5.5.2.  Основные характеристики датчиков изображения

Количество пикселей матрицы – параметр, характеризующий разрешающую способность датчика. В табл. 5.2 приведены обозначения наиболее распространенных форматов датчиков.

Таблица 5.2

Обозначение форматов матриц датчиков изображения

Название формата

Разрешение

Количество пикселей

По горизонтали

По вертикали

QCIF – Quarter Common Intermediate Format

176

144

25300

QVGA – Quarter Video Graphics Array

320

240

76800

CIF – Common Intermediate Format

352

288

101400

VGA – Video Graphics Array

640

480

307200

SVGA – Super Video Graphics Array

1024

768

786400

SXGA

1032

1288

1329200

(1 megapixel)

Digital HDTV – High-Definition Television

1280

720

921600

(1 megapixel)

Оптический формат – это размер диагонали активной области матрицы фотоэлементов в дюймах. В современных датчиках проявляется тенденция к его уменьшению, что способствует созданию все более миниатюрных видеокамер.

Под чувствительностью понимается отношение значения электрического сигнала, вырабатываемого датчиком, к уровню его освещённости в данный момент. Значение электрического сигнала измеряется
в вольтах, а освещенность в люксах в секунду. Для цветных датчиков изображения значение чувствительности указывается отдельно для разных длин волн (монохроматическая чувствительность к потоку излучения шириной 1 нм). Также может использоваться суммарная чувствительность во всем спектральном диапазоне (болометрическая чувствительность). У многих черно-белых датчиков очень высока чувствительность в инфракрасном диапазоне. Спектральная чувствительность цветных датчиков изображения близка к чувствительности человеческого глаза.

Отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы датчика, называется квантовой эффективностью. Этот параметр имеет очень высокое значение у ПЗС-датчиков; у лучших образцов он достигает 95 %. Для сравнения, квантовая эффективность человеческого глаза составляет около 1 %, а высококачественных фотоэмульсий не более 3 %.

Динамический диапазон – это отношение максимального выходного сигнала датчика к его собственному уровню шума. Этот параметр указывается, как правило, в децибелах. Человеческий глаз имеет очень большой динамический диапазон – около 200дБ. Ни один искусственный прибор не обладает столь высоким значением этого параметра.

Источники возникновения шума несколько различаются для ПЗС-датчиков и CMOS-датчиков. В общем случае под отношением сигнал/шум понимается величина, равная отношению полезного видеосигнала к уровню шума, выраженная в децибелах. Приемлемым отношением сигнал/шум считается значение не менее 50 дБ.