当前课程知识点:计算机文化基础 > 第3课:数字世界中形形色色的“数” > 数码相机是如何“计算”出一张数字照片? > 照相机如何感知世界
如今我们都在探讨
如何在大数据中
精准的生活
要让生活数据化
前提是要先让
生活的方方面面数字化
所以
今天的主题是
数字化世界中的
形形色色的数
我们不仅要让计算机
识数会计算
而且还要让它
识字会看图能听音
虽然这些都是带引号的动作
但是
只有这样
才能对我们生活的方方面面
进行计算
那么
这怎么实现呢
我们来看
第一步
就是要让传感器技术
帮助计算机感知
人类生活的各方面
首先
计算机
通过各种各样的传感器
将自然界中的那些
非电量的物理量
转换成电信号
比如温度 色彩 压力等等
经过去噪声
放大
预处理
等等这样一些操作以后
就变为可用的
模拟信号
什么是模拟信号呢
我们来看
这一类电信号
它在时间和数值上
都具有连续性
也就是在任何瞬间的任何值
它都具有意义
那么
要被计算机识别并处理
就需要经过一个叫作
A/D转换的一个步骤
Analog to Digital
也就是指的是
从模拟信号
要转换成数字信号
转换成数字信号
将是一个什么样的变化呢
与模拟信号正好相反
数字电信号
它在时间上
和数值上都表现出了
离散性
不连续
而且是跳变的
注意
在这个数值上
一旦它的精度确定以后
所有的信号
数值的大小
都是该精度的倍数
所有对于这些
介于在这个精度倍数之间的这些数值呢
它只能以精度的倍数来表示
也就存在了一个误差
那么我们就有了这样的一个认识
如果用数字信号来表示模拟信号
就应该在时间轴上
获取尽量多的信号
同时提高数字轴上的精度
这样就能够不断的逼近
连续的模拟信号
这个概念和思路
将会在后面的内容中
不断地被强调
计算机处理完成后的结果
一旦需要让人们感知到的话
就必须要把这数字信号
再一次转换成模拟信号
再进行功率放大后
才能够真正的驱动实际的执行装置
将数字信号转换成
人类能够感知到的
各种各样的物理量
比如让音箱放出音乐
就是这样的一个过程
这里
我们介绍到的模拟
和数字这两类电信号
对于有些专业的同学来说
将会在后续的
模拟电路和数字电路课程中
继续深入探究
我们选择数码相机
是如何工作的
这样的一个角度
来了解计算机
是如何将图像
进行数字化的
我们知道
人类之所以能够感知周遭景物
是因为我们拥有一套视觉系统
这些景象
正是通过我们的眼睛映射
并让我们的大脑
产生视觉感受
我们现在谈论的自然界
是人类能够感知到的自然界
相比鸟类拥有的视觉系统
人类眼中的地球家园
要逊色的很多
数码相机
就像人类的眼睛一样
镜头就类似我们的角膜
和晶状体
而光圈
就相当于我们的瞳孔
感光元器件
就等同于我们的视网膜
物体上的光线
经过光圈
经过镜头
最终打到了我们的感光元器件上
这就像光线
经过我们的角膜
从瞳孔进入
再经过晶状体的折射
通过玻璃体
到达了我们的视网膜
刺激了我们视网膜上的感光细胞
让它产生兴奋
这些兴奋
经过视觉神经
就传到大脑的视觉中枢里
产生了视觉
人也就看到了物体
所以呢
人对视觉的完成
需要这么几个必要的要素
首先要有光
要有对象
要有健康的眼睛
它负责成像的质量
最后呢
还要有健康的大脑
它负责视觉感知的形成
这四个要素缺一不可
类似的
在我们的数码相机里边
相机内置的微处理器
MPU
就类似我们的大脑
而图像传感器就代替了我们的视网膜
那好
我们来看一下
图像传感器
是如何记录图像的
我们来看这幅图
我们看到
图像传感器的表面
被分成了若干个感光点
每个感光点
都能将光线的强弱
转换成电流的高低
光线越亮
电流的数值就越大
相反
数值就会越小
如果
我们用0到255的范围
来表示这个光线的亮度和强弱
那么最亮的白光
它就能够转换成的是1来表示
8个1
如果用16进制
那就是FF
而最暗的光线
就意味着没有光
也就是黑色
我们用0来表示
图像传感器的感光点越多
记录的物体图像细节呢
它就越丰富
比如我们经常看到的
一台数码相机
它有一个很重要的参数
叫有效像素
举一个例子
若这台数码相机
它的有效像素是1600×1200
那就说明
在这台相机里边配置的
图像传感器
在横向
它有1600个感光点
而在纵向
它布置了1200个感光点
这样一计算下来
那么在整个面积上
它就排列了
192万个感光点的这样一个阵列
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