• Thứ Sáu, 03/06/2005 16:48 (GMT+7)

    CCD - nền tảng của máy ảnh số

    CD, thuật ngữ rất phổ biến trong kỹ thuật ảnh số, được viết tắt từ Charge Couple Device (thiết bị tích điện kép), là một bộ nhớ điện tử có khả năng tích điện dưới tác dụng của ánh sáng. Khi gặp ánh sáng, mỗi điểm trên CCD sẽ được nạp một mức điện tích tương ứng theo cường độ nguồn sáng chiếu vào. Nhờ vậy, CCD được sử dụng trong máy ảnh số, máy quét như một thành phần cơ bản để số hoá hình ảnh.

    Mọi người thường hình dung CCD là một thiết bị số điển hình, song thiết bị này lại sử dụng công nghệ tương tự. CCD thường có hình chữ nhật kích thước ½ inch và 2/3 inch hoặc lớn hơn tuỳ thiết bị, bao gồm các transistor MOS (metal oxide semiconductor) đặc biệt có khả năng cảm nhận ánh sáng, hay còn gọi là diode quang (photo diode), được sắp xếp thành ma trận. Kích thước của ma trận (số lượng transistor, hay còn gọi là số pixel) xác định độ phân giải tối đa của CCD. Chẳng hạn, CCD với ma trận mỗi chiều 1280 và 1024 pixel (transistor) sẽ cho 2.048 x 1.536 = 3.145.728 điểm ảnh (3,1 megapixel).

    Số transistor càng lớn, CCD cho độ phân giải càng cao.

    Do công nghệ sản xuất vi mạch ngày càng tinh vi, kích thước của transistor trở nên nhỏ hơn, chiếm ít chỗ hơn, cho phép tăng mậ̣t độ transistor trên một diện tích. Bởi vậy, các máy ảnh số mới hiện nay sử dụng CCD có khả năng cho tới 5 – 6 triệu điểm ảnh.

    Cùng với CCD, một thiết bị điện tử khác là ADC (analog to digital converter – bộ chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số) độc lập thực hiện chức năng chuyển đổi giá trị điện tích của các điểm trên CCD sang một giá trị số biểu thị màu tương ứng.

    Nếu kích thước ma trận trên CCD quyết định độ phân giải, thì ADC xác định độ sâu màu (color depth, đo bằng bit), tức khả năng thể hiện các sắc độ màu của hình ảnh được ghi nhận. Độ sâu càng lớn, màu càng trung thực.

    Super CCD

    Năm 1999, công ty Fuji Photo Film và Fujifilm Microdevices đã phát triển thành công thế hệ tiếp theo của CCD và gọi đây là Super CCD. Bằng cách thay đổi hình dạng của các pixel và sắp xếp chúng lại theo cách mới, Super CCD hơn hẳn CCD  ở những điểm sau:

    - Nhờ diode quang có dạng bát giác và các điểm ảnh được sắp xếp theo kiểu tổ ong, Super CCD có độ phân giải cao hơn, tỷ suất tín hiệu/nhiễu (S/N) cao hơn, vùng màu động rộng hơn so với CCD thông thường.

    - Sắp xếp theo kiến trúc tổ ong phù hợp hơn với qui tắc phân bố tần số trong tự nhiên và đặc trưng của mắt người. Vì thế độ hiệu quả điểm ảnh của Super CCD tăng lên 1,6 lần - Super CCD 2 triệu điểm ảnh có thể tạo ảnh có chất lượng tương đương ảnh tạo ra bởi CCD 3 triệu điểm ảnh.

    - Kiến trúc tổ ong kết hợp với công nghệ xử lý tín hiệu cho phép hạn chế độ suy giảm chất lượng ảnh khi sử dụng chức năng phóng đại số (digital zoom).

    - Kiến trúc này cho phép bỏ qua bước đọc lại dữ liệu ảnh mà không làm giảm chất lượng ảnh; chẳng hạn cho phép xuất ra tín hiệu video chất lượng cao.

    - Để đáp ứng cùng chức năng, kiến trúc sử dụng Super CCD đơn giản hơn nhiều so với CCD thông thường.

    - Super CCD tiết kiệm được năng lượng vì có khả năng ghi nhận hình ảnh độ phân giải cao với lượng điểm ảnh ít hơn.

    Hiện nay, Super CCD được sử dụng trong các loại máy ảnh số chuyên nghiệp có độ phân giải cao (6 triệu điểm ảnh). Một trong số máy ảnh loại này là FinePix S1 Pro của Fuji.

     

    Duy Khánh

     

    ID: A0205_44