Naciskanie pikseli

W zeszłym tygodniu Kodak wprowadził na rynek pierwszą w historii 50-megapikselową matrycę aparatu. Chociaż tak wysoka rozdzielczość wykracza poza potrzeby większości konsumentów, profesjonalnym fotografom nowy czujnik umożliwi wykonywanie zdjęć z niespotykanym dotąd poziomem szczegółowości.

Pięćdziesiąt megapikseli: Nowy, 50-milionowy czujnik aparatu firmy Kodak potrafi zmieścić więcej pikseli w macierzy, jednocześnie zwiększając prędkość i zmniejszając zużycie energii przez urządzenie.

Na przykład na zdjęciu zrobionym na polu o szerokości półtora mili czujnik umożliwiłby widzowi wykrycie obiektu o średnicy zaledwie jednej stopy.

Ten rodzaj rozdzielczości jest naprawdę niezbędny i ukierunkowany na wysokiej klasy profesjonalną fotografię, w której wysokiej jakości obrazy często muszą zostać powiększone. Ale może być również przydatny w niektórych innych zastosowaniach, takich jak fotografia lotnicza, używanych w usługach takich jak Google Earth. Możliwość posiadania większej liczby pikseli pozwala samolotowi latać wyżej, więc nie potrzebujesz tylu zdjęć, mówi Mike DeLuca , kierownik ds. marketingu kodak Image Sensor Solutions z siedzibą w Rochester w stanie Nowy Jork.

Czujnik, który wytwarza matrycę o wymiarach 8176 na 6132 pikseli, dodatkowo wypełnia lukę między tradycyjną fotografią filmową a cyfrową. Jesteśmy naprawdę blisko tego, jak działał film, mówi DeLuca. Jest bardzo blisko. Teraz, jak mówi, to tylko kwestia osobistych preferencji fotografa.

Zwykle im mniejszy piksel, tym gorsza jakość, mówi Alberta Theuwissena , ekspert w dziedzinie obrazowania cyfrowego i założyciel firmy Harvest Imaging z siedzibą w Bree w Belgii. Dotyczy to zarówno urządzeń konsumenckich, jak i profesjonalnych. DeLuca twierdzi, że w przypadku czujnika Breakout firmy Kodak nowe pigmenty faktycznie poprawiają jakość kolorów renderowanych przez czujnik, podczas gdy inne mechanizmy sprawiają, że piksele są tak samo czułe jak większe – a mimo to są przetwarzane szybciej niż w poprzednich projektach. Co więcej, twierdzi, że nowy sensor zużywa mniej energii niż jego poprzednicy. Każde rozwiązanie lub krok, który sprawia, że ​​czujnik jest szybszy i zużywa mniej energii, jest krokiem naprzód, mówi Theuwissen.

Kodak ma już na rynku sensor o rozdzielczości 39 milionów pikseli. Ale aby jeszcze bardziej zwiększyć rozdzielczość, firma musiała nie tylko zmniejszyć rozmiar każdego piksela z 6,8 mikrona do 6 mikronów, ale także radykalnie zmienić sposób działania tych czujników CCD, mówi DeLuca.

Mówi, że zmniejszenie pikseli jest stosunkowo proste. DeLuca mówi, że ponieważ te urządzenia zawierają znacznie więcej niż tylko elementy wykrywające światło, mogą cierpieć na spadki wydajności, jeśli wszystko w ich wnętrzu nie zostanie skurczone wraz z pikselami.

Każdy piksel ma wiele struktur, mówi. Niektóre są zaprojektowane tak, aby przekazywać ładunek z jednego piksela na drugi, aby umożliwić odczytanie obrazu z urządzenia. Inne struktury zapewniają, że nadmiar ładunku wytwarzanego przez jasne warunki oświetleniowe nie rozlewa się na sąsiednie piksele.

Kolejnym wyzwaniem jest utrzymanie dynamicznego zakresu czujnika, czyli jego zdolności do jednoczesnego wykrywania światła i ciemności. W czujniku jest to w zasadzie problem z sygnałem do szumu, mówi DeLuca. Kiedy zmniejszysz piksel, jest mniej sygnału, który jesteś w stanie przechwycić, ponieważ fizycznie jest mniej możliwości przechowywania elektronów w tym pikselu. Jeśli nie zrobimy nic innego, otrzymamy słabszy sygnał o takim samym profilu szumów. Aby temu przeciwdziałać, Kodak musiał poprawić wzmacniacz na wyjściu urządzenia, co redukuje szumy.

Ponadto, zwiększając liczbę pikseli, trudniej jest uzyskać dostęp do informacji po ich wykryciu. Pięćdziesiąt milionów pikseli to dużo danych, mówi DeLuca, a fotograf musi być w stanie odczytać je z czujnika w rozsądnym czasie.

Do tej pory Kodak stosował proces, który polegał na przerzucaniu informacji z jednego rzędu pikseli do następnego i przesuwaniu informacji wzdłuż rzędu, odczytywaniu na krawędzi, piksel po pikselu. Jest to stosunkowo powolny proces, zwykle przeprowadzany w dwóch rzędach na raz. Aby poradzić sobie z dodatkową ilością danych, nowy czujnik jest wyposażony w cztery kanały wyjściowe, dzięki czemu można jednocześnie odczytać czterokrotną ilość danych. Umożliwia to czujnikowi zwiększenie szybkości przechwytywania obrazów z 0,9 do 1,0 klatki na sekundę, mimo że przechwytywanych jest więcej informacji. Pozwala to jednak również na skrócenie cyklu zegara, w którym odczytywane są dane, dla każdego wyjścia, co dodatkowo poprawia stosunek sygnału do szumu.

Oszczędność energii uzyskuje się dzięki zresetowaniu czujnika przed wykonaniem każdego zdjęcia. Odbywa się to tuż przed wykonaniem zdjęcia, aby upewnić się, że w pikselach nie ma szczątkowego ładunku ani szumu elektrycznego, który mógłby obniżyć jakość nowego obrazu. W poprzednich czujnikach Kodak po prostu odczytywał każdy piksel wiersz po wierszu, jakby zbierał dane do zdjęcia, ale potem zrzucał informacje zamiast je przechowywać. To, co teraz uwzględniliśmy, to nowa struktura piksela, która umożliwia wyczyszczenie wszystkich pikseli w tablicy w jednym impulsie zegarowym, mówi DeLuca. Więc zamiast opróżniać cały czujnik rząd po rzędzie, opróżniasz całą tablicę za jednym razem, mówi.

To znacznie poprawia czas uchwycenia kliknięcia — opóźnienie między naciśnięciem migawki a przechwyceniem obrazu przez czujnik. Zamiast milisekund, zajmuje mikrosekundy, mówi DeLuca. Oprócz oszczędności czasu zmniejsza również moc potrzebną do wykonania resetu.

Ta technologia nie jest tania. Sam czujnik będzie kosztował co najmniej 3500 USD. Ale nie wydaje się, aby zniechęciło to jednego producenta aparatów. Hasselblad ogłosił plany wprowadzenia nowego aparatu z matrycą w nadchodzących miesiącach. Również 50 megapikseli nie utrzyma się na długo w czołówce. Właśnie w tym tygodniu, kilka dni po ogłoszeniu przez Kodaka, innej firmy zajmującej się obrazowaniem cyfrowym, DALSA , z siedzibą w Waterloo w Kanadzie, ogłosił, że opracował czujnik o rozdzielczości 60 megapikseli.

ukryć