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勝過佳能A70!巧用掃描儀DIY數碼相機

時間:2004/10/8 15:32:00來源:本站整理作者:藍點我要評論(0)

原文鏈接:http://www.sentex.net/~mwandel/tech/scanner.html

我熱切地希望擁有一個品質優良的真正的數碼相機,但是除非他們的價格降到和玩具一樣地低,否則我根本買不起。但是在我買得起數碼相機之前,我渴望自己有一個類似于數碼相機的東西可以讓我成天擺弄。



于是我開始用我的平板掃描儀來試試看能否捕捉周圍的風景圖象。我把掃描儀拿在手中,當它掃描的時候,我不停地旋轉它,這樣使得掃描儀上的定焦距鏡頭可以從周圍采光。這就是我的第一次實驗嘗試。



我用平板掃描儀進行的第一次攝影嘗試



色彩的平衡感看起來有一點扭曲,但是這樣使得它更接近于真實。焦點毫無疑問是偏了,因為鏡頭定焦在玻璃平面上。



我的掃描相機從上面看的樣子



從結果看起來把掃描儀改裝成數碼相機還是有希望的。我知道有的人假設用一個鏡頭使圖象在平板掃描儀的平板上定焦,這樣掃描儀就能在焦點平面成像。但是我認為這樣不好,因為這需要一個環形聚光鏡或者平面玻璃去分散成像平面上的光線,從而浪費大部分的光線。



相機機械裝置



我的方法是基本上拆爛了一個價值100美元的掃描儀。我把掃描儀拆開,把所有的電子零件,電荷耦合器件(以下簡稱為CCD)影像傳感器和步進馬達裝置全部取出,然后把它們放進一個新建的機械裝置之中。通過旋轉CCD和鏡頭裝置去掃描它的周圍環境,而不是用一張紙。





我用了一個從單反相機上弄來的焦距為35MM,光圈為F2.8的鏡頭作為我掃描相機的鏡頭。這個鏡頭非常的陳舊,它甚至比我還用著的Pentax screwmount還要早。這些鏡頭沒有抗反射外層,而且是完全手動光圈——甚至比松開快門時自動減速光圈還要落后。它是完全手工操作的,因此非常適合我的掃描相機。



旋轉鏡頭移動架的機械裝置



我在一個木板上切了一條細長的口,把鏡頭裝在CCD上。在反面,我用線性CCD把掃描儀的PCB固定住。在木板前面,我把一個鏡頭蓋(上面切了一個小孔)固定住,然后擰緊鏡頭。令人驚訝的是,根據我大致的計算,鏡頭在CCD右邊.002’’之內,聚焦范圍是正確的。經過細致地打磨修正了其他的錯誤。



鏡頭和CCD裝置圍繞兩個金屬點旋轉。這兩個金屬點從木板的頂端和底部扎進小孔之中,并且是螺絲帽的頂端,因此非常好調整。


掃描拍攝的方式使得遠景看起來比直線圖更加的象“圓柱形”。但是對于大多數的拍攝來說,這種效果是不引人注目的,并且人們也不討厭。要得到直線性透視的效果,當鏡頭被固定在一個位置的時候,我就不得不橫向移動CCD,而這用簡單的方法是做不到的。



我最初的打算是弄一個精細的齒輪傳動裝置來完成傳動的工作。但是當我仔細地檢查了我收藏的各種齒輪之后,我發現竟然找不到一種合適的齒輪來完成這個任務。這樣,為了與這個35MM焦長的鏡頭相配,我一次掃描旋轉的角度不能超過60度。因此,最好的辦法就是用掃描儀上的鋸齒皮帶在傳動架的后面拉一下。



掃描儀減速滑輪和我加上的另一個特殊的齒輪



因為我照原樣使用了掃描儀上的所有電子元件(除了移動照明光相以外),所以我只能用掃描儀自帶的軟件來對它進行操作。這個軟件對于這個任務來說不是最好的,但是我并不準備花100個小時的時間先裝備它然后再寫一個新的程序軟件。提醒你一下,做這種事情不是完全不可能的。結果表明這種便宜的掃描儀(和其他很多的一樣)完全沒有內置智能,每一個數據都要通過打印機端口,而且電腦必須使掃描頂端返回到靜止狀態。因此,基本上所有的這種軟件在計算機上都無法運行。(因此,比較那些有效的編碼來說,驅動程序或許是設計比較差的)



顏色會集與影像比例



旋轉步進馬達每一步的比率是非常重要的。黑白圖象中的錯誤可以通過拉伸合成來進行修正。但是對于彩色圖片來說,因為程序需要圖象沿著CCD橫向移動,這是分檔器的一個功能,如果圖象不沿著CCD橫向移動,那么彩色圖片的顏色就都是錯誤的。這是因為CCD有三個獨立的傳感帶,分別是對紅色、綠色和藍色的。軟件從不同的掃描點讀取各個顏色并且把他們合成為正確的顏色。如果圖象不是以正確的速率沿著CCD橫向移動,那么這種合成就是不精確的。


我發現的另外一個事情是,為了得到正確的顏色合成,我必須把他們組合起來產生一個鏡像。這是因為電子光束在原來的掃描儀里面有很多反光,并導致鏡像干擾CCD工作。為了讓程序能夠正常地工作,我建立的裝置使得鏡頭逆著它以前掃描的方向旋轉。這會產生一個鏡像,但是這類照片在照片編輯器里很容易修復。



為了使這個轉動架旋轉,我開始只是拉著掃描儀的皮帶使它直接繞著齒輪,就像它以前在掃描儀里一樣,然后讓這個帶子拉著轉動架的后面旋轉。但是這樣每一步產生了過多的旋轉,因為空間和帶子的長度都有限制,我不能讓臂軸更長一些來減少旋轉的角度。因此,我再去檢查我收藏的各種齒輪,我發現了一個齒輪非常適合于已經在傳動裝置上的皮帶。這給了我創造了一個有效的減速裝置。為了達到完全合適的轉動率,我通過檢查我掃描的圓形物體的失真情況計算我需要的比率,然后按照需要的直徑在我的車床上制作一個精確的滑輪。我把帶子繞在這個滑輪上并拉著它運轉。這種完全是摩擦式的,但是因為帶子只在兩點上旋轉轉動架,因此滑動并不會造成問題。



我拍攝的一張移動著的車庫門的照片



在帶子的另一頭,我放了一個張緊輪,這個張緊輪用的當然就是從掃描儀上取下來的。在帶子的中央我也放了一個張緊輪,這樣使得帶子后部環繞的時候更接近一個弧形,而且,使得轉動架旋轉的速率從整體而言同分檔器旋轉的節奏更加相配。如果你不明白這是為什么,不用擔心——大多數人都不明白。



這個數碼掃描相機的速度和原來的掃描儀的是一樣的,也就是說不是很快。我開啟關閉車門的時候拍攝了上面的這張照片。圖片看起來就像車門真的有什么問題一樣。車門以前曾經被卡住或者滑出軌道,但是從來沒像照片里反映的那么糟。


為了拍一個真正的近攝,我在鏡頭后裝了一個近攝接圈然后進行拍攝。照片分辨率超過1000dpi。要進行這種拍攝,需要花很長時間來準備。但是一旦準備好了,拍攝不同事物的照片就是一件很容易的事情。(它是扭曲的,就像在暗室里為了得到“完美”的樣片而扭曲的一樣)




一個特別的近攝——在鏡頭后用了一個近攝接圈



顏色平衡和CCD的問題



CCD和軟件很顯然都是為了掃描儀的操作而設計的,它已經修正了暴光和亮度的問題。在掃描儀中,物體都是被同樣的熒光管照亮的。而現實生活中事物的相容性差一些。結果表明CCD對于圖象中的特殊亮點并不是處理地很好,如果碰到一個亮點,圖象上就會產生一道條紋。確切的原因我不知道,但是無論是A/D轉換器或者CCD被裝上時,掃描輸出結果總是這樣。



另一個問題是CCD的顏色平衡系統是用一個冷白熒光燈泡來開始工作。當物體被一個冷白熒光燈泡照亮的時候,顏色變得非常真實。這是因為CCD對于紅外線非常敏感,而且沒有抗紅外線濾光鏡。因此CCD吸收所有的紅外線,并且沒有進行顏色處理時得到的圖象看起來更真實。黑白圖片用白熾燈光照明更好,雖然CCD吸收了比可視光更多的紅外線。任何東西,比如用黑陽極化鋁做成的,顯示出灰色的光線而不是黑色的。而一些黑色的薄織物人的視線可以穿透一些,因此這可以稍微解釋用紅外線攝像頭可以穿透衣服的原因。


雖然總體而言,足夠的扭曲可能可以得到一些象素為2000×2000的非常清晰的圖片。低于5000美元的數碼相機是沒法達到這種分辨率的,而我的相機僅僅花了100美元不到。



想看更多的我用數碼掃描相機拍出的作品,可以去我的logo machine網頁上去看。



想了解更多的消息的話,http://www.rit.edu/~andpph/text-demo-scanner-cam.html是一個比較好的地址。



2000年七月更新



在弄好了這個奇妙的機器后的一年之內,我還是買了一個數碼相機。我的第一個數碼相機是Olymbus D340R型號的,1999年七月買的。然后,2000年七月,我買了一個Cannon powershot S100型號的(數碼電泳涂鋁)小型數碼相機。雖然沒有經常用我的掃描裝置,盡管它能夠拍出一個比3.3百萬象素的數碼相機更清晰的照片。

 

(作者:葉子編譯 出處:PConline)

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