Tι σημαίνει "ψηφιακό";

Ψηφιακή είναι η πληροφορία η οποία καταγράφεται με αριθμούς.

Οι αριθμοί πώς μπορούν να καταγράψουν οπτικές πληροφορίες;

Για να καταλάβουμε πώς μία ψηφιακή εικόνα μπορεί να αποτελείται από αριθμούς, ας δούμε πως το συμβατικό φιλμ αποτυπώνει μία εικόνα. Το συμβατικό φιλμ αποτελείται από δισεκατομμύρια κόκκους κρυστάλλων αργύρου. Και όσο πιο λεπτόκοκκο είναι ένα φιλμ τόσο περισσότερους κόκκους έχει. Το φως που πέφτει επάνω στο φιλμ αλλάζει τη χημική δομή των κόκκων. Κάθε ένας από αυτούς περιέχει πληροφορίες για το φως που έπεσε επάνω του από την αρχική σκηνή με άλλα λόγια, έχει αποτυπώσει ένα μικροσκοπικό κομμάτι της αρχικής σκηνής. Έτσι, μετά την επεξεργασία του, το φιλμ θα μας δείξει τη σκηνή που φωτογραφίσαμε.

Πώς οι πληροφορίες αποτυπώνονται σε μία ψηφιακή εικόνα;

Το συμβατικό φιλμ χρησιμοποιεί κρυστάλλους αργύρου για να αποτυπώσει μία εικόνα. Στην ψηφιακή φωτογραφία, η εικόνα καταγράφεται σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα σιλικόνης.

Εάν μεγεθύνουμε αυτό το κύκλωμα θα δούμε ότι η επιφάνεια του αποτελείται από μικροσκοπικές κουκίδες, τα λεγόμενα pixel (picture element). Κάθε κουκίδα είναι το αντίστοιχο ενός κόκκου στο συμβατικό φιλμ. Μόνο που οι κουκίδες είναι από σιλικόνη, όχι από άργυρο. Κάθε κουκίδα σιλικόνης είναι ευαίσθητη στο φως, και καταγράφει πληροφορίες για το φως που πέφτει επάνω της από ένα μικρό μέρος της αρχικής σκηνής. Αυτό που κάνει όμως είναι να μετατρέπει το φως σε ηλεκτρόνια ή σε ηλεκτρικό φορτίο. Όσο δυνατότερο το φως, τόσο περισσότερα τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια αυτά καταγράφονται από ένα άλλο ηλεκτρονικό κύκλωμα της ψηφιακής μηχανής, το οποίο τα μετατρέπει σε αριθμούς. Το πρώτο κύκλωμα, που είναι ευαίσθητο στο φως, είναι αυτό που ονομάζουμε CCD, Charge Coupled Device. Τελικά η ένταση και το χρώμα του φωτός που πέφτει πάνω σε κάθε κουκίδα σιλικόνης, του CCD, αποθηκεύονται στη μηχανή σαν ένας αριθμός.

Πόσες πληροφορίες μπορεί να καταγράψει ένα κύκλωμα;

Ένα λεπτόκοκκο συμβατικό φιλμ μπορεί να περιέχει δισεκατομμύρια κρυστάλλων αργύρου σε κάθε καρέ, κάθε ένας από τους οποίους καταγράφει μία μικροσκοπική λεπτομέρεια από την αρχική σκηνή. Το ανθρώπινο μάτι έχει περί τα 120 εκατομύρια φωτοδέκτες για τη νύχτα (ραβδία), και περί τα 6 εκατομύρια φωτοδέκτες για την ημέρα (κωνία). Η σημερινή (εν έτει 2000) τεχνολογία CCD μπορεί να χωρέσει περί τα 3,5 εκατομύρια pixels σε κάθε CCD και για format αντίστοιχο του 135 mm .

Γενικά

Το πρώτο πράγμα που χρειαζόμαστε για τη διαδικασία της ψηφιοποίησης είναι διατάξεις που να μπορούν να μετατρέψουν το φως σε ηλεκτρικό ρεύμα (μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική). Αυτή τη μετατροπή την αναλαμβάνει ο αισθητήρας CCD. Στη συνέχεια χρειαζόμαστε διατάξεις που να μετατρέπουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε ειδικά σήματα τα οποία αποτελούν ψηφιακές πληροφορίες (digital data), δηλαδή πληροφορίες αναγνωρίσιμες και επεξεργάσιμες από υπολογιστή. Εδώ είναι καταλυτικός ο ρόλος που παίζει ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC).

Περιγραφή του αισθητήρα  CCD

Επειδή η δράση του αιοθητήρα CCD είναι καθοριστικής σημασίας για τη διαδικασία της ψηφιοποίησης, κρίνεται αναγκαίο να μελετήσουμε κάπως ιδιαίτερα το μυστήριο αυτόν αισθητήρα. 

Ο αισθητήρας CCD είναι ένα φωτοευαίσθητο chip, που χρησιμοποιείται, εκτός από τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές (digital cameras ή filmless cameras), τόσο στα scanners, όσο και στα camcorders. Το CCD είναι ένα ακρωνύμιο για τον όρο: Charge Coupled Device, που θα μπορούσε να αποδοθεί, αρκετά δόκιμα, ως: Συσκευή Ζεύξης Φορτίου. Ο αισθητήρας CCD διαθέτει έναν πολύ μεγάλο αριθμό από μικροσκοπικά φωτοευαίσθητα στοιχεία (κύτταρα), δηλαδή τα λεγόμενα pixels, τα οποία μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικό ρεύμα. Κάθε ένα από τα στοιχεία αυτά είναι ευαίσθητο σε ένα από τα τρία βασικά χρώματα του χρωματικού συστήματος RGB: κόκκινο (R), πράσινο (G) και μπλε (Β).                                Ο αισθητήρας CCD είναι το τμήμα της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής όπου καταγράφεται η "λανθάνουσα εικόνα". Από εδώ θα ξεκινήσει η διαδικασία μετατροπής της εικόνας σε ψηφιακή πληροφορία. Ανάλογα με τον τρόπο διάταξης των φωτοευαίσθητων στοιχείων (κυττάρων), έχουμε δύο διαφορετικούς τύπους αισθητήρων CCD:                                                          α) Διάταξη γραμμική (linear array). Στη γραμμική διάταξη τα κύτταρα είναι τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο, διατεταγμένα επάνω σε μία λωρίδα. Μόλις γίνεται η έκθεση, πρέπει να σαρωθεί, από τον αισθητήρα CCD, όλη η επιφάνεια του θέματος σε άμεση σχέση πάντα με την περιοχή αποτύπωσης. Η όλη διαδικασία θυμίζει την αρχή λειτουργίας των scanners τεχνολογίας CCD. Αυτή είναι και η απλούστερη μορφή αισθητήρα. Στην ίδια κατηγορία υπάρχει και συνθετότερη μορφή, όπου έχουμε διάταξη των κυττάρων επάνω σε τρεις λωρίδες, μία για κάθε ένα από τα τρία βασικά χρώματα του χρωματικού συστήματος RGB. Η όλη διαδικασία της σάρωσης χρειάζεται χρόνο για να ολοκληρωθεί: πολλές φορές και ολόκληρα λεπτά. Για το λόγο αυτό οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες CCD γραμμικής διάταξης, είναι κατάλληλες μόνο για still life. Δεν μπορούμε καθόλου να τις χρησιμοποιήσουμε οε κινούμενα θέματα και γενικότερα όπου έχουμε λήψεις σε πραγματικό χρόνο (real time).                                              β) Διάταξη περιοχής (area array). Στη διάταξη περιοχής τα κύτταρα είναι τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο, αλλά διατεταγμένα στις δύο διαστάσεις, ώστε να δημιουργούν ένα ορθογώνιο πλέγμα. Μία τέτοιου τύπου διάταξη των κυττάρων, που το κάθε ένα από αυτά είναι ευαίσθητο σε ένα από τα τρία βασικά χρώματα του χρωματικού συστήματος RGB, επιτρέπει την άμεση "καταγραφή" του θέματος, σε πραγματικό χρόνο. Οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, που είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες CCD διάταξης περιοχής (area array), είναι κατάλληλες για όλα τα είδη φωτογραφήσεων, όπου χρησιμοποιούνται και οι συμβατικές φωτογραφικές μηχανές. Στη συνέχεια, όπου μιλάμε για αισθητήρα CCD θα εννοούμε αισθητήρα CCD διάταξης περιοχής. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Εκτός από τους δύο τύπους αισθητήρων CCD που περιγράψαμε παραπάνω, υπάρχουν και ορισμένοι άλλοι, με περιορισμένη, όμως, τη χρήση τους στις ψηφιακές μηχανές που κυκλοφορούν στην αγορά. Τελευταία όμως αυξήθηκε ο αριθμός των pixels στο CCD, περιστρέφοντάς τα κατά 45⁰ (βλ. Fuji).

Λειτουργία της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής

Το φως περνά μέσα από το φακό της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, ακριβώς όπως συμβαίνει και στη συμβατική φωτογραφική μηχανή. Αντί όμως να εστιαστεί σε φωτογραφικό φιλμ εστιάζεται σε ένα chip CCD. Πριν όμως φθάσει στο chip CCD, διέρχεται από σύστημα τριών φίλτρων: κόκκινου (R), πράσινου (G) και μπλε (Β). Έτσι, το φως που πέφτει στη συνέχεια σε κάθε ένα κύτταρο έχει πάντοτε τη συχνότητα που αντιστοιχεί σε ένα μόνο από τα χρώματα: R, G, Β. Κάθε ένα από τα κύτταρα CCD είναι ευαίσθητο, όπως είδαμε παραπάνω, σε ένα από τα τρία βασικά χρώματα του χρωματικού συστήματος RGB. Τα κύτταρα αυτά βρίσκονται τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο ισομοιρασμένα στην επιφάνεια του chip ή (συνηθέστερα) με περισσότερα τα κύτταρα που είναι ευαίσθητα στο πράσινο. Αυτό γίνεται γιατί το πράσινο χρώμα παρουσιάζει έναν εγγενή υποτονισμό της φωτεινής του απόδοσης. Κάθε φωτοευαίσθητο κύτταρο που είναι ένα pixel, αντιστοιχεί σ' ένα ακριβώς σημείο της εικόνας. Τα φωτοευαίσθητα κύτταρα είναι ημιαγωγοί διοξειδίου του πυριτίου (SiO₂). Σαν βάση, επάνω στην οποία έχει "στρωθεί" το ημιαγώγιμο υλικό, υπάρχει στρώμα καθαρού πυριτίου. Το κάθε κύτταρο δέχεται μία συγκεκριμένη ποσότητα φωτός και παράγει ηλεκτρικό ρεύμα αντίστοιχης έντασης. Οι αισθητήρες CCD παράγουν, τελικά, ηλεκτρικό ρεύμα διαφορετικής έντασης για κάθε σημείο της φωτογραφίας. Θα δούμε, στη συνέχεια, πως ακριβώς γίνεται αυτό: Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του φωτός, το φως διαδίδεται με μικρές ποσότητες ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτοευαίσθητα κύτταρα διεγείρονται από το φως, δηλαδή από τα φωτόνια. Η διέγερση αυτή έχει σαν αποτέλεσμα, λόγω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, την απελευθέρωση ηλεκτρονίων από τα άτομα του διοξειδίου του πυριτίου. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που απελευθερώνονται σε κάθε κύτταρο είναι ανάλογος της ποσότητας φωτός που έχει δεχθεί το συγκεκριμένο κύτταρο. Αυτό συμβαίνει γιατί οι αισθητήρες αντιλαμβάνονται μόνον την ένταση του φωτός και όχι το χρώμα. Η διέλευση του φωτός από το σύστημα των τριών φίλτρων: R, G, Β, αποσκοπεί ακριβώς στο να διαχωριστεί το φως στα τρία βασικά χρώματα που το συνθέτουν. Η τελική εντύπωση του χρώματος σε κάθε κύτταρο δίνεται μέσα από περίπλοκη λειτουργία με τη βοήθεια ειδικού αλγόριθμου. Το σύνολο των τελικών εντυπώσεων χρώματος σε όλα τα κύτταρα μας δίνει αυτό που ονομάζουμε στην κλασσική φωτογραφία "λανθάνουσα εικόνα". Δεν πρόκειται, βέβαια, εδώ, για "λανθάνουσα εικόνα" ακριβώς, αφού είναι ήδη θετική.

Περί Ανάλυσης και βάθους bit.

Βασικό στοιχείο αξιολόγησης των ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών είναι η ανάλυση της εικόνας που μπορούν να προσφέρουν και ο αριθμός των χρωμάτων που μπορούν να "διαβάσουν". Η ανάλυση είναι ο αριθμός των φωτοευαίσθητων κυττάρων CCD που υπάρχουν για κάθε ίντσα, καθορίζοντας έτσι το ανώτατο όριο της ανάλυσης της εικόνας εισόδου. Η μονάδα μέτρησης της ανάλυσης είναι τα pixel ανά ίντσα (pixels per inch - ppi), αφού γνωρίζουμε ότι ταυτίζεται ο αριθμός των φωτοευαίσθητων κυττάρων με τον αριθμό των pixels. Βέβαια, στα manuals αναγράφεται συνήθως ο συνολικός αριθμός των pixels (φωτοευαίσθητων κυττάρων) του CCD. θα δούμε π.χ. να αναγράφεται: “μέγιστη ανάλυση: 786432 pixels ή 1024 x 768 pixels”.                                                          Η πλειοψηφία των ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών έχει περισσότερες από μία "θέσεις λήψης", η κάθε μία από τις οποίες αντιστοιχεί σε διαφορετική ανάλυση. Στα manuals μπορούν ν' αναγραφούν όλες αυτές οι αναλύσεις ή να αναγραφεί μόνο η μέγιστη, (βλ. παραπάνω). Επίσης, συμπεραίνουμε ότι όσο περισσότερα κύτταρα CCD υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερη ευκρίνεια θα έχει η ψηφιακή εικόνα. Ο αριθμός των χρωμάτων εξαρτάται από τον αριθμό των τονικών επιπέδων που μπορεί να δημιουργήσει ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC), διαβάζοντας τις τιμές του ρεύματος, που δίνουν τα κύτταρα CCD. Είναι γνωστό, ότι το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να διακρίνει τις μικρές διαφορές μεταξύ των γειτονικών τόνων, όταν μία ασπρόμαυρη εικόνα έχει 2⁸=256 τονικά επίπεδα. Επομένως, η συγκεκριμένη αυτή εικόνα εμφανίζεται σαν εικόνα συνεχούς τόνου. Είναι γνωστό επίσης, ότι μία έγχρωμη εικόνα δημιουργείται από την επαλληλία τριών ξεχωριστών καναλιών κλίμακας του γκρι. Τα κανάλια αυτά είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Επομένως, για να εμφανίζεται, μία έγχρωμη εικόνα, σαν εικόνα συνεχούς χρωματικού τόνου πρέπει να έχει 2⁸ x 2⁸  x 2⁸ = 2⁸⁺⁸⁺⁸ = 2²⁴ =16.777.216 τονικά επίπεδα. Στην περίπτωση της ασπρόμαυρης μιλάμε για εικόνα βάθους 8-bit, ενώ στην περίπτωση της έγχρωμης μιλάμε για εικόνα βάθους 24-bit ή 8-bit ανά χρώμα, θα υπενθυμίσουμε ότι όταν λέμε βάθος bit και αναφερόμαστε σε μία εικόνα, εννοούμε τον αριθμό των bits που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του κάθε pixel. Σε ορισμένες ακριβές ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC) δημιουργεί τέτοια οπτική αναγνώριση, που αντιστοιχεί σε βάθος από 10-bit έως και 16-bit ανά χρώμα. Υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες η δυνατότητα αναγνώρισης περισσοτέρων από 8-bit ανά χρώμα είναι πάρα πολύ χρήσιμη, όπως:                 α) Όταν μετατρέπεται το (αναλογικό) φως σε ψηφιακό σήμα, στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC), εισάγεται πάντοτε οπτικός θόρυβος στις σκιερές περιοχές μίας εικόνας. Βέβαια ακολουθεί η διαδικασία της αποθορυβοποίησης των περιοχών αυτών, η οποία όμως καταστρέφει και έναν αριθμό τονικών επιπέδων που ανήκουν στις περιοχές αυτές. Έτσι θα μείνουν λιγότερα από τα 256 τονικά επίπεδα τα οποία είναι απαραίτητα για να έχουμε εικόνα συνεχούς τόνου. Εάν όμως, ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC) δημιουργεί οπτική αναγνώριση, που αντιστοιχεί σε βάθος 10-bit ανά χρώμα (δηλαδή έχουμε βάθος 30-bit) ή και περισσότερα, θα έχουμε πάντα περίσσευμα τονικών επιπέδων. Έτσι θα αναπαραχθεί όλη η τονική λεπτομέρεια, όσο μεγάλη καταστροφή και να έχει προκαλέσει η αποθορυβοποίηση, και                    β) Εάν ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας ADC αναγνωρίζει τουλάχιστον 10-bit ανά χρώμα, μας επιτρέπει να αυξήσουμε, κατά βούληση, τα τονικά επίπεδα σε μία ή περισσότερες περιοχές της εικόνας. Συνήθως αυτό γίνεται στις φωτεινές και στις σκιερές περιοχές της εικόνας, όπου συνήθως έχουμε δυσκολίες στην οπτική αναγνώριση, αφού παίρνουμε (με τα 8-bit ανά χρώμα), πολύ "επίπεδα" αποτελέσματα.

λίγη φυσική …..

Φωτόνιο: Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του φωτός, η φωτεινή ενέργεια, που ακτινοβολείται από ένα σώμα, δεν εκπέμπεται κατά συνεχή τρόπο, αλλά με τη μορφή αυτοτελών ποσών που είναι ανάλογα με τη συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτός. Αυτά τα αυτοτελή ποσά φωτεινής ενέργειας είναι τα φωτόνια.                          Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Φαινόμενο αλληλεπίδρασης μεταξύ ακτινοβολίας και ύλης, το οποίο χαρακτηρίζεται από την απορρόφηση φωτονίων και την απελευθέρωση ηλεκτρονίων. Όταν μία ακτινοβολία πέφτει στην επιφάνεια ενός σώματος, τότε η φωτεινή ενέργεια της ακτινοβολίας (δηλαδή τα αυτοτελή ποσά, τα πακέτα, τα φωτόνια), απορροφώνται. Βέβαια, η φωτεινή ενέργεια, που απορροφάται, μετατρέπεται σε άλλης μορφής ενέργεια. Συγκεκριμένα, μετατρέπεται σε ηλεκτρική, αφού απελευθερώνονται ηλεκτρόνια, τα οποία δημιουργούν ηλεκτρικό ρεύμα. Βασική προϋπόθεση: Κάτω από μία τιμή συχνότητας δεν εκπέμπεται κανένα ηλεκτρόνιο, όποια και αν είναι η ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Η ιδιότητα αυτή δεν μπορεί να εξηγηθεί με την κλασσική φυσική. Σύμφωνα, όμως, με την κβαντική θεωρία, κατά την αλληλεπίδραση του με την ύλη, το φως εκπέμπεται αλλά και απορροφάται κατά ακέραια ποσά ενέργειας, τα οποία ονομάζονται φωτόνια.                                            Ένα φωτόνιο προκαλεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο μόνο εάν η ενέργεια του είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια, που απαιτείται για την εξαγωγή ενός ηλεκτρονίου από το στερεό σώμα.                                                    Ημιανωνοί: Οι ημιαγωγοί είναι κατηγορία στερεών σωμάτων με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Λέγοντας ηλεκτρική αγωγιμότητα εννοούμε τη δυνατότητα διέλευσης ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στο σώμα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των ημιαγωγών είναι ενδιάμεση μεταξύ των μετάλλων που είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού και των μονωτών που είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, η ηλεκτρική αντίσταση των ημιαγωγών καθώς και των μονωτών εξαρτάται άμεσα από την καθαρότητα και την τελειότητα της κρυσταλλικής δομής.                                                                                    Στους ημιαγωγούς η αντίσταση αυξάνεται με την μείωση της θερμοκρασίας. Αντίθετα, η αντίσταση των μετάλλων μειώνεται με τη μείωση της θερμο κρασίας.                                                     Φαινόμενο συνηθισμένο στους ημιαγωγούς είναι η φωτοαγωγιμότητα, όπου με την επίδραση ακτινοβολίας αυξάνεται σημαντικά η ηλεκτρική αγωγιμότητα του σώματος.

Οι πρακτικές εφαρμογές των ημιαγωγών στηρίζονται ακριβώς στη μεγάλη ευαισθησία της ηλεκτρικής τους αντίστασης σε μικρές μεταβολές εξωτερικών παραγόντων.                            Το περίφημο τρανζίστορ (κρυσταλλοτρίοδος) είναι μία διάταξη ημιαγωγών, που ελέγχει ή ενισχύει τα ασθενή ηλεκτρικά ρεύματα. Όλα τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται αποτελούν το συνολικό ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται στο chip CCD. Το ηλεκτρικό ρεύμα, που δημιουργείται έτσι στα φωτοευαίσθητα κύτταρα, λόγω της έκθεσης τους στο φως, είναι αναλογικό, εφόσον το φως είναι αναλογικό. Το αναλογικό αυτό ρεύμα οδηγείται σε έναν αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (Analog -to-Digital Converter - ADC), ο οποίος το μετατρέπει σε αριθμητικές (ψηφιακές) τιμές. Για την ακρίβεια, το μετατρέπει σε δυαδικά κωδικοποιημένους αριθμούς.

Ένας αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC) είναι ένα chip, που μετατρέπει, κατά κανόνα, αναλογικά σήματα σε ψηφιακές πληροφορίες (digital data), δηλαδή πληροφορίες δυνητικά αναγνωρίσιμες και επεξεργάσιμες από υπολογιστή. Αν θέλουμε, δηλαδή, μπορούμε να εισάγουμε τις ψηφιακές πληροφορίες (εικόνες) σε υπολογιστή για περαιτέρω επεξεργασία. Στη συνέχεια, ο αναλογικο-ψηφιακός μετατροπέας (ADC) στέλνει τις ψηφιακές πληροφορίες (digital data) στον επεξεργαστή ψηφιακού σήματος Ο επεξεργαστής ψηφιακού σήματος Digital Signal Proccessor ή DSP, είναι ένα ειδικό chip που διαθέτει έναν ταχύτατο επεξεργαστή ο οποίος χρησιμεύει κυρίως για να επιταχυνθούν ορισμένες λειτουργίες. Οι επεξεργαστές ψηφιακού σήματος (DSP), που βρίσκονται στις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, έχουν προγραμματιστεί ειδικά για να χειρίζονται τις φωτογραφικές εικόνες. Συγκεκριμένα, ο επεξεργαστής ψηφιακού σήματος (DSP) ρυθμίζει κυρίως το contrast, καθώς και ορισμένες ακόμη λεπτομέρειες της εικόνας που έχουν σχέση με τη διαβάθμιση των χρωματικών τόνων. Επίσης, συμπιέζει τις πληροφορίες της εικόνας έτσι, ώστε να μπορέσει να καταλάβει αυτή τον μικρότερο δυνατό αποθηκευτικό χώρο. Από εδώ, οι συμπιεσμένες ψηφιακές πληροφορίες της εικόνας στέλνονται στο χώρο αποθήκευσης της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής. Σαν τέτοιος χώρος μπορεί να είναι ένας ειδικός, μικρής χωρητικότητας, ενσωματωμένος σκληρός δίσκος. Ορισμένες ψηφιακές μηχανές, για την αποθήκευση των εικόνων, είναι εφοδιασμένες με κάρτες μνήμης, οι οποίες μπορούν εύκολα να προστεθούν και να αφαιρεθούν, γεγονός που μας παρέχει μεγάλη ευελιξία στην αποθήκευση. Τέλος, υπάρχει και η περίπτωση της αποθήκευσης σε κλασσική δισκέττα των 3,5 ιντσών (1,44 MB). Εδώ, πρέπει ν' αναφερθεί και η δυνατότητα σύνδεσης που έχουν οι ψηφιακές μηχανές με τον υπολογιστή. Η συνηθέστερη μέθοδος, για την σύνδεση αυτή, είναι μέσω της σειριακής θύρας του υπολογιστή, ή πιο μοντέρνα μέσω της θύρας USB (Universal Serial Bus).

Εντάξει λοιπόν, κάναμε τη λήψη με την τελευταίου τύπου ψηφιακή φωτογραφική μηχανή μας. Και τώρα τι κάνουμε; Καταλάβαμε μέχρις εδώ ότι για να φθάσουμε σε ένα τελικό αποτέλεσμα μέσω της ψηφιακής επεξεργασίας μίας αρχικής φωτογραφίας περνάμε από τρία στάδια: το στάδιο της εισόδου, της επεξεργασίας και της εξόδου. Η επεξεργασία μιας εικόνας γίνεται με το software, δηλαδή με τα προγράμματα. Οι εφαρμογές (προγράμματα) ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, μας δίνουν σήμερα την δυνατότητα να επέμβουμε δυναμικά και με απόλυτα αποτελεσματικό τρόπο, στην αρχική φωτογραφία. Συγκεκριμένα μας δίνουν την δυνατότητα:

• Να επεξεργαστούμε, κατ' αρχήν, είτε ολόκληρη την εικόνα είτε μέρος της, που είναι εφικτό να ορισθεί με σαφήνεια.

• Να αλλάξουμε τις διαστάσεις της εικόνας, τόσο κρατώντας τις αρχικές της αναλογίες, όσο και παραμορφώνοντας την.

• Να διορθώσουμε τις λανθασμένες λήψεις με την χρήση εντολών απόλυτου ελέγχου της φωτεινότητας και του contrast, ακόμα και για τους μεσαίους τόνους (ρύθμιση gamma).

• Να αναπλάσουμε κατεστραμμένες περιοχές της φωτογραφίας.

• Να αφαιρέσουμε κάποιο τμήμα της φωτογραφίας και να το αντικαταστήσουμε με κάτι άλλο. Επίσης, υπάρχει η δυνατότητα να δημιουργήσουμε συνθέσεις με κομμάτια που προέρχονται από πολλές διαφορετικές φωτογραφίες.

• Να ρετουσάρουμε περιοχές της φωτογραφίας αποτελεσματικά και με ακρίβεια με την χρήση ειδικών εργαλείων.

• Να επιχρωματίσουμε ασπρόμαυρες φωτογραφίες.

• Να δημιουργήσουμε δυναμικά ρεαλιστικά οπτικά αποτελέσματα με ζωγραφικές μεθόδους.

• Να δημιουργήσουμε υφές και πρωτότυπα φόντα.

• Να αλλάξουμε την προοπτική της φωτογραφίας.

• Να αλλοιώσουμε την αρχική εικόνα με την βοήθεια εντολών που βρίσκονται κάτω από την γενική κατηγορία: φίλτρα (filters). Τα φίλτρα αυτά άλλοτε έχουν σχέση και αναλογίες με πραγματικά φωτογραφικά φίλτρα, άλλοτε αποτελούν απλώς ειδικευμένες εντολές.

Τα προγράμματα ψηφιακής επεξεργασίας της φωτογραφίας χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με την τεχνολογία που έχει ακολουθηθεί κατά τον σχεδιασμό τους:                      α) Pixel editing προγράμματα, στα οποία η δράση γίνεται άμεσα στο κάθε pixel της εικόνας. Τα προγράμματα αυτής της κατηγορίας χρειάζονται για την λειτουργία τους πολλή μνήμη RAM. Χαρακτηριστικό τους είναι ο απόλυτος έλεγχος του pixel, που έχει σαν αποτέλεσμα την μεγάλη σταθερότητα και πιστότητα στις χρωματικές αλλαγές. Αντιπροσωπευτικό πρόγραμμα αυτής της κατηγορίας είναι το Photoshop της Adobe, το πιο δημοφιλές πρόγραμμα ψηφιακής επεξεργασίας φωτογραφίας. Στην κατηγορία αυτή ανήκει και το Photo Paint της Corel.                                                     β) Layering technology προγράμματα στα οποία δημιουργείται μία μαθηματική περιγραφή του τμήματος της εικόνας που επεξεργαζόμαστε. Αυτόματα δημιουργείται και στρώση ή επίπεδο (layer), που περιέχει πληροφορίες, με μαθηματικούς όρους, για την δράση μας κατά την συγκεκριμένη επεξεργασία. Η εικόνα ξανασχεδιάζεται στην συνέχεια. Τα προγράμματα αυτής της κατηγορίας δεν χρειάζονται για την λειτουργία τους πολλή μνήμη RAM. Δουλεύουν με τεράστιες ταχύτητες σε πραγματικό χρόνο (real time). Επομένως αποτελούν πολύ καλή λύση όταν επεξεργαζόμαστε πολύ μεγάλα αρχεία εικόνων. Χαρακτηριστικό τους είναι η συνεχής δημιουργία και χρησιμοποίηση επιπέδων (layers). Οποιαδήποτε δράση, από την απλούστερη έως την συνθετότερη, δημιουργεί ένα ή περισσότερα layers. Αντιπροσωπευτικό πρόγραμμα αυτής της κατηγορίας είναι το Live Picture. Στην ίδια κατηγορία ανήκει και το xRes της Macromedia