Archiwum - SENSORY 24

Archiwum - SENSORY 24

Przetworniki obrazu CCD

sa alternatywa dla stosowanych w kamerach lamp jak vidicon i pochodne.

Pierwszy uklad CCD ( Charge Coupled Device jak rejestr przesuwny ) zbudowany w Bell Laboratories w 1969 roku mial 8 pixeli. Pierwsze linijki a potem matryce CCD stosowano do celow naukowych a nastepnie w aparaturze pomiarowej. Zasade dzialania przyrzadow CCD prezentuje literatura podstawowa. 

Koncern Philips w swoim wydawnictwie Electronic component & application Vol 6, no 4 , 1984 omawia nowe produkowane przez siebie sensory obrazu CCD typu NXA1010/1020, odpowiednio z matryca czarno - biala i kolorowa w europejskim standardzie telewizyjnym PAL.  Prawdopodobnie zostaly opracowane razem z japonskim koncernem Sony. Podaje ze zastapia one vidicony w kamerach i domowych systemach video a w nadchodzacej przyszlosci w systemach ropoznawania pisma, domowych systemach bezpieczenstwa, videofonach, cyfrowych aparatach fotograficznych  oraz  systemach wizji robotow. 

Poki co jednak nie ma malych i bardzo pojemnych pamieci polprzewodnikowych do aparatu fotograficznego. Do videofonu potrzeba powszechnego szerokopasmowego kanalu komunikacji, ktorego rowniez nie ma. Natomiast videodomofon wydaje sie dobrym pomyslem dla sytych i bogatych. 

Uklady CCD maja szereg zalet w stosunku do vidikonow. Maja dobra czulosc spektralna zwlaszcza dla barw niebieskich a takze dobra tolerancje nadmiernej ekspozycji. Oczywiscie nie wymagaja zarzenia ani zlozonych ukladow odchylajacych i wysokich napiec  jak vidikon. Pobor mocy sensorow CCD jest znikomy na tle widikonu. 

Philips na licencji Motoroli produkuje procesory i uklady peryferyjne do systemu 68000. Opracowal takze wlasne uklady do tego systemu dedykowane do domowych urzadzen  korzystajacych z plyty CD jako pamieci masowej ROM 600 Mb.  W tym numerze EC&A omawia system i uklad scalony  DMA do 68000. Wydaje sie prawdopodobne ze niedlugo Philips wypusci uklad przeznaczony do wspolpracy z sensorem CCD, ktory pozwoli wczytywac do pamieci RAM systemu obrazy z kamery.  

Wydaje sie jednak ze do systemu wizji robota ( rozpoznawanie obrazow ) potrzeba procesora przynajmniej ze sto razy bardziej wydajnego niz podstawowy procesor 68000.

Artykul szczegolowo omawia dzialanie ukladu oraz logike sygnalow taktujacych dokonujacych transferu CCD ladunkow pixeli obrazu do wyjsc analogowych ukladu. Poniewaz uklad logiczny zbudowany z licznikow, dekoderow i bramek rodziny TTL wymagalby uzycia duzej ilosci kostek to Philips scalil potrzebne funkcjonalnosci w rodzinie ukladow TDA430X.  

Na rysunku powyzej schemat ukladu kontrolujacego " frame - transfer sensors " do ukladow NXA.

Temat rozpoznawania obrazow o rozdzielczosci "telewizyjnej"  brzmi obecnie jak science - fiction. Niemniej z prawa Moora mozna wnioskowac ze za 10 lat beda produkowane mikroprocesory wykonujace setki milionow operacji na sekunde. Do prostych zadan moze to juz wystarczyc.
Obecnie optymistycznie spekuluje sie o nadchodzacych zastosowaniach robot-vision.
Samochod wyposazony w miniaturowe radary, kamere i baze danych drog oraz bardzo wydajny komputer moglby byc samosterowny.  

W tymze numerze EC&A omowiono druga generacje ( mimo iz CD niedawno wszedl na rynek ) ukladow scalonych do odtwarzacza laserowego Compact Disc. Ukladow scalonych do kompletu  jest niewiele i cena odtwarzacza znacznie spadnie. Wsrod ukladow jest szybki podwojny 16 bitowy (!) DAC TDA1541 oraz interpolacyjny filtr cyfrowy SAA7220 czyli procesor sygnalowy o sztywnym algorytmie bez pamieci programu i ukladu sterujacego jego wykonaniem. Uklad filtru ma szybki kominatoryczny uklad mnozacy (!) oraz sumator z akumulatorem o wiecej niz podwojnej dlugosci slowa do realizacji filtrow FIR ( Finite Impulse Response czyli o skonczonej odpowiedzi impulsowej )  Technologicznie Sony-Philips sa w stanie zaprojektowac i wykonac wydajny procesor DSP ogolnego zastosowania za niewielkie pieniadze. Dosc mocny w procesorach jest kupiony przez Philipsa amerykanski Signetics.
Compact Disc opracowany wspolnie przez koncerny Sony-Philips jest ogromnym osiagnieciem. Stal sie on de facto narzuconym standardem swiatowym.
Wydaje sie ze jednak sily obu koncernow sa za male aby agresywnie wkroczyc na teren komputerowy zazdrosnie strzezony przez USA. Musi powstac otoczenie i infrastruktura dla informacji z sensorow CCD.
Musi powstac dogodny  format plikow dla obrazow i filmow. Temat kompresji obrazow jest przez oba koncerny rozpracowany. W dziedzinie komputerow oba koncerny nie sa zdaniem autora w stanie narzucic standardow. Komputer wielkiej mocy o poteznych pamieciach i interfejsach musi miec conajmniej odpowiedni do tego system operacyjny, ktory nad tym zapanuje i zostanie szeroko zakaceptowany. Musza byc dostepne kompilatory i biblioteki. Tego oba koncerny niestety nie dokonaja.