Penjelasan Lengkap Kamera Digital

Setiap kamera elektronis memiliki sebuah sensor yang dapat mengubah sebuah citra optis ke isyarat elektronis. Penemuan CCD (Charged Coupled Device) oleh Boyle dan Smith tahun 1970 telah memicu revolusi dalam dunia pencitraan. Kamera untuk siaran TV yang berbasis tabung citra vidicon yang mahal, diganti dengan kamera CCD elektronis yang kompak. Pemanfaatan camcorder sebagai kamera perekam gerak meningkat tajam dan kamera kantong maupun kamera berbasis SLR (Single Lens Reflex) digantikan dengan kamera-kamera digital

Sebuah kamera dapat dianggap sebagai sebuah peranti yang dapat mengubah sebuah citra optis ke sebuah replika film atau elektronis. Sebuah kamera biasanya menggunakan lensa untuk membuat citra dari sebuah obyek. Jika kita meletakkan sensor citra di tempat citra optis terbentuk, maka kita akan dapat menangkap citra yang mirip dengan obyek bersangkutan. Gambar 3 memperlihatkan bagaimana sebuah lensa obyektif kamera dapat menangkap citra datar terfokus di kamera.

Gambar 1 Sebuah kamera yang menggunakan lensa obyektif untuk membuat sebuah citra obyek ke citra datar kamera.

Sebuah larik CCD yang terdiri atas photosite pendeteksi cahaya, diatur dalam sebuah pola kotak kotak seperti pada Gambar 3. Pada gambar tersebut diperlihatkan sebuah susunan photosite dengan kota kasar. Jika kita menggunakan sensor pencitraan monochrome tunggal yang kasar dengan resolusi 20 piksel x 20 piksel, maka citra yang dihasilkan akan tampak seperti pada Gambar 3. Tentu saja kita pasti lebih menghendaki sebuah citra dengan resolusi yang lebih tinggi, dan citra berwarna akan lebih menyenangkan dibandingkan gambar hitam. putih, karena kita menggunakan kombinasi warna serta intensitas cahaya yang direfleksikan oleh obyek untuk menginterpretasikan sebuah benda.

Gambar 2 Citra monochrome dengan resolusi 20 piksel x 20 piksel.

Resolusi Kamera

Resolusi sebuah kamera ditentukan oleh jumlah piksel yang terdapat dalam larik CCD dan kualitas dari optik pencitranya. Monitor komputer biasanya terdiri atas 768 atau 1024 baris piksel. Semakin tinggi resolusinya, semakin tinggi pula kualitas citra yang dihasilkannya. Hal ini juga berlaku bagi kamera digital. Oleh karena itu jika ada kamera dengan resolusi yang lebih tinggi, tentu saja gambar yang dihasilkannya akan lebih halus.

Pembentukan Warna pada Larik CCD Tunggal

Untuk dapat memperoleh suatu warna citra, maka kita harus mengukur cahaya pada tiga rentang panjang gelombang yang berbeda. yaitu merah, hijau dan biru (atau sering disingkat RGB dari Red-Green-Blue). Informasi dari ketiga pengukuran ini dapat dikombinasikan untuk mensimulasi warna-warna yang kita lihat dengan mata kita.

Ada dua metode dasar dalam pencitraan warna dengan menggunakan larik CCD. Metode tersebut adalah penggunaan CCD tunggal, dan penggunaan 3 CCD, masing-masing satu untuk satu warna. Metode ma yang menggunakan CCD tunggal memang lebih murah, namun kualitasnya tidak sebagus metode kedua.

Metode yang pertama menggunakan suatu mosaic (rangkaian kotak- kotak) filter warna yang diletakkan di depan larik CCD untuk menyaring cahaya sehingga hanya cahaya berwarna merah, hijau atau biru (RGB) saja yang sampai di masing-masing piksel. Pola piksel yang paling umum dijumpai adalah pola Bayer. Pola ini terdiri atas barisan merah, hijau, merah, hijau, dst. Biru, hijau, biru, hijau, dst. Komposisi Piksel dapat dilihat pada Gambar 5.

Hasil gambar untuk Pola Bayer CCD warna.

Gambar 3 Pola Bayer pada larik pencitraan CCD warna.

Perhatikan bahwa perbandingan larik piksel biru dan merah hanya seperempatnya, sedang piksel hijau sampai setengahnya. Hijau dipilih memiliki jumlah dua kali lipat piksel merah maupun biru karena mata kita paling peka terhadap cahaya hijau, sehingga diharapkan warna yang terbentuk lebih dekat ke warna obyek seperti yang dikenali oleh mata.

Namun, cip tunggal kamera berwarna memiliki masalah yang sering disebut "color aliasing". Masalah ini akan timbul jika sebuah daerah berwarna kontras dicitrakan dengan menggunakan larik CCD warna. Sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6 yang menunjukkan sebuah kotak putih yang terletak pada suatu latar belakang hitam sebagai suatu citra asli. Garis perpindahan hitam/putih tersebut terletak di antara piksel hasilnya, Anda dapat melihat citra yang diperoleh dari kamera CCD tunggal tersebut. Daerah bayang-bayang yang terlihat, muncul karena adanya berwarna yang dibangkitkan oleh piksel RGB. Warna putih muncul akibat perpaduan piksel warna biru dan hijau. Warna kuning diperoleh dengan memadukan piksel merah dan hijau. Sedangkan daerah tempat pikse-piksel RGB diekspose dengan warna yang sama akan mengakibatkan warna putih, dan tempat di mana tak ada piksel yang diekspose akan memunculkan warna hitam.

Abnormalitas warna tepi yang diakibatkan oleh color aliasing ini akan membingungkan sistem indera mesin. Oleh karenanya teknologi ini tak dapat diterapkan pada aplikasi-aplikasi industri maupun medis.

Teknologi Kamera 3 CCD Warna

Untuk mengatasi masalah color aliasing pada kamera warna larik tunggal tersebut, kemudian dipergunakan tiga kamera warna CCD. Cara yang digunakan adalah dengan menggunakan prisma optis untuk memisahkan sebuah citra menjadi tiga komponen warna. Kemudian setiap komponen warna tersebut ditangkap dengan sebuah CCD. Dengan menggunakan teknik ini, setiap cahaya dari setiap warna akan sampai di larik CCD. Setiap CCD kemudian menggunakan semua pikselnya sehingga jalur tersebut dapat menangkap resolusi larik secara lebih penuh dibandingkan dengan resolusi yang terkurangi akibat penggunaan kamera warna cip tunggal. Kamera warna 3CCD memiliki jumlah piksel tiga kali

lipat dibandingkan dengan kamera larik tunggal sehingga resolusi citranyapun menjadi lebih baik. Filter yang diletakkan di depan setiap larik, secara tepat akan mengendalikan jalur spektral sehingga kamera dapat memberikan representasi warna yang lebih akurat.

Digital vs Optical Zoom
Dalam fotografi digital dikenal kedua istilah tersebut di atas. Keduanya menunjukkan kemampuan kamera dalam melakukan fasilitas zoom. Adapun maksud keduanya adalah sebagai berikut.

Digital zoom: proses zooming dengan memperbesar pixel gambar. Tidak menambah data.
Optical zoom: proses zooming dengan memanfaatkan kombinasi-kombinasi lensa untuk memperbesar gambar.