Wie funktioniert eine Digitalkamera? [Technologie erklärt]

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Die Digitalkamera ist ein weiteres großartiges Beispiel für eine Technologie, die wir für selbstverständlich halten. Weil wir Filmkameras schon so lange hatten, ist die Idee, ein Bild einzufangen, für uns nicht mehr so ​​wunderbar. Mit dem natürlichen Fortschritt der Technologie, die das Fotografieren immer augenblicklicher machte, schienen wir alle nur zu denken: "Natürlich können wir digitale Fotos machen", ohne zu hinterfragen, wie es funktioniert.

Außer mir. Ich muss wissen, wie die Dinge funktionieren. Kein guter Grund dafür. Manchmal muss ich eine Menge Fachjargon lesen, eine Menge Fragen stellen und dann die Informationen mit etwas verbinden, das ich verstehe, bevor ich wirklich verstehen kann, was vor sich geht. Das macht mich zu einem langsamen, aber zähen Lerner. Und wirklich ärgerlich wenn Jeopardy! ist eingeschaltet.

Die zugrunde liegende Technologie der Digitalkamera ist ein Lichtsensor und ein Programm. Der Lichtsensor ist meistens ein CCD- Chip (Charge Coupled Device) und das Programm ist eine Firmware, die direkt in die Leiterplatte der Kamera eingebettet ist. Ein bisschen wie die Programme, die dazu beitragen, dass Ihre Mikrowelle oder Ihr iPod funktioniert.

Ich werde mich zuerst auf die CCD konzentrieren. Ja, es gibt eine andere Art von Lichtsensor, der verwendet werden kann, und das ist der Komplementär-Metalloxid-Halbleiter ( CMOS ) -Typ. Die Mechanismen, wie sie tun, was sie tun, unterscheiden sich, aber die Prinzipien sind die gleichen.

Stellen Sie sich das CCD als ein Raster aus Millionen kleiner Quadrate vor, jede wie eine Solarzelle. Sie wissen, dass eine Solarzelle Lichtenergie aufnimmt und in elektrische Energie umwandelt, richtig? Und Sie haben wahrscheinlich gedacht, dass je mehr Licht es gibt, desto mehr Energie es macht und umgekehrt, oder? So können Sie sehen, wohin wir mit dieser ganzen CCD-Sache gehen.

Jedes dieser kleinen Quadrate auf dem CCD nimmt Lichtenergie auf und wandelt sie in elektrische Energie um. Jede Bedingung des Lichts - wie Helligkeit und Intensität - erzeugt eine sehr spezifische elektrische Ladung. Diese Ladungen für jedes kleine Quadrat werden dann durch ein Array von Elektronik transportiert, wo es von der Firmware interpretiert werden kann. Die Firmware weiß, was jede spezifische Ladung bedeutet, und übersetzt sie in Informationen, die die Farbe und andere Qualitäten des Lichts, das der CCD aufgenommen hat, umfassen.

Dieser Vorgang wird für jedes der Quadrate im Raster des CCD durchgeführt - so können Sie jetzt das Wunder sehen, das es wirklich ist! Jetzt Bild (Wortspiel beabsichtigt) eine Million kleine Quadrate, jedes anders, als ob sie Puzzleteile waren. Die Firmware fügt diese Puzzleteile zu einem Bild zusammen, das für das menschliche Auge erkennbar ist.

Der Prozess der Zusammenstellung ist sehr ähnlich wie bei Ihrem Fernseher oder Monitor. Dies geschieht mit Pixeln. Jedes Pixel besteht aus drei Grundfarben - Rot, Grün und Blau. Durch Variieren der Intensität jeder Farbe innerhalb eines Pixels ist die Vielfalt der Farben, die erzeugt werden können, in der Tat erstaunlich. Dies ist als Bayer-Filter bekannt.

Nähern Sie sich Ihrem Monitor - bis zu dem Punkt, an dem Sie die Pixel einzeln sehen können. Mach dir keine Sorgen, die ganze Sache über das Erblinden vom Sitzen zu nahe am Fernseher ist ein altes Frauenmärchen. Außer wenn es um meine Kinder geht. Möglicherweise benötigen Sie eine Lupe. Ordentlich, nicht wahr? Hast du gesehen, dass es mehr grüne Pixel als rot oder blau gab? Das liegt daran, dass jemand herausgefunden hat, dass das Auge für Grün nicht so empfindlich ist wie für Rot oder Blau.

Ich bin abgestoßen. Der nächste Schritt besteht darin, dass die Firmware die Informationen, die sie sah, in digitalem Code aufzeichnet. Dieser Code kann verwendet werden, um die Bildzeit und die Zeit erneut genau zu reproduzieren. Nennen Sie es ein Rezept für diesen bestimmten Zeitpunkt, den Sie erfasst haben. Jetzt kann dieser Code an den Ansichtsbildschirm der Kamera oder an einen Monitor oder Drucker zur Wiedergabe weitergegeben werden.

Und jetzt weißt du, wie das alles funktioniert. Hoffentlich hat das Mysterium weggenommen die Erfahrung für dich nicht ruiniert. Ich hoffe, dass Sie diesen Überblick auf hoher Ebene genossen haben, wie diese Dinge funktionieren.

Sind Sie ein digitaler Fotoenthusiast? Hat Ihnen dieser Artikel geholfen, den Prozess besser zu verstehen? Teile deine Fragen in den Kommentaren mit uns und ich werde versuchen, sie zu beantworten.

Bildnachweis: ralphbijker