به طور خلاصه تفاوت تصاویر دیجیتال و آنالوگ این است که در یک تصویر آنالوگ سطوح مختلف روشنایی و رنگ ها را می بینیم که به طور کلی پیوسته است و به تعداد زیادی تکه های کوچک تقسیم نمی شود.

اما تصاویر دیجیتال به یک ماتریس یا آرایه ای از عناصر کوچک تصویر یا پیکسل ها تقسیم می شود.

تصویر آنالوگ چیست؟

یک تصویر معمولی (آنالوگ) که توسط دوربین، تلسکوپ، میکروسکوپ یا سایر ابزارهای نوری و الکترونیکی گرفته میشود، آرایه ای از سایه ها و تن رنگ های مختلف را نمایش میدهد. تصاویر ویدئویی تولید شده، زیر مجموعه ای از تمام تصاویر ممکن است که شامل طیف گسترده ای از شدت روشنایی ( از تاریکی به روشنایی) و طیف از رنگها که می تواند هررنگ قابل تصور باشد.

تصاویر پیوسته از طریق دستگاه های نوری و الکترونیکی آنالوگ تولید می شوند که دقیقا داده های تصویر را با چندین روش ضبط می کنند، مانند یک دنباله نوسان های سیگنال الکتریکی یا تغییرات  شیمیایی یک امولسیون فیلم که به طور مداوم در تمام ابعاد تصویر تغییر می کند.

تصویر دیجیتال چیست؟

برای اینکه یک تصویر پیوسته یا تصویر آنالوگ توسط یک کامپیوتر پردازش یا نمایش داده شود، ابتدا باید به یک فرم قابل خواندن کامپیوتر یا فرمت دیجیتال تبدیل شود. این فرایند به تمام تصاویر بدون توجه به مبدا و پیچیدگی  و اینکه آیا آنها به صورت سیاه و سفید (خاکستری) یا رنگ کامل وجود دارند اعمال می شود.

از آنجاییکه تصاویر خاکستری به نحوی ساده تر توضیح داده می شوند، در بسیاری از مباحث زیر به عنوان یک مدل اولیه عمل می کنند. برای تبدیل یک تصویر آنالوگ به یک فرمت دیجیتال، تصویر آنالوگ به مقدار روشنایی منحصر به فرد، از طریق دو فرآیند عملیاتی با عنوان نمونه برداری و کوانتیزه تبدیل می شوند.

تفاوت تصاویر دیجیتال و آنالوگ چیست؟

برای اینکه به طور واضح تفاوت تصاویر دیجیتال و آنالوگ را بفهیمیم از یک عکس کمک گرفتیم. در تصویر بالا از سمت چپ تصویر آنالوگی  را مشاهده می کنید. پس از نمونه برداری در یک آرایه دو بعدی (شکل وسط)، شدت روشنایی در نقاط خاصی در تصویر آنالوگ ضبط می شود و سپس در طول فرایند کوانتیزه تبدیل به اعداد صحیح می شود (شکل سمت راست).

  هدف این است که تصویر را به آرایه ای از نقاط گسسته تبدیل کنیم که هر کدام حاوی اطلاعات خاص در مورد شدت روشنایی هستند و   می توانند با یک مقدار داده دیجیتال خاص در یک مکان دقیق توصیف شوند.

تصویر خاکستری (grayscale)

یک تصویر خاکستری (grayscale)، یک تابع یا سیگنال دو بعدی مانند:(p(x,y ، که مقدار آن برابر شدت روشنایی است. xوy مختصات مکانی هستند و z شدت روشنایی: p(x,y)=z

در تصویر زیر، به هر کدام از این خونه ها یک پیکسل و ارزش آن حدود ۱ بایت یعنی مقداری بین ۰-۲۵۵ (۰=سیاه و ۲۵۵=سفید).

دوربین دیجیتال

تصاویر از کجا گرفته می شوند؟

• دوربین های دیجیتال
•  اسکنرهای MRI
• بسته های گرافیکی کامپیوتری
•  اسکنرهای بدن
• …
  

دوربین دیجیتال یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن عکس و ذخیرهٔ آن بجای فیلم عکاسی از حسگرهای حساس به نور معمولاً از نوع CCD یا CMOS استفاده می‌کند و تصویر گرفته شده توسط سنسور طی چند مرحله به حافظهٔ دوربین برای استفاده فرستاده می‌شود.ویکی

چگونه دوربین دیجیتال کار می کند؟

در این دوربین‌ها تصویر توسط یک سنسور CCD گرفته می‌شود. CCD بصورت ردیفها و ستونهایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که به هر کدام از آنها پیکسل گفته میشود.  هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است).

 هر سنسور، نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو بصورت صفر و یک) تبدیل می‌شود.

خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند.

هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.ویکی

از آنجا که تصاویر به طور کلی مربع یا مستطیل شکل  هستند، هر پیکسلی که از دیجیتال سازی تصویر حاصل می شود، با یک جفت مختصات x و y  با مقادیر خاص نشان داده می شود.  در بسیاری از موارد، محل x به عنوان شماره پیکسل نامیده می شود و موقعیت Y به عنوان شماره خط شناخته می شود. بنابراین یک تصویر دیجیتال از یک آرایه پیکسل مستطیلی (یا مربع) تشکیل شده است که یک مجموعه از مقادیر شدت روشنایی را نشان می دهد.

The sensor array

• می تواند کمتر از یک cm2 باشد
• آرایه ای از photosite است.
• هر photosite یک سطل از بار الکتریکی است.
• آنها با توجه به شدت نور شارژ میشوند.

سنسور(ccd)

هر سنسور یا پیکسل، نور  را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل میکند. اگر هر کدام از پیکسل ها را که روی ccd یا سنسور دوربین قرار دارد مانند سطل  و  نوری که از اطراف باید بگیرند مانند بارش باران بدانیم، آنگاه پیکسل دارای نور یا  بار الکتریکی را photosite گویند.

نتیجه گیری

در این مقاله برای اینکه تفاوت تصاویر دیجیتال با آنالوگ را متوجه شویم، در ابتدا تصاویر دیجیتالی و تصاویر آنالوگ به صورت جداگانه تعریف کردیم، سپس نحوه ی کارکرد دوربین دیجیتالی را توضیح دادیم.

در صورت داشتن سوال با درخواست از طریق دیدگاه با سوفرا در تماس باشید

---