照相机怎么把看到的东西拍出来?显示器又是怎样显示现实世界?

最近抖音的爆红,归功于现在的手机都自带相机和摄像功能,随时随地拍照,已经成了大家生活中美好的一部分。可能很多人知道使用拍照,但照相机怎么把现实世界的景物投射到照相机的图片上来的呢?这样的话题好像很神秘的样子,今天在这用通俗易懂的方法,告诉大家上面的操作到底怎样实现。首先要说明的是任何的发明创造离不开我们的现实生活,所以相机的灵感同样来自我们的心灵之窗---眼睛。下面我们来介绍下眼睛的结构。

人眼的结构相当于一个凸透镜,外界物体在视网膜上所成的像就是我们能看到的景象。我们的视觉成像是光照到物体上反射通过晶状体折射成像于视网膜上,再由视觉神经感知传给大脑,这样人就看到了物。根据经验规律,视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体正立的。这个与“经验规律”发生冲突的问题,实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。当然眼睛得结构非常复杂,世界上任何一个最好得相机比人眼都差很多,人眼会对光线强弱自我调节,对于色差有纠正能力。

照相机得原理和人眼类似,是仿照人眼结构设计发明,照相机的镜头相当于一个凸透镜,来自物体的光经过照相机的镜头后会聚在胶片上,成倒立、缩小的实像。与传统相机相比,传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体,而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件,而且是与相机一体的,是数码相机的心脏。数码相机正是使用了感光器件,将光信号转变为电信号,再经模/数转换后记录于存储卡上的。

那么我们在电脑上看到的图像又是怎样形成的呢?首先我们对现实世界使用相机成像原理进行采样成图形图像数字信息,存储到存储区上,当显示器要显示的时候,就将数字信息从存储的地方读取出来,然后利用电子枪扫描,在显示器上显示出来,其具体原理如下。在电脑中显示主要依赖于图形显示卡,图形显示卡上有一个由视频存储器组成的显示缓冲区,它接受并暂存计算机送来的图形图像数字信息,经D/A转换为模拟信号后,再送到显示器去显示。显示缓冲区可以看成是一个与屏幕上像素分布一一对应的二维矩阵,其中的每一个存储单元对应着屏幕上的一个像素,其位置可以由二维坐标(x,y)来表示。

由于每一个显示缓冲单元可以由许多个位(bit)来表示,它可以只有1位,也可以多达8位、16位、24位甚至更高。每一个缓冲单元所存储的信息称之为“像素值”,它决定了像素的颜色或灰度,因此,每个缓冲单元的位数越多,则颜色种类或灰度等级也就越多。例如,当每像素为8位时,可以表示256种颜色或灰度,而当每像素为24位时,可以表示1670万种颜色或灰度。实际的光栅扫描显示器大多采用荫罩式的CRT,由红、绿、蓝三枪发射的电子束通过荫罩板射到荧光屏上对应颜色的荧光粉上。因此,前述的每一个像素值将通过一个“彩色表”将像素值转换为三种基色的分量信号,经相应的D/A转换后去分别控制三基色电子枪。这样不断的刷新画面,就能显示我们所看到的图片。

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