"Поворот ромба" в матрице SuperCCD
18.01.2014 / 19:01

"Поворот ромба" в матрице SuperCCD

Оцените материал
(0 голосов)

По заявлениям FujiFilm, после выполненного программным обеспечением камеры "поворота" образуются "дополнительные" столбцы и строки. Правда, при этом замалчивалось, что образовывались они исключительно за счет интерполяции, а сам факт преобразования преподносился как реальное удвоение вертикального и горизонтального разрешения матрицы.

Единственная ситуация, при которой преимущество структуры SuperCCD будет заметно, возможна лишь в том случае, когда изображение, формируемое объективом, содержит строго горизонтальные либо вертикальные линии, попадающие между строками либо столбцами "классической" матрицы. Да и в этом случае эти линии будут наполовину состоять из интерполированных точек.

Зато диагональные линии "классическая" матрица обнаружит, а SuperCCD пропустит, хотя как раз из них по большей части состоят реальные объекты. Однако тестовые таблицы, предназначенные для измерения разрешающей способности фотоаппаратов, содержат как раз таки сетки из горизонтальных и вертикальных линий. Кроме того, разработчики Fuji учитывали особенности восприятия человеческой зрительной системы, так как мозг более чётко воспринимает вертикальные и горизонтальные линии, составляющие объект.

В конченом итоге Fuji выпустила оснащенную SuperCCD камеру FinePix 4700 с "файловым разрешением" 4,7 мегапиксела при реальном количестве элементов матрицы 2,3 мегапиксела. Следует отметить, что дополнительной причиной роста интереса к SuperCCD явилась задержка с выходом на рынок классических "прямоугольных" трехмегапиксельных матриц. Как только появились фотоаппараты, оснащенные такими сенсорами, выяснилось, что их реальное разрешение заметно выше, чем у камеры Fuji.

К концу 2001 года Fuji объявила о появлении третьего поколения матриц SuperCCD. Отличительной особенностью этого семейства является возможность суммировать заряды четырех соседних пикселей одного цвета, и за счет этого повышать эквивалентную чувствительность. Конечно же, разрешение кадра при этом уменьшается в два раза, как по вертикали, так и по горизонтали.

Очевидно, что вне зависимости от размещения и формы пикселов, истинное разрешение матрицы определяется исключительно количеством ее элементов. Ну а "восьмиугольные" матрицы могут похвастаться более высокой чувствительностью, но никак не "лишними мегапикселами". Пожалуй, наиболее убедительным доказательством данного тезиса является тот факт, что матрицы SuperCCD нашли своё применение исключительно в камерах Fuji, а у остальных производителей цифровой фототехники сенсоры данного типа спроса не вызвали.

С первых же дней цифровой фотографии выяснилось, что наиболее действенный вариант расширения динамического диапазона ПЗС-матрицы заключается в создании сенсора с "адаптивной" чувствительностью. Ведь при съёмке контрастных сцен, содержащих как яркие, так и тёмные объекты, при высокой чувствительности будет происходить постоянное переполнение "неглубоких" потенциальных ям, а при низкой чувствительности изображение будет неразличимо-тёмным. Поэтому при линейной зависимости чувствительности от интенсивности светового потока (количества упавших на светочувствительную поверхность пикселя фотонов в единицу времени) "ёмкость" потенциальной ямы должна быть относительно большой.

При больших габаритах сенсора, характерных для профессиональной и студийной техники, данное условие вполне достижимо. А вот любительская техника, в которой используются матрицы небольших размеров (максимум 2/3 дюйма по диагонали), не может похвастаться достаточными резервами для сохранения динамического диапазона при дальнейшем росте разрешения.

При "неглубокой" потенциальной яме зависимость чувствительности матрицы от интенсивности светового потока для каждого пиксела должна быть нелинейной. Это значит, что к моменту накопления ямой определённого уровня заряда ПЗС-элемент должен как бы переключиться в режим "насыщения" и уменьшить квантовый выход. Благодаря этому при "стандартной" потенциальной яме с обычной "ёмкостью" на снимке с достаточной степенью достоверности будут отображены как тени, так и яркие области. Казалось бы, идея вполне здравая, однако до недавнего времени воплощения в материале так и не получившая. Компания Fuji решила исправить это положение, выпустив в начале 2003 года четвёртое поколение сенсоров SuperCCD.

Новая линейка включала в себя как матрицы высокого разрешения (которые обозначались HR - High Resolution), так и модели с расширенным динамическим диапазоном (с индексом SR - Super Dynamic Range). Количество пикселей матрицы SR не впечатляло - при диагонали 1/1.7 дюйма не интерполированное разрешение составляло 2048x1536, то есть 3 мегапиксела, а максимальная чувствительность (без уменьшения разрешения, использованного в третьем поколении SuperCCD) - ISO 400. Для справки - матрицы SONY при тех же габаритах обеспечивали разрешение 2592x1944 (то есть 5 мегапикселов) при максимальной чувствительности ISO 800. Справедливости ради необходимо сказать, что на самом деле матрица Fuji состояла из 6 миллионов фотоэлементов, правда, их форма и расположение отличались от общепринятых.

Фактически каждый пиксел матрицы SuperCCD SR представлял собой пару фотоэлементов, "накрытых" общей микролинзой. В этой паре первый из элементов обладал небольшой светочувствительной областью, посему чувствительность у него была невысокой, а вероятность переполнения потенциальной ямы была минимальной. Второй элемент снабжался светочувствительной областью, площадь которой была в несколько раз больше, а чувствительность - значительно выше. Разумеется, заметно больше был и риск переполнения потенциальной ямы "крупногабаритного" элемента.

После считывания данных матрицы сначала в усилитель, а затем в АЦП, оцифрованный снимок в памяти камеры обрабатывался микропроцессором. В процессе данной обработки данные о заряде ям "малого" и "большого" фотоэлементов пиксела суммировались, при этом за белый свет максимальной яркости принимался заряд, равный сумме предельных значений зарядов потенциальных ям обоих фотоэлементов. В итоге даже при переполнении ямы "крупногабаритного" фотоэлемента определённую часть полезной информации можно было снять с малого фотоэлемента.

Считалось, что вместо яркой белой точки, наблюдаемой в матрицах классической конструкции, пиксель SuperCCD SR мог иметь вполне реальные значения цвета и яркости. Выяснилось, что так происходит далеко не всегда, а перед разработчиками возник целый ряд проблем.

Оставьте свой комментарий

Читатели рекомендуют

2 лучших ультрабука по итогам 2012 года

2 лучших ультрабука по итогам 2012 года

Те, кто считают нынешний год исключительно годом планшетных ПК, ошибаются, забывая о семействе ультрабуков. Несмотря на появление такого сегмента в 2011, лишь в...

Китайский смартфон Zopo

Китайский смартфон Zopo

На сегодняшний день все коммуникабельные люди, которые стараются идти в ногу со временем, делают все возможное, что окружить себя многофункциональными и практич...

Вопрос дня

Мобильный телефон для Вас – это…

Фототовары

Обзор электронных книг