь время доставки изображения составляет 140 мс, а максимальная частота кадров составляет около 7 кадров в секунду. Таким образом, на частоту кадров системы влияет время экспозиции, которое может постоянно изменяться в зависимости от условий освещения.


Эта утомительная зависимость частоты кадров от времени экспозиции может быть исправлена путем считывания одного кадра данных пикселей при интеграции следующего кадра. Это возможно с ПЗС с передачей кадров и межлинейной передачей, причем предпочтительной является архитектура межлинейной передачи, поскольку она производит меньше размытия.


Датчики изображения с ПЗС-матрицами: что такое частота кадров

С другой стороны, полнокадровые ПЗС-матрицы имеют свои преимущества, и, возможно, частота кадров, связанная с максимально возможным временем экспозиции системы плюс временем считывания, соответствует вашим требованиям.


Определив, сколько кадров в секунду вам действительно нужно, вы можете обнаружить, что можете отказаться от одновременной интеграции и считывания, и вместо этого воспользоваться преимуществами использования полнокадровой ПЗС вместо ПЗС с межстрочной передачей.




© digitrode.ru


Теги: датчик изображения




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий