ডিজিটাল ফটো এবং ভিডিও ক্যামেরার জন্য CCD এবং CMOS সেন্সর। ভিডিও নজরদারি ক্যামেরার ম্যাট্রিস

সিসিডি মানে চার্জ কাপলড ডিভাইস, যা প্রথম 1960 এর দশকের শেষের দিকে উদ্ভাবিত হয়েছিল। সিসিডি ডিজিটাল মেমরিতে ছবি ক্যাপচার এবং সঞ্চয় করতে ব্যবহৃত হয়, এবং তারা বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণিত হয়েছে। সিসিডি ম্যাট্রিক্স কপিয়ার, ফ্যাক্স মেশিন, সিসিটিভি ক্যামেরা, ম্যামোগ্রাফি, ডেন্টিস্ট্রি, ক্যামেরা এবং ক্যামকর্ডারে ব্যবহৃত হয়। বেশিরভাগ ডিজিটাল ক্যামেরায় আজ ডিজিটাল ফিঙ্গারপ্রিন্ট ক্যাপচার এবং সংরক্ষণের জন্য একটি সিসিডি সেন্সর রয়েছে। সম্প্রতি, সিসিডি ক্যামেরার ব্যবহারের সবচেয়ে জনপ্রিয় ক্ষেত্র হল জ্যোতির্বিদ্যা গবেষণা।

সিসিডির ইতিহাস

1969 সালে বেল ল্যাবসে উইলার্ড বয়েল এবং জর্জ ই. স্মিথ দ্বারা চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস (CCDs) উদ্ভাবিত হয়েছিল। প্রাথমিকভাবে, বয়েল এবং স্মিথ এই আবিষ্কারটিকে একটি নতুন ধরণের কম্পিউটার মেমরি সার্কিট হিসাবে বিবেচনা করেছিলেন। সার্কিট আলোর সাথে চার্জ করা হয়, এবং সিলিকনের জন্য ধন্যবাদ, CCD আলোর প্রতি খুব সংবেদনশীল। একই সময়ে, বয়েল এবং স্মিথ জানতেন যে সিসিডি ক্যামেরার ভিতরে রাখা হলে সেরা ছবিগুলি ক্যাপচার করতে পারে। এখানে যত বেশি আলো জড়ো হবে ছবি তত পরিষ্কার এবং নির্ভুল হবে। যখন ডিজিটাল ক্যামেরা আসে, তখন আলো ক্যাপচার করার জন্য তাদের ভিতরে সিসিডি সেন্সর স্থাপন করা হয়।

সিসিডির কাজের নীতি

আজ, বেশিরভাগ ডিজিটাল হোম ক্যামেরায় একটি সিসিডি সেন্সর রয়েছে। যখন আলো একটি চেম্বারে সংগ্রহ করা হয় এবং একটি চিত্র তৈরি করার জন্য সিলিকনের উপর স্থাপন করা হয়, তখন সেন্সর আলোকে বৈদ্যুতিক চার্জ বা ইলেকট্রনে রূপান্তরিত করে, যা আলোকে একটি ডিজিটাল ছবিতে পরিণত করতে দেয়। এই প্রক্রিয়াটির সর্বোত্তম বর্ণনা হল যে ক্যামেরার শাটার খোলার পরে, সিসিডি সিলিকন আলোর সংস্পর্শে আসে, এই আলোটি ইলেকট্রনে রূপান্তরিত হয়, যা একটি ডিজিটাল সংকেতে রূপান্তরিত হয় এবং এই সংকেতটি মেমরিতে ক্যাপচার করা হয় এবং প্রিন্টে প্রদর্শিত হয়। ক্যামেরার পর্দা।

সিসিডি ক্যামেরা অপশন

সমস্ত সিসিডি ক্যামেরা কম শব্দ, উচ্চ আলো সংবেদনশীলতা এবং উচ্চ পিক্সেল গণনা সহ উচ্চ মানের প্রদান করে। সমস্ত ডিজিটাল ক্যামেরা লাল, সবুজ এবং নীল আলো নির্গত করে, তবে ছবির গুণমান নির্ভর করে আপনি যে ক্যামেরাটি কিনছেন তার মানের উপর। সিসিডি ক্যামেরায় 2:59 সিসিডি অ্যারে থাকে। একটি সিসিডি ম্যাট্রিক্স তিনটি রঙের পাঠোদ্ধার করে, প্রতিটি বর্ণকে পরের থেকে আলাদা করা আরও কঠিন করে তোলে। একক সিসিডি ক্যামেরা সাধারণত নিরাপত্তা ব্যবস্থা বা অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা হয় যেখানে সঠিক রঙের প্রয়োজন হয়। ট্রিপল সিসিডি ক্যামেরা প্রতিটি বর্ণের জন্য একটি অ্যারে প্রদান করে, চূড়ান্ত ফলাফলের জন্য আরও নির্ভুলতার অনুমতি দেয়।

বৈজ্ঞানিক উন্নয়ন

যদিও বেশিরভাগ ডিজিটাল ক্যামেরায় একটি সিসিডি ইমেজ সেন্সর থাকে, হাই-টেক সিসিডি ক্যামেরাগুলি জীববিজ্ঞান এবং অ্যাস্ট্রোফটোগ্রাফিতে খুব জনপ্রিয় এবং হাবল টেলিস্কোপে ব্যবহৃত হয়। টেলিস্কোপের মাধ্যমে শুটিং করার সময় সিসিডি ক্যামেরা আপনাকে দীর্ঘ সময়ের জন্য এক্সপোজার ধরে রাখতে দেয়। ক্যামেরা টেলিস্কোপের আইপিস প্রতিস্থাপন করে এবং এটি কম্পিউটারের সাথে সংযুক্ত। ফ্রেমগুলি দ্রুত নেওয়া হয়, তারা বিস্তৃত উজ্জ্বলতা ক্যাপচার করে এবং একটি ছবিতে একত্রিত হতে পারে। সিসিডি ক্যামেরাগুলি উপলব্ধ আলোর প্রায় 70 শতাংশে সাড়া দেয়, যা ঐতিহ্যগত ক্যামেরা রাতের আকাশে ক্যাপচার করতে পারে তার 2 শতাংশের তুলনায়। যেহেতু এই ক্যামেরাগুলি অনেক বেশি উন্নত, সেগুলির দাম $500 থেকে $10,000 পর্যন্ত।

প্রথমবারের মতো, ইলেকট্রনিক চার্জ সংরক্ষণ এবং তারপরে পড়ার ধারণা সহ সিসিডি নীতিটি 60 এর দশকের শেষের দিকে দুইজন বেল ইঞ্জিনিয়ার দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল কম্পিউটারের জন্য নতুন ধরণের মেমরি অনুসন্ধানের সময় যা ফেরাইট রিংগুলিতে মেমরি প্রতিস্থাপন করতে পারে। (হ্যাঁ, এমন একটি স্মৃতি ছিল)। এই ধারণাটি অপ্রত্যাশিত বলে প্রমাণিত হয়েছিল, কিন্তু বিকিরণের দৃশ্যমান বর্ণালীতে সাড়া দেওয়ার জন্য সিলিকনের ক্ষমতা লক্ষ্য করা হয়েছিল এবং চিত্র প্রক্রিয়াকরণের জন্য এই নীতিটি ব্যবহার করার ধারণা তৈরি করা হয়েছিল।

শব্দটির সংজ্ঞা দিয়ে শুরু করা যাক।

সংক্ষিপ্ত রূপ CCD মানে "চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস" - এই শব্দটি ইংরেজি "চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস" (CCD) থেকে গঠিত হয়েছিল।

এই ধরনের ডিভাইসে বর্তমানে ইমেজ রেকর্ডিংয়ের জন্য বিভিন্ন অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসে অনেক বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। দৈনন্দিন জীবনে এগুলো হলো ডিজিটাল ক্যামেরা, ক্যামকর্ডার, বিভিন্ন স্ক্যানার।

একটি প্রচলিত সেমিকন্ডাক্টর ফটোডিওড থেকে একটি সিসিডি রিসিভারকে কী আলাদা করে, যার একটি আলোক সংবেদনশীল এলাকা এবং একটি বৈদ্যুতিক সংকেত তোলার জন্য দুটি বৈদ্যুতিক পরিচিতি রয়েছে?

সবার আগে, একটি সিসিডি রিসিভারে এমন অনেকগুলি আলো-সংবেদনশীল এলাকা (প্রায়ই পিক্সেল বলা হয় - উপাদান যা আলো গ্রহণ করে এবং বৈদ্যুতিক চার্জে রূপান্তরিত করে) রয়েছে, কয়েক হাজার থেকে কয়েক লক্ষ এবং এমনকি কয়েক মিলিয়ন। পৃথক পিক্সেলের আকার একই এবং একক থেকে দশ মাইক্রন পর্যন্ত হতে পারে। পিক্সেলগুলিকে এক সারিতে সারিবদ্ধ করা যেতে পারে - তারপর রিসিভারটিকে একটি সিসিডি-লাইন বলা হয়, বা জোড় সারিতে একটি পৃষ্ঠ এলাকা পূরণ করা হয় - তাহলে রিসিভারটিকে একটি সিসিডি-ম্যাট্রিক্স বলা হয়।

CCD অ্যারে এবং CCD ম্যাট্রিক্সে আলো-গ্রহণকারী উপাদানের অবস্থান (নীল আয়তক্ষেত্র)।

দ্বিতীয়ত, একটি সিসিডি রিসিভারে, যা একটি প্রচলিত মাইক্রোসার্কিটের মতো দেখায়, বৈদ্যুতিক সংকেতগুলি আউটপুট করার জন্য বিপুল সংখ্যক বৈদ্যুতিক পরিচিতি নেই, যা প্রতিটি আলো-গ্রহণকারী উপাদান থেকে আসা উচিত বলে মনে হয়। কিন্তু একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট সিসিডি রিসিভারের সাথে সংযুক্ত থাকে, যা আপনাকে প্রতিটি আলোক সংবেদনশীল উপাদান থেকে এর আলোকসজ্জার সমানুপাতিক একটি বৈদ্যুতিক সংকেত বের করতে দেয়।

একটি সিসিডির ক্রিয়াকে নিম্নরূপ বর্ণনা করা যেতে পারে: প্রতিটি আলো-সংবেদনশীল উপাদান - একটি পিক্সেল - ইলেকট্রনের জন্য একটি পিগি ব্যাঙ্কের মতো কাজ করে। উৎস থেকে আসা আলোর ক্রিয়া দ্বারা ইলেকট্রনগুলি পিক্সেলে উৎপন্ন হয়। একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে, প্রতিটি পিক্সেল ধীরে ধীরে ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ হয় যে পরিমাণ আলো এতে প্রবেশ করে, বৃষ্টির সময় বাইরে একটি বালতির মতো। এই সময়ের শেষে, প্রতিটি পিক্সেল দ্বারা জমে থাকা বৈদ্যুতিক চার্জগুলি ডিভাইসের "আউটপুট" এ স্থানান্তরিত হয় এবং পরিমাপ করা হয়। এটি একটি নির্দিষ্ট স্ফটিক কাঠামোর কারণে সম্ভব, যেখানে আলো-সংবেদনশীল উপাদানগুলি অবস্থিত এবং একটি বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রণ সার্কিট।

CCD ম্যাট্রিক্স প্রায় ঠিক একই ভাবে কাজ করে। এক্সপোজারের পরে (প্রক্ষিপ্ত চিত্র দ্বারা আলোকসজ্জা), ডিভাইসের ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল সার্কিট এটিতে স্পন্দিত ভোল্টেজগুলির একটি জটিল সেট প্রয়োগ করে, যা ম্যাট্রিক্সের প্রান্তে পিক্সেলে জমে থাকা ইলেকট্রনগুলির সাথে কলামগুলিকে স্থানান্তর করতে শুরু করে, যেখানে একটি অনুরূপ পরিমাপের সিসিডি। রেজিস্টার অবস্থিত, যেখানে চার্জগুলি ইতিমধ্যেই একটি লম্ব দিকে স্থানান্তরিত হয় এবং পরিমাপকারী উপাদানের উপর পড়ে, এতে পৃথক চার্জের সমানুপাতিক সংকেত তৈরি হয়। এইভাবে, প্রতিটি পরবর্তী মুহুর্তের জন্য, আমরা জমাকৃত চার্জের মান পেতে পারি এবং ম্যাট্রিক্সের কোন পিক্সেল (সারি নম্বর এবং কলাম নম্বর) এর সাথে মিল রয়েছে তা বের করতে পারি।

প্রক্রিয়াটির পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে সংক্ষেপে।

শুরুতে, আমরা লক্ষ্য করি যে সিসিডিগুলি তথাকথিত কার্যকরী ইলেকট্রনিক্সের পণ্য৷ এগুলিকে পৃথক রেডিও উপাদানের সংগ্রহ হিসাবে উপস্থাপন করা যায় না - ট্রানজিস্টর, প্রতিরোধ এবং ক্যাপাসিটর৷ কাজটি চার্জ বন্ধনের নীতির উপর ভিত্তি করে। চার্জ কাপলিংয়ের নীতিটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্স থেকে পরিচিত দুটি অবস্থান ব্যবহার করে:

1. যেমন চার্জ একে অপরকে বিকর্ষণ করে
2. চার্জগুলি স্থির হয়ে যায় যেখানে তাদের সম্ভাব্য শক্তি ন্যূনতম। সেগুলো. অভদ্রভাবে - "মাছটি খুঁজছে কোথায় এটি গভীর।"

চলুন শুরু করি একটি MOS ক্যাপাসিটর দিয়ে (MOS হল মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টরের সংক্ষিপ্ত)। এই MOSFET এর অবশিষ্ট থাকে যদি আপনি এটি থেকে ড্রেন এবং উত্সটি সরিয়ে দেন, অর্থাৎ, ডাইলেক্ট্রিকের একটি স্তর দ্বারা সিলিকন থেকে পৃথক একটি ইলেক্ট্রোড। সুনির্দিষ্টতার জন্য, আমরা ধরে নিই যে সেমিকন্ডাক্টরটি পি-টাইপ, অর্থাৎ, ভারসাম্যের অবস্থার অধীনে গর্তের ঘনত্ব ইলেকট্রনের চেয়ে অনেক বেশি (অনেক মাত্রার ক্রম)। ইলেক্ট্রোফিজিক্সে, একটি "হোল" এমন একটি চার্জ যা একটি ইলেকট্রনের চার্জের বিপরীত, যেমন ধনাত্মক আধান.

এই ধরনের একটি ইলেক্ট্রোডে একটি ইতিবাচক সম্ভাব্যতা প্রয়োগ করা হলে কী হবে (এটিকে একটি গেট বলা হয়)? গেট দ্বারা সৃষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, ডাইইলেক্ট্রিক মাধ্যমে সিলিকন ভেদ করে, চলমান গর্তগুলিকে বিকর্ষণ করে; একটি ক্ষয়প্রাপ্ত অঞ্চল প্রদর্শিত হয় - সিলিকনের একটি নির্দিষ্ট আয়তন, সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক থেকে মুক্ত। সিসিডিগুলির জন্য সাধারণ অর্ধপরিবাহী স্তরগুলির পরামিতিগুলির সাথে, এই অঞ্চলের গভীরতা প্রায় 5 μm। বিপরীতে, আলোর ক্রিয়ায় এখানে যে ইলেকট্রনগুলি উৎপন্ন হয়েছে তারা গেটের দিকে আকৃষ্ট হবে এবং সরাসরি গেটের নীচে অক্সাইড-সিলিকন ইন্টারফেসে জমা হবে, অর্থাৎ একটি সম্ভাব্য কূপে পতিত হবে (চিত্র 1)।

ভাত। এক
একটি সম্ভাব্য কূপ গঠন যখন গেটে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়

এই ক্ষেত্রে, ইলেক্ট্রনগুলি কূপে জমা হওয়ার সাথে সাথে, তারা গেট দ্বারা অর্ধপরিবাহীতে তৈরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটিকে আংশিকভাবে নিরপেক্ষ করে এবং শেষ পর্যন্ত তারা এটির জন্য সম্পূর্ণরূপে ক্ষতিপূরণ দিতে পারে, যাতে সমগ্র বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি কেবল ডাইলেক্ট্রিকের উপর পড়ে এবং সবকিছুই তার আসল অবস্থায় ফিরে আসবে - ইন্টারফেসে ইলেকট্রনের একটি পাতলা স্তর তৈরি করা ব্যতীত।

এখন গেটের পাশে আরেকটি গেট অবস্থিত করা যাক, এবং এটিতে একটি ইতিবাচক সম্ভাবনাও প্রয়োগ করা হয়েছে, উপরন্তু, প্রথমটির চেয়ে একটি বড় (চিত্র 2)। যদি শুধুমাত্র গেটগুলি যথেষ্ট কাছাকাছি থাকে, তবে তাদের সম্ভাব্য কূপগুলি একত্রিত হয় এবং একটি সম্ভাব্য কূপের ইলেকট্রনগুলি সন্নিহিত একটিতে চলে যায় যদি এটি "গভীর" হয়।
ভাত। 2
দুটি ঘনিষ্ঠ দূরত্বের গেটের সম্ভাব্য কূপগুলিকে ওভারল্যাপ করা৷ চার্জটি সেই জায়গায় প্রবাহিত হয় যেখানে সম্ভাব্য কূপটি আরও গভীর।

এখন এটা পরিষ্কার হওয়া উচিত যে যদি আমাদের কাছে গেটের একটি চেইন থাকে, তবে তাদের উপর উপযুক্ত নিয়ন্ত্রণ ভোল্টেজ প্রয়োগ করে, এই ধরনের কাঠামো বরাবর একটি স্থানীয় চার্জ প্যাকেট স্থানান্তর করা সম্ভব। CCD-এর একটি উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য, স্ব-স্ক্যানিং বৈশিষ্ট্য হল যে কোনো দৈর্ঘ্যের গেটগুলির একটি চেইন চালানোর জন্য শুধুমাত্র তিনটি ঘড়ির বাসই যথেষ্ট। (ইলেক্ট্রনিক্সে বাস শব্দটি হল একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিবাহী যা একই ধরণের উপাদানকে সংযুক্ত করে, একটি ঘড়ির বাস হল সেই কন্ডাক্টর যার মাধ্যমে একটি ফেজ-বদলকৃত ভোল্টেজ প্রেরণ করা হয়।) প্রকৃতপক্ষে, চার্জ প্যাকেট স্থানান্তর করার জন্য, তিনটি ইলেক্ট্রোড প্রয়োজন এবং যথেষ্ট: একটি ট্রান্সমিটিং, একটি রিসিভিং এবং একটি ইনসুলেটিং, একে অপরের থেকে প্রাপ্ত এবং ট্রান্সমিটিং জোড়া আলাদা করা এবং এই জাতীয় ট্রিপলের একই নামের ইলেক্ট্রোড একে অপরের সাথে একটি একক ঘড়ি বাসে সংযুক্ত করা যেতে পারে, শুধুমাত্র একটি বাহ্যিক আউটপুট প্রয়োজন (চিত্র 3)৷

ভাত। 3
সবচেয়ে সহজ তিন-ফেজ সিসিডি রেজিস্টার।
প্রতিটি সম্ভাব্য কূপের চার্জ আলাদা।

এটি সবচেয়ে সহজ তিন-ফেজ সিসিডি শিফট রেজিস্টার। এই জাতীয় রেজিস্টারের অপারেশনের ঘড়ির চিত্র চিত্রে দেখানো হয়েছে। 4.

ভাত। 4
থ্রি-ফেজ রেজিস্টার নিয়ন্ত্রণের জন্য ঘড়ির ডায়াগ্রাম হল তিনটি মেন্ডার 120 ডিগ্রী দ্বারা স্থানান্তরিত।
যখন সম্ভাব্যতা পরিবর্তন হয়, চার্জ সরানো হয়.

এটি দেখা যায় যে সময়ের প্রতিটি মুহুর্তে তার স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপের জন্য, কমপক্ষে একটি ঘড়ির বাসের একটি উচ্চ সম্ভাবনা থাকতে হবে, এবং কমপক্ষে একটি - একটি কম সম্ভাবনা (বাধা সম্ভাবনা)। যখন একটি বাসে সম্ভাব্য বেড়ে যায় এবং অন্যটিতে (আগের) নামিয়ে দেয়, তখন সমস্ত চার্জ প্যাকেট একই সাথে পার্শ্ববর্তী গেটে স্থানান্তরিত হয় এবং একটি পূর্ণ চক্রের জন্য (প্রতিটি ফেজ বাসে একটি চক্র), চার্জ প্যাকেটগুলি একটিতে স্থানান্তরিত হয় (স্থানান্তরিত) নিবন্ধন উপাদান।

ট্রান্সভার্স দিকের চার্জ প্যাকেটগুলিকে স্থানীয়করণ করতে, তথাকথিত স্টপ চ্যানেলগুলি গঠিত হয় - প্রধান ডোপান্টের বর্ধিত ঘনত্বের সাথে সংকীর্ণ স্ট্রিপগুলি, যা স্থানান্তর চ্যানেল (চিত্র 5) বরাবর চলে।

ভাত। 5.
উপরে থেকে রেজিস্টার দেখুন.
পাশ্বর্ীয় দিকে স্থানান্তর চ্যানেল স্টপ চ্যানেল দ্বারা সীমাবদ্ধ।

আসল বিষয়টি হ'ল ডোপ্যান্টের ঘনত্ব নির্ধারণ করে যে গেটে কোন নির্দিষ্ট ভোল্টেজের অধীনে একটি হ্রাস অঞ্চল তৈরি হয় (এই প্যারামিটারটি এমওএস কাঠামোর থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজের চেয়ে বেশি কিছু নয়)। স্বজ্ঞাত বিবেচনা থেকে, এটা স্পষ্ট যে অশুদ্ধতার ঘনত্ব যত বেশি হবে, অর্থাৎ সেমিকন্ডাক্টরে যত বেশি ছিদ্র হবে, তাদের গভীরে চালিত করা তত বেশি কঠিন, অর্থাৎ, থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ যত বেশি হবে বা, এক ভোল্টেজে, সম্ভাবনা তত কম হবে। সম্ভাব্য ভাল মধ্যে.

সমস্যা

যদি ডিজিটাল ডিভাইসের উৎপাদনে প্লেট জুড়ে পরামিতিগুলির বিস্তার ফলস্বরূপ ডিভাইসগুলির পরামিতিগুলির উপর লক্ষণীয় প্রভাব ছাড়াই বেশ কয়েকবার পৌঁছতে পারে (যেহেতু কাজটি বিচ্ছিন্ন ভোল্টেজের স্তরের সাথে পরিচালিত হয়), তবে একটি সিসিডিতে, একটি পরিবর্তন , বলুন, 10% দ্বারা ডোপ্যান্টের ঘনত্ব ইতিমধ্যে চিত্রটিতে লক্ষণীয়। ক্রিস্টালের আকার তার নিজস্ব সমস্যা যোগ করে, সেইসাথে মেমরি এলএসআই-এর মতো অপ্রয়োজনীয়তার অসম্ভবতা, যাতে ত্রুটিপূর্ণ এলাকাগুলি সমগ্র স্ফটিকের অব্যবহারযোগ্যতার দিকে পরিচালিত করে।

ফলাফল

একটি সিসিডি ম্যাট্রিক্সের বিভিন্ন পিক্সেলের প্রযুক্তিগতভাবে আলোর প্রতি আলাদা সংবেদনশীলতা রয়েছে এবং এই পার্থক্যটি অবশ্যই সংশোধন করা উচিত।

ডিজিটাল CMA-তে, এই সংশোধনকে বলা হয় অটো গেইন কন্ট্রোল (AGC) সিস্টেম।

কিভাবে AGC সিস্টেম কাজ করে

সরলতার জন্য, আমরা নির্দিষ্ট কিছু নেব না। ধরা যাক সিসিডি নোডের ADC-এর আউটপুটে কিছু সম্ভাব্য স্তর রয়েছে। ধরা যাক 60 হল গড় সাদা স্তর।

1. CCD লাইনের প্রতিটি পিক্সেলের জন্য, মানটি পড়া হয় যখন এটি রেফারেন্স সাদা আলো দিয়ে আলোকিত হয় (এবং আরও গুরুতর ডিভাইসে, "কালো স্তর"ও পড়া হয়)।
2. মানটিকে একটি রেফারেন্স স্তরের সাথে তুলনা করা হয় (যেমন গড়)।
3. আউটপুট মান এবং রেফারেন্স স্তরের মধ্যে পার্থক্য প্রতিটি পিক্সেলের জন্য সংরক্ষণ করা হয়।
4. ভবিষ্যতে, স্ক্যান করার সময়, প্রতিটি পিক্সেলের জন্য এই পার্থক্যটি ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়।

প্রতিবার স্ক্যানার সিস্টেম আরম্ভ করার সময় AGC সিস্টেম শুরু হয়। আপনি সম্ভবত লক্ষ্য করেছেন যে আপনি যখন মেশিনটি চালু করেন, কিছু সময় পরে, স্ক্যানার ক্যারেজটি সামনের দিকে-রিটার্ন চলাচল করতে শুরু করে (b/w স্ট্রিপে ক্রল)। এটি AGC সিস্টেমের প্রাথমিক প্রক্রিয়া। সিস্টেমটি ল্যাম্পের অবস্থা (বার্ধক্য) বিবেচনা করে।

আপনি সম্ভবত এটিও লক্ষ্য করেছেন যে রঙের স্ক্যানার দিয়ে সজ্জিত ছোট MFPগুলি তিনটি রঙে "বাতি জ্বালায়" পালাক্রমে: লাল, নীল এবং সবুজ। তারপর শুধুমাত্র আসল ব্যাকলাইট সাদা হয়ে যায়। RGB চ্যানেলগুলির জন্য আলাদাভাবে ম্যাট্রিক্সের সংবেদনশীলতা আরও ভালভাবে সংশোধন করার জন্য এটি করা হয়।

হাফটোন পরীক্ষা (শেডিং টেস্ট)আপনাকে প্রকৌশলীর অনুরোধে এই পদ্ধতিটি শুরু করতে এবং সংশোধন মানগুলিকে বাস্তব অবস্থায় আনতে অনুমতি দেয়।

আসুন একটি বাস্তব, "যুদ্ধ" মেশিনে এই সমস্ত বিবেচনা করার চেষ্টা করি। আমরা একটি ভিত্তি হিসাবে একটি সুপরিচিত এবং জনপ্রিয় ডিভাইস গ্রহণ করি SAMSUNG SCX-4521 (জেরক্স পে 220)।

এটি লক্ষ করা উচিত যে আমাদের ক্ষেত্রে, সিসিডি সিআইএস (কন্টাক্ট ইমেজ সেন্সর) হয়ে যায়, তবে মৌলিকভাবে যা ঘটছে তার সারমর্ম এটি থেকে পরিবর্তিত হয় না। শুধু একটি আলোর উত্স হিসাবে, LEDs একটি লাইন ব্যবহার করা হয়.

তাই:

সিআইএস থেকে ইমেজ সিগন্যালের একটি স্তর রয়েছে প্রায় 1.2 V এবং এটি ডিভাইস কন্ট্রোলার (ADCP) এর ADC বিভাগে (ADCP) দেওয়া হয়। SADC-এর পরে, এনালগ CIS সংকেত একটি 8-বিট ডিজিটাল সংকেতে রূপান্তরিত হবে।

SADC-তে ইমেজ প্রসেসর প্রথমে টোন সংশোধন ফাংশন এবং তারপর গামা সংশোধন ফাংশন ব্যবহার করে। এর পরে, অপারেশন মোড অনুসারে ডেটা বিভিন্ন মডিউলে দেওয়া হয়। টেক্সট মোডে, ইমেজ ডাটা পাঠানো হয় LAT মডিউলে, ফটো মোডে, ইমেজ ডাটা পাঠানো হয় "Error Diffusion" মডিউলে, PC-Scan মোডে, ইমেজ ডাটা সরাসরি ব্যক্তিগত কম্পিউটারে DMA অ্যাক্সেসের মাধ্যমে পাঠানো হয়।

পরীক্ষার আগে, এক্সপোজার গ্লাসে সাদা কাগজের বেশ কয়েকটি ফাঁকা শীট রাখুন। এটা বলার অপেক্ষা রাখে না যে অপটিক্স, b/w স্ট্রাইপ, এবং সাধারণভাবে স্ক্যানার সমাবেশ, প্রথমে ভিতরে থেকে "চাটা" হবে।

1. টেক মোডে নির্বাচন করুন
2. ছবিটি স্ক্যান করতে ENTER বোতাম টিপুন।
3. স্ক্যান করার পরে, "সিআইএস শেডিং প্রোফাইল" (সিআইএস হাফটোন প্রোফাইল) প্রিন্ট করা হবে। এই জাতীয় শীটের একটি উদাহরণ নীচে দেখানো হয়েছে। এটি আপনার ফলাফলের একটি অনুলিপি হতে হবে না, কিন্তু ছবির কাছাকাছি।
4. যদি মুদ্রিত চিত্রটি চিত্রে দেখানো চিত্র থেকে খুব আলাদা হয়, তবে CIS ত্রুটিপূর্ণ। অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে রিপোর্ট শীটের নীচে "ফলাফল: ঠিক আছে" লেখা আছে। এর মানে হল যে সিআইএস মডিউলের কাছে সিস্টেমের কোনও গুরুতর দাবি নেই। অন্যথায়, ত্রুটি ফলাফল দেওয়া হবে.

প্রোফাইল প্রিন্টআউট উদাহরণ:

আপনার জন্য শুভকামনা!!

সেন্ট পিটার্সবার্গ স্টেট ইউনিভার্সিটি (LSU), সেন্ট পিটার্সবার্গ ইলেক্ট্রোটেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটি (LETI) এবং Axl-এর শিক্ষকদের প্রবন্ধ এবং বক্তৃতাগুলির উপাদানগুলিকে ভিত্তি হিসাবে নেওয়া হয়েছে। তাদের ধন্যবাদ।

V. Shelenberg দ্বারা প্রস্তুত উপাদান

1. ইমেজ সেন্সর পরিচিতি

যখন একটি ভিডিও ক্যামেরার লেন্স দ্বারা একটি ছবি তোলা হয়, তখন আলো লেন্সের মধ্য দিয়ে যায় এবং ইমেজ সেন্সরের উপর পড়ে। ইমেজ সেন্সর, বা ম্যাট্রিক্স, অনেক উপাদান দিয়ে গঠিত, যাকে পিক্সেলও বলা হয়, যা তাদের উপর পড়া আলোর পরিমাণ নিবন্ধন করে। আলোর ফলের পরিমাণ পিক্সেল দ্বারা ইলেকট্রনের অনুরূপ পরিমাণে রূপান্তরিত হয়। যত বেশি আলো একটি পিক্সেলকে আঘাত করবে, তত বেশি ইলেকট্রন উৎপন্ন হবে। ইলেকট্রনগুলিকে ভোল্টেজে রূপান্তরিত করা হয় এবং তারপর ADC-এর মান অনুযায়ী সংখ্যায় রূপান্তরিত করা হয় (অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার, A/D-কনভার্টার)। এই ধরনের সংখ্যার সংকেত, ভিডিও ক্যামেরার ভিতরে ইলেকট্রনিক সার্কিট দ্বারা প্রক্রিয়া করা হয়।

বর্তমানে, দুটি প্রধান প্রযুক্তি রয়েছে যা একটি ক্যামেরায় একটি ইমেজ সেন্সর তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, এগুলি হল সিসিডি (চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস, সিসিডি - চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস) এবং CMOS (কমপ্লিমেন্টারি মেটাল-অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর, CMOS - পরিপূরক মেটাল অক্সাইড অর্ধপরিবাহী)। তাদের বৈশিষ্ট্য, সুবিধা এবং অসুবিধা এই নিবন্ধে আলোচনা করা হবে। নীচের চিত্রটি সিসিডি (শীর্ষ) এবং CMOS (নীচের) চিত্র সেন্সরগুলি দেখায়।

রঙ ফিল্টারিং. ইতিমধ্যে উপরে বর্ণিত হিসাবে, ইমেজ সেন্সরগুলি তাদের উপর পড়া আলোর পরিমাণ নিবন্ধন করে, আলো থেকে অন্ধকারে, কিন্তু রঙের তথ্য ছাড়াই। যেহেতু CMOS এবং CCD ইমেজ সেন্সরগুলি "রঙ দেখতে পারে না", সেন্সরের প্রতিটি পিক্সেলে একটি রঙের স্বর বরাদ্দ করার জন্য প্রতিটি সেন্সর একটি ফিল্টার দ্বারা আগে থাকে। দুটি প্রধান রঙ নিবন্ধন পদ্ধতি হল RGB (লাল-লোভ-নীল, লাল-সবুজ-নীল) এবং CMYG (সায়ান-ম্যাজেন্টা-হলুদ-সবুজ, সায়ান-ম্যাজেন্টা-হলুদ-সবুজ)। লাল, সবুজ এবং নীল হল প্রাথমিক রং, যার বিভিন্ন সংমিশ্রণ মানুষের চোখ দ্বারা অনুভূত রঙের সংখ্যাগরিষ্ঠ অংশ তৈরি করতে পারে।

লাল-সবুজ এবং নীল-সবুজ ফিল্টারগুলির পর্যায়ক্রমে সারি সমন্বিত বেয়ার ফিল্টার (বা বেয়ার অ্যারে) হল সবচেয়ে সাধারণ RGB রঙের ফিল্টার (চিত্র 2 দেখুন)। Bayer ফিল্টার সবুজ "কোষ" সংখ্যার দ্বিগুণ ধারণ করে, কারণ মানুষের চোখ লাল বা নীলের চেয়ে সবুজের প্রতি বেশি সংবেদনশীল। এর মানে হল যে ফিল্টারে রঙের এই অনুপাতের সাহায্যে, ফিল্টারে তিনটি রঙ সমান অনুপাতে ব্যবহার করা হলে মানুষের চোখ আরও বিশদ দেখতে পাবে।

রঙ ফিল্টার (বা নিবন্ধন) করার আরেকটি উপায় হল পরিপূরক রং সায়ান, ম্যাজেন্টা এবং হলুদ ব্যবহার করা। পরিপূরক রঙ ফিল্টার সাধারণত একটি CMYG-রঙ ফিল্টার (CMYG-রঙ অ্যারে) আকারে সবুজ রঙের ফিল্টারের সাথে মিলিত হয়, যেমন চিত্র 2 (ডানে) দেখানো হয়েছে। একটি CMYG রঙ ফিল্টার সাধারণত একটি উচ্চ পিক্সেল সংকেত প্রস্তাব কারণ একটি বিস্তৃত বর্ণালী ব্যান্ডউইথ আছে. যাইহোক, চূড়ান্ত চিত্রে ব্যবহার করার জন্য সংকেতটিকে অবশ্যই আরজিবি-তে রূপান্তর করতে হবে এবং এতে অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ এবং শব্দের প্রবর্তন করা হবে। এর পরিণতি হল সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাত হ্রাস, যে কারণে CMYG সিস্টেমগুলি রঙ রেন্ডার করার ক্ষেত্রে ততটা ভাল হয় না।

সিএমওয়াইজি কালার ফিল্টার সাধারণত ইন্টারলেসড ইমেজ সেন্সরে ব্যবহৃত হয়, যখন আরজিবি সিস্টেমগুলি প্রাথমিকভাবে প্রগতিশীল ইমেজ সেন্সরে ব্যবহৃত হয়।

2. সিসিডি প্রযুক্তি

একটি সিসিডি সেন্সরে, সেন্সর পিক্সেলের আলো (চার্জ) ঘটনাটি চিপ থেকে একটি একক আউটপুট নোডের মাধ্যমে বা কয়েকটি আউটপুট নোডের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়। চার্জগুলি একটি ভোল্টেজ স্তরে রূপান্তরিত হয়, জমা হয় এবং একটি এনালগ সংকেত হিসাবে পাঠানো হয়। এই সংকেতটিকে সংক্ষিপ্ত করা হয় এবং সেন্সরের বাইরে একটি A/D রূপান্তরকারী দ্বারা সংখ্যায় রূপান্তরিত করা হয় (চিত্র 3 দেখুন)।

সিসিডি প্রযুক্তি বিশেষভাবে ভিডিও ক্যামেরায় ব্যবহারের জন্য উদ্ভাবিত হয়েছিল, এবং সিসিডি সেন্সর 30 বছরেরও বেশি সময় ধরে ব্যবহার করা হচ্ছে। ঐতিহ্যগতভাবে, সিএমওএস সেন্সরগুলির তুলনায় সিসিডি সেন্সরগুলির অনেকগুলি সুবিধা রয়েছে, যেমন ভাল আলো সংবেদনশীলতা এবং কম শব্দ। সাম্প্রতিককালে, তবে, পার্থক্যগুলি সবেমাত্র লক্ষণীয়।

সিসিডি সেন্সরগুলির অসুবিধাগুলি হল যে এগুলি এনালগ উপাদান, সেন্সরের "কাছে" বেশি ইলেকট্রনিক্স প্রয়োজন, তৈরি করা আরও ব্যয়বহুল এবং CMOS সেন্সরগুলির তুলনায় 100 গুণ বেশি শক্তি খরচ করতে পারে৷ বর্ধিত বিদ্যুত খরচ ক্যামেরার তাপমাত্রাও বাড়িয়ে দিতে পারে, যা শুধুমাত্র ছবির গুণমানকে প্রভাবিত করে না এবং চূড়ান্ত পণ্যের খরচ বাড়ায়, কিন্তু পরিবেশগত প্রভাবও।

সিসিডি সেন্সরগুলিরও দ্রুত ডেটা স্থানান্তর প্রয়োজন কারণ সমস্ত তথ্য শুধুমাত্র এক বা কয়েকটি আউটপুট পরিবর্ধক মাধ্যমে পাস. একটি সিসিডি সেন্সর এবং একটি CMOS সেন্সরের সাথে যথাক্রমে চিত্র 4 এবং 6 দেখানো বোর্ডের তুলনা করুন।

3. CMOS প্রযুক্তি

প্রাথমিক পর্যায়ে, প্রদর্শনের জন্য প্রচলিত CMOS চিপগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল, কিন্তু CMOS উপাদানগুলির কম আলোর সংবেদনশীলতার কারণে ছবির মান খারাপ ছিল। আধুনিক CMOS সেন্সরগুলি আরও বিশেষ প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে চিত্রের গুণমান এবং আলোর সংবেদনশীলতার দ্রুত বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করেছে।

CMOS চিপগুলির বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছে। সিসিডি সেন্সরগুলির বিপরীতে, CMOS সেন্সরগুলিতে পরিবর্ধক এবং এনালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী থাকে, যা চূড়ান্ত পণ্যের খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। এটি ইতিমধ্যে ইমেজ পেতে সমস্ত প্রয়োজনীয় উপাদান রয়েছে. প্রতিটি CMOS পিক্সেলে ইলেকট্রনিক কনভার্টার থাকে। সিসিডি সেন্সরগুলির তুলনায়, CMOS সেন্সরগুলি আরও কার্যকারিতা এবং বৃহত্তর ইন্টিগ্রেশন বিকল্পগুলি অফার করে৷ অন্যান্য সুবিধার মধ্যে রয়েছে দ্রুত রিডআউট, কম বিদ্যুত খরচ, উচ্চ শব্দ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং একটি ছোট সিস্টেমের আকার।

যাইহোক, চিপের মধ্যে ইলেকট্রনিক সার্কিট্রির উপস্থিতি ব্যান্ডিংয়ের মতো আরও কাঠামোগত শব্দের ঝুঁকি চালায়। উত্পাদনের সময় CMOS সেন্সরগুলির ক্রমাঙ্কনও CCD সেন্সরগুলির তুলনায় আরও জটিল। সৌভাগ্যবশত, আধুনিক প্রযুক্তি স্ব-ক্যালিব্রেটিং CMOS সেন্সর উৎপাদনের অনুমতি দেয়।

CMOS সেন্সরগুলিতে, পৃথক পিক্সেল থেকে একটি চিত্র পড়া সম্ভব, যা আপনাকে চিত্রটিকে "উইন্ডো" করতে দেয়, যেমন সম্পূর্ণ সেন্সরের রিডিং পড়ুন, তবে শুধুমাত্র এর নির্দিষ্ট এলাকা। এইভাবে, পরবর্তী ডিজিটাল PTZ (প্যান/টিল্ট/জুম, প্যান/টিল্ট/জুম) প্রক্রিয়াকরণের জন্য সেন্সর অংশ থেকে উচ্চতর ফ্রেম রেট পাওয়া সম্ভব। উপরন্তু, এটি একটি একক CMOS সেন্সর থেকে একাধিক ভিডিও স্ট্রিম প্রেরণ করা সম্ভব করে তোলে, বেশ কয়েকটি "ভার্চুয়াল ক্যামেরা" অনুকরণ করে

4. HDTV এবং মেগাপিক্সেল ক্যামেরা

মেগাপিক্সেল সেন্সর এবং হাই-ডেফিনিশন টেলিভিশন ডিজিটাল আইপি ক্যামেরাগুলিকে অ্যানালগ সিসিটিভি ক্যামেরার তুলনায় উচ্চতর ছবি রেজোলিউশন প্রদান করতে দেয়, যেমন তারা বিশদ সনাক্তকরণ এবং ব্যক্তি এবং বস্তু সনাক্ত করার বৃহত্তর ক্ষমতা দেয় - ভিডিও নজরদারির একটি মূল কারণ৷ একটি মেগাপিক্সেল আইপি ক্যামেরার রেজোলিউশন একটি এনালগ সিসিটিভি ক্যামেরার অন্তত দ্বিগুণ থাকে। মেগাপিক্সেল সেন্সর হল HDTV, মেগাপিক্সেল এবং মাল্টি-মেগাপিক্সেল ক্যামেরার চাবিকাঠি। এবং অত্যন্ত উচ্চ চিত্র বিশদ এবং মাল্টি-স্ট্রিম ভিডিও প্রদান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

মেগাপিক্সেল সিএমওএস সেন্সরগুলি মেগাপিক্সেল সিসিডি সেন্সরগুলির তুলনায় আরও ব্যাপকভাবে উপলব্ধ এবং অনেক সস্তা, যদিও বেশ ব্যয়বহুল CMOS সেন্সর রয়েছে।

একটি দ্রুত মেগাপিক্সেল সিসিডি সেন্সর তৈরি করা কঠিন, যা অবশ্যই একটি অসুবিধা, এবং তাই সিসিডি প্রযুক্তি ব্যবহার করে একটি মাল্টি-মেগাপিক্সেল ক্যামেরা তৈরি করা কঠিন।

মেগাপিক্সেল ক্যামেরার বেশিরভাগ সেন্সর সাধারণত 640x480 পিক্সেলের রেজোলিউশন সহ VGA সেন্সরগুলির চিত্রের আকারের অনুরূপ। যাইহোক, একটি মেগাপিক্সেল সেন্সরে একটি ভিজিএ সেন্সরের চেয়ে বেশি পিক্সেল থাকে, তাই একটি মেগাপিক্সেল সেন্সরে প্রতিটি পিক্সেলের আকার একটি ভিজিএ সেন্সরের পিক্সেল আকারের চেয়ে ছোট। এর পরিণতি হল একটি মেগাপিক্সেল সেন্সরে প্রতিটি পিক্সেলের কম আলোর সংবেদনশীলতা।

একভাবে বা অন্যভাবে, অগ্রগতি স্থির থাকে না। মেগাপিক্সেল সেন্সরগুলির একটি দ্রুত বিকাশ রয়েছে এবং তাদের আলোর সংবেদনশীলতা ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে।

5. প্রধান পার্থক্য

CMOS সেন্সরগুলিতে পরিবর্ধক, A/D রূপান্তরকারী এবং প্রায়শই অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ চিপ থাকে, যখন একটি সিসিডি সেন্সর ক্যামেরায়, বেশিরভাগ সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ ফাংশনগুলি সেন্সরের বাইরে সঞ্চালিত হয়। CMOS সেন্সর সিসিডি সেন্সর থেকে কম শক্তি খরচ করে, যার মানে ক্যামেরার ভিতরের তাপমাত্রা ঠান্ডা রাখা যায়। সিসিডি সেন্সরগুলির উচ্চ তাপমাত্রা হস্তক্ষেপ বাড়াতে পারে। অন্যদিকে, CMOS সেন্সরগুলি কাঠামোগত শব্দ (স্ট্রিক, ইত্যাদি) থেকে ভুগতে পারে।

CMOS সেন্সরগুলি ইমেজ "উইন্ডোয়িং" এবং মাল্টি-স্ট্রিম ভিডিও সমর্থন করে, যা সিসিডি সেন্সর দিয়ে সম্ভব নয়। CCD সেন্সরে সাধারণত একটি A/D কনভার্টার থাকে, যখন CMOS সেন্সরে প্রতিটি পিক্সেলের একটি থাকে। CMOS সেন্সরে দ্রুত রিডিং তাদের মাল্টি-মেগাপিক্সেল ক্যামেরা তৈরিতে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়।

আধুনিক প্রযুক্তিগত অগ্রগতি CCD এবং CMOS সেন্সরগুলির মধ্যে আলোক সংবেদনশীলতার পার্থক্যকে ঝাপসা করে দিচ্ছে।

6। উপসংহার

সিসিডি এবং সিএমওএস সেন্সরগুলির বিভিন্ন সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে, তবে প্রযুক্তি দ্রুত বিকশিত হচ্ছে এবং পরিস্থিতি ক্রমাগত পরিবর্তিত হচ্ছে। একটি সিসিডি সেন্সর বা একটি CMOS সেন্সর সহ একটি ক্যামেরা বেছে নেওয়ার প্রশ্নটি অপ্রাসঙ্গিক হয়ে ওঠে। এই পছন্দটি শুধুমাত্র ভিডিও নজরদারি সিস্টেমের ছবির গুণমানের জন্য ক্লায়েন্টের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে।