Bild- och Videoteknik - Massachusetts Institute of …...7 Kamerans tidiga historia Kameran har sitt ursprung långt tillbaka i tiden, även om de då var långt ifrån dagens kameror

Bild- och Videoteknik

Av grupp F2:

Ludvig Bowallius, Hazim Deirmenci, Charles Florman Lindeberg,

Nils Gudmundsson (Optik och Fotometri), Olof Höjer, Stefan Knutas, Christian Konstenius

KTH/Medieteknik

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

2

Innehållsförteckning Optik och Fotometri .............................................................................................................................. 6

Kamerans tidiga historia ...................................................................................................................... 7

Kamerans uppbyggnad ........................................................................................................................ 7

Tunna linser ......................................................................................................................................... 8

Objektiv ............................................................................................................................................... 9

Normalbrännvidd, vidvinkel & tele ............................................................................................... 10

Zoomobjektiv ................................................................................................................................. 10

Perspektiv .......................................................................................................................................... 11

Bländaröppningens inverkan på skärpedjupet ................................................................................. 12

Fotometri ........................................................................................................................................... 14

Rymdvinkel .................................................................................................................................... 14

Radiometri – strålningsmätning .................................................................................................... 14

Fotometri – ljusmätning ................................................................................................................ 15

Bländare ............................................................................................................................................ 16

Slutaren ............................................................................................................................................. 17

Centralslutare ................................................................................................................................ 17

Ridåslutare ..................................................................................................................................... 18

Slutare i digitalkameror ................................................................................................................. 18

Exponering ......................................................................................................................................... 19

Sensor ............................................................................................................................................ 19

Korrekt exponering ........................................................................................................................ 20

Exponeringsmätare ....................................................................................................................... 20

Histogram ...................................................................................................................................... 21

Exponeringsmodeller..................................................................................................................... 21

Optiska avbildningsfel ....................................................................................................................... 22

Diffraktion...................................................................................................................................... 23

Upplösningstest med streckmönster ................................................................................................ 24

MTF (Modulation Transfer Function) ................................................................................................ 25

Tolkning av MTF-kurvor ................................................................................................................. 26

Objektivets MTF ............................................................................................................................ 27

Totala MTF ..................................................................................................................................... 27

MTF-jämförelse ............................................................................................................................. 28

Egen MTF-mätning ........................................................................................................................ 28

SNR .................................................................................................................................................... 29

Dynamisk Vidd ................................................................................................................................... 29

Video och Signalbehandling ................................................................................................................ 30

Registrering av bild ............................................................................................................................ 31

Foton ............................................................................................................................................. 31

3

CCD sensor och fotoelektrisk omvandling ......................................................................................... 31

CCD sensorn .................................................................................................................................. 31

Photogate ...................................................................................................................................... 31

Blooming........................................................................................................................................ 32

Well Capacity ..................................................................................................................................... 33

Frame Transfer, Full Frame Transfer & Interline Transfer ................................................................ 34

Mikrolins ............................................................................................................................................ 34

CCD/CMOS ......................................................................................................................................... 35

Färgregistrering ................................................................................................................................. 35

Mosaik mönster (Bayer mosaik) .................................................................................................... 35

3 pass exponering .......................................................................................................................... 35

3 chip CCD ...................................................................................................................................... 36

3 lagerteknik .................................................................................................................................. 36

Utläsning från CCD............................................................................................................................. 36

Sekventiell & simultan utläsning ................................................................................................... 37

Sensorers egenskaper ....................................................................................................................... 37

Brus ................................................................................................................................................ 37

Dynamic Range .............................................................................................................................. 38

Signal-to-Noise Ratio ..................................................................................................................... 38

Verkningsgrad ................................................................................................................................ 38

Videosignalen .................................................................................................................................... 38

Färg-TV .............................................................................................................................................. 40

Olika typer av överföringar ............................................................................................................... 40

Displayteknik: CRT ............................................................................................................................. 40

Svartvit CRT ................................................................................................................................... 40

Färg CRT ......................................................................................................................................... 41

Skuggmask ..................................................................................................................................... 41

Trinitron ......................................................................................................................................... 41

In Line ............................................................................................................................................ 42

Displayteknik: Platta skärmar ............................................................................................................ 42

TFT/LDC ......................................................................................................................................... 42

Gas Plasma .................................................................................................................................... 43

Jumbotron ..................................................................................................................................... 43

Displayteknik: Projektion ................................................................................................................... 44

CRT-projektion ............................................................................................................................... 44

LCD system .................................................................................................................................... 44

DLP ................................................................................................................................................. 44

LCoS/D-ILA ..................................................................................................................................... 44

Korrigeringar ...................................................................................................................................... 45

4

Mäta ljus ............................................................................................................................................ 45

Sampling och filter ............................................................................................................................. 45

Analog och digital signal ................................................................................................................ 46

Vad finns det då för fördelar med en digital signal? ..................................................................... 46

Problemet med digitala signaler ................................................................................................... 46

Sampling ........................................................................................................................................ 47

Vikningsdistortion/Aliasing ........................................................................................................... 47

Lågpassfilter................................................................................................................................... 48

Kvantisering ................................................................................................................................... 48

Digital – Analog omvandling .......................................................................................................... 48

Sampling av färg ............................................................................................................................ 49

Produktion och Distribution................................................................................................................ 50

Processer i film- och TV-produktion .................................................................................................. 51

Effekter och trick ........................................................................................................................... 51

Mediers hållbarhet ........................................................................................................................ 51

Magnetbandet ............................................................................................................................... 51

Film- och TV-produktion ................................................................................................................ 51

Enkameraproduktion ..................................................................................................................... 52

Multikamerainspelning ................................................................................................................. 52

Filmproduktion, äldre process ....................................................................................................... 53

Källkodning ........................................................................................................................................ 53

Stillbildskodning ................................................................................................................................ 54

Förlustfri kompression .................................................................................................................. 54

Icke förlustfri kompression ............................................................................................................ 54

Kodning av rörliga bilder ................................................................................................................... 55

Synkronisering av bild och ljud .......................................................................................................... 56

Pilotton .......................................................................................................................................... 56

Ljud på filmremsa .......................................................................................................................... 57

Tidkod (Timecode) ......................................................................................................................... 57

Dropframe tidkod .......................................................................................................................... 58

LTC och VITC .................................................................................................................................. 58

Projektplanering ................................................................................................................................ 59

Idéutveckling ................................................................................................................................. 59

Manus ............................................................................................................................................ 59

Ekonomi ......................................................................................................................................... 59

Avtal – Rättigheter ........................................................................................................................ 59

Produktionsmetoder ..................................................................................................................... 60

Produktionsteknik ......................................................................................................................... 60

Ateljéinsatser ................................................................................................................................. 60

Administration och ledning ........................................................................................................... 60

5

Produktionsplan ............................................................................................................................ 60

Produktionsprocessens struktur ................................................................................................... 61

Lagringsteknik .................................................................................................................................... 61

Problem idag ................................................................................................................................. 61

Standarder ..................................................................................................................................... 61

CD – skivans fysiska dimensioner och egenskaper ............................................................................ 62

CD-skivans tillverkning .................................................................................................................. 62

CD – skivans avläsning ................................................................................................................... 63

Fokuserings och radialservo .......................................................................................................... 63

Signalbehandlingen ....................................................................................................................... 64

DVD ................................................................................................................................................ 64

Magnetsik lagring .............................................................................................................................. 65

Servon ............................................................................................................................................ 66

Bandlagring .................................................................................................................................... 66

Digital Video Broadcasting (DVB) ...................................................................................................... 67

Felfilter & Funktioner .................................................................................................................... 68

TV via bredband ............................................................................................................................ 69

TV via Satellit ................................................................................................................................. 69

Marksänd TV .................................................................................................................................. 70

Kabel .............................................................................................................................................. 70

Sammanställning av olika sändnings alternativ ............................................................................ 71

TV-standarder .................................................................................................................................... 71

NTSC .............................................................................................................................................. 72

PAL ................................................................................................................................................. 72

SECAM ........................................................................................................................................... 72

Omvandling mellan systemen ....................................................................................................... 73

HDTV .............................................................................................................................................. 73

6

Optik och Fotometri

7

Kamerans tidiga historia Kameran har sitt ursprung långt tillbaka i tiden, även om de då var långt ifrån dagens kameror. Den

första formen konstruerades för ca 1000 år sedan och bestod av ett mörkt rum med ett litet hål i

väggen som vetter mot motivet. Denna konstruktion kallas ”camera obscura” vilket är latin för mörkt

rum. Principen är enkel, Ljuset som faller in genom det lilla hålet projicerar en upp-och-nervänd bild

på väggen mitt emot där man helt enkelt kunde måla av genom att följa konturerna. Problemet var

att det krävs stora hål för att släppa in mer ljus från strålningssvaga motiv, men mindre hål krävs för

att få skärpa. Därför fungerade det i börjar bara bra med mycket ljusstarka motiv så som en

solförmörkelse. I samband med att man började slipa linser för användning som glasögon kom man

också på idén att sätta in en lins i hålet i väggen, detta gjorde att man kunde ha större hål utan att

förlora skärpa. Det var också då man började konstruera portabla mörka rum i form av tält.

Senare började man experimentera kring att låta ljuset själv rita upp bilden (fotografi betyder just

ljusskrift) istället för att ha någon som målade av och började då leta efter ett lämpligt ljuskänsligt

material. Den första bilden som togs på dettas sätt togs i början av 1800-talat och använde

asfaltsbestrukna plåtar som framkallades i bensin. Denna metod var mycket ineffektiv och krävde

också mycket lång exponering som kunde vara ett antal timmar. Innan 1800-talets slut hade man

lyckats få fram mycket bättre material, dels så att de också kunde fånga färg (även om detta inte blev

populärt förens vid mitten av 1900-talet), klara mycket kortare exponeringar och hanteras på rulle.

Innan slutet på 1800-talet masstilverkades lådkameror för allmänt bruk.

Kamerans uppbyggnad

Kameror kan ha mycket varierade utformning och system, men ett antal komponenter är

genomgående lika (även om dessa också finns i olika varianter). En sökare högst upp på kameran som

låter fotografen se det som kommer hamna på bilden (nya digitala kompaktkameror har inte alltid

sökare). Ljuset passerar först ett antal linser placerade i ett objektiv (kan vara fast eller utbytbart) och

på sin väg till sensorn passeras en bländare samt slutare. Bländaren varierar omfånget på ljus som

släpps fram genom att variera diametern på hålet i dess mitt och slutaren skyddar sensorn från ljuset

tills bilden ska tas, då släpper den fram ljus under en förbestämd tid innan den återgår till att

blockera ljuset. Sensorn är det som är den stora skillnaden mellan en analog och en digital kamera. I

en analog kamera består sensorn av en film med fixerad ljuskänslighet och i en digital kamera så

består den av en ljuskänslig komponent (kallas ibland CCD då detta är en vanligt förekommande typ

av bildsensor).

8

Tunna linser När vi pratar om en tunn lins så menar vi att linsens tjocklek är försumbar jämfört med dess

brännvidd. Man kan sammanfatta strålgången genom en tunn lins med denna bild:

I det här fallet är a avståndet mellan objektet framför linsen till själva linsen, f är brännvidden hos

linsen och b är det avstånd från linsen som avbildningen av objektet kommer manifesteras.

Man kan se var bilden av objektet kommer att hamna genom att göra en strålgångskonstruktion

enligt figuren ovan. Man tar två strålar som utgår från en punkt i motivet. En av dessa strålar går

parallellt med optiska axeln och den andra passerar linsens centrum. Den första bryts av linsen så att

den kommer korsa den optiska axeln vid dess brännpunkt f medan den andra strålen kommer att

färdas oförändrat genom linsen. Det är i skärningspunkten mellan båda dessa strålar som den optiska

bilden kommer att manifesteras.

Detta är användbara samband som gör att man grafiskt kan räkna ut var bilden hamnar och också få

fram avbildningsskalan. Men vanligare är att man använder linsformeln för att få fram dessa

samband. De viktigaste formlerna för optisk avbildning sammanfattas nedan:

Linsformeln:

Formeln för avbildningsskalan (fås ur förhållandet mellan likformiga trianglar):

Ofta vill man undvika att ha med b i en formel. Därför kan man göra en matematisk approximation

som tar bort b OM a > > b (Vilket den ofta är):

lim

Man kan också roa sig med att visa att som ett allmängiltigt skäl utan att a behöver vara

mycket större än b:

Vi vet att M = och

-

fa = (a – f)b

M =

9

Objektiv Ett objektiv består ofta av flera linser I en ganska komplicerad uppsättning. Istället för att räkna på

varje lins för sig vid optisk avbildning genom ett objektiv, inför man begreppet huvudplan.

För att ta reda på första huvudplanet låter man en ljusstråle I gå parallellt med den optiska axeln.

Den kommer att bryta riktning flera gånger inne i linssystemet för att sedan när den passerat sista

linsen i systemet färdas så att den korsar den optiska axen vid punkten P’. Om man nu drar strålen

Igenom linssystemet oförändrad och ritar ut strålen I med dess sista riktning baklänges så korsar

dessa två strålar varandra i punkten H’. Om man i denna punkt ritar en horisontell stråle vinkelrät

mot den optiska axeln så har man ritat ut ett av huvudplanen. Avståndet mellan H’ och P’ är f ’, d.v.s.

brännvidden för den tunna linsen längst till höger.

Om mediet strålen färdas genom till vänster och höger om objektivet skulle vara samma (och är i de

flesta fall luft) så är f=f’. Annars är det korrekta förfaringssättet att ta reda på H och f att göra på

samma sätt som för H’, men då genom att skjuta in en stråle från höger och därifrån hitta H o.s.v.

Observera att även om f = f’ p.g.a. samma material på båda sidor om materialet, så betyder inte det

att H och H’ sammanfaller.

Strålgången i objektivet är väldigt lik den i en tunn lins, som kommer att ses i bilden nedan:

10

Faktum är att strålgången är identisk, den enda skillnaden är att man har ”skurit itu” strålgången

med ett avstånd motsvarande det mellan de båda huvudplanen. Strålgången genom sträckan d är

alltid horisontell.

Normalbrännvidd, vidvinkel & tele

Dessa benämningar avser objektivets förmåga att fånga stora och små motiv på olika avstånd och

avgörs beroende på förhållandet mellan diagonalmåttet på sensorn och objektivets brännvidd. Om

man ska fotografera något litet på långt avstånd (t.ex. en fågel) så behövs en stor avbildningsskala

som innebär att man behöver en lång brännvidd (tele). I motsats om man vill fotografera något stort

på kort avstånd (t.ex. ett hus) och behövs en liten avbildnings skala, d.v.s. kort brännvidd (vidvinkel).

En generell indelning gör enligt nedanstående där f är brännvidden och d sensorns diagonalmått.

Normal f ≈ d 40° ~ 60°

Vidvinkel f < 0.9d > 60°

Tele f > 1.4d < 40°

Ett antal objektiv faller mellan dessa och det är inte heller någon exakt indelning, ett flertal objektiv

har kompromissats och valt att gå lite längre åt ena hållet.

Zoomobjektiv

Zoomobjektiv ger möjligheten att använda ett objektiv men ändå få tillgång till olika brännvidder,

som tidigare nämnts så behövs det för att kunna påverka avbildningsskalan. Man kan ju tycka att det

är ett självklart val att välja ett zoomobjektiv med variabel brännvidd framför ett med en fast

brännvidd, men så är inte fallet. Zoomobjektiv innehåller ofta fler linselement (vanligt med 10 eller

fler) än objektiv med fast brännvidd, detta behövs bland annat för att utnyttja utrymmet mellan

elementen för att ändra brännvidden men också för att minska avbildningsfelen. Detta flertal av

linselement gör objektiven tunga, stora och dyra. I förhållande till objektiv med fast brännvidd så ger

zoomobjektiv en lägre bildkvalité och har ofta mer ströljus vilket ger sämre kontrast och skärpa.

Zoomobjektiv har en zoomfaktor som ges av dess längsta brännvidd dividerat på dess kortaste

brännvidd och brukar ligga på omkring 3~5. Vissa har en betydligt större zoomfaktor men inte ens de

kan ersätta ett extremt vidvinkel- eller teleobjektiv. Trotts alla dessa nackdelar så är zoomobjektivet

trots allt mycket populärt och vanligt förekommande. Detta är främst då det är mycket

användarvändligt och gör att man kan tillverka kameror med fast optik men ändå kan erbjuda en viss

variation till brännvidden.

Principen som gör att zoomobjektiv

fungerar bygger på att man förskjuter

linselementen sinsemellan och

illustreras nedan med ett förenklat

zoomobjektiv med bara tre

linselement.

11

Perspektiv Ordet perspektiv har många meningar, det kan till exempel vara den kognitiva betydelsen; en speciell

syn på t.ex. en händelse ur en persons perspektiv som är baserad på personens egna erfarenheter

och upplevelser. Men det är inte den vi tar upp här. Istället ska vi prata om den visuella betydelsen,

den som handlar om hur objekts storlek och form verkar ändras då avståndet i djupled ökar.

När vi tittar på en bild så kan vi se rätt fort hur perspektivet i bilden är. Vi kan till exempel relativt lätt

se om perspektivet är överdrivet. Bilden ser då utdragen ut i djupled. Detta kännetecknas genom att

ett objekt nära kameran ser mycket större ut än ett som befinner sig längre bort. Perspektivet kan

även vara underdrivet. Om perspektivet är underdrivet så uppfattas bilden nästan platt och objekt

som uppfattas vara nära kameran har nästan samma storlek som de som befinner sig längre bort från

kameran.

En fråga som framgår när vi tittar på detta är vad som är ett korrekt perspektiv? Hur vet vi att en

bilds perspektiv inte är överdrivet och inte är underdrivet? Den enklaste förklaringen är att vi när vi

tittar på bilden ska se alla föremål med samma synvinkel som vi skulle göra om vi stod och tittade

med ett öga(effekten blir inte den samma med två ögon) på platsen där kameran stod. Om vi lyckas

med detta så framstår bildens perspektiv så realistiskt.

Nu när vi vet detta så kommer en oudviklig fråga; Hur uppnår vi detta ”korrekta” perspektiv? För att

svara på den här frågan så får vi titta på två situationer. Den första situationen är den då fotografiet

togs. Hur såg situationen ut då? I bilden nedan ser vi ett exempel på hur det kan se ut. Vi har här två

objekt i form av pilar längst till vänster. Sedan har vi kamerans objektiv som används för att projicera

pilarna på en film/sensor en bit längre åt höger. Tänk på att objektavståndet i verkligheten är mycket

större än bildavståndet i de flesta situationer och att bilden inte visar detta på något bra sett. Bilden

är alltså bara till för att illustera hur strålarna går från objekten till filmen/sensorn.

I bilden har för enkelhets skull bara de strålar som går genom objektivets centrum ritats ut. Ur

figuren så ser vi att α och β är de vinklar med vilket objektivet ser pilarna. Om vi sedan tittar på

bilden med linsens brännvidsavstånd så kommer vinklarna bli rätt och vi ser bilden med korrekt

perspektiv. Obs! Stämmer inte helt, läs vidare för förklaring. Alltså är α och β de synvinklar som vi

måste återskapa när vi senare tittar på fotografiet för att få korrekt perspektiv.

Den andra situationen som dyker upp efter vi tagit fotografiet är betraktningssituationen. När vi tittar

på fotografiet så måste vi göra det på rätt sätt för att illusionen av korrekt perspektiv ska visas. Till

exempel så kan man göra som vi tidigare skrev, att titta på bilden med en fokallängds avstånd. Men

detta förutsätter att den framkallade bilden har samma storlek som den film/sensor som satt i

kameran. Detta betyder alltså att om filmen i kameran är 24x36 mm så måste bilden vara samma

storlek, och ett så litet fotografi har inte så många användningar. Det blir dessutom svårt att fokusera

på det eftersom vi måste ha ögat så nära fotografiet(fokallängds avstånd).

Det vi gör istället är att förstora fotografiet. Detta gör att både betraktningsavs

objekten (h1 och h2 i första bilden) ökar med en viss faktor. Om vi kallar denna faktor för M så blir de

nya höjderna alltså Mh1 respektive Mh

förstorar fotografiet från negativet

M. Alltså blir det nya betraktningsavståndet om man förstorar negativet med en faktor M:

s = M x f (s är det nya betrak

Om vi nu har vårt fotografi med dess bestämda betraktningsavstånd och tittar på det från fel

avstånd, vad händer då? Det finns två situationer; man är för nära eller man är för långt bort. Om vi

är för nära fotografiet så ger det oss ett för litet djupintryck

uppträder ofta för dem som använder teleobjektiv. Om vi istället är för långt bort från fotografiet vi

tittar på så verkar bilden utdragen i djupled och djupintrycket blir för överdrivet. Detta inträffar ofta

om man tittar på bilder tagna med vidvinkelobjektiv.

Om bilden betraktas felaktigt så är det inte bara djupintrycket som blir fel utan även föremål som

befinner sig ut mot kanterna på fotografiet kommer att se deformerade ut och återges fel. Dessa fel

försvinner dock om vi tittar med ett korrekt betraktningsavstånd.

Bländaröppningens inverkan på skärpedjupetNär linsens fokus ställs in så är det enbart på ett bestämt avstånd som man får ett perfekt fokus

precis som linsformeln antyder. I verkligheten är det inte så

anses vara skarpt i bilden. Det som befinner sig en viss sträcka framför och bakom fokuset får en så

pass tydlig avbildning att det för ögat ser

varierar beroende på många faktorer till exempel betraktning

själv anser vara skarpt. En annan mycket viktig faktor är bländaröppningens storlek. Desto mindre

bländaröppningen är desto större blir skärpedjupet.


och ett så litet fotografi har inte så många användningar. Det blir dessutom svårt att fokusera

på det eftersom vi måste ha ögat så nära fotografiet(fokallängds avstånd).

Det vi gör istället är att förstora fotografiet. Detta gör att både betraktningsavs

i första bilden) ökar med en viss faktor. Om vi kallar denna faktor för M så blir de

respektive Mh2. Om vi ska räkna ut det nya betraktningsavståndet då vi

förstorar fotografiet från negativet med faktorn M så ökar även betraktningsavståndet med en faktor


är det nya betraktnings avståndet, f är objektivets brännvid, M är förstoringsgraden)

vi nu har vårt fotografi med dess bestämda betraktningsavstånd och tittar på det från fel


är för nära fotografiet så ger det oss ett för litet djupintryck. Bilden verkar platt. Detta problem



tar på bilder tagna med vidvinkelobjektiv.



ck om vi tittar med ett korrekt betraktningsavstånd.

Bländaröppningens inverkan på skärpedjupetNär linsens fokus ställs in så är det enbart på ett bestämt avstånd som man får ett perfekt fokus

precis som linsformeln antyder. I verkligheten är det inte så att det bara är det som är i fokus som


för ögat ser skarpt ut. Detta avstånd kallas skärpedjup och skärpedjupet

oende på många faktorer till exempel betraktningsavstånd, förstoringsgrad


bländaröppningen är desto större blir skärpedjupet.

12


och ett så litet fotografi har inte så många användningar. Det blir dessutom svårt att fokusera

tånd samt höjden på

i första bilden) ökar med en viss faktor. Om vi kallar denna faktor för M så blir de

. Om vi ska räkna ut det nya betraktningsavståndet då vi

med faktorn M så ökar även betraktningsavståndet med en faktor


nings avståndet, f är objektivets brännvid, M är förstoringsgraden)

vi nu har vårt fotografi med dess bestämda betraktningsavstånd och tittar på det från fel


. Bilden verkar platt. Detta problem





Bländaröppningens inverkan på skärpedjupet När linsens fokus ställs in så är det enbart på ett bestämt avstånd som man får ett perfekt fokus

att det bara är det som är i fokus som


skarpt ut. Detta avstånd kallas skärpedjup och skärpedjupet

savstånd, förstoringsgrad och vad man


13

Strålgången för en liten och stor bländaröppning.

Den röda strålgången visar vart det inställda fokuset befinner sig. Den gröna strålgången visar hur

objektet vid ett visst avstånd hamnar utanför oskärpecirkeln om bländaren har en stor öppning. Det

ger en dålig skärpa. Den blå strålgången visar däremot hur objektet hamnar inom en acceptabel

oskärpa när bländaröppningen är mindre. Detta gör så att objektet kommer att avbildas med en

acceptabel oskärpa så att objektet ser ut att vara i fokus.

Strålgångarna visar skärpedjupet

Figuren illustrerar hur skärpedjupet bestäms. Den blå strålgången visar det avstånd närmast

objektivet som fortfarande ger skärpa, detta är närgräsen. Fjärrgräsen är det avstånd längs bort från

objektivet som fortfarande ger skärpa. Avståndet mellan fjärrgränsen och närgränsen ger

skärpedjupet.

14

Fotometri

Rymdvinkel

Rymdvinkeln är den tredimensionella

motsvarigheten till den vanliga,

tvådimensionella, vinkeln1. Man

skulle kunna säga att det är den yta

som ett föremål upptar i vårt synfält.

Det betyder att ett jättestort objekt

på långt avstånd kan uppta lika stor

rymdvinkel som ett litet objekt på

närmare avstånd. Solen och månen

upptar t.ex. ungefär lika stor

rymdvinkel, fastän solen är mycket

större än månen.

Rymdvinkeln definieras med denna formel: Ω

Största möjliga rymdvinkel är 4π, vilket innebär att om vi betraktar ett föremål från punkten P så är vi

är helt omslutna av föremålet.

Enheten för rymdvinkel är steradian och förkortas sr.

Radiometri – strålningsmätning

Radians, är en storhet som beskriver utstrålad effekt per area- och

rymdvinkelenhet, dvs. hur stor effekt som strålar ut från en area A inom en

viss rymdvinkel Ω.

(1) Ω

Om man låter storleken på arean och rymdvinkeln gå mot noll,

samtidigt som man tar hänsyn till att utstrålningen är

riktningsberoende så får man en ny formel som ser ut så här:

Ω !"# [

W

m2sr ]

Formel (1) gäller alltså bara för en strålningsriktning som är

vinkelrät ut från ytan, dvs då $ 0

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Rymdvinkel

Utstrålningens

riktningsberoende

15

För en svartkroppsstrålare2 gäller följande formel: 1.80 ) 10* ) +,,

där T är den absoluta temperaturen

Irradians, beskriver instrålad effekt, summerat över alla riktningar, mot en

area A.

- [W/m2]

Fotometri – ljusmätning

Observera att med ljus menar vi det spektrum av färg som det mänskliga ögat kan uppfatta.

Skillnaden mellan fotometriska storheter och radiometriska storheter är att de fotometriska

är viktade med avseende på ögats spektrala känslighet, med andra ord så handlar fotometri

om det som våra ögon uppfattar som ljus.

Ljusflöde, Φ, är den fotometriska

motsvarigheten till radiometrins

strålningseffekt P, och beräknas så här:

. / 01234523463

7

Pλ(λ) är strålningseffekt per våglängdsintervall, och K(λ) är ögats spektrala känslighetskurva.

Enheten för ljusflöde är lumen [lm].

Luminans, är den fotometriska motsvarigheten till radians, och betecknas med bokstaven L.

8 9: !"# [

lm

m2sr ]

För en svartkroppsstrålare beror L bara på temperaturen, och för en perfekt matt

reflekterande yta(lambertreflektor) så beror L på reflektionsförmågan och hur kraftigt ytan

belyses.

Belysning, som betecknas med bokstaven E, är den fotometriska motsvarigheten till

irradians. Denna storhet beskriver hur stort infallande ljusflöde (Φ), summerat över alla

riktningar, som man får per ytenhet (A).

; < [lmm2

= lux]

2 Ett objekt som absorberar all infallande elektromagnetisk strålning, och där bara temperaturen på objektet

påverkar den avgivna strålningen kallas för svartkroppsstrålare

16

Bländare

Bländaren i en kamera har som funktion i en kamera att reglera ljusflödet som släpps in via

objektivet. Ofta är den monterad inuti objektivet. Tillsammans med slutaren reglerar den hur mycket

filmen eller sensor exponeras.

Bländaren består av tunna metallameller som man skjuta in för att bilda en central öppning som

släpper in ljus. Genom att kontrollera metallamellerna kan man variera storleken på öppningen och

alltså bestämma hur mycket ljus som ska släppas in. Detta görs ofta med en vridbar ring som sitter på

objektivet. Man väljer då ett bländartal som definieras f / D där f brännvidden och D

bländaröppningens diameter. Eftersom man kan skriva belysningen i sensorplanet, om avståndet till

objektet är mycket större än brännvidden och efter en del härledningar med hjälp av formler från

fotometrin, som

; 2>?@4@

Detta betyder att ett mindre bländartal leder till att mer ljus släpps igenom. Vi kan se det eftersom

?@@ 1

@?@

Om vi sedan definierar bländartalet som F får vi då att belysningen blir

; 8>4B@

Med varje steg på ringen som man ändrar bländartalet så ändras det med en faktor √2 vilket leder till

att ljuset som släpps igenom av bländaren halveras eller dubbleras vid varje steg eftersom

2√2B4@ 2B@ ; 8>2 ) 4B@ 2ökning av bländartal4

eller

O B√2P

@ B@

2 ; 2 Q 8>4B@ 2minsking av bländartal4

Exempel på bländartal i följd: 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16

17

Slutaren

Slutaren är en del i kameran som har som funktion att under en välbestämd tid, kallad

exponeringstid, se till att ljus når filmen eller sensorn. Det finns några olika varianter av slutare som

fungerar på olika sätt.

Centralslutare

En centralslutare är inbyggd i objektivet och fungerar ungefär på samma sätt som bländaren. Detta

leder till att den ofta används i kameror som inte har utbytbara objektiv. I likhet med bländaren så

består centralslutaren av metallameller som skjuts in för att skapa en central öppning som släpper in

ljus. Innan man tar en bild så är centralslutaren stängd för att inte släppa igenom något ljus alls. När

man tar en bild så dras metallamellerna helt isär så öppningen blir maximal och skjuts sedan ihop

igen. Under tiden som lamellerna har varit isär har filmen eller sensorn då exponerats för ljus. Denna

tid, exponeringstiden, kan ställas in för att öka eller minska exponeringen.

Vid normal fotografi är vanliga exponeringstider 1/30 – 1/500 sekund. Alltså måste det gå väldigt

snabbt när lamellerna öppnas och stängs. Det är det som är en av centralslutarens nackdelar. Det är

svårt att åstadkomma mycket korta exponeringstider på grund av de mekaniska svårigheter som

uppstår på grund av centralslutarens uppbyggnad.

Ett annat problem med centralslutaren är att den effektiva exponeringstiden beror på vad man har

för inställning på bländaren. Vid korta exponeringstider går det inte att försumma den tid det tar för

slutaren att öppnas och stängas. Belysningen ökar successivt under tiden den öppnas för att sedan

vara konstant och till sist minska successivt när slutaren stängs. Lamellerna är dock tillverkade på ett

sätt som ska minska denna inverkan så mycket som möjligt. Om man har en stor bländaröppning

(litet bländartal) är detta ett större problem än vid liten bländaröppnig då det kommer det ta längre

tid innan man får in den maximala belysningen.

En fördel med centralslutaren är att, eftersom hela sensorn eller filmen i stort sett belyses samtidigt,

blir det smidigt att använda blixt.

Ridåslutare

En ridåslutare används främst i kameror som har utbytbar optik som till exempel en

spegelreflexkamera. En fördel med ridåslutaren är att om man använder den s

bygga in en slutare i varje objektiv vilket gör att man kan spara på kostnaderna. Eftersom slutaren

sitter precis framför sensorn eller filmen skyddas dessa då man behöver byta objektiv. Smuts eller

ströljus kan inte ta sig in.

Ridåslutaren består av två ridåer. När man inte exponerar filmen eller sensorn så sitter den ena ridån

alltid precis i vägen för allt ljus. När man sedan bestämmer sig för att ta en bild så rör sig ridån åt

sidan och släpper in ljus. Efter en bestämd tid börjar sed

över filmen eller sensorn på samma sätt som den första ridån gjorde innan exponeringen. Ridåerna

rör sig alltid med en konstant hastighet vilket betyder att det man ställer in för att få en korrekt

exponeringstid är fördröjningen med vilken den andra ridån börjar röra sig. Detta leder till att vid

mycket korta exponeringstider så börjar den andra ridån röra sig innan den första avslutat sin rörelse.

Det kommer då vara en springa som rör sig över filmen eller sens

ändra exponeringstiden ändrar man då springas bredd. En bredare springa leder till en högre

exponeringstid.

En nackdel med ridåslutaren är att hela filmen inte exponeras samtidigt. Detta kan bidra till en del

oönskade effekter då man till exempel fotograferar föremål med en hög hastighet. Föremålen kan då

se krökta ut.

Ett annat problem som kan uppstå är när man fotograferar med blixt. Eftersom blixttiden är väldigt

kort så kommer vid en kort exponeringstid endast den sm

ljuset av blixten. Vid fotografering med blixt bör man därför ha en längre exponeringstid så att den

första ridån har avslutat sin rörelse när blixten går och sedan börjar den andra ridån röra sig. Hela

filmen eller sensorn exponeras då från ljuset blixten. Nuförtiden finns det dock en funktions som

smäller av flera blixtar vid kort exponeringstid vilket gör att det ljus under hela den tid springan rör

sig.

Slutare i digitalkameror

I digitala kameror kan man styra s

det för en elektrisk slutare. Detta används dock mest i enkla digitalkameror eftersom denna typ av

slutare inte fungerar helt felfritt vid mycket korta exponeringstider. Det beror på att


spegelreflexkamera. En fördel med ridåslutaren är att om man använder den s



ren består av två ridåer. När man inte exponerar filmen eller sensorn så sitter den ena ridån


sidan och släpper in ljus. Efter en bestämd tid börjar sedan den andra ridån röra sig och täcker sedan



d är fördröjningen med vilken den andra ridån börjar röra sig. Detta leder till att vid


Det kommer då vara en springa som rör sig över filmen eller sensorn som släpper in ljus. Genom att



ekter då man till exempel fotograferar föremål med en hög hastighet. Föremålen kan då


kort så kommer vid en kort exponeringstid endast den smala springa som uppstår exponeras vid för



r sensorn exponeras då från ljuset blixten. Nuförtiden finns det dock en funktions som


I digitala kameror kan man styra sensorn elektriskt istället för att ha en mekanisk slutare. Man kallar


slutare inte fungerar helt felfritt vid mycket korta exponeringstider. Det beror på att

18


spegelreflexkamera. En fördel med ridåslutaren är att om man använder den så behöver man inte



ren består av två ridåer. När man inte exponerar filmen eller sensorn så sitter den ena ridån


an den andra ridån röra sig och täcker sedan



d är fördröjningen med vilken den andra ridån börjar röra sig. Detta leder till att vid


orn som släpper in ljus. Genom att



ekter då man till exempel fotograferar föremål med en hög hastighet. Föremålen kan då


ala springa som uppstår exponeras vid för



r sensorn exponeras då från ljuset blixten. Nuförtiden finns det dock en funktions som


ensorn elektriskt istället för att ha en mekanisk slutare. Man kallar


slutare inte fungerar helt felfritt vid mycket korta exponeringstider. Det beror på att när man har

19

tagit en bild sensorn läser av laddningen av pixlarna som tar lite tid är sensorn fortfarande känslig för

ljus.

Det man kan göra i digitalkameror är att kombinera denna typ av slutare med en mekanisk slutare.

Den mekaniska slutaren är då öppen för det mesta och täcker endast över sensorn efter

exponeringen. När man startar exponering så använder man sig av den elektriska slutaren som

annars är avstängd. Med denna metod kan man komma ner i väldigt korta exponeringstider.

Exponering Med exponering menas med att belysa sensorplanet med en viss mängd och under en viss tid.

Exponering regleras av två mekanismer. Först avgör bländaren hur mycket ljus som får komma in och

belysa sensorn. Därefter bestämmer slutaren hur lång tid sensorn kommer belysas. Till detta används

en formel som uttrycks i luxsekunder.

S ; ) T

H: Exponering

E: Belysning

t: Tiden som sensorn blir belyst

Sensor

Sensorn är uppdelad i detektorelement (pixlar). I pixlarna

hittar vi elektroner som blir laddade av de fotoner ljust

kommer med när sensorn blir belyst. Utav olika laddningar

resulterar olika färger.

20

Korrekt exponering

För korrekt exponering kan vi inte tillåta för mycket

eller för lite belysning(exponering). För mycket

exponering leder till att elektronerna i pixlarna blir

”överladdade”, vilket leder till att de repellerar

varandra. Detta resulterar till vita fläckar på fotot

eller bara en hel vit bild. För lite exponering leder

till det motsatta där elektronerna inte blir laddade

”alls” och vi får en svart bild. Helt oladdade är/blir

elektronerna inte. Det finns alltid olika faktorer som

gör att vi får ett så kallat brus och det gör att vi inte

kommer få en helt svart bild utan det kommer vara

pixlar med lite gråaktig ton. Även om vi är i ett totalt mörkt rum uppstår detta fenomen. Istället ska

man hålla sig mellan de streckade linjerna på diagrammet för att få en korrekt exponering.

Exponeringsmätare

De lite exklusiva kamerorna har i dag oftast exponeringsmätare som hjälper fotografen att välja

exponering.

• Spot-mätning vilken när nog den bästa av dessa tre funktioner som tas upp här. Kameran

mäter på hur mycket exponering det ska vara i punkten i mitten av kamrenas synfält. Det

som är bra med denna funktion är att på ett jämnt belys objekt kommer exponeringen bli

korrekt. Däremot om vi har istället t.ex. en situation när vi ska ta en bild och stora delar av

bilden upptas av snö kommer spot ge en underexponering vilket leder till att snön kommer

se gråaktig ut, samma gäller om vi ska fota t.ex. en svart panter och vi tar spoten på den

kommer pantern också bli gråaktig.

• Centrumvägning tar mer hänsyn än spot-mättningen men den börjar ta hänsyn till centrum

av kamerans synsfält och sedan värderar mindra och mindra hur det ser ut längre ut om

kanten vi kommer.

• Multi-pattern eller Intergral där tar kameran hänsyn till hela synfältet men i ett vist mönster.

21

Histogram

Histogram är ett sätt att se om både mörka och ljusa delar av synfältet blir exponerat korrekt.

Diagrammen visar i staplar hur mycket ljust och mörkt som kommer med, vilket är ett utmärkt

instrument.

Exponeringsmodeller

I de allra flesta kameror idag finns det olika modeller man kan ställa in, vilket gör att du behöver

ställa in mer eller mindre. För att få den bästa bilden rekommenderas att välja modellen manual

eftersom med den rätta kunskapen är det fotografen som kan skapa den bästa bilden själv igenom

inställningar, inte kameran som brister när det kommer till att ha ett förnuft när den väljer

inställningar.

• Aperture priority är en bra modul om du vill ha kontroll på skärpedjupet, eftersom

fotografen själv i denna modul bestämmer vilket bländartal bländaren ska vara på.

• Shutter priority är bra om fotografen har utsatt för en rörelseoskärpa t.ex. om

fotografen ska ta en fotografi i ett flygplan. Modellen ser till att kameran ställer in alla

inställningar förutom slutartiden.

• Fully automatic är bra för den mindre erfarne och enkla standardbilder. Här sköter

kameran alla inställningar.

• Manual Här har fotografen fullständig kontroll på alla inställningar själv.

22

Optiska avbildningsfel Avbildningsfel menas med att strålar bryts på olika ställen på linsen vilket ger olika brännpunkt. I

kameror försöker man åtgärda det igenom att ha en mängd både positiva och negativa linser efter

varandra. Ändå kommer man inte ifrån problemet helt. Här kommer nu fyra olika optiska

avbildningsfel som förekommer hos en kamera

• Sfärisk aberration

Handlar om att strålar bryts på olika ställen på linsen vilket ger olika brännpunkter. Det fel kan tas

bort helt igenom att tillverka asfäriska linsytor, men dessa är väldigt dyra så i många kameror finns

det sfäriska ytor som kan till viss mån hjälpa av felet.

• Kromatisk aberration

Kormatisktfel beror på att olika färger har olika väglängd och bryts olika och ger olika brännpunkt.

Återgärder för att ta bort felet är liknande med sfärisk aberration, igenom att kombinera positiva och

negativa linser av olika material kan man minska felet.

• Astigmatism

Är det fel som framkommer i en oskärpefläck och denna blir bara större ju länge ut om bildkanten vi

kommer. Fel går att minska med nedbländning, men då får man problem med att inte tillräkligt ljus

kommer in till sensorn. Det går även att minska astigmatismen igenom som tidigare ett flertal

linselement.

• Bildfältskrökning

När vi har två olika objekt i kamerans synfält och de är placerade en bit

ljus komma in i olika vinklar till linsen vilket gör att brännpunkterna kommer ligga på en båge istället

för på samma linje. Felet går att minska med hjälp av samma metoder som i astigmatismen, med

nedbländning och ett feltal linselement.

• Sammanfattning

Det finns ytterligare 2 fel koma(sned belysning av linsen ger olika brännpunkt samt olika

avbildningsskalor) och distorsion(som ger en förvrängd bild av bildplanet, t ex. istället för en

rektangel så kan man få en kuddformig bild

hjälpas av som alla de andra felen igenom flera stycken linselement som minska ner felen.

Diffraktion

Diffraktion är ett ljusfel vi får med vinkel

ett försumbart avbildningsfel.

I formeln kan vi, eftersom vinkeln ф

R ≈1.22λf/D=1.22λF. F står för bländartalet. Desto min

När vi har två olika objekt i kamerans synfält och de är placerade en bit från varandra kommer deras


Felet går att minska med hjälp av samma metoder som i astigmatismen, med

nselement.



rektangel så kan man få en kuddformig bildplan) men som inte kommer tas upp här, dessa kan


Diffraktion är ett ljusfel vi får med vinkel ф som vissas i bilden. I bilden räknar vi med att objektet har

? sin Φ 1.223

eftersom vinkeln ф är oftast väldigt liten, skriva om så att sin

år för bländartalet. Desto mindre F desto mindre oskärpa.

23

från varandra kommer deras


Felet går att minska med hjälp av samma metoder som i astigmatismen, med



plan) men som inte kommer tas upp här, dessa kan


äknar vi med att objektet har

n, skriva om så att sinф ≈ R/f. Då ser vi att

F desto mindre oskärpa.

Upplösningen är 60% högre i system a) än i b)

men ändå är bildkvalitén sämre

I och med ett mindre bländartal får vi desto större abe

bländartal mellan 5,6 till 8 för att få den bästa skärpan.

Upplösningstest med streckmönster

Ett sätt att mäta ett objektivs upplösningsförmåga är att

använda sig av så kallat streckmönster.

som ser ut som vita och svarta streck med olika storlek

vilket ser ut att bilda övergångsställ placerar man någon

meter ifrån objektivet. Ett vitt och ett svart streck bredvid

varandra kallar man för ett linjepar.

Upplösningen är 60% högre i system a) än i b)

ändå är bildkvalitén sämre.

ändartal får vi desto större aberrationer, så det gäller att ligga på ett

bländartal mellan 5,6 till 8 för att få den bästa skärpan.

gstest med streckmönster

Ett sätt att mäta ett objektivs upplösningsförmåga är att

använda sig av så kallat streckmönster. Detta mönster

och svarta streck med olika storlek

vilket ser ut att bilda övergångsställ placerar man någon

och ett svart streck bredvid

varandra kallar man för ett linjepar.

Man betraktar sedan den optiska bilden i

bildplanet och bestämmer sedan vilket

som är det minsta linjemönster av linjepar

man kan urskilja. I och med att li

blir smalare kommer man till sist inte

kunna urskilja det svarta strecket från det

vita utan det kommer helt enkelt vara en

grå ”massa”. Oftast anger man

upplösningsgränsen för ett sådant här test

i linjepar/mm i sensor planet. Man

använder sig då av det minsta synliga

linjeparet.

24

rrationer, så det gäller att ligga på ett

Man betraktar sedan den optiska bilden i

bildplanet och bestämmer sedan vilket

som är det minsta linjemönster av linjepar

man kan urskilja. I och med att linjeparen

blir smalare kommer man till sist inte

kunna urskilja det svarta strecket från det

vita utan det kommer helt enkelt vara en

grå ”massa”. Oftast anger man

upplösningsgränsen för ett sådant här test

i linjepar/mm i sensor planet. Man

av det minsta synliga

25

En nackdel med detta test är att det är subjektivt. Eftersom man avgör upplösningsförmågan med sitt

eget öga så kan olika personer komma fram till olika resultat. Något som också leder till att det är

sämre är att det endast mäter hur små de minsta detaljerna är som kan urskiljas på bild. Till exempel

kan ett objektiv som har betydligt lägre upplösningsförmåga ändå ge bilder som upplevs som

betydligt mycket bättre. Alltså säger detta inte särskilt mycket om hur bildkvalitén överlag.

MTF (Modulation Transfer Function) MTF är bättre än upplösningstest för att beskriva ett systems avbildningskvalitet eftersom det är

objektivt och ger mycket information. Nackdelen är att det är mer komplicerat och dyrare än

upplösningstest. MTF går ut på att man mäter hur mycket lägre kontrasten är i bilden jämfört med

motivet.

Luminansprofilen beskriver hur

gråtonen varierar periodiskt, och

eftersom maximala och minimala

gråtonsvärdet är detsamma för alla

linjer så är kontrasten konstant.

Om man fotograferar linjemönster till

höger så kommer de tätare linjerna att

förlora mera i kontrast än de glesare

linjerna. Belysningsprofilen visar hur

kontrasten i bilden minskar med ökande

linjetäthet i motivet. Den streckade

kurvan utgör kamerans MTF-kurva.

Ortsfrekvens = linjetäthet = "V

där s0 är en periodlängd

(enhet: m-1 eller mm-1, dvs.

linjetäthet/m eller

linjetäthet/mm)

26

Tolkning av MTF-kurvor

Genom att studera en bild på ett känt sinus-

format streckmönster och sedan studera hur

luminansen har ändrats mellan motivet och

bilden vi fått från sensorn i kameran, så kan vi

räkna ut MTF-värdet för systemet vid denna

frekvens på streckmönstret.

Detta görs genom att först räkna ut

modulationsgraden för motivet respektive

bilden. På grund av att vi aldrig i praktiken kan

få ett motiv som är helt vitt i de vita

områdena och helt svart i de svarta så måste

vi räkna ut modulationsgraden även för

motivet. Detta görs genom att använda

formeln till höger. Vi börjar sätta värdet på

Max till värdet på de ljusaste partierna i

motivet, och Min till de mörkaste. Sedan

använder vi formeln för att räkna ut

modulationsgraden. Detsamma görs sedan för

bilden.

Nu när vi har modulationsgraden för både motivet och bilden så kan vi räkna ut MTF-värdet. MTF-

värdet berättar med vilken faktor ett mönsters kontrast(modulationsgrad) minskar då vi går från

motiv till bild. Detta görs av formeln: MTF-värde = Mbild/Mmotiv

Det vi gör sedan är att ta fram MTF-värdet för olika

frekvenser på linjemönstret och sammanställer

resultatet i en graf. Grafens axel graderas med MTF-

värdet på den vertikala axeln och linjemönstrets

ortsfrekvens på den horisontella axeln.

En sak som är värt att notera är att MTF-värdet alltid

börjar på 1 vid ortsfrekvensen 0. Ett idealt system

skulle ha MTF-värdet 1 för alla ortsfrekvenser och

skulle då kunna avbilda detaljer av alla storlekar skarpt.

Bilden skulle då alltså bli en perfekt kopia av motivet.

Men detta går i praktiken aldrig att nå upp till då

diffraktion och avbildningsfel kommer att förstöra

bilden. Därför kommer MTF-kurvor för de flesta system

att sjunka i och med att frekvensen blir högre och

detaljerna mindre.

27

Objektivets MTF

I teorin så vill man ha ett MTF-värde som ligger konstant på 1, en så kallad ideal kurva. Då finns

varken avbildningsfel eller diffraktion. Praktiken är en helt annan, i all optik måste MTF-värdet nå

noll vid en viss ortsfrekvens, optikens så kallade gränsfrekvens. Om man mäter MTF-värdet för varje

enskild ortsfrekvens så får vi en verklig kurva över hur bra optiken är.

Optiken kan aldrig bli av med diffraktionen. Den diffraktionsbegränsade kurvan, där avbildningsfelen

är borttagna, är i princip det optimala ett objektiv kan åstadkomma. Den diffraktionsbegränsade

kurvan beräknas med

WXY 1QZ

där 3 är våglängden och F är bländartalet. Vid bländartal mellan 5.6 och 8 brukar man få i princip

total diffraktionsbegränsning i sin optik.

MTF-kurvor för fallen ideal-kurva, diffraktionsbegränsad kurva där vi inte har några avbildningsfel

och verkligt objektiv där vi har både avbildningsfel och diffraktionsfel

Totala MTF

Kamerans sensor och objektiv har båda ett MTF-värde för olika ortsfrekvenser. För att få det totala

MTF-värdet så multipliceras dessa värden ihop. Det totala värdet kommer alltid att vara sämre än

optikens och sensorns värde. Finns det flera faktorer som påverkar som till exempel rörelseoskärpa

vid till exempel kraftiga vibrationer, som i ett flygplan, så multipliceras detta också med. Detta ger ett

ännu sämre totalt MTF-värde.

Totala MTF-värdet ges av produkten av sens

MTF-jämförelse

Det man letar efter för en bra MTF

för låga och medelhöga ortsfrekvenser (återges på den

horisontella axeln) vilket gör kurva b klart överlägs

kurvorna ovan. Däremot kommer kurva a ge en bättre upplösning

då detta bara undersöker kurvan vid de alldra högsta

ortsfrekvenserna. Men eftersom kurva a har låga värden i övrigt

kommer bilden att uppfattas som suddig.

Egen MTF-mätning

Man kan själv göra en MTF-mätning för sin digitalkamera med en rimlig noggrannhet genom att

fotografera en skarp kant mellan svart och vitt.

Första bilden är så som den skarpa kanten kommer att avbildas på grund av optiken och sensorns

begränsningar. Från denna bild mäts pixelvärdena ut och bildar en pixelprofil (stegsvar), denna

deriveras och ger linjespridningsfunktionen (lsf). Detta körs genom ett program som utför en

Fouriertranform och ger då MTF.

En viktig del att tänka på när bilden tas är att se till at

beror på kameran utför en efterbehandlig på bilden innan den sparas i andra format så som JPEG. En

av dessa behandlingar är att ”förbättra” skärpan vilket i och för sig ofta är praktiskt för vanlig

användning men då denna operation är icke

värdet ges av produkten av sensorns och objektivets MTF

Det man letar efter för en bra MTF-kurva är att den ska ligga högt

för låga och medelhöga ortsfrekvenser (återges på den

horisontella axeln) vilket gör kurva b klart överlägsen av de båda

kurvorna ovan. Däremot kommer kurva a ge en bättre upplösning

då detta bara undersöker kurvan vid de alldra högsta

ortsfrekvenserna. Men eftersom kurva a har låga värden i övrigt

kommer bilden att uppfattas som suddig.

mätning för sin digitalkamera med en rimlig noggrannhet genom att

fotografera en skarp kant mellan svart och vitt.


a bild mäts pixelvärdena ut och bildar en pixelprofil (stegsvar), denna


Fouriertranform och ger då MTF.

En viktig del att tänka på när bilden tas är att se till att bilden från kameran ges i RAW



en då denna operation är icke-linjär så raserar det hela den mattematiska grunden som

28

orns och objektivets MTF-värde

mätning för sin digitalkamera med en rimlig noggrannhet genom att


a bild mäts pixelvärdena ut och bildar en pixelprofil (stegsvar), denna


t bilden från kameran ges i RAW-format, detta



linjär så raserar det hela den mattematiska grunden som

MTF är baserad på. Dessutom är MTF tänkt att mäta kamerans hårdvara och ska därför inte inkludera

några efterbehandlingar av bilden utan göras från så ren data som möjlig

I den vänstra digrammet syns det tydliga förändringar i kurvorna även med minsta möjliga

sharpening och i MTF diagrammet kan det också ses att de efterbehandlade bilderna ger upphov till

felaktiga kurvor, enklast är att se på den översta kurvan med ma

vida överstiger 1.0 vilket är det maximala MTF

mycket hackiga beror på brus och andra mätfel som uppstår och är helt normala vid praktiska

mätningar.

SNR SNR står för Signal-to-Noise Ratio. Det är ett av många typer av mått för att mäta den fotometriska

kvalitén. Det intressanta med SNR är att det mäts upp för samma exponeringsnivå, d.v.s. man tar en

avgränsad punkt i bilden som har en jämn gråton och mäter ett

Formeln för SNR beskrivs nedan:

Dynamisk Vidd Dynamisk Vidd, eller Dynamic Range som det heter på engelska, är ett av måtten på den

fotometriska kvalitén hos en kamera, i det här fallet sensorns förhållande mellan högsta oc

exponering. Det anger hur stort kontrastomfång kameran har. Har kameran för låg DR blir de ljusaste

partierna i fotot urblekta och urskiljbara och de mörkaste partierna blir omöjliga att urskilja från

bakgrundsbruset. DR räknas ut med nedanstående

?

Värt att nämna: En bra kamera har en DR på 3 000 eller mer och det mänskliga ögat uppskattas ha en

DR på omkring 10 000.


några efterbehandlingar av bilden utan göras från så ren data som möjligt.



felaktiga kurvor, enklast är att se på den översta kurvan med maximal sharpening då dess värden

vida överstiger 1.0 vilket är det maximala MTF-värdet. Att sluten på kurvorna i MTF diagrammet är


Noise Ratio. Det är ett av många typer av mått för att mäta den fotometriska


har en jämn gråton och mäter ett medelvärde och

Formeln för SNR beskrivs nedan:

[\ ]6]^Wä_6][Tà6`_6`WWbc]^d]

Dynamisk Vidd, eller Dynamic Range som det heter på engelska, är ett av måtten på den

fotometriska kvalitén hos en kamera, i det här fallet sensorns förhållande mellan högsta oc



bakgrundsbruset. DR räknas ut med nedanstående formel.

? èbf`^T 0be]^Wä_6][Tà6`_6`WWbc]^d] b dcghhi`_Tb

era har en DR på 3 000 eller mer och det mänskliga ögat uppskattas ha en

29




ximal sharpening då dess värden

värdet. Att sluten på kurvorna i MTF diagrammet är


Noise Ratio. Det är ett av många typer av mått för att mäta den fotometriska


medelvärde och standardavvikelse.

Dynamisk Vidd, eller Dynamic Range som det heter på engelska, är ett av måtten på den

fotometriska kvalitén hos en kamera, i det här fallet sensorns förhållande mellan högsta och lägsta



era har en DR på 3 000 eller mer och det mänskliga ögat uppskattas ha en

30

Video och Signalbehandling

Registrering av bildNär man tar ett foto eller spelar in en bild är det viktigt att veta vad det är som är själva bilden. I

lekmannatermer kan man beskriva det som ljus som omvandlas till elektroner, men exakt hur går

denna process till? Först kanske d

Foton

Fotonens energi kan beskrivas med formeln

E = hv där h är plancks konstant och

frekvensen för det elektromagnetiska fältet.

Fotonen har våg och partikelegenskaper,

vilket har betydelse för vår studie av hur

kamera fungerar, eftersom det är

partikelegenskaperna i fotonen som ger den

fotoelektriska effekten.

Den fotoelektriska effekten är en beteckning på att en metall utstrålar elektroner om den har blivit

bestrålad med elektromagnetisk strålning med en t

CCD sensor och fotoelektrisk omvandlingDet finns två typer av sensorer som är de populäraste att använda. CCD är en variant, som står för

”charge-coupled-device”. Den andra heter CMOS och står för ”complementary metal oxide

semiconductor”.

CCD sensorn

CCD sensorn är uppbyggd som en matris. Denna matris

har små ljuskänsliga element som kallas pixlar

pixlar kan det ligga linser för att förbättra

ljuskänsligheten av kameran, och denna pixel kan i sin

tur vara antingen en ljuskänslig diod eller en

”photogate”. Hur ljuset registreras går till på samma

princip i både en diod och photogate, här näst ska vi

titta närmare på funktionen hos en photogate.

intervall för pixellstorlek i CCD är

Photogate

Photogaten är en integrerad krets i kisel. Högst upp är elektroden som fungerar som ledande

material, den är mycket tunn. Därunder ligger ett oxidlager som fungerar som isolator och längst ner

är materialet p-dopat kisel vilket fungerar som

Registrering av bild När man tar ett foto eller spelar in en bild är det viktigt att veta vad det är som är själva bilden. I


denna process till? Först kanske det är lämpligt att definiera fotonen.

Fotonens energi kan beskrivas med formeln

är plancks konstant och v är

frekvensen för det elektromagnetiska fältet.

Fotonen har våg och partikelegenskaper,

vilket har betydelse för vår studie av hur vår

kamera fungerar, eftersom det är

partikelegenskaperna i fotonen som ger den


bestrålad med elektromagnetisk strålning med en tillräckligt hög frekvens.

CCD sensor och fotoelektrisk omvandling Det finns två typer av sensorer som är de populäraste att använda. CCD är en variant, som står för

device”. Den andra heter CMOS och står för ”complementary metal oxide

CCD sensorn är uppbyggd som en matris. Denna matris

har små ljuskänsliga element som kallas pixlar. På dessa

pixlar kan det ligga linser för att förbättra

ljuskänsligheten av kameran, och denna pixel kan i sin

n ljuskänslig diod eller en

”photogate”. Hur ljuset registreras går till på samma

princip i både en diod och photogate, här näst ska vi

hos en photogate. Vanligt

tervall för pixellstorlek i CCD är 3-10 μm



dopat kisel vilket fungerar som halvledare.

31

När man tar ett foto eller spelar in en bild är det viktigt att veta vad det är som är själva bilden. I



Det finns två typer av sensorer som är de populäraste att använda. CCD är en variant, som står för

device”. Den andra heter CMOS och står för ”complementary metal oxide



Den här konstruktionen

medför att eftersom kislet är

p-dopat, kan man få de

positiva laddningsbärarna att

färdas bort från elektroden

om man lägger en positiv

spänning på den. Detta

medför att det finns ett

område under elektroden där

det inte finns några rörliga

laddningsbärare kvar. Detta

kallas utarmningsområdet.

Det som händer om en foton med tillräckligt hög energi träffar pixeln är att den slår loss en elektron

från en kiselatom. Om detta sker inne i det s.k. utarmningsområdet så kommer

upp till elektroden (den lägger sig under isolatorn) medan elektronhålet kommer att försvinna ut ur

utarmningsområdet. Dessa elektroner som bildas och lägger sig under isolatorn/kiseldioxidlagret blir

senare den digitala information

att skapa elektronhål i kisel är 1.2 eV vilket är en hög känslighet som gör att kisel är ett lämpligt

material att bygga en photogate av.

Blooming

Ju fler fotoner som registreras desto fler elektroner slås loss och ju mer information får man. Det

finns dock begränsningar på hur många elektroner en pixel o

elektronerna lägger sig under kiseldioxidlagret repellerar de varandra, de är ju alla negativa. De drar

också ner den positivt laddade elektrodens laddning, vilket i sin tur minskar utarmningsområdets

storlek vilket kan leda till att det försvinner helt.


från en kiselatom. Om detta sker inne i det s.k. utarmningsområdet så kommer elektronen att färdas



senare den digitala information som vi kan utläsa som bilder. Den lägsta fotonenergi som behövs för


material att bygga en photogate av.

Observera att om fotonen träffar en kiselatom

utanför utarmningsområdet så kommer inte

elektronen och elektronhålet att separeras.


finns dock begränsningar på hur många elektroner en pixel och därmed en sensor kan lagra. När



eda till att det försvinner helt.

32


elektronen att färdas



som vi kan utläsa som bilder. Den lägsta fotonenergi som behövs för


Observera att om fotonen träffar en kiselatom

nför utarmningsområdet så kommer inte

elektronen och elektronhålet att separeras.


ch därmed en sensor kan lagra. När



Well Capacity Det finns en begränsning i hur många elektroner en pixel kan lagra. Denna kapacitet kallas ”well

capacity” vilket man förstår är en passande beteckning när man tittar på hur pixlarna sa

dessa elektroner. När en elektron slås fri för att en foton reagerar med sillikon

denna elektron djupt inne i utarmningsområdet i någonting som kallas för

När elektronerna har lagrats så skickas en ström

potential, ca en volt, in i electrodlagret för att ändra

den elektrostatiska potentialen av det

underliggande kislet. Detta gör det möjligt för kislet

direkt under elektroden att bli en ”potential well”

som kan samla upp elektronerna som har släppts

fria av de tillförda fotonerna.

Nu när man har samlat upp pixlarna I brunnarna och

exponeringstiden är slut stängs slutaren. Man höjer

potentialen i elektroden till höger om de befintliga

brunnsdelarna, så att man fördelar laddningarna

över dubbelt så stora brunnsareor. Men då stänger

man den tidigare brunnsdelens potential, så att all

laddning uppsamlas i den nya brunnen. På detta

sätt kan man föra fotoelektronerna stegvis till

utläsningsregistret och därmed utläsa en bild.

Detta gör att på djupare liggande skikt i

kiselmaterialet kan elektroner börja driva bort till

angränsande pixlar. Detta förstör bilden och kallas

”blooming” och kommer yttra sig i att vid en kraftig

överexponering kan vissa partier i bilden bli kritvita

och sprida sig. Det finns en konstruktion att

motverka blooming med som kallas ”lateral

overflow drain”. Visserligen tar detta upp en del av

ljuskänsligheten av pixeln, men genom en sorts

barriärkonstruktion placeras oli

som motverkar denna bloomingeffekt.

Det finns en begränsning i hur många elektroner en pixel kan lagra. Denna kapacitet kallas ”well

capacity” vilket man förstår är en passande beteckning när man tittar på hur pixlarna sa

dessa elektroner. När en elektron slås fri för att en foton reagerar med sillikon

denna elektron djupt inne i utarmningsområdet i någonting som kallas för en ”potential well”.

När elektronerna har lagrats så skickas en ström-

potential, ca en volt, in i electrodlagret för att ändra

den elektrostatiska potentialen av det

underliggande kislet. Detta gör det möjligt för kislet

direkt under elektroden att bli en ”potential well”

som kan samla upp elektronerna som har släppts

Nu när man har samlat upp pixlarna I brunnarna och

tiden är slut stängs slutaren. Man höjer

potentialen i elektroden till höger om de befintliga

brunnsdelarna, så att man fördelar laddningarna

unnsareor. Men då stänger

man den tidigare brunnsdelens potential, så att all

laddning uppsamlas i den nya brunnen. På detta

sätt kan man föra fotoelektronerna stegvis till

utläsningsregistret och därmed utläsa en bild.

33

Detta gör att på djupare liggande skikt i

kiselmaterialet kan elektroner börja driva bort till

angränsande pixlar. Detta förstör bilden och kallas

”blooming” och kommer yttra sig i att vid en kraftig

vissa partier i bilden bli kritvita

och sprida sig. Det finns en konstruktion att

motverka blooming med som kallas ”lateral

overflow drain”. Visserligen tar detta upp en del av

ljuskänsligheten av pixeln, men genom en sorts

barriärkonstruktion placeras olika portaler i pixeln

som motverkar denna bloomingeffekt.

Det finns en begränsning i hur många elektroner en pixel kan lagra. Denna kapacitet kallas ”well

capacity” vilket man förstår är en passande beteckning när man tittar på hur pixlarna samlar upp

dessa elektroner. När en elektron slås fri för att en foton reagerar med sillikon-materialet så lagras

en ”potential well”.

Det finns några olika versioner a

utläsningsregistret. Ovan visas principerna för fyrfasklockning och tvåfasklockning. En fyrfas

fyra individuella kisel-portal-elektroder i varje pixelcell medan en tvåfas

Frame Transfer, Full Frame Transfer & Interline

Transfer Det finns två huvudsakliga pixelarrayer för hur en sensor överför sina pixeldata. I en Full Frame

Transfer så är hela sensorytan ljuskänslig under exponeringstiden. Datan i pixlarna skiftas successi

till skift-registret. I en vanlig Frame Transfer så är halva sensorn bilden, den andra halvan är

lagringsutrymme. Detta skapar en snabbare och mer effektivare informationssamling då bara en del

av sensorn behöver jobba med processing av bilden mellan va

det kräver en dubbelt så stor sensor.

Interlne Transfer är lite annorlunda, där har man både en fotodiod och ett lagringsutrymme i varje

pixelelement. När fotonerna registrerats av fotodioderna skiftas informationen ö

angränsande lagringsdelen av pixeln. Sen skiftas bildinformationen vidare.

Mikrolins

När man tittar på interline-konstruktionen så ser man att dess ljuskänslighet kan lida lite av den

minskade mängden fotodioder. Därför kan man använda en mi

dess ljuskänslighet.

Det finns några olika versioner av denna systematiska förflyttning för att flytta pixlarna till

utläsningsregistret. Ovan visas principerna för fyrfasklockning och tvåfasklockning. En fyrfas

elektroder i varje pixelcell medan en tvåfas-CCD har två.


Det finns två huvudsakliga pixelarrayer för hur en sensor överför sina pixeldata. I en Full Frame

Transfer så är hela sensorytan ljuskänslig under exponeringstiden. Datan i pixlarna skiftas successi

registret. I en vanlig Frame Transfer så är halva sensorn bilden, den andra halvan är


av sensorn behöver jobba med processing av bilden mellan varje bild, men det blir också dyrare då

det kräver en dubbelt så stor sensor.


pixelelement. När fotonerna registrerats av fotodioderna skiftas informationen ö

angränsande lagringsdelen av pixeln. Sen skiftas bildinformationen vidare.

konstruktionen så ser man att dess ljuskänslighet kan lida lite av den

minskade mängden fotodioder. Därför kan man använda en mikrolins-uppsättning för att förbättra

34

v denna systematiska förflyttning för att flytta pixlarna till

utläsningsregistret. Ovan visas principerna för fyrfasklockning och tvåfasklockning. En fyrfas-CCD har

CCD har två.


Det finns två huvudsakliga pixelarrayer för hur en sensor överför sina pixeldata. I en Full Frame

Transfer så är hela sensorytan ljuskänslig under exponeringstiden. Datan i pixlarna skiftas successivt

registret. I en vanlig Frame Transfer så är halva sensorn bilden, den andra halvan är


rje bild, men det blir också dyrare då


pixelelement. När fotonerna registrerats av fotodioderna skiftas informationen över till den

konstruktionen så ser man att dess ljuskänslighet kan lida lite av den

uppsättning för att förbättra

CCD/CMOS Vi nämnde i början att det finns två huvudtyper av sensorer och vi har översiktligt undersökt CCD

sensorns uppsättning. Vi ska nu kika på CMOS

skiftande överföringsstruktur utan har istället en individuell utläsning och förstärkning i varje pixel.

Denna struktur medför att man kan få snabbare (simultan) utläsning.

Färgregistrering Genom att bara mäta antalet fotoner som träffar en sensor f

inte vilken färg ljuset har. Färgen som ljus har beror på dess våglängd och för att kunna skilja på olika

färger har man kommit på ett antal olika tekniker med olika för och nackdelar.

Mosaik mönster (Bayer mosaik)

Här sitter ett mosaikmönstrat filter framför sensorn så att varje pixel bara utsätts för en färg. Att det

är lika många gröna filter som blåa och röda tillsammans beror på att det mänskliga ögat är

känsligare för gröna färger. Nackdelen med här är att man förl

den inte mäts till fullo vid varje pixel och ger då en lägre upplösning. Den slutgiltiga bilden skapas ofta

genom att använda ett snitt hos närliggande pixlar (interpolering).

+ Billig - Förlorar färginformation

+ Liten

3 pass exponering

Denna teknik använder ett roterade hjul med filter framför

sensorn. För varje bild tas tre bilder efter varandra i snabb följd,

en med varje filter. På detta sätt så får man tre färgläsningar för

varje pixel. Nackdelen är att det blir e

rotationerna och då kan motivet hinna röra på sig. Ett annat

problem är att man nu får mekaniska delar som måste röra sig

mycket snabbt vilket kan leda till små vibrationer som förvränger

bilden och färgerna.

+ Mindre än 3 chip CCD - Rörliga delar

+ Full färginformation - Kräver tre bilder

Vi nämnde i början att det finns två huvudtyper av sensorer och vi har översiktligt undersökt CCD

sensorns uppsättning. Vi ska nu kika på CMOS-sensorn. CMOS har till skillnad från CCD:n i


Denna struktur medför att man kan få snabbare (simultan) utläsning.

Genom att bara mäta antalet fotoner som träffar en sensor får man bara reda på luminansen och


färger har man kommit på ett antal olika tekniker med olika för och nackdelar.

Mosaik mönster (Bayer mosaik)

sitter ett mosaikmönstrat filter framför sensorn så att varje pixel bara utsätts för en färg. Att det


känsligare för gröna färger. Nackdelen med här är att man förlorar en del information om färgen då


genom att använda ett snitt hos närliggande pixlar (interpolering).

Förlorar färginformation

Denna teknik använder ett roterade hjul med filter framför

sensorn. För varje bild tas tre bilder efter varandra i snabb följd,

en med varje filter. På detta sätt så får man tre färgläsningar för

varje pixel. Nackdelen är att det blir en liten fördröjning mellan

rotationerna och då kan motivet hinna röra på sig. Ett annat

problem är att man nu får mekaniska delar som måste röra sig

mycket snabbt vilket kan leda till små vibrationer som förvränger

Rörliga delar

Kräver tre bilder

35

Vi nämnde i början att det finns två huvudtyper av sensorer och vi har översiktligt undersökt CCD-

sensorn. CMOS har till skillnad från CCD:n inte en


år man bara reda på luminansen och


sitter ett mosaikmönstrat filter framför sensorn så att varje pixel bara utsätts för en färg. Att det


orar en del information om färgen då


3 chip CCD

Innan ljuset når sensorn så delas det upp i de tre primärfärgerna av

en prisma och sedan vidare till tre separata sensorer, en för varje

färg. På så sätt undviks problemen med 3 pas

blir problem här är att det behövs tre stycken sensorer vilket både

blir dyrt och tar upp utrymme. Namnet är lite missvisande då detta

används med CMOS.

+ Tre bilder samtidigt - Dyr

+ Full färginformation - Stor

3 lagerteknik

För den här tekniken utnyttjas faktumet att olika våglängder absorberas på olika djup och har därför

placerat ett lager med portar mellan varje lager silikon. På så sätt får man också här en mätning för

varje primär färg per pixel. Nackdelen här är att ovanligga

ljuset från att nå ner till de undre lagren.

+ Full färginformation - Förlorar luminans

+ Liten

Utläsning från CCDTiden mellan att två bilder kan läsas kallas

beror på många olika variabler men en uppskattning kan göras genom följande.

Approximate Frame Rate (fps) =

Där Npixel är antalet pixlar som läses ur sensorn, T

exponeringstiden. För att få en mer korrekt beräkning måste man dock ta hänsyn till flera variabler

True Frame Rate (fps) =

FAT (tid för att få bild) beror på tiden det tar att

före användning gånger antalet cykler detta utförs (

tar det tid att öppna (Topen) och sedan stänga (

exponeringstiden (Texp):

Frame Acquisition Time = (T

Innan ljuset når sensorn så delas det upp i de tre primärfärgerna av

en prisma och sedan vidare till tre separata sensorer, en för varje

färg. På så sätt undviks problemen med 3 pass exponering, det som

blir problem här är att det behövs tre stycken sensorer vilket både

blir dyrt och tar upp utrymme. Namnet är lite missvisande då detta

Dyr

Stor

n här tekniken utnyttjas faktumet att olika våglängder absorberas på olika djup och har därför


varje primär färg per pixel. Nackdelen här är att ovanliggande lager med portar blockerar en del av

ljuset från att nå ner till de undre lagren.

Förlorar luminans

Utläsning från CCD Tiden mellan att två bilder kan läsas kallas frame rate som anges ofta i fps, bilder per sekund.

på många olika variabler men en uppskattning kan göras genom följande.

Approximate Frame Rate (fps) =

jklmnopqnrs tunmk

är antalet pixlar som läses ur sensorn, Tread är tiden det tar att läsa av en pixel och T


Frame Rate (fps) =

ZYvw xyz"zz!| uzvw t ZYvw w uzvw

FAT (tid för att få bild) beror på tiden det tar att rensa ut laddningar ur det parallella registret

före användning gånger antalet cykler detta utförs (Nclear), om kameran använder en mekanisk slutare

) och sedan stänga (Tclose) denna och där emellan så är det

Frame Acquisition Time = (TPR × Nclear) + Topen + Texp + Tclose

36

n här tekniken utnyttjas faktumet att olika våglängder absorberas på olika djup och har därför


nde lager med portar blockerar en del av

anges ofta i fps, bilder per sekund. FPS

är tiden det tar att läsa av en pixel och Texp är


uzvw

rensa ut laddningar ur det parallella registret (TPR)

), om kameran använder en mekanisk slutare

) denna och där emellan så är det

37

FRT (tid att läsa bild) beror på tiden det tar att rensa ut laddningar ur det seriella registret (TSR) före

användning, tiden att skifta alla parallella rader (Trow × Nrow), tiden för att förkasta seriell data (TSD)

gånger antalet pixlar som inte ska läsas (Ndiscard) och slutligen tiden för att konvertera (digitalisera)

alla pixlar som ska läsas (tread × Nread).

Frame Read Time = TSR + (Trow × Nrow) + (TSD × Ndiscard) + (tread × Nread)

För att snabba på processen att läsa ut data

kan man binda samman närliggande pixlar och

läsa dessa tillsammans vilket gör bilden

ljusstarkare, minskar brus och förbättrar SNR

men med lägre upplösning. Ytterligare ett sätt

är att använda två seriella register som tar

varsin halva av det parallella registret.

Sekventiell & simultan utläsning

Med en CCD som använder frame- eller interline

transfer så kan tläsningen ske på två olika sätt:

sekventiellt eller simultant. Efter att den första bilden

tagits och flyttats över till lagringsdelen i väntan på

utläsning så kan man välja att direkt efter påbörja

nästa exponering vilket ger en kontinuerlig ström av

bilder.

Om man använder de godtyckliga tiderna från

diagrammen (sekventiell överst och simultan under)

så får man ut 16,7 fps (3 bilder / 0.180 sekund) med

sekventiell läsning och 18.8 bilder per sekund (3

bilder / 0.160 sekund) med simultan läsning.

Sensorers egenskaper

Brus

Det finns tre sorts brus som kan uppstå på den här nivån:

• Läsnings Brus – brus som skapas av de elektriska komponenterna

• Mörker Brus – termisk energi i komponenterna (dark current) som ger extra elektroner, ökar

med användningstiden då komponenterna blir varmare

• Foton Brus – fotonerna i ljus är inte jämt fördelade vilket syns som brus

38

Dynamic Range

Den dynamiska vidden (DR) för sensorn beräknas med portarnas max kapacitet (Nsat, Full Well

Capacity, FWC) samt det maximala bruset utan exponering (Nnoise, Läsnings Brus + Mörker Brus).

Dynamic Range = 20 ) log ~r~ln

Signal-to-Noise Ratio

Signal-to-Noise Ratio (SNR) är inte att

förväxla med DR. DR är sensorns maximala

vidd av signal och SNR är förhållandet mellan

utsignalen och bruset i denna.

Signal-to-Noise Ratio = ~r

~ln

Verkningsgrad

Verkningsgraden för sensorer mäts i

quantum efficiency (QE) och är sensorns

effektivitet att producera och avläsa elekon-

hål par från infallande fotoner vid olika

våglängder.

Man kan öka våglängdsomfånget som sensorn kan uppfatta genom att belägga den med ett lager UV

känsligt material som absorberar UV strålning och sänder ut det som synligt ljus. Dessa material är

helt transparanta vid andra våglängder. En annan teknik är Back Illumination och går ut på att man i

stället belyser sensorn från dess baksida så att inte sensorns portar absorberar ljuset. Det är inte bara

att vända på sensorn utan namnet refererar till att konstruktionen är i stort sätt bakvänd.

Videosignalen Vårt öga fungerar så att det går en nervtråd från varje tapp och stav i ögat, alla tappar och stavar

sänder parallellt. Detta blir en otrolig mängd nervtrådar och att använda en kabel för varje pixel i

TV:n är inte ett hållbart alternativ. TV:n sänder istället seriellt. Detta innebär i princip att en kabel

måste ge samma information som ögats tappar och stavar skickar genom en enorm mängd

nervtrådar. Även om en TV inte har samma höga upplösning som ögat har.

Det är en mycket stor mängd information som skall sändas i kabeln och det är endast en begränsad

bandbredd som kan användas. Två andra faktorer som man måste ta hänsyn till är flimmereffekten

och PHI-effekten. Flimmereffekten uppstår på grund av att ögats stavar som är mycket ljuskänsliga

behöver en viss uppdateringsfrekvens i bilden för att ögats stavar inte ska uppfatta att det inte är ett

konstant ljusflöde från TV:n. PHI-effekten är det ögats tappar som står för. De behöver nämligen en

viss uppdatering av bilder för att det inte ska se ut som att det bara är stillbilder med en viss

förändring i, vilket det i verkligheten är. För att förhindra flimmereffekten behövs en

uppdateringsfrekvens på ungefär 50Hz och det behövs 25Hz för att förhindra PHI-effekten.

39

Genom att visa 50st bilder/sekunden så kan man förhindra båda dessa effekter men det kräver en

mycket stor bandbredd. Man har istället löst problemet så att man delar upp en bild i två delar med

varannan rad i varje del. Detta gör att TV:n visar 50hz men det är enbart 25 helbilder som syns.

Men eftersom kabeln fungerar seriellt så är frågan hur varje pixel i TV:n vet vad den skall visa. Det är

så att det är en elektronstråle (vidare fördjupning ges i kapitlet displayteknik) går rad för rad och

uppdaterar bilden. För att detta skall vara möjligt är det en del viktig information som det är viktig

att TV:n får, dels är det när det är dags för radbyte, horisontalsynk, och sedan är det när det är dags

att börja om högst upp på sidan, vertikalsynk. Men det är också viktigt att elektronstålen stängs av

när det är dags att utföra vertikal- och horisontalsynk. När elektronstrålen släcks under

horisontalsynk kallas det linjesläckpuls och när den släcks för vertikalsynk så kallas den bildsläckpuls.

Pratar vi om en svartvit TV så måste också ljusstyrkan, luminans, för varje pixel också förmedlas i

signalen. Detta blir alltså 5 olika signaler som måste förmedlas i videosignalen för svart-vit video.

I bilden ovan ser man hur en horisontell synkpuls är ”dold” i videosignalen. Den säger helt enkelt till

när det är dags för elektronstrålen att gå ned en rad. För den svenska standarden PAL sänds 625

rader varav 576 används till att rita upp bilden, de övriga raderna kan användas till annats så som

text-TV. Men eftersom att halva bilden visas i varannan bild så ritas endast 312,5 rader upp 50

gånger per sekund.

Vertikalsynk fungerar på ett liknande sätt men det hinner skickas 312,5 horisontella synkpulser för

varje vertikalsynk puls. Detta eftersom att varje rad skall ha uppdaterats innan den börjar om från

början överst på TV-bilden.

Släckpulserna fungerar på ett sådant sätt att signalen för ljusstyrkan sätts till 0 vilket är svartare än

svart och då stängs helt enkelt elektronstålen stängs av.

För att man ska kunna skilja på de olika signalerna så har man givit släck- och synkpulserna en styrka

från 0 till 0,3 volt och ljusstyrkan går från 0,3 till 0,7 volt. 0,7 volt ger vitt ljus och 0, 3volt ger svart ljus

och allt där emellan ger en gråskala. På detta sätt kan TV-monitorn separera de olika signalerna och

ge en korrekt avbildad bild.

Hittills har bara den svenska, och stora delar av Europas, TV-standard nämnts nämligen PAL. En

annan vanlig standard är NTSC och den har 525 horisontella linjer varav 480 är synliga och den

uppdateras med en frekvens på 60Hz.

Att bilden delas upp i två delar kallas interlaced och det kan ge en viss eftersläpning i bilden vid

snabba rörelser. Denna effekt kan ge ett filmiskt intryck. En annan metod är progressive och då visas

hela bilden två gånger och detta ger en mycket tydligare bild vid snabba rörelser men det kräver en

dubbelt så hög frekvens i videosignalen eftersom att hela bilden måste ritas upp två gånger.

Färg-TV ”Idag” har vi börjat använda färg

(luminans) utan det krävs krominans för röd, grön och blå färg.

frekvens än luminansen. I monitorn så står röd för 30 % av luminansen, grön för 59 % av l

och blå endast för 11 % av luminansen. Med denna vetskap så behöver videosignalen inte innehålla

någon information om krominansen för blå utan det kan räknas ut med hjälp av att veta krominans

för röd och grön tillsammans med luminansen. Detta g

bytte till färg-TV så kunde de gamla TV

och det beror på att luminansen låg på en annan frekvens än krominansen.

Olika typer av överföringarNu har vi bara pratat om TV-signalen men det finns andra typer av överföringar idag. Många är säkert

bekanta och här kommer lite kort fakta om dessa:

• TV-signal - Innehåller alla komponenter inkluderat ljud• Komponent - Tre separata kablar. Luminans, R• Komposit - Alla komponenter i samma signal ljudet ligger separat• S-video - Luminans och krominans ligger separat vilket ger en bättre signal än t.ex. komposit.• VGA - Standard för datorer• DVI - En standard som ofta används för att koppla datorer till LCD

både digitalt och analogt.• HDMI - Digital överföring till plasma och projektorer m.m. HDMI klarar en mycket hög

kvalitet på ljud och bild.

Displayteknik: CRTCRT är en gammal teknik som har blivit utbyt i vardagshemmet. CRT används fortfarande i vissa

kretsar.

Svartvit CRT

I en svartvit CRT skärm används en elektronaccelerator. Acceleratorn ligger tillsammans med

fokuseringsspolar i en vakuumtub. Själva acceleratorn har en katod som värms upp resultatet blir att

elektroner emitterar. Elektronerna accel

Elektronerna går igenom ett magnetisktfält (skapat av fokuseringsspolarna) vilket bestämmer deras

riktning. Efter att elektronen fått sin fart och riktning träffar de den svartvita

”Idag” har vi börjat använda färg-TV och då räcker det inte bara med att skicka en signal för ljusstyrka

(luminans) utan det krävs krominans för röd, grön och blå färg. Krominansen skickas på en högre

frekvens än luminansen. I monitorn så står röd för 30 % av luminansen, grön för 59 % av l



för röd och grön tillsammans med luminansen. Detta gör att man kan spara bandbredd. När man

TV så kunde de gamla TV-apparaterna fortfarande fungera med den nya standarden

och det beror på att luminansen låg på en annan frekvens än krominansen.

Olika typer av överföringar signalen men det finns andra typer av överföringar idag. Många är säkert

bekanta och här kommer lite kort fakta om dessa:

Innehåller alla komponenter inkluderat ljud Tre separata kablar. Luminans, R-Y, R-B

mponenter i samma signal ljudet ligger separat Luminans och krominans ligger separat vilket ger en bättre signal än t.ex. komposit.

Standard för datorer En standard som ofta används för att koppla datorer till LCD- eller plamsa

både digitalt och analogt. Digital överföring till plasma och projektorer m.m. HDMI klarar en mycket hög

Displayteknik: CRT CRT är en gammal teknik som har blivit utbyt i vardagshemmet. CRT används fortfarande i vissa



elektroner emitterar. Elektronerna accelereras igenom en potensskillnad mellan katod och anoden.


riktning. Efter att elektronen fått sin fart och riktning träffar de den svartvita fluorescera

40

TV och då räcker det inte bara med att skicka en signal för ljusstyrka

Krominansen skickas på en högre

frekvens än luminansen. I monitorn så står röd för 30 % av luminansen, grön för 59 % av luminansen



ör att man kan spara bandbredd. När man

apparaterna fortfarande fungera med den nya standarden

signalen men det finns andra typer av överföringar idag. Många är säkert

Luminans och krominans ligger separat vilket ger en bättre signal än t.ex. komposit.

eller plamsa-TV, finns

Digital överföring till plasma och projektorer m.m. HDMI klarar en mycket hög

CRT är en gammal teknik som har blivit utbyt i vardagshemmet. CRT används fortfarande i vissa



ereras igenom en potensskillnad mellan katod och anoden.


fluorescerade skärmen.

Färg CRT

Till skillnad från den svartvita CRT använder den färgade CRTn en skuggmask. Vakuumtuben är

nästintill uppbyggd som i den svartvita CRT tillskillnad att den använder 3

Skuggmask

Skuggmasken som är den stora skillnaden

fungerar så att den leder elektroner till rätt pixel

så att inte elektronen som skulle visa grönt träffar

den blåa pixeln.

Trinitron

Det finns olika varianter och ersättninga

skuggmasken. En är Trinitron en uppfinning från

SONY. Fördelen med denna teknik är att man får

en bättre bildkvalitet men på bekostnad av en

högre kostnad.


nästintill uppbyggd som i den svartvita CRT tillskillnad att den använder 3 elektronacceleratorer.

Skuggmasken som är den stora skillnaden

fungerar så att den leder elektroner till rätt pixel

så att inte elektronen som skulle visa grönt träffar

Det finns olika varianter och ersättningar till

skuggmasken. En är Trinitron en uppfinning från

SONY. Fördelen med denna teknik är att man får

en bättre bildkvalitet men på bekostnad av en

41


elektronacceleratorer.

42

In Line

In Line är en blandning mellan Trinitronrör och

skuggmask. Det heter In Line på grund av att

elektron acceleratorerna ligger på en rad.

Displayteknik: Platta skärmar

TFT/LDC

En LCD skärm är uppbyggd i olika lager där vi

hittar underst en lysskälla, därefter kommer

et polariserande filter som polariserar ljust.

Ljuset kommer nu till ett lager av flyttande

kristaller. Dessa kristaller styrs av olika

komponenter som lägga olika spänningar på

en skilda pixlar(avdelningar i kristallerna ),

detta gör vid olika spänningar släpper

kristallerna ut olika mycket ljus för varje enskild pixel.

Detta görs av att kristallerna reducerar polarisationen i

ljuset eller låter ljuset förbli polariserat. Desto mindre

polarisation desto mer ljus kommer släppas igenom i ett

senare lager. Färgfiltret som ligger efter kristallerna är

uppdelade i varje pixel i ”sub-pixels”(under- eller del-

pixel) där det finns en röd, blå och en grön pixel. Dessa tre

del-pixlar lyser upp olika mycket beroende på hur mycket

huvud-pixel har fått instruktioner att de ska göra. Sista

lagret är själva glasytan vi ser när vi kollar på skärmen och

den reflekterar inkommande ljus och stoppar inifrån

kommande ljus som fortfarande är polariserat. Det följer

att om en del av skärmen ska vara svart på ett specifikt

område så blir inte ljuset avpolariserat i kristallagret vilket

gör att sista lagret inte släpper ut något ljus.

+ Ger en ljusstark bild

- Svårt att få svarta delar riktigt mörka och LCD skärmar blir väldigt varma.

43

Gas Plasma

Plasma skärmar är också uppdelade i olika lager.

Först har vi en bak och front panel vilka mellan

sig skapar elektrisk spänning när aktiverad.

Dessa paneler har elektroder som kommer att

skapa spänningen till andra lagret vilket är där

alla pixlar befinner sig. Varje pixel är uppdelade

i 3 under-pixlar, varje pixel har en blå, grön eller

röd under-pixel. Under-pixlarna har olika

blandningar som ger olika färger. I varje under-

pixel finns fosforgas som när den joniseras av

spänningen bild plasma. I denna process

uppkommer ljus(även UV-ljus). Beroende på vilken pixel som ska lysa så läggs spänningen olika på

olika delar av skärmen. Kontrollsystemet som bestämmer den varierande spänning kan på så sätt

välja vilken färg som kan lysa på varje enskild pixel. Sist har vi glasytan där bilden kommer att vissas.

Det är svårt att få en stark ljusstyrka på dessa skärmar på grund av att det inte går att ladda varje

pixel hur mycket man vill.

+ Kan få svarta delar riktigt svarta

- Man inte få någon ljusstark bild

Jumbotron

En jumbotron är förmodligen de stora skärmarna på husväggarna du ser reklam på. Dessa är

uppbyggda med CRT-lampor (cathode ray tubes). Varje pixel kan vara uppbyggd på olika sätt ett

exempel är en 4 x 4 cm pixel med 4 blå, 8 röda och 8 gröna CRTs. För att kontrollera vilken färg och

vilken pixel som ska lysa sitter det en dator och organiserar allt.

Displayteknik: Projektion

CRT-projektion

CRT-projektion fungerar så att vi har tre projektioner en i varje

färg grönt, blått och grönt. Så man kan tänka sig att vi har tre

lager av ljus, där det som ska vara blått eller mindre blått

projiceras av den blåa projektion osv. med de andra färgerna. När

alla olikas färger träffar filmduken blandas färgerna och bildar

den färgen man var ute efter.

LCD system

DLP

DLP har för varje pixel en spegel som ändras

för hur mycket ljus som ska ut just för den

pixeln från ljuskällan. Sen kommer ljuset till ett

roterande färgfilter som ger ut bilde

färger. Hjulet snurrar så snabbt så det man ser

är en korrekt bild.

LCoS/D-ILA

Displayteknik: Projektion

projektion fungerar så att vi har tre projektioner en i varje

färg grönt, blått och grönt. Så man kan tänka sig att vi har tre

lager av ljus, där det som ska vara blått eller mindre blått

a projektion osv. med de andra färgerna. När

alla olikas färger träffar filmduken blandas färgerna och bildar

Använder man sig av en ljuskälla som delas in i tre färger

av olika speglar som sedan kommer till sin re

LCD. Vid LCD så samlas allt och projiceras till en rätt bild.

DLP har för varje pixel en spegel som ändras

för hur mycket ljus som ska ut just för den

pixeln från ljuskällan. Sen kommer ljuset till ett

roterande färgfilter som ger ut bilden i olika

färger. Hjulet snurrar så snabbt så det man ser

Fungerar som LCD förutom att man

använder LCoS istället för LCD. Vi får

ökad fyllnadsgrad på så sätt men vi

tappar ljusstyrka på grund av att vi

reflekterar ljuset.

44

Använder man sig av en ljuskälla som delas in i tre färger

av olika speglar som sedan kommer till sin respektive

LCD. Vid LCD så samlas allt och projiceras till en rätt bild.

Fungerar som LCD förutom att man

använder LCoS istället för LCD. Vi får

ökad fyllnadsgrad på så sätt men vi

tappar ljusstyrka på grund av att vi

45

Korrigeringar Färgkorrigerar, linjetäthet, scan size och fokus kan man korrigera på sin skärm via inställningar på

skärmen, till hjälp kollar man på olika bilder på skärmen som vi ser här under. De inställningar man

ska justera för att ändra utseendet på skärmen är blå-, grön-, rödfärg, gamma, svart och vit färg.

Mäta ljus Hur man mäter ljus från en skärm görs igenom att observera och mäta ljusflöde, ljusstyrka,

belysningsstyrka, luminans och ljusutbyte. Till hjälp använder men sig av olika mallar. Under oss ser vi

några exempel. Därefter mäter man upp ljuset med olika instrument.

Sampling och filter För att vi ska kunna behandla ljud såväl som bild i en dator så krävs det att vi gör om de analoga

signalerna till digitala. Sättet vi gör detta kallas sampling. Sampling innebär att vi delar upp den

analoga signalen i små bitar som vi sedan representerar med ettor och nollor. För att kunna göra

detta så måste vi bland annat bestämma hur många sådana bitar vi ska ta från den analoga signalen

varje sekund. Vi delar alltså upp den analoga signalen i ett visst antal ”samples” per sekund och

räknar ut medelvärdet för varje sådan sample.

För att kunna räkna ut vad medelvärdet för varje litet sample är så måste vi även sätta en högsta och

lägsta gräns för den digitala signalen. Detta gör vi eftersom ett digitalt värde endast kan anta ett visst

antal värden. Till exempel så kan en fyra bitars digital signal endast innehålla värden mellan 0000 och

1111, alltså bara 16 olika värden. Och eftersom en analog signal kan anta vilket värde som helst så

måste vi definiera vilket analogt värde som ska representeras av det digitala värdet 0000 samt vilket

högst analoga värde som ska representeras av 1111(för en 4-bitars signal) ska vara.

46

Analog och digital signal

En analog signal är tidskontinuerlig och amplitudkontinuerlig. Vilket innebär att den kan anta vilket

värde som helst hur ofta som helst.

En digital signal är tidsdiskret och amplituddiskret. Vilket innebär att den kan anta ett nytt värde ett

visst antal gånger varje sekund. Samt att värdena den kan anta är begränsade.

En sak som är värd att notera är att en digital signal som kopieras blir identisk med sitt original till

skillnad från analoga signaler som alltid ändras vid kopiering.

Vad finns det då för fördelar med en digital signal?

Fördelarna med en digital signal är

förutom att det krävs för att kunna ta in

signalen i datorn så har digitala signaler

den fördelen att brus och fel i signalen inte

påverkar något förrän

signal/brusförhållandet blir allt för stort.

Tillskillnad från en analog signal som

gradvis blir sämre ju mer ”fel” som finns i

signalen så ändras inte kvalitén på signalen

i det digitala fallet då antalet fel ökar.

Problemet med digitala signaler

Ett problem som uppstår med digitala signaler är att distorsionen ökar då amplituden på signalen

avtar. Detta gör att t.ex. en ljudsignal som är tyst inte låter som den analoga motsvarigheten. Ett

annat problem som uppstår är att det tar tid att arbeta med digitala signaler. Detta gör att det blir en

kort fördröjning om man t.ex. behandlar en digital signal med ett digitalt mixerbord.

Digitala signaler kan sparas både elektriskt i t.ex. USB-minnen, magnetiskt i t.ex. hårddiskar samt

fysiskt i t.ex. DVD-skivor vilket är en stor fördel vid produktion samt kopiering.

47

Sampling

När en digital signal ska samplas så uppstår det ett problem om man tar för få värden. Som man ser

här i bilden till höger så kan värdena bli helt fel om frekvensen med vilken man tar samples är för låg.

Regeln man i stort följer är

att frekvensen man tar

samples med ska vara

dubbelt så stort som den

högsta frekvens som

signalen man samplar har.

Detta kallas

samplingskriteriet.

Sampling kan ske både i en

dimension (ljud), två

dimensioner (bild) samt tre

dimensioner (video).

Vikningsdistortion/Aliasing

Ett fel som uppkommer ibland när man försöker till exempel registrera en digital bild av ett rastrerat

original. Felet uppstår i detta exempel om samplingstätheten legat nära rastertätheten i bilden. Felet

resulterar i ett så kallat moiré-mönster. För att motverka detta kan man montera ett så kallat anti-

aliasing filter framför sensorn i kameran. Detta filter är dubbelbrytande och projicerar då två

tättliggande bilder på sensorn. Man använder två sådana här filter för att totalt projicera fyra

separerade bilder på sensorn. Dessa bilder är förskjutna både horisontellt samt vertikalt med ett

avstånd på ca 3-10µm vilket motsvarar ca avståndet mellan två pixlar. Enkelt förklarat så dämpar

filtret de högra frekvenser som i bilden som orsakar moiré-mönstret.

Ett annat sätt att motverka vikningsdistortion är att översampla. Detta innebär att man samplar med

en mycket högre frekvens än man annars behöver. Om man gör detta så inte bara minskar risken för

vikningsdistortion utan även så låter det oss använda mindre branta filter och

kvantiseringsbruset(det brus som orsakas av att signalen består av steg istället för en slät kurva)

fördelas över ett större frekvensområde.

48

Lågpassfilter

Ett lågpassfilter är ett filter som används vid arbete

med signaler. Det släpper igenom de låga

frekvenserna i en signal men blockar de höga

frekvenserna. Gränsen mellan vad filtret tycker är en

låg respektive hög frekvens är linjär. Var denna linje

börjar och dess lutning är det man är intresserad av

då man använder ett lågpassfilter. Man vill kanske

t.ex. att filtret släpper igenom alla frekvenser under

500Hz men börja släppa igenom redan vid 600Hz.

Kvantisering

Kvantisering är det vi gör med den analoga signalen då vi gör

om den till digitala steg. Ett problem uppstår då vi vill

representera negativa värden. Eftersom binära tal endast är

positiva så får vi hitta på något trick. Tricket man använder är

låta det första siffran bestämma om talet är positivt eller

negativt. 0 får representera positiva tal och 1 negativa tal.

Digital – Analog omvandling

Sättet man omvandlar digitala signaler tillbaka

till analoga är genom ett sådant här resistornät.

Antalet strömbrytare/resistor kombination

representerar varje bit i det digitala talet. Man

lägger helt enkelt till en speciell resistor för

varje etta som talet består av. Resistansen i

hela nätet ändras då och man får en unik

spänning för varje digitalt värde.

De fel som kan uppstå vid D/A omvandling är

ifall det är något fel i resistornätet. Andra problem kan vara ifall resultatet inte är linjärt. Det blir då

svårt att beräkna och få ut rätt värden på utsignalen. Det bildas då alltså oönskad distorsion i

utsignalen.

Sampling av färg

Ett sätt att spara bandbredd är att utnyttja att våra

ögon inte är lika känsliga för ändringar i färg som vi

är för ändringar i intensitet. Vi kan då till exempel

sampla illuminansen varje bild medan vi samplar

färgen endast varannan (4:2:2 i bilden bredvid). En

annan idé är att sampla som 4:2:2 men skippa att

sampla färgen på varannan rad, detta kallas 4:2:0.

Ett sätt att spara bandbredd är att utnyttja att våra

liga för ändringar i färg som vi

är för ändringar i intensitet. Vi kan då till exempel

sampla illuminansen varje bild medan vi samplar

färgen endast varannan (4:2:2 i bilden bredvid). En

annan idé är att sampla som 4:2:2 men skippa att

annan rad, detta kallas 4:2:0.

Detta utnyttjas vid standarden för komponent

video där vi samplar de olika färgkanalerna med

6.75MHz men samplar luminansen med 13.5MHz.

49

Detta utnyttjas vid standarden för komponent

video där vi samplar de olika färgkanalerna med

6.75MHz men samplar luminansen med 13.5MHz.

50

Produktion och Distribution

51

Processer i film- och TV-produktion

Effekter och trick

När man arbetar med film och TV så finns det olika metoder och trick att utnyttja för att åskådaren

ska få ut en maximal upplevelse. Något som begränsar upplevelsen när man kollar på TV är att man

själv reglerar ljudstyrkan vilket gör att det blir svårare att utnyttja varierande ljudnivåer för att skapa

effekter, man tvingas att hålla ljudnivåerna kring en bestämd nivå. Det man ofta gör är att få liknande

effekt som när man är på en biograf är att ha tystnad innan en stor smäll för att tittarens öron ska ha

ställt in sig på tystnad för att sedan chockas. På en biograf kan man istället variera ljudstyrkan fritt för

att skapa samma effekt.

Bildmässigt finns det också många trick att ta till. En filmkamera har bara ett konstrastomfång på

1:60 till skillnad från ögats 1:2 000. Denna begränsning I kameran gör att man måste ta till speciella

knep för att få bilden som önskat. Det kan också vara fördelar med den dåliga kontrasten. Det är inte

ovanligt att man gömmer “skurkar” i mörka skuggor, detta skulle aldrig gå i verkligheten

Mediers hållbarhet

Den film som används idag är väldigt lik den film som alltid har använts. Detta gör att det är lätt att

spela gamla filmer i moderna maskiner. En annan viktig fördel med filmen är att den har en extremt

bra hållbarhet. Under rätt färghållanden så som temperatur och fuktighet så kan den hålla i 500 år.

Video har till skillnaden från film mycket stora kompatibilitetsproblem. Ett videoformat som

användes för ett par år sedan kan det vara svårt att spela upp idag. Dessutom så är livslängden

betydligt sämre än för filmen. Digitala lagringsmedium kan ha så dålig livslängd som 10 år. Fördelen

med digitala medier så som DVD:er är att de går att kopiera utan förändrad kvalitet till skillnad från

analoga medier.

Magnetbandet

Magnetbandet har använts länge nu och har ofta fungerat bra men det finns nackdelar så som

klippning, brus och det har även varit problem att kopiera dem. Klippning innebär att det inte finns

tillräkligt mycket magnetiskt pulver för att beskriva ljud med en hög amplitud och därför klipps dessa

av och ljudet blir dåligt. Det ljudet går aldrig att återskapa om klippning uppstått.

Vid kopiering av magnetband kan det uppstå ett slags eko som kommer före det verkliga ljudet.

Genom att bakspola bandet så kommer ekot efter det verkliga ljudet vilket låter betydligt mer

naturligt.

Film- och TV-produktion

Film kostar ungefär 100 gånger mer än TV-produktion vilket också syns i den lägre standarden i TV.

Lägre kostnader betyder också sämre personal vilket har gjort att många i Tv-branschen inte stannar

längre än 3 år. Förr hade till exempel programledare en betydligt bättre utbildning och kunde därför

också jobba mera bakom kameran. Film har ofta mycket högra kompetenskrav och det är också en

anledning till att det kostar mer.

52

Filmer är ofta dramaturgiskt helt annorlunda uppbyggt än bland annat nyhetsmedier.

Film inleder med två mindre händelser för att det sedan komma till en större händelser, detta följs av

två mindre händelser för att avsluta med den absolut största. Nyhetsmedier däremot inleder med de

största nyheterna och tar sedan mindre och mindre spännande nyheter. Detta gör de eftersom att

om det skulle komma en mycket viktig nyhet under sändningstiden så kan man ersätta de mindre

spännande nyheterna.

Enkameraproduktion

Detta är den enklaste typen av produktion och har som förstått bara en kamera. Det är inspelning

och överspelning till redigeringen som kräver teknisk kompetens. I övrigt krävs det konstnärlig

kompetens så som redigering, ljudeffekter, musik, ljudmixning och grafik. När alla har arbetat med

materialet så skall det sedan spelas över till ett distributionsmedium.

Multikamerainspelning

Detta är en produktionstyp som ofta används vid skeden som inte kan avbrytas så som sport och

andra stora evenemang. Detta är dyrare och mer tekniskt krävande.

53

Filmproduktion, äldre process

Fördelen med denna process är att den är kostnadseffektiv. Men den anses ofta vara förlegad.

Källkodning Sampling sker i tre dimentioner: horisontellt, vertikalt och temporalt. Om man samplar med en

frekvens som är minst dubbelt så hög som signalen så kan man fulständigt återskapa signalen från

sampeln (icke-förstörande sampling). Vid återskapandet används då signalen med lägs frekvens som

matchar samplingen. För att inte behöva sampla för mycket kan man använda ett lågpassfilter för att

ta bort de aldra högsta frekvenserna i signalen och då komma undan med en lägre samplings

frekvens (anti-vikningsfilter eller anti-aliasing filter). Då samplen ska översättas till en digital

representation uppstår kvantiseringsfel eftersom den digital delen har en begränsad finhet och

måste då avrunda till närmaste tillgängliga värde. Finheten bestämms i förväg efter vad som önskas,

högre finhet (flera bitar data, bits) tar mer plats. Ett exempel är ett grå-vitt spektrum där man kan se

skarpa kanter där det borde vara en mjuk övergång, det beror på en otillräcklig upplösning och man

har då tvingats avrunda samplen.

Färgkomponenterna R G B kan omvandlas till luminans/krominans Y, Cb, Cr.

Luminansens komponenten: Y = 0.3R + 0.1B + 0.6G

Krominans, halv upplösning: Cb = B-Y & Cr = R-Y

54

Stillbildskodning Kompressionsmetoderna är uppdelat i två huvudsakliga delar: förlustfri kompression och Icke

förlustfri kompression.

Förlustfri kompression

Utnyttjar kunskap om signalens egenskaper, så som vanligt återkommande symboler. Kompressionen

blir vanligtvis omkring 2-5 gånger och beror på entropin, dvs. slumpmässigheten i bilden.

Entropi beräknas genom S ∑ i2b4 log@ i2b4z där funktionen p ger sannolikheten för att ett symbol

ska förekomma. Målet vid val av kompresions model är att välja den modell som ger en entropi så

nära som möjligt den som återfinns i orginalet, där den optimala modellen ger samma entropi värde.

En modell som kan åstakomma detta är Huffmankodning men då krävs det att symbolernas

sannorlikhet är symetriskt föredelade och inte varierar vilket i praktiken sällan är fallet, men den är i

många fall en effektiv modell i alla fall. Principen den bygger på är att tilldela den mest

förekommande symbolen med den kortaste koden, den näst mest förekommande med de näst

kortaste koderna, osv. Andra modeller man kan använda för att ge en låg varians av symboler är

aritmetisk kodning och att kombinera symboler. Ofta kan likheter utnytjas, så som att närliggande

pixlar ofta är liknande, och då istället koda variationen. När väl en låg variation har uppnåtts kan man

minska mängden data genom att utnyttja prediktion där den följande symbolen gissas baserat på

tidigare kända symboler, jämföra gissningen med originalet och koda korrektionen som behövs.

Detta kan baseras på tidigare symboler i samma rad men också symboler på tidigare rader då två

närliggande pixlar på olika rader kan likna varandra lika mycket som om de var på samma rad. Detta

kallas 1-dimensionell respektive 2-dimentionell prediktering.

Icke förlustfri kompression

Här utnyttjas istället för kunskap om signalen, kunskap om hur betraktaren upplever objektet. Här

kan istället kompression variera kring 4-30 gånger. Till detta används förfiltrering så som lågpassfilter

eller omsampling (minska bildstorlek) som då leder till förlorad data. Andra metoder är

färgrumskonversion, transformkodning (t.ex. DCT) och valet av kvantisering. En vanlig

bildkomprimerings standard är JPEG som använder förljande steg: färgrumskonversion till Y, Cb, Cr,

följt av beräkning av DCT för 8x8 pixlar block för minskad varians (avrundnings fel), där efter

kvantiseras DCT koefficienterna (kvantiseringsfel), 2-dimensionell prediktering av DC koefficienter,

Zig-Zag avläsning av AC koefficienter (förvrängning av bilddetaljer) variabellängdkodning av data

innehållande nollor samt Huffmankodning av övriga data.

DCT (Diskret Cosinus Transform) block

och dessa väden kvantiseras sedan med hjälp av en standard matis för JPEG. Denna matis är

anpassad till det mänskilga ögats känslighet och används för att sortera bort värden som ögat inte

kommer att sakna. Efter detta steg innehåller matrisen ett större värde i övre vänstra

kallas DC koefficient, kring detta ligger att antal mindre värden, AC koefficienter, följt av nollor.

Denna matris kan då sparas med en varierande längd beroende på antalet AC koefficienter vilket ger

mycket mindre data att spara.

Kodning av rörliga bilderNär övergången till rörliga bilder görs så öppnas ytterligare en dimention i och med detta införs två

begrepp: inter- & intra-kodning. Inter

kodning utnyttjar redundans mellan bilde

ökade mängder data, det går visserligen att spara varje ruta som en

det stora insparningar att göras. En enkel teknik är att istället för att ha efterföljande bild anvä

sk. skillnadsbild som utgörs av skillnaden till nästa bild. Ofta är det områden i bilder som inte ändras

mellan varje ny bild, dvs. den delen behövs inte lagras flera gånger om, istället används

skillnadsbilder.

En annan metod är att använda

fyrkanter som kan röra sig mellan bilderna och därefter spåra hur ett motiv rör sig i bilden och

anpassa fyrkanterna till detta. När detta väl är gjort så kodas en röreslevektor som beskriver hur just

den fyrkanten röra sig genom biden, för snabbare rörelser, så som i sport scener, krävs längre

vektorer. Problemet med detta är att det är mycket prestanda krävande.

Även i den temporala dimentionen kan

man utnytja prediktion, här dessutom från

två håll. Dels används framåtprediktion

men också bakåtprediktion,

använder en bild innan (I) och en bild efter

(P) för att gissa vad som hände där

emellan (B), om något finns i bilden efter

) block- kodning transformerar värderna inom små block (JPEG 8x8)

tiseras sedan med hjälp av en standard matis för JPEG. Denna matis är


kommer att sakna. Efter detta steg innehåller matrisen ett större värde i övre vänstra



liga bilder När övergången till rörliga bilder görs så öppnas ytterligare en dimention i och med detta införs två

. Inter-koding utnyttjar redundans inom en bild (

kodning utnyttjar redundans mellan bilder (temporalt). Den extra dimmentionen innebär också

, det går visserligen att spara varje ruta som en individuell stillbild men här finns

det stora insparningar att göras. En enkel teknik är att istället för att ha efterföljande bild anvä

som utgörs av skillnaden till nästa bild. Ofta är det områden i bilder som inte ändras


En annan metod är att använda rörelsekompensering vilket går ut på att dela upp bilderna i



en fyrkanten röra sig genom biden, för snabbare rörelser, så som i sport scener, krävs längre

vektorer. Problemet med detta är att det är mycket prestanda krävande.

Även i den temporala dimentionen kan

man utnytja prediktion, här dessutom från

framåtprediktion

dvs. man

) och en bild efter

) för att gissa vad som hände där

), om något finns i bilden efter

55

transformerar värderna inom små block (JPEG 8x8)

tiseras sedan med hjälp av en standard matis för JPEG. Denna matis är


kommer att sakna. Efter detta steg innehåller matrisen ett större värde i övre vänstra hörnet som



När övergången till rörliga bilder görs så öppnas ytterligare en dimention i och med detta införs två

koding utnyttjar redundans inom en bild (spatiellt) och intra-

Den extra dimmentionen innebär också

stillbild men här finns

det stora insparningar att göras. En enkel teknik är att istället för att ha efterföljande bild använda en

som utgörs av skillnaden till nästa bild. Ofta är det områden i bilder som inte ändras


vilket går ut på att dela upp bilderna i



en fyrkanten röra sig genom biden, för snabbare rörelser, så som i sport scener, krävs längre

som inte var där innan borde det kommit in i bilden där emellan. I

utan ska vara helt korrekta, P-bilden skapas utifrån den närmast föregående P

bilden skapas utgående från närmast föregående och efterföljande I

En vanlig kodning för rörlig bild är MPEG

utspridd variant är MPEG2 som använder bakåt och framåt prediktering. dvs. I, P och B frames, en

rörelsevektor per 16x16/8x16 block (field/frame adaption) me

kodning av DCT koeff. samt enkel prediktion för DC och rörelsevektorer. I jämförelse med MPEG1 är

v2 nyare men även den gammal (10 år), klarar interlace, har högre flexibilitet, håller ett systemlager

och klarar högre bandbärädd (2

passa dåtidens tecknik som vra mycket klenare än dagens, det finns nyare varianter så som MPEG4

som klarar av mycket mer avancerade och mer välutvecklade metoder vilket get bä

mindre storlek. Problemet med MPEG4 är att det är kopplat till ett dyrt och svårt licens avtal som

beror på antal användare och utnyttjad tid, jämfört med MPEG2 som bara har en engångskostnad

per tillvekad avkodare.

Synkronisering av bild Synkronisering av bild och ljud innebär att man tajmar ljudet med bildspelet i film/TV.

Ett sätt man kunde göra det på förr i tiden var att man hade

en motor som var kopplad till både bildkameran och

ljudkameran, vilket betyder att de spelar in

hastighet. På så sätt kunde man få ljudnegativ och

bildnegativ som stämde exakt överens med varanda, och

man kunde sammanställa dem och få en film där ljud och

bild var synkroniserade.

Pilotton

När bandspelaren senare gjorde entré, och man började

in ljud på band så behövde man komma på ett nytt system

för att synkronisera ljudet med bilden, eftersom bandspelarna

saknade synkronmotorer och saknar som bekant

perforeringshål. Det resulterade i att pilottonen, eller

styrtonen, utvecklades. Pilottonen är en växelspänning på

0,75 till 1,5 volt som alstras i en liten generator som är

förbunden med drivaxeln i filmkameran. Pilottonens uppgift

är att följa antal bilder per sekund som kameran filmar med.

Om antalet bilder per sekund ändras så följer pil

som inte var där innan borde det kommit in i bilden där emellan. I-bilder hela bilder som inte skapas

bilden skapas utifrån den närmast föregående P

bilden skapas utgående från närmast föregående och efterföljande I- eller P-bild. För att inte förlora

allt för mycket kvallité så tillåts max 15 bilder innan

nästa I-bild, dvs. en GOP (Group of Pictures

längd 15. För att slippa buffra extra mycket data så

skickas bilden som anväds för bakåtprediktering innan

bilderna som predikteras, detta illustreras till vänster.

nlig kodning för rörlig bild är MPEG som finns i flera varianter som har utvecklats under åren. En


rörelsevektor per 16x16/8x16 block (field/frame adaption) med varierbar längd, 2D variabel längd



andbärädd (2-15 Mbit/s). Dessa två varianter utvecklades för länge sedan för att


som klarar av mycket mer avancerade och mer välutvecklade metoder vilket get bä



Synkronisering av bild och ljud Synkronisering av bild och ljud innebär att man tajmar ljudet med bildspelet i film/TV.

Ett sätt man kunde göra det på förr i tiden var att man hade

en motor som var kopplad till både bildkameran och

ljudkameran, vilket betyder att de spelar in i samma

hastighet. På så sätt kunde man få ljudnegativ och

bildnegativ som stämde exakt överens med varanda, och

man kunde sammanställa dem och få en film där ljud och

bandspelaren senare gjorde entré, och man började spela

in ljud på band så behövde man komma på ett nytt system

för att synkronisera ljudet med bilden, eftersom bandspelarna

saknade synkronmotorer och saknar som bekant

perforeringshål. Det resulterade i att pilottonen, eller

onen är en växelspänning på

0,75 till 1,5 volt som alstras i en liten generator som är

förbunden med drivaxeln i filmkameran. Pilottonens uppgift

är att följa antal bilder per sekund som kameran filmar med.

Om antalet bilder per sekund ändras så följer pilottonens

56

ilder hela bilder som inte skapas

bilden skapas utifrån den närmast föregående P- eller I-bild och B-

bild. För att inte förlora

lité så tillåts max 15 bilder innan

Group of Pictures) med

längd 15. För att slippa buffra extra mycket data så

skickas bilden som anväds för bakåtprediktering innan

bilderna som predikteras, detta illustreras till vänster.

som finns i flera varianter som har utvecklats under åren. En


d varierbar längd, 2D variabel längd



15 Mbit/s). Dessa två varianter utvecklades för länge sedan för att


som klarar av mycket mer avancerade och mer välutvecklade metoder vilket get bättre kvalité med



Synkronisering av bild och ljud innebär att man tajmar ljudet med bildspelet i film/TV.

57

frekvens efter och ändras också. Pilottonen kan sägas fungera som osynliga perforeringshål.

Ljud på filmremsa

Låt oss studera bilden till höger:

Den yttersta raden, på båda sidor, innehåller SDDS-ljudet

(SDDS är ett ljudformat som brukar användas inom bio-film).

Det prickiga som syns är en bild av ljudsignalen (men på bilden

är prickarna förstorade så att de ska synas bättre). Om man

rör sig inåt på filmremsan så kommer man till perforeringarna

och Dolby Digital-ljudet som finns mellan dem. Fortsätter man

ännu längre in så ser man två analoga ljudspår, och till sist,

längst in innan själva bildrutan, så finns tidkoden som

synkroniserar DTS-ljudet. DTS-ljudet ligger nämligen separat

på en CD-skiva, och det är denna som man synkroniserar med

bilden.

Till vänster är en mer detaljerad bild, det är en förstorad

bild av en filmremsas ljudinnehåll. Om man tittar noga så

kan man se Dolby Digital-loggan i mitten av DD-

ljudinformationen

Tidkod (Timecode)

Tidkod är ett system som används för att numrera bildrutor, ungefär som man brukar numrera

filmrutor med nummer i kanten. Det skapades på 70-talet, och syftet var att man skulle kunna

redigera videoband. Tidkod är väldigt bra eftersom man på så sätt kan identifiera varje unik bildruta,

vilket annars hade varit svårt eftersom man på ett videoband inte kan se någon information om de

individuella bildrutorna.

Tidkod är en hjälpsignal som spelas in på videobandet,

och består utav en åttasiffrig kod, där varje bildruta får

en unik kod tilldelad. Koden är på formen:

”HH:MM:SS:FF”, där H står för timme, M står för minut, S

står för sekund, och F står för Bildruta (Frame).

Kodformen kallas för Binary-coded Decimal (BCD), och

sträcker sig från ”00:00:00:00” till ”23:59:59:29” (FF

varierar beroende på bildfrekvensen).

Det finns även något som heter Burnt-in Timecode (BITC), vilket innebär att tidkoden bäddas in i

bildinformationen, vilket helt enkelt innebär att tidkoden inte kan tas bort från bilden.

58

Dropframe tidkod

I 25Hz video och 24 Hz film så är bildfrekvensen ett heltal, och i dessa system så överensstämmer

tidkod-tiden exakt med den verkliga tiden.

När USA en gång i tiden gick över till färg-TV så var amerikanerna tvungna att minska bildfrekvensen i

sina system (60Hz och 30Hz) med en faktor 77777 (vilket ger 59,94 Hz respektive 29,97 Hz). Detta

eftersom det uppstod störningar mellan ljud-, färg- och skannigsfrekvenserna. De lägre

bildfrekvenserna betyder däremot att tidkod-tiden går lite långsammare än den verkliga tiden, och

det är här dropframe kommer in i bilden. Dropframe är nämligen en teknik som används för att

tidkod-tiden ska överensstämma med verklig tid. Det fungerar genom att man hoppar över två

tidkoder varje minut förutom den tionde minuten ( 00, 10, 20, 30, 40, osv.). Dropframe uppnår inte

en exakt överensstämmande realtid, men kommer väldigt nära. Vid en frekvens på 7

77 bilder/s så är

resultatet efter 24 timmar att tidkod-tiden ligger efter med bara 86,4 ms.

Motsatsen till dropframe är nondropframe och är helt enkelt tidkod-tekniken som används när man

inte använder dropframe, dvs vid heltalsfrekvenser. För att skilja på de två så brukar man använda

semikolon framför ”FF” när man vill visa att en tidkod använder dropframe, och vanligt kolon när det

är nondropframe.

Exempel på skillnaden mellan dropframe- och nondropframe-tidkod:

LTC och VITC

Tidkod spelades från början in som ett ljudspår i kanten

på videobandet. Detta kallas för LTC, vilket förr stod för

Longitudinal Timecode, men som senare kom att stå för

Linear Timecode. P.g.a vissa begränsningar kunde man

inte avläsa tidkoden vid väldigt långsam bandhastighet

eller när bandet helt stoppats. Detta ledde till att man

började spela in tidkod i videosignalen, i det sk övre

släcket av videobandet, som höga (vita) och låga (svarta)

nivåer.

Denna teknik kallas för Vertical interval Timecode (VITC),

och möjliggör avläsning av tidkod när badhastigheten är väldigt lånsam eller när bandet helt stannat.

Nackdelen med VITC är att det inte går att avläsa tidkoden när videobandet snabbspolas, men genom

att kombinera de två teknikerna så kan man uppnå 100% avläsningssäkerhet.

Nondropframe Dropframe

59

Projektplanering Vid varje projekt så krävs det mycket planering innan själva arbetet kan starta. Det kan vara allt från

att bestämma vilken kamera man ska använda, till vart scener ska spelas in, till problemet att välja

personal. Planeringen är viktig för att kunna lägga fram en budget för produktionen. Det kan kosta

hundratusentals kronor om man hyrt utrustning, lokaler, statister och annan personal och sen

märker när det är dags att filma att man glömt något viktigt som gör att man inte kan filma.

Projektplaneringen för en film- eller TV-produktion kan se ut på olika sätt men innehåller oftast alltid

dessa punkter:

- Idéutveckling

- Manus

- Ekonomi

- Avtal – Rättigheter

- Produktionsmetoder

- Produktionsteknik

- Ateljéinsatser

- Administration och Ledning

- Uppföljning

Idéutveckling

Denna del går ut på att man tar fram en idé om vad resultatet av produktionen ska mynna ut till. Man

försöker visualisera hur produktionen ska bli, utan att gå in på manus och andra detaljer. Man

försöker även se till att alla i produktionen gör samma film/program och inte har olika bilder av vad

slutresultatet ska vara. Man bestämmer varför man gör produktionen, vad målet ska vara samt tar

fram ett koncept.

Manus

I samband med att man skriver manuset så skapar man utöver text och dialog även storyboards.

Detta gör man så att skådespelare och annan personal ska snabbt och enkelt se hur det är tänkt att

den aktuella scenen ska se ut. Storyboardsen kan vara allt från enkla streckgubbar till mer

avancerade koncept bilder som i detalj visar exakt hur det ska se ut. I samband med att manuset

behandlas så gör man även ett körschema som beskriver i vilken ordning man kan filma alla scener.

T.ex. om man har tio scener i en skola så kan det vara smart att filma alla de scenerna vid samma

tillfälle så att man slipper flytta personal och utrustning till platsen en gång till vilket kostar pengar.

Ekonomi

Ekonomin för produktionen är ofta det som främst bestämmer kvalitén på en produktion. T.ex. Sagan

om Ringen filmerna skulle inte vara särskilt spännande om man inte hade råd med specialeffekter.

Det man börjar göra när det gäller ekonomin är att skriva avtal och fixa offerter på allting. Man

fastställer hur mycket man tror saker kommer att kosta och hur mycket pengar man har att använda.

När man satt ramarna för budgeten så gäller det att prioritera var man ska lägga pengarna. Ska

hjälten i filmen få spränga sönder en Ferrari eller räcker det om han åker en Volvo? Man lägger fram

en förkalkyl i början och senare även en efterkalkyl.

Avtal – Rättigheter

I en produktion så är det ofta ett stort antal i personalen där alla ska ha lön. Man måste då lägga

fram ett system så att alla har klara avtal över hur mycket de ska arbeta och vad de ska göra för att få

60

betalt. Men det är inte bara personalen som kostar utan även hyrning av lokaler, utrustning, rekvisita

och mycket annat. Här är det viktigt att skriva avtal så att man helt plötsligt inte står där utan

kameror på grund av att kontraktet hade gått ut.

Andra saker man kan behöva tänka på är att kontrollera att man får alla rättigheter som krävs för att

få använda den musik och de bilder som man tänkt sig. Det kan bli väldigt kostsamt om skivbolag

märker att man använt deras musik utan lov.

Produktionsmetoder

Med produktionsmetoder menar man i vilken form man ska utföra projektet. Ska det vara en

flerkamera uppställning i en studio eller ska det vara en enkamera produktion på en platsinspelning?

Det är sådant man måste bestämma sig för innan man kan börja filma. Man kan även behöva fundera

kring om man ska använda filmkameror eller videokameror samt ifall produktionen är linjär(t.ex.

intervju eller fotbollsmatch) eller Icke linjärt(t.ex. långfilm)

Produktionsteknik

Detta är helt enkelt vilka tekniker man ska använda. Vilken inspelningsteknik är mest lämplig att

använda? Vilken redigeringsteknik vill personalen helst använda? Hur ska vi göra med

ljudbearbetningen? Man måste även tänka på hur filmen/resultatet ska distribueras. Det är stor

skillnad på en film som är ämnad för att ses på bio och en som ska visas i en mobiltelefon.

Ateljéinsatser

För att skapa en bra film så krävs det att man har kunnig personal som kan skapa snygga dekorer och

rekvisita. Man måste även ha personal som har hand om sminkning och fixar kläderna som

skådespelarna ska ha på sig. Man måste även ha folk som arbetar med grafiken och övriga saker som

kan tänkas behövas för att produktionen ska kunna genomföras.

Administration och ledning

I en produktion är det viktigt att alla vet vem de ska gå till om de har några frågor. Man måste veta

vem som bestämmer och därför är det viktigt att ha ett par personer som organiserar alla personer

på produktionen. Dessa personer har även i uppgift att skapa en produktionsplanering som all

personal kan följa. Utöver detta så måste det finnas folk som har i uppgift att hitta personal för alla

områden. Det kan vara olika personer som anställer de olika grupperna av personal. T.ex. är det

speciella personer som ansvarar för castingen, alltså vilka skådespelare som ska spela vilken roll.

Administrationen måste även sköta bokningar och beställningar av allt som kan tänkas behövas och

det är även dem som tar de slutgiltiga besluten och sätter deadlines.

Produktionsplan

Produktionsplanen för en produktion består av tre delar:

- Föraktivitetsplan

- Inspelningsplan

- Föraktivitetsplan

Dessa planeringar ska innehålla alla detaljer som kan behövas. Det kan vara allt från bemanningen

varje dag till exakt vilken utrustning som krävs och exakt när den behövs.

61

Produktionsprocessens struktur

Så här ser processen ut från start till slut, i stora drag:

- Idé

- Audiovisuellt Utvecklingsarbete

- Godkännande / Idébeslut

- Produktionsteknisk analys

- Produktionsplan

- Kalkylering/Budgetering

- Godkännande/Produktionsbeslut

- Detaljplanering

- Genomförande/Produktion

- Godkännande/Leverans

- Arkivering/Uppföljning

Lagringsteknik

Problem idag

Lagringen idag är en intressant fråga med diverse problem och gynnsamma förhållanden. Problemen

är bland annat lagringsbeständigheten, vi vet inte var vi ska lagra våra media om 50-100 år och i och

med att den nya tekniken ständigt blir sämre och sämre på långvarig lagring kommer detta att var ett

problem redan om 30 år. En temporär lösning på detta problem är s.k. migrering, d.v.s. en

kontinuerlig process där man flyttar information mellan hårddiskar. Men säkerhetsfrågan är också e

viktig fråga, om man lagrar all information på samma hårddisk kan år av arbete och

informationssamlande förstöras av en enda vattenskada. Detta innebär dock att företags

säkerhetskopiering tar upp kilometer, ja t.o.m. mil av lokalytor.

Standarder

Idag finns det väldigt många olika standarder på optisk avläsning. Den

första CD-tekniken hette CD-DA. Detta stod för Compact Disk – Digital

Audio. Här började man med standarden att beskriva teknologier i

diverse färgböcker, Red Book är namnet på den bok där denna teknik

står beskriven och är idag grunden för all vår CD-teknik. Några år efter

det kom yellow book, som beskriver CD-ROM – teknologien och Red

Book accepterades som officiell standard 1986. Sen dess har tekniken

blivit ytterligare förfinad genom fler tekniska färgdokument, här är en kort listning:

Bok Teknik Tillkomstår

Red Book CD – Audio 1981

Yellow Book CD – ROM 1984

Orange Book CD – R ?

Green Book CD - i 1994

Blue Book Multisessionformat 1995

CD – skivans fysiska dimensioner och egenskaperDet är fortfarande red-book vi vänder oss till för att få detaljerna om CD

något som är ännu högre i CD-ROM och CD

Längst ut på skivan är ett område som kallas Lead

in. Detta lagrar skivans TOC, Table of Contents och

fungerar som index åt skivan genom att skapa

tidskoder som ger skivan information om hur alla

spår förhåller sig. Inget spår får vara kortare

fyra sekunder och det får max finnas 99 spår på

skivan.

Därefter ligger själva ljudinformationen på skivan, om som man nu kan förstå avläses skivan inifrån

och ut. Längst ut på skivan ligger området som kallas Lead Out, och det består av digital tystna

att lyssnaren ska förstå att skivan är slut.

Det finns också en kod på skivan som

definerar den likt böckernas ISBN. Denna

kallas ISRC, och denna kod lagras i subkodens

Q-kanal (vi kommer senare till vad subkod och

Q-kanal är). Exakt vilken natur de

information har kan man se i bilden här till

höger.

CD-skivans tillverkning

En skiva formas genom att ta en plastdeg, som oftast är av materialet polykarbonat, och pressa den

till en platta. Det blir små djup i denna skiva, men som man kan se i

själva djupet på

skivan utan

”platåhoppen” som

ger avläsaren

information och

omvandlas till en

binär etta när

avläsaren gör om

inläsningen till binära

data.

skivans fysiska dimensioner och egenskaperbook vi vänder oss till för att få detaljerna om CD-skivans fysiska dimensioner.

Skivan är ungefär 1,2 mm tjock och dess centrumhål

har en diameter på 15 mm. Det är ytterst viktigt att

centrumhålet är exakt centrerat då det är mycket små

marginaler vid avläsningen av skivan och

avläsningshastigheten brukar ligga mella 1,2

ROM och CD-R/W, ungefär 50 gånger så hög.

Längst ut på skivan är ett område som kallas Lead

in. Detta lagrar skivans TOC, Table of Contents och

fungerar som index åt skivan genom att skapa

tidskoder som ger skivan information om hur alla

spår förhåller sig. Inget spår får vara kortare än

fyra sekunder och det får max finnas 99 spår på


Längst ut på skivan ligger området som kallas Lead Out, och det består av digital tystna

att lyssnaren ska förstå att skivan är slut.

Det finns också en kod på skivan som

definerar den likt böckernas ISBN. Denna

kallas ISRC, och denna kod lagras i subkodens

kanal (vi kommer senare till vad subkod och

kanal är). Exakt vilken natur denna unika

information har kan man se i bilden här till


till en platta. Det blir små djup i denna skiva, men som man kan se i bilden här nedanför så är det inte

62

skivans fysiska dimensioner och egenskaper skivans fysiska dimensioner.

Skivan är ungefär 1,2 mm tjock och dess centrumhål

diameter på 15 mm. Det är ytterst viktigt att

centrumhålet är exakt centrerat då det är mycket små

marginaler vid avläsningen av skivan och

avläsningshastigheten brukar ligga mella 1,2 – 1,4 m/s,


Längst ut på skivan ligger området som kallas Lead Out, och det består av digital tystnad för


bilden här nedanför så är det inte

63

Tillverkningen av CD-skivan fortsätter med att man lägger på ett skikt aluminiumoxid på

fördjupningarna på skivan. Detta då det är en laser som avläser skivan vilket innebär att man behöver

en stark reflektion när laserstrålen träffar skivmaterialet. Ovanpå detta läggs ett 10-30 mikrometer

skyddande lager lack och slutligen läggs skivetiketten på. Denna struktur på CD:n gör att skivan blir

som mest känslig för skada ovanifrån.

CD – skivans avläsning

Avläsningen av en CD-skiva sker inifrån och ut, till skillnad från en LP där det görs utifrån och in. Som

tidigare sagts så är det små marginaler själva avläsningen rör sig på, ett ”hål” i skivan (som är själva

information för avläsningen) är ca 0,5 mikrometer i bredd, 0,8 – 3,5 mikrometer lång och har runt 1,6

mikrometer mellan varje spår. Detta medför att mycket att läsarens konstruktion är till för att få en

så stor precision som möjligt på avläsningslasern.

Själva avläsningssystemet är uppbyggt med en laser

längst ner. Härifrån skickas en ljusstråle som först går

förbi ett prisma. Detta prisma reflekterar ljusstrålen till

en foto-detektor, vilket ger själva inläsningen av

informationen som registreras. Sen går lasern genom

en lins, en fokusspole styrd av en magnet och

ytterligare en lins, allt för att fokus ska bli så maximerat

som möjligt.

Fokuserings och radialservo

Servokretsarna ligger i spelaren för att se till att dels laserstrålen är i fokus på CDn samt att se till att

CDn rör sig på ett mjukt sätt.

Det går att räkna ut mängden data man får ut av servosystemets korrigering genom att helt enkelt

plussa ihop alla element i sensorn. Man får dess fokus genom att ta a+b – c-d och dess spår genom

att ta fram a – f.

64

Signalbehandlingen

Signalbehandlingen i CD-skivan är en lite komplicerad historia, men här görs ett försök att definiera

den. Varje ljudsample i stereo är två byte långt (16 bitar) och i stereo har ett komplett ljudsample

både spår för höger och vänster öra. Alltså består ett komplett ljudsample av 32 byte. Nu grupperar

man signalen i något som kallas ljudramar. Varje ljudram innehåller sex stereosamplingar, alltså är en

ljudram 6 x 32 = 192 bitar = 24 byte. Härifrån införs beteckning ljudsymbol, som är ekvivalent med

beteckningen byte.

Nu utför man ett steg i kodningen som kallas

interleaving, det innebär att symbolerna sprids ut

över tidsaxeln så att de inte har samma inbördes

ordning längre.

Nu utförs själva CIRCn. Först omvandlas en

stereosampling (som är 32 bitar) till fyra symboler

(som då blir åtta bitar stora var).

Nu fördröjs vartannat symbolpar i ljudramen med

två byte, skickas genom en korskoppling och får

därigenom en omkastad ordning mellan de 12

individuella symbolparen. Nu genereras också ett

första paritetsblock, fyra byte stort, som kallas Q.

Paritetsblock är tilläggskod som gör att man kan se var fel uppstår. Ett paritetsblock kommer att

hamna efter de första 12 symbolerna och efter att ljuddatan genomgått liknande

omkodningsprocesser igen får den ytterligare ett paritetsblock placerat i slutet av ljuddatan. Även en

byte subkod läggs till i början av ljudramen. Nu har alltså den 24

byte stora ljudramen blivit 33 byte stor.

Detta var CIRC förklarad extremt förenklad, men nu läggs ytterligare

koder till i form av styrkoder. På CD-Audio har man styrkoderna P &

Q även om det finns fler styrkoder på andra CD-format. Styrkoderna

läggs till med längden 1 byte i början av varje korrigerad dataram.

Detta är dock en väldigt begränsande mängd data för att kunna

utläsa något konkret, så man läser in subkoden som kanaler istället

när man avkodar ljudinformationen. Man läser alltså av själva

styrkoderna på ”tvären” medan ljudspåren läses av normalt.

DVD

”Digital Video Disc”, senare officiellt namngiven

”Digital Versatile Disc”. Grundläggande principen för

DVD är att de har två substrat istället för CD-

AUDIO:s enda, och varje sådant lager är 0,6 mm

tjockt. DVD kan då lagra 4,7 GB per lager. Man har

utvecklat både teknik för dubbel mängd lager och

lagring på båda sidor om skivan, som tillsammans fyrdubblar den redan existerande kapaciteten.

65

På en dvd – skiva använder man inte TOC som på CD – AUDIO, utan man använder RSPC-block. Man

använder sig av varje sektors unika nummer för att peka ut information på skivan. En sektor går

ungefär att jämföra med en ljudram hos CD – AUDIO. På DVD använder man sig av ESM-modulering

(Eight-to-sixteen modulation) som gör varje 8-bitars byte till sexton bitar. Detta för att se till att det

inte bildas flera ettor eller nollor i följd, så kallad ”jittering”. I vanlig CD använder man EFM, 8-14,

men ESM ger bättre jitterprestanda.

Magnetsik lagring När det gäller klassiska videoinspelningar så är maxfrekvensen vi kan spela in beroende av

hastigheten av hur snabbt bandet läses in av inspelningshuvudet samt gapet mellan de två polerna

på inspelningshuvudet. Detta kan sammanfattas i följande matematiska formel: Bfè w@

Anta nu att vi har trumman som matar fram bandet. Den har oftast fyra knoppar som bildar ränderna

på bandet. Om vi vet mängden knoppar, mängden varv cylindern färdas varje sekund och längden på

varje rand så kan vi räkna ut hastigheten på bandet. Tar vi vanliga värden får vi 4 x 240 varv/s x 4.12

cm 3955 cm/s 13.19 Mhz (Om man sätter in värdena i formeln ovan och använder

standardvärden).

Tittar man på en videotrumma så kan dess

diameter användas för att räkna ut dess spårlängd

(ungefär). I första fallet är diametern 62 mm. 62 x π

= 194 mm och spårlängd

@ .

När man läser av bandet har man infört en vinkel

som praktiskt leder till en dämpning av högre

frekvenser. Detta kallas för ”Azimuthvinkel” och

beräknas so m den sammanlagda vinkeln mellan de

två olika vinklarna som har bildats i läshuvudplanet.

Överhörnings-dämpning är den separation som

uppstår mellan kanaler. Överhörning är ett fenomen som mäts i decibel och ju högre överhörningen

66

är ju mer monotekniskt är systemet. Ju lägre detta värde är desto bättre anpassat är det för

stereosändning. Ett stort problem med video var att man fick mycket bättre uppspelningskvalité ju

högre inspelningsfrekvensen var. Tyvärr är den tillgängliga inspelningsfrekvensen begränsad. Detta

löstes med något som kallas frekvenstransponering.

Poblemet med inspelning på video är att vi har

signaler mellan 30 Hz och 4’200’000 Hz. Detta

bildar ett ratio på 1:14000000 vilket är som spela

in en slagborr och en viskning samtidigt.

Med frekvensmodulation skickar man in

videosignalen, som max får vara 42 MHz, och en

annan signal på 8.6 MHz. Den bärande signalen

modulerar antingen frekvensen eller amplituden

hos originalsignalen. Dessa signaler bildar

tillsammans en signalstyrka som ligger mellan

4.4 – 12-8 Mhz. Här är skillnaden mellan största

och minsta signalstyrka mycket mindre, ratiot

ligger på 1:3, vilket är en klar förbättring.

Servon

Det finns olika servon som reglerar hastigheterna i videospelaren. Trumservot reglerar

videohuvudenas hastighet när de läser av bandet. Under inspelning kontrollerar den videons

horisontella synkpulser för att se om det spelas upp rätt spår för varje ruta film. Under uppspelning

så jämför trumservot antingen med den uppelade videon själv, eller en utomstående referens för att

se till att rätt spår spelas upp.

Capstan servot försöker istället se till att bandet spelas upp med en konstant hastighet. Här jämförs

under inspelningen servots regelbundna hastighet med de inkomna vertikala pulserna från videon.

Vid uppspelning jämför servot liksom trumservot med en utomstående referens för den uppspelade

videons vertikala synkpulser för att se till att rät hastighet uppnås.

Bandlagring

Det finns flera standarder för inspelning på band, här följer några ur ”D”-klassen:

• D1

I D1 standarden spelas bildinformationen in

på båda ändarna av spåret medan ljud spelas

in I mitten för att undvika skador som lätt

inträffar på kanterna. Azimuthvinkeln är 0.

67

• D2

D2 har liknande egenskaper som D1, fast här

spelas istället ljudet ut i kanterna och bilden in i

mitten. Azimuthvinkeln är 15+15 = 30 grader.

• D6

Väldigt annorlunda mot D1 och D2 då det har strukturen för datainspelning, inte bara video. Informationen är lagrad i klusters om 8 bitar och här ligger ljudet i första och sista klustret medan mittendelen innehåller bilden. Udda spår har krominansinformationen, de jämna ger luminansen.

• DVC

Följer strukturen för digitala format, först kommer

området ITI som innehåller styrkoder, följt av

ljudinformation, följd av bilden för att till sist ge

subkoden.

Digital Video Broadcasting (DVB) DVB är en samling av öppna standards för digital TV. Med digital TV har det öppnats fler möjligheter

än vad traditionell TV gjort. Nu kan användaren interagera med sändningen, du kan beställa film,

spela spel, ha tillgång till TV-guider m.m. via sin TV. Idag finns det flera olika sätt att ta i mot digitala

sändningar alla har sina fördelar och nackdelar.

68

Först behövs DVB - och MPEG 2 -

systemen förklaras. DVB systemet

är uppbyggt först med att bild och

ljudet komprimeras, efter det så

läggs datainformation till. När bild,

ljud och data ska skickas iväg

multiplexerar3 man dess strömmar.

Sändningen av strömmarna kan ske

på tre sätt: antingen via kabel,

satellit eller marksänt. När sändningen kommer fram till mottagaren så demultiplexerar och avkodar

man strömmen som sedan kan spelas upp på TV:n. För MPEG 2 systemet har vi på avsändarsidan en

video och ljudkodare som skickas till en system kodare där synkroniseringen görs av en PES syntax.

Kodarnas jobb är att

komprimera bild, ljud och

data så att de tar mindra

platts. På mottagarsidan

behandlas signalen på

samma sätt som på

avsändarsidan förutom att

nu går det åt andra hållet.

Felfilter & Funktioner

• Randomisering handlar om att man delar upp data av varje bild som sänds t ex om vi har fem

bilder som skickas iväg ligger data om bild ett i bild 1, 2, 3, 4 och 5. Det gör att om vi förlorar t

ex bild fyra så kommer inte hela bild fyra förloras helt utan vi kommer förlora lite data om

alla bilder. Randomisering gör så att inte vi förlorar en del av sändningen utan bara en del av

det avsnittet den delen som gick förlorat ligger nära till, det gör att hela bildupplevelsen

flyter på bättre.

• Reed Solomon kod hjälper signalen från skurfel.

• Faltnings kod är en mattematisk sannolikhetsfördelnings för att

rätta till linjer så att de blir skarpa.

• QPSK är den digital moderations schema

som modifierar data efter referensen som

ligger i signalen, helt enkelt en

fasmodellering. Bilden närmast till höger

representerar en fas och varje röd fyrkant

en QPSK - symbol som representeras av två bitar.

• QAM bilden längst bort till höger illustrerar 64 QAM

3 Multiplexering är när man samlar flera strömmar ihop till en enda ström

69

• Skyddslucka är att man skickar

signalen i omgångar, och mellan dem

har vi skyddsluckan. Funktionen är att

om vi får ett reflektions fel4 så

kommer inte den fördröjda signalen

accepterad och bortrensad.

TV via bredband

TV via bredbandet mottas via ett IP nätverk där det finns olika källor till sändningen t ex direktsänt, ”Video on demand” eller olika lokala TV-stationer. Källorna har alla sina sätt att skicka in sägningen till nätverket, några använder DVB-S, andra IRDs sen finns det många fler sätt. Det sätt som är effektivt är dock att man får in sägningen direkt från ett annat IP nätvärk. Nu när sägningen kommer in i IP nätverket görs den om till MPEG-2 och skickas sedan till mottagaren som kommer att kunna använda formatet direkt i sin dator/TV. Sättet att titta på TV via bredbandet har sina fördelar. Vi får ett lägre ”Bit Error Rates5” än vad vi skulle om vi använde någon av de gamla TV sändningsmetoderna. Det används ett till sätt att minska data förlusten och det kallas ”Forward Error Correction” som tilllåter informationen att gå flera vägar, möjliggör att om en väg sängs eller avbryts så går informationen en annan väg i nätverket. Nackdelar är att bredbandets bandbred inte är så stort, så frågan är om det blir fler och fler som använder detta sätt kommer bandbredden att räcka till?

TV via Satellit

TV via satellit kan användas i första hand på tre sätt, först

är det ”Direct broadcast satellite”(DBS) är satelliten sänder

direkt till mottagaren, eller så får en lokal TV-station

sändningen från satelliten och de skickar vidare den via

maksänd TV till mottagaren eller så skickas sändningen till

en ” headend” (fungerar som en hubb) som

vidarebefordrar sändningen till mottagaren via kabel.

En satellits bandbred ligger oftast från 27 MHz till 50 MHz. Nu när det gäller digital TV så sänder

satelliten formaten MPEG och DVB-S. Under underutveckling finns även ett nytt format DVB-S2 som

kan sända flera MPEG-2 ljud och video strömmar, detta är till för HDTV kräver ett större data flöde.

4 Reflektions fel är då två kanaler överlappar varandra. Detta menas med att man ser en svag bild av den andra

kanalen överlappa den kanalen man ser på 5 Data förluster

70

Föredelen med att se på TV via satellit är att men slipper reflektions fel. De felen man emellertid kan

uppleva är ett svagt brus i bilden. Detta kommer ifrån att sändningen har färdats en lång sträcka och i

och med det kan viss information störas. Dess utom kan inte alla se på satellit TV om de inte har en

klar vy från parabolen till satelliten.

Marksänd TV

Denna sändning sänds över radio frekvenser med hjälp av multiplex vilket ger möjligheten att sända

flera kanaler på en och samma frekvens. Formatet som sänds här i Europa är DVB-T och till detta

används en metod som heter Ortogonal frekvensdelningsmultiplex (OFDM). OFDM används i både 64

eller 16 QAM6 där 64 QAM kan sända mer information. HDTV emellertid kräver mer dataöverföring

vilket gör att två nya format (MPEG-4/AVC)håller på att ta över.

Fördelarna med detta system är att bildkvaliteten är bra överlags likaså när man har en låg

signalstyrka. Vi kan också få fler kanaler i en och samma digitalsändning. Emellertid har marksänd TV

problem med reflektions fel. Detta försöker man lösa igenom att ha små pauser i sändningen så att

reflektionerna sak tunnas ut. Användaren upplever dock inget avbrott i sändningen. En annan

nackdel är att det tar lite längre tid att byta kanal tillskillnad ifrån andra systemen.

Kabel

Kabel – TV (DVB – C) är som marksänd – TV baserat på 64 QAM som kan gå med både högre och

lägre moder. Bildhastigheten ligger på cirka 38.5 Mbits/s

6 Quadrature Amplitude Modulation ser till att data sänds på två bärvågor

71

Sammanställning av olika sändnings alternativ

TV-standarder

Som man kan se på bilden ovan så använder inte alla världens länder samma TV-system. Det betyder,

enkelt förklarat, att en TV-apparat från USA inte skulle fungera i Sverige eftersom man i Europa

72

använder ett annat system. (Detta behöver inte nödvändigtvis stämma då vissa TV-apparater kan

klara av flera system)7.

NTSC

National Television System Committee var det första kommersiella TV-systemet som togs fram, och

används idag i länder som USA, Kanada, Japan, Mexiko m.fl.

Det bestod i början av 30 bilder/s, men fick senare ändras till 29,97 bilder/s (60 halvbilder/s blev

59,94 halvbilder/s) eftersom man gick över till färg-TV. Varje bild är uppdelad i 525 linjer, men bara

475 av dessa är aktiva linjer, dvs bildlinjer (Detta bör undersökas närmare eftersom det på Wikipedia

och andra hemsidor står att det är 480 eller 486 som är antalet aktiva linjer). Färgbärvågen

(frekvensen som färgen sänds ut i) ligger på ungefär 3,58 MHz. En TV-kanal i NTSC kräver en total

bandbredd av 6 MHz.

+ Enkel avkodare - Problem med färgstabilitet. + Nästan flimmerfri bild - Dålig upplösning

NTSC brukar skämtsamt kallas för Never The Same Color just p.g.a. att systemet har problem med

färgstabiliteten (som för övrigt beror på fasförskjutningsfel, dvs signalen ändras mellan sändare och

mottagare). På NTSC-TV-apparater är det därför vanligt med en knapp som är märkt ”HUE” med

vilken man kan ställa in färgen själv för att få korrekta färger.

PAL

Phase Alternating Line är ett TV-system som används i större delen av världen. Det består utav 25

helbilder/s (50 halvbilder/s) där varje bild är uppdelad i 625 linjer. Det är dock bara 575 av dessa som

är aktiva linjer, dvs linjer som utgör bilden. De resterande linjerna används till annat. Färgbärvågen

ligger på ca 4.43 MHz.

+ Inga problem med färgstabilitet - Komplicerad avkodare + God upplösning - Flimrig bild

Fasfel i överföringen av signalen är inte något stort problem för PAL-systemets färgstabilitet.

Korrekta färger återges ändå, dock med mindre mättnad.

SECAM

Séquentiel couleur à mémoire som förkortas SECAM är TV-systemet som utvecklades av

fransmännen. Det liknar PAL-systemet eftersom även det utnyttjar 625 linjer per bild, och där

bildfrekvensen är 25 bilder/s (50 halvbilder/s). En lite avvikande sak är att färgbärvågen är inte är en

enda våg utan två vågor, en för rött (4,41 MHz) och en för blått (4,25 MHz).

+ Enkel avkodare - Flimrig bild + God upplösning - Olämplig i produktion

- Störning från färgbärvåg i ofärgade partier

7 http://www.220-electronics.com/tv/lcd.htm

73

I SECAM sänds färgen sekvensiellt på varannan linje, och för att kunna avkoda matas signalen genom

en fördröjningsledning, dvs ett minne. Det är även därifrån namnet kommer. Séquentiel couleur à

mémoire betyder nämligen ”Sequential Color with Memory”.

Omvandling mellan systemen

Det är enkelt att omvandla mellan PAL och SECAM eftersom de har så stora likheter. Det enda som

behöver omkodas är färgen. Det är dock svårare att omvandla dessa två system till NTSC då de inte

liknar varandra så mycket. Det är alltså en ganska komplicerad process.

HDTV

Det finns två standarder som används inom HDTV. Det ena är 720p (progressive), och det andra är

1080i (interlaced). Dessa

format syns till höger.

Vid progressive scan visas alla

linjer på en och samma bild

vilket kräver mycket

bandbredd medan interlaced

delar upp linjerna i två delar

och återger dem på skärmen

så snabbt att det ser ut som

att linjerna sitter ihop, vilket

kräver mindre bandbredd.

Documents

Bild- och Videoteknik - Massachusetts Institute of …...7 Kamerans tidiga historia Kameran har sitt ursprung långt tillbaka i tiden, även om de då var långt ifrån dagens kameror