Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)

Сенсоры состоят из пикселей с фотодиодами, которые преобразуют энергию падающих на них фотонов в электрический заряд. Этот заряд преобразуется в напряжение, которое усиливается до такого уровня, на котором оно может быть обработано аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). АЦП классифицирует ("делает выборку") аналоговых напряжений пикселей по дискретным уровням яркости и присваивает каждому уровню двоичное значение, состоящее из нулей и единиц. "Одно-битный" АЦП делит пиксели только на черные (0) и белые (1). "Двух-битный" АЦП разделит их на четыре (2^2) группы: черный (00), белый (11) и два уровня между ними (01 и 10). Большинство бытовых цифровых камер используют 8-битные АЦП, деля яркость одного пикселя на 256 (2^8) различных уровней.

Этот 8-битный АЦП делает выборку из аналогового сигнала в 256 дискретных уровней, которым присваиваются двоичные значения, состоящие из нулей и единиц.

Минимальный битрейт (разрешение) АЦП определяется динамическим диапазоном (точностью) сенсора. Если динамический диапазон сенсора, например, равен 1000:1 (который еще называют 60дБ), то АЦП должен иметь как минимум 10 бит (2^10 = 1,024 дискретных уровня) во избежание потери информации. 10-битный АЦП теоретически отлично подошел бы, а 12-битный или 14-битный АЦП не даст никакой дополнительной информации о полутонах кроме шума. Но на практике есть смысл делать АЦП с запасом до 12 бит, чтобы дать АЦП возможность небольшого отклонения при ошибках оцифровки. Кроме того, лишние биты полезны для сведения к минимуму постеризации или полосатости при применении тональной кривой к линейным данным
Часто рекламные материалы производителей содержат информацию о битрейте АЦП, из которой можно сделать предположение о способности цифровой камеры или сканера давать изображения с широким динамическим и тональным диапазоном. Но из вышеприведенных объяснений легко понять, что это верно только в том случае,ЕСЛИ сам сенсор имеет достаточный динамический диапазон. Тональный и динамический диапазоны никогда не могут превышать динамический диапазон сенсора. 

Цифровые зеркалки имеют сенсоры с более широким динамическим диапазоном, и обычно снабжаются 10-битными или 12-битными АЦП. Обычно такие камеры предлагают возможность сохранения файлов с 10 или 12 битами на пиксель в формате RAW, поскольку JPEG дает только 8 бит на канал.

Динамический диапазон сенсора
Тип АЦП
Тональный диапазон изображения
Узкий (около 256:1)
8 бит
8 бит
10 или 12 бит
8+ бит (*)
Широкий (около 4,000:1)
8 бит
8 бит
10 и 12 бит
10 и 12 бит в RAW
(*) Если сенсор имеет динамический диапазон 256:1, снабжение его 10-битным или 12-битным АЦП не увеличит динамический диапазон или тональный диапазон. Но результирующее изображение может получить более гладкий тональный диапазон с меньшей постеризацией после применения тональной кривой к линейным данным сенсора.

Back to top