Tecnologías para adquisición de imágenes Bloque 1

Tecnologías para adquisición de imágenes

Bloque 1

Profesor: Manuel Rivas Pérez

Despacho: F061

Horario de tutorías:

– Lunes de 16:00h a 18:00h

– Miércoles de 10:00h a 12:00h

– Viernes de 11:00h a 13:00h

E-mail:

mrivas ’arroba’ atc.us.es

Tecnologías para adquisición de imágenes

• Tecnologías de visualización

– Tubo de rayos catódicos.

– Pantallas de cristal líquido (LCD) • DSTN (Monitor de matriz pasiva) • TFT (Monitor de matriz activa) – Pantallas de Plasma (PDP)

• Tecnologías para la captura de imágenes

– Cámaras fotográficas

• Cámaras de película • Cámaras digitales

– Sensores digitales

» CCD (Charge coupled devices)

» CMOS (Complementary

Metal-Oxide-Semiconductor)

Tecnologías para adquisición de imágenes

• Tecnologías de impresión de imágenes

– El modelo CMYK – Semitonos – Impresoras de inyección – Impresoras láser

• Tecnologías de almacenamiento

- CRT => Cathode Ray Tube (tubo de rayos catódicos)

- Un tubo de vacío que tiene al final de su cuello un

filamento incandescente (cañón de electrones)

CRT: Funcionamiento II

- Utilizan tres rayos catódicos.

- La luminosidad que se provoca es controlada por la intensidad de la colisión.

- Cada haz debe apuntar a su correspondiente punto fosfórico dentro de un dot.

-La pantalla necesita ser barrida constantemente de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo.

CRT: Ventajas e inconvenientes

• Ventajas del CRT

– Tecnología robusta y bien conocida

– Resolución de alta calidad y control de imagen

• Desventajas del CRT

– Tamaño de los monitores – Tecnología analógica

– Alto consumo de energía.

– Gran tamaño y peso (los típicos son al menos tan profundos como anchos-cabezones)

– Generan gran calor (refrigeración, ambiente cargado e incómodo) – El tubo de rayos catódicos que llevan internamente es

relativamente frágil.

LCD: Descripción I

Pantallas de cristal líquido (LCD): Los cristales líquidos son

sustancias casi transparentes que combinan las propiedades de los líquidos y de los sólidos.

• Funcionan en base a la polarización de filtros y de cristales líquidos en lugar de fósforo iluminado por rayos de electrones.

• Permiten construir pantallas de tamaño reducido, muy

planas, y no necesitan fuentes de alto voltaje para funcionar.

LCD: Descripción II

• ¿Cristal líquido?

– Pues tiene propiedades de líquidos y de sólidos

• La luz que pasa a través de ellos sigue la alineación de sus moléculas (sólidos),o sea puede cambiar la polaridad de la luz.

• Al aplicarles electricidad, cambian la alineación de sus moléculas (líquidos).

• Existen sustancias transparentes que pueden

conducir la electricidad

• La luz puede ser polarizada (orientar a las ondas

que la transmiten) mediante filtros.

LCD: Descripción III

• Los cristales líquidos son moléculas cilíndricas.

• Se alinean paralelamente sobre su eje más largo.

• La luz sigue la orientación de estas moléculas.

• La orientación de las moléculas cambia con la electricidad.

• Esto, en combinación con un filtro que polariza luz puede o no dejarla pasar.

LCD: Estructura

• (A) Espejo

• (B) Vidrio polarizado • (C) Electrodo

• (D) Cristal liquido

• (E) Vidrio con electrodo (con la forma de la imagen a desplegar) • (F) Vidrio polarizado (a 90 grados con respecto de (B)).

• Dos tecnologías básicas:

– Double-layer Super Twist Nematic (DSTN). Dual scan LCD. Matriz pasiva.

– Thin Film Transistor (TFT). Matriz activa.

• Principios

– Los cristales líquidos no emiten su propia luz sino la filtra.

– Mediante el anclaje de las moléculas del cristal a cada lado de la pantalla

mediante canales en el vidrio, su estado natural crea las alineaciones necesarias

DSTN: Descripción

Double-layer Super Twist Nematic (DSTN).

• Pantallas LCD utilizadas en portátiles hasta hace pocos años.

• Denominadas de matriz pasiva pues cada pixel debe mantener su estado entre refrescos sin una carga

eléctrica constante.

• Son una evolución de las STN para reducir el efecto ghosting (dividen la pantalla en dos mitades)
Dual scan.

DSTN: Funcionamiento

• Electrodos horizontales y

verticales controlan los puntos en la pantalla que se

encienden/apagan.

• Lo que se observa es una luz de fondo.

• Tiempo de respuesta de 300ms.

DSTN: Ventajas e inconvenientes

• Inconvenientes

– Calidad de imagen inferior,.

– El tiempo de respuesta (tiempo para formar gráficos en pantalla) es el doble..

– El ángulo de visión es reducido a la mitad.

– Contraste significativa mente menor.

• Ventajas

TFT: Descripción

• TFT o Thin film transistor

(transistor de película fina):

tecnología empleada en pantallas LCD.

• El encendido/apagado de cada pixel y color es gobernado por un

transistor de efecto de campo dedicado.

• Cada celda se direcciona independientemente.

• Sustituyen a las antiguas DSTN y es la tecnología más empleada

TFT vs CRT I

(~) satisfactory to very good (+) very good Focus (~) 0.0079 to 0.0118 inch (0,20 to 0,30 mm) (+) none Convergence errors (~) over 120 degrees (-) 50 to 125 degrees

Viewing angle (color)

(+) over 150 degrees (~) 110 to 170 degrees

Viewing angle (contrast)

(+) 350:1 to 700:1 (~) 200:1 to 400:1 Contrast ratio (~) 80 to 120 cd/m² (+) 170 to 250 cd/m² Brightness Tube Monitors (CRTs) Flat Panel Displays (TFTs)

TFT vs CRT II

(-) a lot of space, heavy (+) flat design, light weight

Space requirements/weight (-) 60 to 150 watts (+) 25 to 40 watts Power consumption (+) not noticeable (-) 20 to 30 msec Response time

(~) not visible over 85 Hz (+) none

Flickering

(+) high (~) good

Color purity/color quality

(~) often brighter in the center (~) often brighter at the edges

Uniformity

(+) photo realistic (~) satisfactory

Gamma (color tuning for the human eye)

(+) very good (-) none or by low-performance

interpolation methods Scaling for different

resolutions

(~) only analog (+) analog or digital

Input signal

PDP: Descripción

• Plasma: fenómeno físico basado en la utilización de un gas compuesto (neón, xenón y argón) que cuando son sometidos a corriente eléctrica emiten luz

• Se basan en la emisión de luz espontánea al descargar

eléctricamente el gas.

Pantalla de plasma (PDP) es una pantalla plana en la cual la luz se crea

por la excitación de fósforo por la descarga de plasma entre dos pantallas planas de vidrio. Utilizado en TV y paneles publicitarios.

PDP: Funcionamiento II

El brillo de PDP es determinado controlando la frecuencia de la descarga

PDP: Ventajas e inconvenientes

• Ventajas

– Son muy fiables.

– Amplio ángulo de visión. – No presentan parpadeo.

– Pueden construirse de gran tamaño

– Gracias su brillo natural son muy recomendables para grandes tablones.

• Inconvenientes

– Consumen mucha energía

– Limitación en el tamaño mínimo de pixel, lo cual limita por ejemplo su penetración en el mercado de pantallas para PC.