Foveon X3

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск
Портал:Фотография
 В Википедии есть портал
«Фотография»
Логотип Foveon X3

Foveon X3 — матрица компании Foveon, в которой цветоделение на аддитивные цвета RGB проводится послойно, по толщине полупроводникового материала, с использованием физических свойств кремния.

Название сенсора «Х3»[1] подразумевает как его «трёхслойность», так и «трёхмерность» структуры, дабы подчеркнуть отличие от «плоских» матриц с фильтром Байера.

Управляющие схемы и элементы матрицы могут быть построены с применением КМОП и других технологических решений. Однако на данный момент (2008 год) производится только КМОП версия.

Содержание

[править] Принцип работы

Принцип цветоделения Foveon X3

Для деления на составляющие RGB используются дисперсные свойства кремния. Синяя часть спектра поглощается верхним слоем (толщина 0.2 мкм), зелёная средним (толщина 0.4 мкм) и красная нижним (более 2 мкм).

Толщина каждого слоя выбрана по результатам экспериментальных исследований по глубине проникновения квантов соответствующего спектрального диапазона в кремний. Слои, в которых происходит фотоэффект, разделены дополнительными тонкими зонами низколегированного кремния и имеют отдельные выводы сигнала.

Благодаря малой (менее 5 мкм) толщине сенсора, возможное влияния хроматических аберраций на изображение минимально. Однако, как и в других разновидностях матриц, поглощение красной части спектра происходит на максмальной глубине. В результате паразитной диффузии фотоэлектронов и засветки косыми лучами в области максимальных длин волн происходит дополнительное размытие изображения. В частности, этот же эффект затрудняет дальнейшее (по сравнению с нынешними матрицами) уменьшение размера элемента и повышение разрешения.[2]

[править] Достоинства

Более чёткое изображение:

  • Не требуется процедуры интерполяции недостающих компонентов в каждом пикселе.
  • Не требуется постановки перед матрицей размывающего фильтра (обязательного компонента байеровских матриц, он же англ. Anti-aliasing filter) для решения проблемы цветового муара — явления, характерного для мозаичных матриц;

Потенциально лучшие шумовые характеристики:

  • Теоретически, позволяет улучшить соотношение сигнал/шум благодаря отсутствию поглощающих 2/3 светового потока цветных фильтров. Но из-за поглощения светового потока верхними слоями и необходимости восстанавливать насыщенность цвета дополнительной обработкой выигрыш в чувствительности оказывается невелик.
  • По заявлению разработчиков, Foveon Х3 имеет ещё одно интересное свойство — изменяемый размер эффективного пикселя. Малый размер позволяет делать снимки высокого разрешения. Больший — даёт возможность снимать при слабом освещении. Объединение пикселов в системы 1х1, 4х4, 1х2 и т. д. производится в динамическом режиме.[3]

[править] Недостатки

  • Недостаточная точность цветопередачи и невозможность её радикального улучшения, так как в наибольшей степени она определяется свойствами кремния как такового, и произвольный выбор красителя для компонентов невозможен.
  • Относительно высокий уровень цифрового шума. К сожалению, разделение оказывается далеко не полным. Часть фотонов поглощается в "не своей" области. В результате, цветовая информация оказывается неполной, насыщенность цвета при прямом использовании R G B сигналов с сенсора как значений пиксела изображения даёт малоконтрастную ненасыщенную картинку. Для компенсации этого эффекта требуется вводить агрессивный алгоритм восстановления цветового оттенка. Именно вынужденный подъём насыщенности вносит основной вклад в увеличение итогового шума матрицы. [4] [5]

[править] Спорные маркетинговые приёмы

Компания Foveon использует для продвижения своей продукции спорный метод. Так матрица X3-14.1MP, например, позиционируемая как «14-мегапиксельная», на деле, способна создать изображение более высокого качества чем байеровским аналог, но размером не более 4.6 миллионов пикселей (то есть в 3 раза меньше заявляемого).

Если же камера с такой матрицей позволяет делать снимки бо́льшего разрешения, то это достигается программной интерполяцией с потерей изначального качества (качество сравняется с изображением полученным с байеровской матрицы разрешением 8-10 Мп[6]).

Разрешение больше реальных 4.6 Мп, получается камерой путем программной интерполяции, от которой в серьёзной технике давно отказались из-за неизбежной потери качества.

Для обоснования такого, чисто маркетингового, хода, Foveon пытается переписать под себя определение «пикселя» — определяя его не как полноцветный элемент изображения, а как элемент воспринимающий одну цветовую компоненту[7], аппелируя к тому что каждый «пиксел» матрицы с фильтром Байера также воспринимает только одну цветовую компоненту (хотя некоторые из таких матриц даже имея несколько датчиков на пиксель, вовсе не претендуют на подобное кратное увеличение заявленного разрешения).

Эти факты следует учитывать при сравнении, например, разрешающих способностей матриц между собой.[8]

[править] Продукты, использующие Foveon X3

  • Sigma SD9
  • Sigma SD10
  • Sigma SD14[9][10]
  • Sigma SD15
  • Sigma DP1
  • Sigma DP2
  • Polaroid x530
  • Hanvision HVDUO-5M
  • Hanvision HVDUO-10M

[править] Производители

[править] См. также

[править] Примечания

  1. ↑ сайт производителя
  2. ↑ Ji Soo Lee, "Photoresponse of CMOS Image Sensors," Ph.D. dissertation, University of Waterloo, 2003
  3. ↑ о матрице Foveon X3 обзор
  4. ↑ Rush and Hubel, supra, pp. 3-5.
  5. ↑ IXBT.COM: Оценка шумовой характеристики матрицы Foveon X3 против традиционных мозаичных матриц
  6. ↑ О сравнении камер SD14 и 5D (англ.)
  7. ↑ Определение пиксела по Foveon(англ.)
  8. ↑ О сравнении камер SD14 и 5D (англ.)
  9. ↑ обзор камеры Sigma SD14
  10. ↑ о матрице Foveon X3
  11. ↑ Of. site March 3, 2007.(англ.)
  12. ↑ Of. site March 3, 2007(англ.)


Шестерня Это незавершённая статья о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.
Это примечание по возможности следует заменить более точным.
Источник — «http://ru.wikipedia.org/wiki/Foveon_X3»
На других языках