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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 동적 메모리 칩 DRAM - 비디오 카메라로. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
컴퓨터에 이미지를 입력하고 어떤 식으로든 추가 디지털 처리를 수행하려면 상당한 투자가 필요합니다. 여기서 가장 비싼 장치는 아마도 컴퓨터가 신호를 읽고 저장하고 디지털화하는 비디오 카메라일 것입니다. 가장 비싸지만 품질과 이미지 입력에 가장 적합한 방법은 가정용 비디오 카메라의 출력 신호를 디지털화하는 것입니다. 그러나 동시에 회로 비용도 여전히 상당합니다. 이를 위해서는 고속 디지털-아날로그 변환기, 고속 저장 장치 및 개인용 컴퓨터에 대한 적절한 인터페이스가 필요합니다. 아마추어 실험의 경우 이는 다소 비용이 많이 드는 경로입니다. 컴퓨터 인터페이스를 갖춘 텔레비전 전송 카메라는 너무 비싸고 라디오 아마추어의 예산을 크게 훼손할 수 있습니다. 이 상황에서 벗어나는 방법은 동적 메모리 크리스탈을 파격적으로 사용하는 것이었습니다. DRAM을 민감한 광센서로 사용할 수 있는 것으로 나타났습니다. 몇 년 전 미국의 단일 칩 집적 회로 제조업체인 Micron Technology는 제어 창을 갖춘 64k-DRAMS의 특별 버전을 출시했으며 이는 이미지 센서로 판매되었습니다. 마이크로 회로의 결정 구조가 알려져 있으므로 약간의 노력으로 비디오 카메라를 만드는 것이 가능했습니다. 불행히도 이 칩은 더 이상 판매되지 않았으며 이는 컴퓨터 카메라를 만드는 데 장애가 되었습니다. 하지만 세라믹 케이스에 금속 캡이 달린 DRAMS 메모리 칩이 장착된 컴퓨터 보드를 분해했습니다. 금속 덮개를 아주 빨리 제거하자 그 아래에 보호 유리가 드러났습니다. 다음에 무엇을할지? 실험을 성공적으로 계속하기 위해 정보 입출력에 완벽하게 적합한 개인용 컴퓨터의 병렬 포트를 사용하기로 결정했습니다. 제어를 위해 두 개의 작은 프로그램이 어셈블리로 작성되었습니다. 그리고 - 오, 기적이군요! - 여러 테스트 후에 일부 이미지가 컴퓨터 디스플레이에 나타날 수 있습니다. 어떻게 작동합니까? 64k-DRAM에는 65536개의 메모리 셀이 포함되어 있으며 일반 액세스가 가능한 매트릭스 형태로 배열되어 있습니다. 이 경우에는 4164x64 메모리 셀의 256개 매트릭스인 NEC의 DXNUMX 칩이 사용되었습니다. 각 메모리 셀은 커패시터와 보완 트랜지스터로 구성됩니다. 커패시터는 전하의 형태로 정보를 축적합니다. 상보형 트랜지스터가 이 커패시터에 액세스(전환)합니다.
매트릭스 행이 선택되면 이 행의 모든 256개 상보형 트랜지스터를 차례로 전환하여 원하는 커패시터(셀)를 256개 증폭기 중 하나에 연결합니다. 증폭기의 전압이 특정 레벨보다 높으면 이것이 논리 1이라고 가정하고 그렇지 않으면 증폭기의 출력은 논리 0이 됩니다. 주어진 행에 있는 256개의 증폭기 중 하나를 계산합니다(즉, 열 주소) 원하는 출력 신호 DRAM을 선택합니다. 메모리 칩의 커패시터는 누출(느리지만 필연적으로 방전)되므로 정보를 잃지 않도록 지속적으로 재생(재충전)해야 합니다. 재생이 중지되면 일정 시간이 지나면 커패시터 셀의 전하가 사라지고 해당 비트가 전환됩니다. 커패시터를 조명(노출)하면 이 효과가 향상되고 커패시터가 훨씬 더 빨리 방전되며 결과적으로 정보 비트가 반전됩니다. 커패시터의 방전 시간은 이 메모리 셀의 광 강도를 측정하는 주요 척도가 됩니다. 이 효과를 사용하려면 다음 단계가 필요합니다. - 먼저, 모든 메모리 커패시터가 충전됩니다. “그런 다음 메모리 셀에 일정 시간 동안 조사됩니다. - 모든 기억세포를 조사하고 분석합니다. 각 셀(광전지)을 검사하여 원래 상태의 반전을 확인하고 이를 플레어로 간주합니다. DRAM은 메모리 칩이므로 논리적 주소 할당이 칩의 물리적 위치와 일치해야 합니다. 이 분포를 알아내려면 여러 가지 테스트를 수행해야 합니다. DRAM 칩에서 셀 주소는 행 주소와 열 주소라는 두 가지 구성 요소로 구성되며 크리스탈의 물리적 구조에서 정확히 동일한 방식으로 위치한다고 가정할 수 있습니다. 결과적으로 이것은 실제로 사실입니다. 논리적 행 주소는 물리적 행에 해당하고 논리적 열 주소는 물리적 열에 해당합니다. 물론 라인 내의 논리 주소는 단결정의 집적 회로에 있는 메모리 셀의 물리적 위치에 해당하지 않습니다. 처리된 이미지는 재배열된 행과 열의 잘못된 분포를 보여줍니다. 주소 비트를 재배열하면 이 결함을 제거할 수 있지만 그럼에도 불구하고 여기서는 여전히 실험적인 접근 방식이 필요합니다. 다른 제조업체의 단일 크리스탈에 있는 집적 회로의 형상은 다를 수 있습니다. 따라서 제어 프로그램은 NEC 유형 4164 칩에서만 올바르게 작동합니다. 다른 메모리 칩의 경우 오류가 발생할 수 있지만 제어 원리를 알면 결과를 수정할 수 있습니다. 이제 단결정의 집적 회로가 나란히 놓여 있는 128개의 매트릭스로 구성되어 있다는 것이 분명해졌습니다. 256개의 외부 다이는 상대적으로 큰 간격으로 중간 XNUMX개와 분리되어 있습니다. 이로 인해 이미지에 일부 오류가 발생합니다. 이러한 격차에는 아마도 디코딩 논리가 있을 것입니다. 두 개의 중간 행렬은 훨씬 작은 간격으로 분리되어 있으므로 XNUMXxXNUMX 셀의 행렬로 간주될 수 있습니다. 이를 기준으로 두 개의 중간 행렬만 센서로 사용됩니다. 돋보기를 통해 미세 회로를 보면 결정의 매트릭스 구조가 명확하게 결정됩니다.
이제 렌즈의 초점을 정확하게 맞춰야 합니다. 자세히 살펴보면 여러 행과 열이 여전히 재배열되어 있음을 알 수 있습니다. 두 줄이 올바르게 표시되고 다음 두 줄은 서로 교체됩니다. 셀 내용을 읽는 작업을 통해 이 결함이 수정됩니다. 다음으로 열의 주소가 수정되는데, 그 중 XNUMX개는 올바르게 읽혀지고 나머지 XNUMX개는 잘못된 순서로 읽혀집니다. 올바른 분포를 설정하는 것은 견고한 통합 광학 장치와 이미지의 매우 정확한 초점 조정이 필요하기 때문에 항상 쉬운 것은 아닙니다. 분포가 정확해야 패턴이 명확하게 보입니다! 어두운 물체를 배치하고 이동하는 흰색 표면에서 테스트를 시작하는 것이 가장 좋습니다. 주의 깊은 관찰, 정확한 렌즈 초점 맞추기 및 약간의 인내심은 심각한 오작동(불일치)을 인식하고 단결정에 집적 회로의 특징을 드러내는 데 도움이 됩니다. 심각한 부정확성은 검정색 선으로 식별되고 칩에 국한되어 제어됩니다. 개인용 컴퓨터의 병렬 포트를 사용하여 DRAM 칩을 연결하려면 약간의 수정이 필요합니다. 프린터 포트에는 클럭 신호의 빠른 에지를 부드럽게 하는 병렬 커패시터와 등가 직렬 저항이 포함되어 있습니다. 이 경우에는 이러한 요소가 필요하지 않으므로 제거해야 합니다.
일반적인 고집적 보드에서 개별 모듈은 CMOS 출력을 통해 저부하 버스의 프린터 포트에 직접 연결되므로 양방향 버퍼 드라이버가 있어야 합니다. 이제 케이블을 사용하여 병렬 포트를 DRAM 칩이 장착될 소켓에 연결합니다. 이 패널의 소켓은 필요한 미세 회로를 선택해야 하기 때문에 양호한 접촉(바람직하게는 금도금)이 있어야 하고 반복적인 교체를 견뎌야 합니다. 또한 LPT 포트의 출력 전압을 여기에 사용할 수 없기 때문에 마이크로 회로용 별도의 전원 소켓을 가져와야 합니다. 그러나 이제 프린터를 거기에 연결할 수 없습니다! DRAM의 핀 8과 핀 16 사이의 디커플링 커패시터도 매우 중요합니다. 켜질 때 상당히 높은 전류(약 100mA)가 흐르기 때문입니다. 이 커패시터는 IC의 칩 홀더(소켓) 본체에 직접 납땜됩니다(극성에 주의하세요! 핀 8은 +5V, 핀 16은 접지입니다). 이 커패시터가 없으면 아무 것도 작동하지 않습니다! 통합 광학의 기계적 설계 NEC 4164 칩 칩의 유용한 표면은 두 극단 매트릭스를 모두 거부하는 경우 약 1,2x6 sq. mm입니다. 이 사실을 바탕으로 통합 광학을 구현하고 선택해야 합니다. 8mm 초점 거리의 렌즈는 소형 카메라의 약 50mm 표준 렌즈에 해당합니다. 초점 거리가 5~35mm인 렌즈도 고려됩니다. 이 광학 장치는 나중에 사용할 때 그만한 가치가 있습니다. 우리는 Super-8 카메라(초점 거리 f = 25mm)에서 언급된 렌즈를 사용했습니다. 예를 들어 오래된 박막 카메라, 결함이 있는 가정용 TV 카메라 등의 단초점 렌즈를 사용하는 것이 좋습니다. 위탁 사진관이나 사진관에서는 적합한 렌즈를 제공해 주셨으면 좋겠습니다. 하지만 고품질 렌즈가 없어도 간단한 단초점 렌즈를 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 렌즈의 이미지 품질은 렌즈에서 얻은 이미지보다 낮아서는 안됩니다. 결국 사진 필름처럼 고해상도를 지원하지 않는 미세 회로 결정에 이미지를 투사하는 것입니다. 다양한 렌즈 선택과 칩 크리스탈 전면 설치로 인해 여기서 광학 시스템의 배치 및 설계에 대한 표준 솔루션을 제공할 수 없습니다. 이미지가 크리스탈에 정확하게 초점을 맞추도록 통합 광학 장치의 정확한 중심 위치를 기록하는 것만으로 충분합니다. 빛 감도 단결정의 집적 회로는 높은 광 감도를 제공하지 않으므로 수정 노출 시간은 실제 CCD 비디오 카메라의 노출 시간보다 깁니다. 고정된 물체의 이동 속도는 조명에 따라 달라지며 범위는 수백 ~ 20초입니다. 더 긴 시간은 불가능합니다. 그렇지 않으면 이미지에 노이즈가 심해집니다(흐려짐). 상당히 긴 노출 기간 동안에는 디자인을 위해 삼각대를 사용하는 것이 좋습니다. 또한 컴퓨터 키보드를 사용하여 노출 시간을 수정하고 성공적인 이미지를 기록하려면 손이 자유로워야 합니다. DRAM 칩 크리스탈은 청색 스펙트럼보다 광학 범위의 적색 스펙트럼에 더 민감하며 아마도 적외선(가시적) 방사 스펙트럼에서 우수한 스펙트럼 감도를 가지고 있을 것입니다. 소프트웨어 메모리 칩의 초기화 및 읽기는 터보파스칼 프로그램에 삽입된 어셈블러 프로그램에 의해 수행됩니다. 초기화 INITRAM 프로시저는 집적 회로를 초기화합니다. NEC 4164 마이크로 회로의 메모리 셀에 전하가 존재하면 논리 "1"에 해당하므로 모든 셀에 "1"이 미리 기록됩니다. DRAM 칩을 제어하려면 다수의 복잡한 클럭 신호가 필요합니다.
먼저 행 주소 카운터가 마이크로 회로의 주소 입력에 설정됩니다. 이 경우 RAS 입력은 "0"으로 설정되며 라인 주소 설정이 허용됩니다. 다음으로 열 주소가 주어지고 Din 입력이 원하는 값으로 설정되고(이 경우 모든 셀이 "1"로 설정됨) CAS 입력이 "0"으로 설정됩니다. 이제 DRAM은 열 주소와 데이터 비트를 수용했습니다. 이 프로세스는 32768개의 메모리 위치 모두에 대해 반복됩니다. 이제 DRAM 칩이 초기화되고 모든 커패시터가 충전됩니다("1"로 기록됨). 그런 다음 칩 메모리 크리스탈이 조사되는 동안 일정 시간이 경과합니다. 이 시간이 만료되면 메모리 셀에서 정보를 읽고 강조 표시된 셀은 상태를 변경합니다(조명된 커패시터가 더 빨리 방전됨). 정보 읽기 메모리 크리스탈에서 정보를 읽는 것은 LESERAM 절차에 의해 수행됩니다. 이는 INITRAM 프로시저와 동일한 방식으로 발생합니다. 각 메모리 셀의 내용이 기억된 후 이미지로 변환됩니다. 이 경우 로컬 오류가 수정됩니다. 따라서 8비트마다 바이트로 결합됩니다. 이미지를 생성하려면 메모리 칩의 절반만 사용되므로 4096바이트가 필요합니다. 그러면 이 데이터가 메인 프로그램으로 전달됩니다. 보정 프로그램은 개별 픽셀의 다른 감도를 균등화합니다. (센서 가장자리의 메모리 셀은 중앙 영역보다 더 민감합니다.) 두 중간 행렬(NEC 4164의 경우!) 사이에 작은 간격이 있으므로 두 번째 수정 프로그램도 있습니다. 이미지의 양쪽 절반을 5픽셀로 분리하고 결과 간격을 합리적으로 채웁니다. 어떤 경우에는 이 수정을 포기하거나 처리 알고리즘을 개선하는 것이 더 합리적입니다. "노출" 절차에는 INITRAM(초기화), LESERAM(읽기) 및 보정의 세 가지 프로그램이 포함되어 있으며 매트릭스를 조사하고 이미지 정보를 기록하기 위한 시간 간격을 만드는 데 필요합니다. "ANZEIGE" 절차는 VGA 카드의 이미지를 빠르게 표시하는 데 사용됩니다. 이 경우 이미지 정보가 비디오 메모리에 직접 입력되므로 결과 속도가 크게 향상됩니다. 불행하게도 개별 메모리 셀의 수직 거리가 두 배로 늘어나는데, 이는 디스플레이 프로그램의 보상 절차로 설명됩니다. 다른 디스플레이 어댑터를 사용하는 경우 이 루틴을 조정해야 할 수도 있습니다. "SPEICHERN"(쓰기) 및 "LESEN"(읽기) 절차는 이미지를 기록하고 그에 따라 BMP 형식으로 저장하고 하드 드라이브에 덤프합니다. 기타 프로그램 위에서 설명한 프로그램은 다른 응용 프로그램에서 사용됩니다. KUCKUCK 프로그램은 무엇보다도 가장 중요합니다. 단일 이미지뿐만 아니라 2, 4 또는 10개의 밝기 레벨로 일련의 이미지를 기록합니다. 현재 이미지는 항상 모니터에 표시되며 스페이스바를 사용하여 녹화할 수 있습니다. 물론 카메라는 2레벨(흑백)의 이미지만을 수용할 수 있지만, 하프톤(회색 음영)의 이미지를 반복 조사하는 것은 가능합니다.
하프톤 이미지의 단일 노출은 파일(각각 ".3 및 각각 ".9")에 순차적으로 기록된 다음 "Grau3", "Grau4" 및 "Dither" 프로그램을 통해 추가 처리를 위해 변환됩니다. "Grau3"은 3개의 단일 노출을 생성합니다. 4가지 밝기 수준의 비트맵입니다. (정보의 픽셀당 4비트, 색상 0, 7, 8 및 15만 사용되며 그에 따라 검정, 밝은 회색, 어두운 회색 및 흰색 레벨이 사용됩니다. 하프톤 이미지의 빠른 화면 처리를 위해서는 또 다른 변환이 필요합니다. Grau4" 프로그램은 동일한 입력 데이터를 "Grau3"과 동일한 방식으로 변환하지만 형식이 다릅니다. ".9" 파일에 대한 3개의 단일 노출은 "Dither" 프로그램을 통해 흑백 이미지(각각 원본 너비와 높이의 3배)로 변환됩니다. 노출의 결과로 각 지점에 대한 3개 이미지의 각 픽셀은 무작위 분포의 XNUMXxXNUMX 픽셀 매트릭스를 생성합니다. "FilmAb" 프로그램(비디오 클립)은 "KUCKUCK" 프로그램에 의해 생성된 생성된 이미지 시퀀스를 보는 데 사용됩니다. 따라서 2개 또는 4개의 밝기 레벨로 짧은 "비디오 클립"을 생성할 수 있으며 시청 순서를 선택할 수 있습니다. 128x256 픽셀 형식은 상당히 큰 것으로 나타났습니다. 특히 행 길이가 열 길이의 두 배이므로 128x128 픽셀 해상도의 "절반 형식"을 사용할 수 있습니다. 우선, "FilmAb"(비디오 클립) 프로그램을 실행할 때 디스크 공간을 절약하기 위해 이 옵션을 합리적으로 로드해야 합니다. 결과 개별 이미지는 Paintbrush와 같은 Windows 프로그램으로 처리할 수 있습니다. 개별 시술 및 프로그램 목록: - VIDEO.INC에는 높은 수준의 절차가 포함되어 있습니다. - INITRAM, INITRAM2: D4164 칩을 전체 초기화하고 그에 따라 절반 형식으로 초기화합니다. - LESERAM, LESERAM2: 이미지 정보를 읽어옵니다. - ANZEIGE: VGA 카드에 대한 빠른 입력. - LESEN: 2색 비트맵 파일, 128x256 및 128x128 픽셀. - SPEICHERN: 비트맵 데이터, 읽기 형식 - KUCKUCK: 2, 4 또는 10 밝기 레벨의 두 가지 형식으로 녹화합니다. - GRAU3: 4개의 단일 노출(".3" -> ".BMP")에서 3색 BMP 파일을 생성합니다. - GRAU4: VGA 카드의 4번째 비트(".3" -> ".4")에 대한 정보로 데이터가 생성됩니다. - DITHER: 9개의 단일 노출에서 2개의 컬러 이미지가 생성됩니다(".9" -> ".BMP"). - FILMAB: 2개 또는 4개의 색상 비트맵이 영화로 병합됩니다(이름 지정: "name. BMP"). 문학 : - Datenblatt IS 32 Optic Ram, 마이크론 기술 파일에 있는 원본 문서 세트 kuckuck.zip(283KB) 번역가의 쪽지 파일을 만든 날짜로 보아 1992년에 작성된 이 작품은 486대의 컴퓨터라도 대단했던 시절이었다. 최신 PC에 맞게 소프트웨어를 조정해야 할 수도 있습니다. 컴퓨터의 병렬 포트를 수정할 필요가 없을 수도 있습니다(내 프린터를 잃고 싶지 않습니다 :-). 사용된 초소형 회로에 관해서: - 분명히 NEC DRAM을 찾는 것이 쉽지 않을 것이며(아직 휴지통에서 찾지 못했습니다), 다른 회사의 MS에는 금속 캡이 없을 수 있습니다. 그러면 크리스탈에 어떻게 가나요? 일반적으로 제 생각에는 이 기사가 이 흥미로운 문제를 실험하기 위한 시작점일 뿐입니다. В 소스 파일 텍스트 파일이 몇 개 더 있습니다. 저도 번역해 보겠습니다. 저자: Martin Kurz, Nikolai Bolshakov 번역, rf.atnn.ru
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