Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Современные попытки объяснения механизмов цветового зрения - Основы теории восприятия

Лекция



Это продолжение увлекательной статьи про теории восприятия цвета человеком.

...

розовые.

С раннего возраста люди начинают испытывать позитивные эмоции относительно определенных цветов. В итоге эти эмоции формируют наши цветовые предпочтения.

Как цвета получают свои значения?

Экологическая валентность может объяснить эмоциональную насыщенность цветов. Но как они приобретают семантическое значение? Почему мы ассоциируем красный со страстью и романтикой, а черный — с трауром? Ответ скрыт в теории ассоциативных сетей (Bower, 1981).

В ней утверждается, что в нашем мозге существует ассоциативная сеть — сеть взаимосвязанных знаний.

Каждый узел этой сети представляет секцию общего знания, независимо от того, что это:

  • Эмоция (например, счастье).
  • Чувственный опыт (например, запах океана).
  • Семантический смысл (например, понятие «пляж»).

Связь между этими узлами основывается на том, сколько между ними общего. Чем значительнее соответствие между узлами, тем крепче их связь.

К примеру, ваш «узел машин» будет связан со многими другими. Некоторые связи будут сильнее (в их числе шины, вождение, дороги), а некоторые — слабее (поезда, радио, металл).

Современные попытки объяснения механизмов цветового зрения

В конце ХХ - начале ХХI века в распоряжении у биологов, физиологов, нейрофизиологов и психологов появились и новые инструменты исследования, и новые результаты. Но несмотря на обилие работ в этой области в настоящее время так и не удалось обнаружить никаких различий между колбочковыми рецепторами сетчатки глаза не говоря о уже о наличии трех разных типов колбочек. Кроме того, удалось обнаружить всего два светочувствительных колбочковых пигмента хлоролаб и эритролаб и доказать их одновременное наличие во всех колбочках сетчатки[23]. При этом спектры чувствительности пигментов хлоролаба и эритролаба настолько широкополостны, что каждый из них чувствителен ко всей видимой области спектра.

Современные концепции цветного зрения включают в себя основные идеи, высказанные еще в ХХ веке.

В 2000 г. был опубликован обзор Витковского, а в 2009 г. - аналитический обзор Роберта Марка. Однако, ни одна из приведенных в этих обзорах работ, так и не смогла подтвердить трехкомпонентный механизм цветовосприятия глазом. При этом результаты этих работ не опровергают нелинейную двухкомпонентную теорию цветовосприятия.

Теория Юнга—Гельмгольца объясняет восприятие цвета только на уровне колбочек сетчатки и не может объяснить все феномены цветоощущения, такие как цветовой контраст, цветовая память, цветовые последовательные образы, константность цвета и др., а также некоторые нарушения цветового зрения, например, цветовую агнозию.

Зонная теория

В свое время между сторонниками каждой из описанных теорий велись жаркие споры. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Однако сейчас эти теории можно считать взаимно дополняющими интерпретациями цветового зрения. В зонной теории Крисса, предложенной 80 лет назад, была сделана попытка синтетического объединения этих двух конкурирующих теорий. Она показывает, что трехкомпонентная теория пригодна для описания функционирования уровня рецепторов, а оппонентная теория - для описания нейронных систем более высокого уровня зрительной системы.

Теория многокомпонентного цветного зрения

Многокомпонентная теория цветного зрения — теория, объясняющая цветовое зрение, которая основана на принципах биофизики, биохимии, физики, например, человека (трихроматизм), что существуют три «основных» видов цвета RGB, которые при смешивании дают возможность получить любой оттенок цветов, например, как это делает художник.

Например, у животных цвета воспринимаются на базе более, чем трех основных цветов (четырехроматизма, пяти и более).

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Фиг.1.Трихроматизм. После повторных исследований в 2009 году работы фоторецепторов на живой сетчатке глаза бабуина в своих выводах по теме:Функциональная нейроанатомия сетчатки, Кафедра офтальмологии, Моран глазной центр, Университет штата Юта; Кафедра офтальмологии, доктор Роберт Э. Марк сформулировал принцип трихроматизма — в цветном зрении в условиях дневного освещения работают колбочки RGB (красные, зеленые, синие), (палочки серо-голубые, работают при слабом и ночном освещении и цвета не воспринимают). . Замечание, на изображении трихроматизма показаны три колбочки с разными цветами, хотя здесь варианты работы одной колбочки тоже в режиме трихроматизма. (См. рис.1).

На базе физики цвета (RGB) и взаимодействия с ним живой среды обитания — биологической, а также на основе колориметрических, гистологических, генетических исследований, на базе достижений в этой области более, чем за 30‒35 лет, на основе биофизики, биохимии, пересмотра основ прежнего сложившегося процесса зрения с разных точек зрения — имеем:

  • С точки зрения биологической, в области цветного зрения начиная с 1966 по 2009 годы (Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории) с основными экспериментальными данными исследований живой клетки, на срезах сетчатки установлена работа колбочек и (S,M,L) в блоке RGB и палочек. В условиях дневного освещения (цветного зрения) — колбочек и работа палочек, в период сумеречного и ночного освещения (не цветного) изолировано от колбочек. Работа фоторецепторов связана с полученными данными работы видоизменяющихся разновидностей фотопигментов на базе белков опсинов:
  • Кон-опсины(конопсин) — у колбочек,
  • Род-опсин(родопсин) — у палочек.
  • С именем Тимоти Голдсмит связано фундаментальное исследования вопросов цветного зрения у птиц , которые подтвердили не доказанные до него многокомпонентные теории цветного зрения. Он провел на гистологическом уровне с применением современного оптического устройства — флюоресцентного микроскопа исследования живых клеток (разрешение 1‒10нм) с получением цветных стереоизображений.

*С точки зрения чисто физической на базе труда (2011 года) ученого физика Джеральда К. Хата, который на базе физики взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза, где в основном осуществляется первичное взаимодействие со светом на наноуровне («nanostructural») (рецепторное) и доктора физика Джона МедейросаШаблон:, который рассмотрел работу внешних долей мембраны колбочек и палочек с точки зрения аналогичной работе волноводов конической и цилиндрической формы в среде прозрачного тела глаза (жидкая среда). В конечном итоге, физики Дж. К. Хат и Джон Медейрос пришли к общепринятому принципу трихроматизма. (См. Пересмотр традиционных взглядов на зрительный процесс физика К. Хата, Работа внешних мембран колбочек и палочек сетчатки глаза как волновод).

*Данные доктора, физика Джона Медейроса, рассмотрев внешние доли мембран колбочек и палочек, он их рассматривает как биологические волноводы, которые воспринимают световые лучи с фиксацией их в сечениях волноводов, равных размерам поперечного сечения фронта световой волны в обратном порядке прохождения их (внешних долей мембран колбочек) в жидкой среде, нежели в обычных оптических волноводах в воздухе. (Связано с влиянием показателей преломления сред).

  • Фундаментальные исследования академика РАН биохимика М. А. Островского в области работы фотопигмента родопсина Биохимия зрения и свободно-радикальное окисление клеток сетчатки глаза (Участие палочек в условиях сумеречного и ночного освещения);

*Исследования РАН Е. О. Загальская, В. П. Гнюбкина

Сущность теории

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (экстерорецепторов): высокочувствительные палочки и менее чувствительные колбочки. Палочки функционируют в условиях относительно низкой освещенности и отвечают за действие механизма ночного зрения, однако при этом они обеспечивают только нейтральное в цветовом отношении восприятие действительности, ограниченное участием белого, серого и черного цветов. Колбочки работают при более высоких уровнях освещенности, чем палочки. Они ответственны за механизм дневного зрения, отличительной особенностью которого является способность обеспечения цветового зрения.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рис.1. Принципиальная схема организации цветного зрения (на примере сетчатки цыпленка).
А. Фоторецептор-колбочка с пигментами. Свет проходит сквозь хрусталик и фиксируется (фильтруется) соответствующим пигментом в конусной мембране колбочки, расположенной на ее «дне». Как видим имеются четыре сечения мембраны с пигментами четырех цветов. (У человека три сечения цветов пигмента RGBтрихроматизм). Колбочка А с четырьмя вариантами работы при ее освещении.
Б.1-Б.4 У птиц обычно четыре варианта работы колбочки (они «тетрахроматы»), что позволяют им синтезировать многоцветное изображение, и различать цвета лучше, чем человек. Обработка полученных разностных сигналов, происходящая в нейронной сети сетчатки (десятки типов клеток) обеспечивает возможность ясного различения тысяч цветов и оттенков. Важно, что схема цветного зрения человека может быть показана в виде колбочки A, способная принимать любой луч основного цвета RGB в трех соответственных сечениях внешней мембраны S,M,Lтрихроматизма. В зависимости от расположения колбочки ее внешняя мембрана может принять красные, зеленые лучи (M,L) в зоне фовея, лучи S,M,L в периферийной части сетчатки, а в наиболее удаленных поясах сетчати — (S — синие лучи спектра). Работа мембран фоторецепторов сетчатки глаза как волновод физика Медейроса, Специфика работы мембраны колбочек сетчатки глаза.

У приматов (в том числе и человека) мутация вызвала появление цветовых рецепторов. Это было вызвано расширением экологической ниши млекопитающих, переходом части видов к дневному образу жизни, в том числе на деревьях. Мутация была вызвана появлением измененной копии гена, отвечающего за восприятие средней, зеленочувствительной области спектра. Она обеспечила лучшее распознавание объектов «дневного мира» — плодов, цветов, листьев.

У птиц при цветном зрении работабт 4 колбочки, откуда и название статьи носит характер Многокомпонентная теория....

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рис. 2 Видимый, непрерывный спектр света

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рис.14a. Для трех разновидностей колбочек (cones) дан принцип так называемого трехцветного дневного видения (трихроматизм)) у приматов, который также имеется у большинства людей. То есть к длинным волнам чувствительны L-колбочки (красный цвет), как известно они максимально чувствительны к длинам волн максимума вокруг 559 нм, к средним волнам чувствительны M-колбочки (зеленый цвет) с пиком вокруг 531нм и к коротким волнам — S-колбочки (синий цвет) с пиком-419 нм. Палочки чувствительны к длинам волн максимума вокруг 496нм и менеее. Палочки (rod) даны точечной кривой, так как в цветном зрении они не участвуют.

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зеленый и синий участки спектра. Еще в 1970-х годах было показано, что распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом, что было подтверждено более детальными исследованиями в начале XXI века. Соответствие типов колбочек трем «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трех видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета (эффект метамерии).

Равномерное раздражение всех трех колбочек, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета .

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Цветовое зрение человека: При освещении предметов светом с определенными спектральными характеристиками часть света отражается. Рецепторы глаза воспринимают это излучение, формируют нервные сигналы, которые обрабатываются в нервных клетках размещенных в слоях сетчатки глаза и отправляют его в мозг, где формируется ощущение, которое ассоциируется у человека с понятием, цвет.

Свет с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, желто-зеленый свет в равной степени стимулирует колбочки L и M-типов, но слабее стимулирует колбочки S-типа. Красный свет стимулирует колбочки L-типа намного сильнее, чем колбочки M-типа, а S-типа не стимулирует почти совсем; зелено-голубой свет стимулирует рецепторы M-типа сильнее, чем L-типа, а рецепторы S-типа — еще немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки S-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

Зрительные пигменты

Установлено [10], что в состав зрительных пигментов входят опсины. Различные опсины различаются аминокислотами в составе молекул, и поглощают свет в несколько различном диапазоне длин волн, как ретиналь-связанные молекулы.

Впервые существование колбочкового пигмента (косвенным образом) было обнаружено Джорджем Уолдом, который и дал ему название йодопсин. . В 1967 г. за эти работы ему была присуждена Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Различные опсины различаются аминокислотами в составе молекул, и поглощают свет в несколько различном диапазоне длин волн, как ретиналь-связанные молекулы.

У человека идентифицировано три вида фотопигментов колбочек йодопсина (фотопсина):

  • 560 нм: красно-чувствительный L-иодопсин с L-фотопсином. Дефекты гена OPN1LW являются причиной протанопии (красный цвет).
  • 530 нм: чувствительный к зеленому M-иодопсин с M-фотопсином. Дефекты гена OPN1MW являются причиной дейтеранопии (зеленый цвет).
  • 420 нм: сине-чувствительный S-йодопсин с S-фотопсином. Дефекты гена OPN1SW являются причиной тританопии (синий, УФ цвет).
Тип колбочки Название Диапазон Пиковая длина волны
S (OPN1SW — ген для нормального цветного зрения (S)) — «тритан», «цианолаб» β 400—500 нм 420‒440 нм (УФ, синий)
M (OPN1MW — ген для нормального цветного зрения (M)) — «деутан», «хлоролаб» γ 450—630 нм 534‒545 нм (зеленый)
L (OPN1LW — ген для нормального цветного зрения (L)) — «протан», «эритролаб» ρ 500—700 нм 564‒580 нм (красный)

За цветовое зрение человека и обезьян отвечают гены, кодирующие светочувствительные белки опсины. По мнению сторонников трехкомпонентной теории, наличие трех разных белков, реагирующих на разные длины волн, является достаточным для цветового восприятия. У большинства млекопитающих таких генов только два, поэтому они имеют двухцветное зрение. В том случае, если у человека два белка, кодируемые разными генами, оказываются слишком схожи или один из белков не синтезируется, развивается дальтонизм.

Чувствительный к красному свету опсин кодируется у человека геном OPN1LW .

Другие опсины человека кодируют гены OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, первые два из них кодируют белки, чувствительные к свету со средними длинами волны, а третий отвечает за опсин, чувствительный к коротковолновой части спектра.

Необходимость трех типов опсинов для цветового зрения недавно была доказана в опытах на беличьей обезьяне (саймири), самцов которых удалось излечить от врожденного дальтонизма путем введения в их сетчатку гена человеческого опсина OPN1LW . Эта работа (вместе с аналогичными опытами на мышах) показала, что зрелый мозг способен приспособиться к новым сенсорным возможностям глаза.

Ген OPN1LW, который кодирует пигмент, отвечающий за восприятие красного цвета, высоко полиморфен (в недавней работе Виррелли и Тишкова было найдено 85 аллелей в выборке из 256 человек ), и около 10 % женщин , имеющих два разных аллеля этого гена, фактически имеют дополнительный тип цветовых рецепторов и некоторую степень четырехкомпонентного цветового зрения.[10] Вариации гена OPN1MW, который кодирует «желто-зеленый» пигмент, встречаются редко и не влияют на спектральную чувствительность рецепторов.

Ген OPN1LW и гены, отвечающие за восприятие света со средней длиной волны, расположены в Х-хромосоме тандемно, и между ними часто происходит негомологичная рекомбинация или генная конверсия. При этом может происходить слияние генов или увеличение числа их копий в хромосоме. Дефекты гена OPN1LW — причина частичной цветовой слепоты, протанопии .

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рис. Аb. Шестиугольная симметрия присутствует на сетчатке глаза в 20° (степенях) оригинальности, где 1 колбочка окружена шестью палочками (нано-антена), когда статистически плотность палочек не достаточна, чтобы полностью окружить каждое уменьшающееся число колбочек по мере удаления от центра желтого пятна к периферии. Джеральд К.Хат.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рис. А. Восьмиугольная симметрия присутствует на сетчатке глаза в 7‒8° (степенях) оригинальности, где 1 колбочка окружена восьмю палочками (нано-антена), когда статистически плотность палочек сначала достаточна, чтобы полностью окружить каждое уменьшающееся число колбочек по мере удаления от центра желтого пятна к периферии. Джеральд К.Хат.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Снимок работы клиновидного волокна как волновода лучей спектра света (Дж. Мейдерос)

Теперь перейдем от теории моделей воприятия зрения к способам фиксации видео и фото изображений сенсорами.

Устройство и типы фотоприемных матриц (фотоматриц)

Фотоматрица, матрица или светочувствительная матрица — специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.

  • Предназначена для преобразования проецированного на нее оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы).
  • Является основным элементом цифровых фотоаппаратов, современных видео- и телевизионных камер, фотокамер, встроенных в мобильный телефон, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств.
  • Применяется в оптических детекторах перемещения компьютерных мышей, сканерах штрихкодов, планшетных и проекционных сканерах, системах астро- и солнечной навигации.

Современная фотоматрица — это микросхема, поверхность которой состоит из множества чувствительных к свету элементов. Каждый элемент является самостоятельным светоприемником, преобразующим падающий на него свет в электрический сигнал, который после предварительной обработки записывается на карту памяти. Изображение, которое мы видим, состоит из совокупности записанных в цифровом виде сигналов с каждого элемента, а значит, имеет дискретную структуру.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтрыОсновы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Существует две технологии преобразования света в сигнал, на которых может работать матрица фотоаппарата. Первая основана на свойстве полупроводниковых диодов накапливать электрический заряд под воздействием света, и носит название ПЗС (прибор с зарядовой связью) или CCD (то же самое по-английски). Вторая технология также использует накопление заряда, но в качестве приемника применяется не диод, а транзистор, что позволяет организовать усиление сигнала непосредственно в самом светочувствительном элементе. Эта технология называется КМОП (расшифровка мало что скажет неспециалисту, приводить ее не буду) или CMOS по-английски. Соответственно существуют и два типа матриц – ПЗС и КМОП.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Матрица на печатной плате цифрового фотоаппарата

В видео и фото камерах применяются CCD (ПЗС, прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) светочувствительные матрицы.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Рисунок Структура пикселя и CMOS КМОП-матрицы

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Р – светочувствительный элемент
Т — электронные компоненты

кмоп-матрица — светочувствительная матрица, выполненная на основе КМОП-технологии.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры
КМОП-матрица

В КМОП-матрицах используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости.

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Эквивалентная схема ячейки КМОП-матрицы: 1 — светочувствительный элемент (фотодиод); 2 — затвор; 3 — конденсатор, сохраняющий заряд с диода; 4 — усилитель; 5 — шина выбора строки; 6 — вертикальная шина, передающая сигнал процессору; 7 — сигнал сброса.

CMOS Матрицы с обратной засветкой, позволяющей не только сократить путь света сквозь матрицу, но и сделать полезную площадь светочувствительного слоя больше, разместив его над другими электронными элементами в ячейке:

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры

В CCD сенсоре свет, который попадает на пиксель, изменяет его "электрическое" состояние. "Информация" об этом передается только через один выходной канал (реже — два). Далее происходит конвертация в уровень напряжения, проходит процедура буферизации и подача на выходе - как аналоговый электрический сигнал. Данный сигнал потом усиливается и конвертируется в цифровое значение, благодаря аналого-цифровому преобразователю (АЦП), который находится вне сенсора.

CMOS сенсоры благодаря технологии производства уже включают в себя усилители и АЦП, соответственно процедура получения изображения позволяет достичь гораздо большей скорости чтения.

Первая матрица работала по технологии ПЗС, поскольку эта технология проще и была внедрена первой. Сейчас более перспективным считается принцип КМОП, поскольку предварительное усиление сигнала непосредственно в элементе матрицы позволяет повысить чувствительность, снизить шумы, сократить энергопотребление и уменьшить стоимость матрицы. Несмотря на это, ПЗС матрицы все еще продолжают использоваться и сегодня.

Принцип работы КМОП-матриц

  • До съемки подается сигнал сброса
  • В процессе экспозиции происходит накопление заряда фотодиодом
  • В процессе считывания происходит выборка значения напряжения на конденсаторе

Преимущества КМОП-матриц

  • Основное преимущество технологии КМОП — низкое энергопотребление в статическом состоянии. Это позволяет применять такие матрицы в составе энергонезависимых устройств, например, в датчиках движения и системах наблюдения, находящихся большую часть времени в режиме «сна» или «ожидания события».
  • Важным преимуществом матрицы КМОП является единство технологии с остальными, цифровыми элементами аппаратуры. Это приводит к возможности объединения на одном кристалле аналоговой, цифровой и обрабатывающей части (КМОП-технология, являясь в первую очередь процессорной технологией, подразумевает не только «захват» света, но и процесс преобразования, обработки, очистки сигналов не только собственно-захваченных, но и сторонних компонентов РЭА), что послужило основой для миниатюризации камер для самого разного оборудования и снижения их стоимости ввиду отказа от дополнительных процессорных микросхем.
  • С помощью механизма произвольного доступа можно выполнять считывание выбранных групп пикселов. Данная операция получила название кадрированного считывания (англ. windowing readout). Кадрирование позволяет уменьшить размер захваченного изображения и потенциально увеличить скорость считывания по сравнению с ПЗС-сенсорами, поскольку в последних для дальнейшей обработки необходимо выгрузить всю информацию. Появляется возможность применять одну и ту же матрицу в принципиально различных режимах. В частности, быстро считывая только малую часть пикселей, можно обеспечить качественный режим живого просмотра изображения на встроенном в аппарат экране с относительно малым числом пикселей. Можно отсканировать только часть кадра и применить ее для отображения на весь экран. Тем самым получить возможность качественной ручной фокусировки. Есть возможность вести репортажную скоростную съемку с меньшим размером кадра и разрешением.
  • В дополнение к усилителю внутри пикселя, усилительные схемы могут быть размещены в любом месте по цепи прохождения сигнала. Это позволяет создавать усилительные каскады и повышать чувствительность в условиях плохого освещения. Возможность изменения коэффициента усиления для каждого цвета улучшает, в частности, балансировку белого.
  • Дешевизна производства в сравнении с ПЗС-матрицами, особенно при больших размерах матриц.

Недостатки КМОП-матриц

  • Фотодиод ячейки занимает существенно меньшую площадь элемента матрицы, по сравнению с ПЗС-матрицей с полнокадровым переносом. Поэтому ранние матрицы КМОП имели существенно более низкую светочувствительность, чем ПЗС. Но в 2007 году компания Sony выпустила на рынок новую линейку видео- и фотокамер с КМОП-матрицами нового поколения с технологией Exmor, которая ранее применялась только для КМОП-матриц в специфических оптических устройствах, таких, как электронные телескопы. В этих матрицах электронная «обвязка» пикселя, препятствующая попаданию фотонов на светочувствительный элемент, была перемещена из верхнего в нижний слой матрицы, что позволило увеличить как физический размер пикселя при тех же геометрических размерах матрицы, так и доступность элементов свету, что, соответственно, увеличило светочувствительность каждого пикселя и матрицы в целом. Матрицы КМОП впервые сравнились с ПЗС-матрицами по светочувствительности, но оказались более энергосберегающими и лишенными главного недостатка ПЗС-технологии — «боязни» точечного света. В 2009 году компания Sony улучшила КМОП-матрицы с технологией EXMOR, применив к ним технологию «Backlight illumination» («освещение с задней стороны»). Идея технологии проста и полностью соответствует названию.
  • Фотодиод ячейки матрицы имеет сравнительно малый размер, величина же получаемого выходного напряжения зависит не только от параметров самого фотодиода, но и от свойств каждого элемента пикселя. Таким образом, у каждого пикселя матрицы оказывается своя собственная характеристическая кривая, и возникает проблема разброса светочувствительности и коэффициента контраста пикселей матрицы. В результате этого первые произведенные КМОП-матрицы имели сравнительно низкое разрешение и

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной КМОП и ПЗС матрицей), Байеровские фотофильтры
Часть 2 Современные попытки объяснения механизмов цветового зрения - Основы теории восприятия
Часть 3 Устройство одного пикселя ПЗС-матрицы - Основы теории восприятия цвета человеком
Часть 4 - Основы теории восприятия цвета человеком и компьютерной системой (фотоприемной

См.также

В заключение, эта статья об теории восприятия цвета человеком подчеркивает важность того что вы тут, расширяете ваше сознание, знания, навыки и умения. Надеюсь, что теперь ты понял что такое теории восприятия цвета человеком, цвет в компьютерной системе, цвет, восприятие цвета, теории цвета, теория цвета, фотоприемная матрица, байеровские фотофильтры, кмоп-матрица, кмоп матрица, пзс матрица и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Методы и средства компьютерных информационных технологий

создано: 2016-02-27
обновлено: 2024-11-14
394



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей

Комментарии

Катя
02-07-2021
Почему инфракрасные матрицы такие дорогие и сделанные на основе их тепловизоры?

Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Методы и средства компьютерных информационных технологий

Термины: Методы и средства компьютерных информационных технологий