Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Foveon дд цветоразделение – Тест DP1x — как снимает Foveon

Содержание

Тест DP1x — как снимает Foveon

Мне давно хотелось посмотреть как снимает камера с матрицей Foveon. У меня появилась такая возможность. Я отдельно сделал сравнение компактных фотоаппаратов см. обзор ниже. А в этом обзоре я хочу показать как работает камера при съемке пейзажей в условиях яркого солнечного дня. Именно в таких условия, как говорят, Foveon показывает лучшие результаты. У меня не было с собой другой компактной камеры — был только EOS 5D mark II.  Сравнивать эти аппараты некорректно, но понять разницу в снимках с матрицы Foveon и баеровской матрицы можно. 


Я не правил в фотографиях цветопередачу и баланс белого. Правились только уровни, экспозиция, делался ресайз.

Для начала я хочу привести в качестве примера два снимка с DP1x и с зума Sony DSC-HX100V
Sony

Приятные цвета.
Sigma

Тоже неплохо, но мне кажется цвет снега ушел в желтый или зеленый.
Сравним эти два снимка. Слева Sony справа Sigma


Разница очевидна. Сигма более резкая, лучше детализация. Более контрастная картинка. Лично мне цвета на Sigma понравились больше.
Теперь снимок с  Sigma в контровом свете

В целом неполхо, но небо получилось не очень хорошо. Даже не могу определить какого оно цвета.
Такой же снимок с EOS 5D mark II

Очевидна разница в цветопередаче. По моему мнению Canon передает полутона лучше. Цвета на снимке с Sigma грубее.
Смотрим дальше. Теперь снова Sigma

Оттенки солнца выглядят так как будто фотография сделана ближе к вечеру, на самом деле это полдень.

EOS 5D Mark II

DP1x

Снег то ли желтоватого толи зеленоватого цвета.

EOS 5D mark II

Снова DP1x

EOS 5D mark II

Можно подумать, что елочки я снимал разные. 

DP1x

Цвет снега на сигме уходит в желтый или зеленый в зеленый, хотя при такой погоде должен бы был быть синим.

EOS 5D mark II


В целом DP1x показала неплохие результаты — хорошая резкость, детализация, интересная цветопередача. Лично мне сначала казалось, что DP1x уходит немного в желтизну, но точно цвет определить было сложно. 
Если цвет не определяется, то можно постараться его выявить выкрутив на максимум насыщенность в каком либо редакторе. Что я и сделал. На следующей фотографии вы можете увидеть результаты.

Оказалось, что базовыми цветами неба на снимках DP1x были желтый, синий и зеленый. Если желтый и синий еще понятно откуда появилсись, то откуда зеленый? А зеленый появился, возможно, в виду особенностей строения матрицы Foveon. Принцип работы матрицы Foveon основан на способности кремния в разной степени поглощать составляющие света в зависимости от длины волны и интенсивности. В матрице присутствует как бы три слоя один из которых чувствителен к синему, другой к зеленому, а третий к красному. Если лучи света падают на матрицу перпендикулярно, то все хорошо, но если лучи света попадают на матрицу под углом, то они отражаются неравномерно в зависимости от длины волны и тогда интенсивность каких-то составляющих могут фиксироваться неадекватно или неточно. Из за этого возникают различные артефакты, в том числе, смещение цвета в зеленую область. Особенно это касается широкоугольных объективов — как раз такой установлен в DP1x. Однако, судя по всему, эта проблема может возникнуть и при использовании не широкоугольных объективов. Проанализировав фотографии сделанные Sigma на других ресурсах я видел немало фотографий страдающих от этой проблемы.

Проанализируем такой же снимок сделанный на EOS 5D mark II

На этой фотографии пример снимка EOS 5D mark II. 

Что можно сказать в заключении — DP1x неплохой аппарат. Преимущества я уже перечислял. Однако, я снова не увидел того о чем часто говорят владельцы фотоаппаратов Sigma — особенно точная цветопередача. Да, цветопередача необычная, но я могу сказать, что все это можно сделать со снимком на баеровской матрице, а вот сделать из снимка Sigma что-то приближенное к реальности не всегда возможно т.к. информация о цветах может быть безвозвратно утеряна. Очень хорошо получаются макро снимки сделанные фотоаппаратами на базе матрицы Foveon. Это обусловлено более высокой детализацией снимков, а так же тем, что при съемках макро не используются широкоугольные объективы и свет падает на матрицу относительно равномерно. В этом случае цветопередача страдать не должна. 
Я не задавался целью исследовать динамический диапазон камеры, но по моим ощущениям он соответствует средним значениям для баеровских матриц и однозначно ниже динамического диапазона матрицы 5D mark II. 

Часто слышал о том, что фотоаппараты на базе матрицы Foveon подходят для художественной съемки. Наверно, если мы зададимся целью получить что-то необычное — да, фотоаппарат для этого подойдет, но есть одна проблема — мы не знаем что получим, особенно в условиях недостаточной освещенности. Лично мне хотелось бы чего-то более стабильного, когда снимая пейзаж я знаю что получу. С Sigma получаются неплохие снимки, но не всегда то, что я хотел бы получить — т.е. в процесс съемки вмешивается аппарат, причем, предсказать результат не всегда удается. Если вы любите экспериментировать и потом долго обрабатывать снимки камера для вас, а если вам нужен предсказуемый результат, то вряд ли эта камера вам подойдет. 
Конечно сравнение DP1x и EOS 5D mark II не совсем адекватное. Было бы интересно сравнить камеры Sigma SD1 и 5D в паре с качественным объективами. Но цена SD1 слишком высока и такое сравнение вряд ли удастся сделать. Но сравнить Canon 600D и Sigma SD15 вполне возможно. Я это постараюсь сделать недели через 2 — 3.

photoswift.livejournal.com

Бытовые заметки о цветоразделении — Цыхра — LiveJournal

В последнее время меня часто посещает одна мысль. Почему современные камеры все, как из одного ларца, одинаковы с лица. Наращивают только мегапиксели и шумы, совсем позабыв о цвете? Почему многие старые камеры в этом плане на голову выше? Тема эта очень тонкая, и я не претендую на то что все нижеизложенное полностью отражает суть вещей. Это всего лишь рассуждения со своей колокольни знаний и опыта.


Прежде всего хочется вспомнить условие Лютера-Айвса, которое гласит, что для точной цветопередачи спектры рецепторов колбочек в нашем глазу и фильтров RGB-устройства должны совпадать. Примечателен факт, что производители пленок отлично обходились и без этого критерия получая замечательные по цветовым эстетическим характеристикам пленки. И по большому счету важность этого критерия несколько преувеличена.

Тут хотелось бы провести аналогию с музыкой. Это как сравнивать запись живого выступления, где каждый инструмент точно записан и отстроен по уровням на пульте (причем без использования всяких эквалайзеров и компрессоров), с тем же произведением, но сведенным в хорошей студии, опытным звукорежиссером. Лично я предпочту второе. Тем кто скажет что выберет первое — советую послушать как-нибудь несведенный материал, если у вас есть друзья-звукорежиссеры 😉

Как-то мне на глаза попалась брошюрка компании Seconic, на которой есть график:

Это спектральные чувствительности, характерные для большинства цифровых фотокамер и пленки.
Что видно из этих графиков.

1. На первом графике в красном есть какой-то непонятный горб в области 420-460 нм.
2. На втором графике спектры уже.

Не лишним так же будет привести чувствительности рецепторов (колбочек) в нашем органе зрения. Причем он варьируется от человека к человеку, да и от возраста тоже зависит. Понятно что график не может претендовать на 100% достоверность (а может даже и на 75%), потому как врачей-нацистов в наше время уже нет.

Итак, первый график из секониковского проспекта чисто визуально очень близок к критерию Лютера-Айвса, но там есть этот непонятный паразитный горб. Его наличие скорее всего обусловлено тем, что он призван упростить построение входного матричного профиля для камеры. Если горба нет, то одной матрицей уже тяжело обойтись и цвета начинают подкручивать вручную (так называемые twisted-профили) чтобы обеспечить их идентичность с тем, что мы снимали. А это плохо, потому как цвет начинает зависеть от экспозиции. Не пробовали вы крутить в Лайтруме HSL-ползунки а потом поменять экспозицию? Вот что-то такое и будет. Именно к такой унификации стремится компания Adobe, пытаясь всех причесать под свою гребенку. Ей так проще свои профили строить будет. Но именно этот горб хоть и упрощает построение профиля, но ухудшает цветоразделение.

Во втором графике более узкие спектры обеспечивают лучшее разделение цвета, но реализация подобного в цифровой камере приведет к падению чувствительности, а соответственно к высоким шумам — света-то проходит меньше через фильтры с такими характеристиками. Производителям цифрозеркалок это не нужно, ведь всем нам нужны многотысячные ИСО, а поэтому фильтры можно сделать более «жидкими», увеличив чувствительность, но тем самым ухудшив цветоразделение (увеличивая взаимное проникновение каналов друг в друга). Да еще и маркетологам проще показать на графиках шумы, чем хороший цвет, потому как что такое «хороший цвет» мало кому понятно, а вот, к примеру, такой график понимают все:

Итак, зеркалки стремятся к честному цвету (спасибо компании Adobe за наше «счастливое» детство), а пленки давали красивый. Я недавно по Kodak SLR/n обзор делал, так у него характеристики фильтров как раз ближе к пленочным — спектры уже. Отсюда и хорошее цветоразделение, и уникальность в цветопередаче, но высокий шум, но отсюда и неумение компании Adobe грамотно работать с цветом этой камеры, ввиду описанных ранее ограничений. Sony в своих A850/900 тоже минимизировала тот красный горб в цветных фильтрах, получив более шумную по сравнению с D3x матрицу, но лучшую по цвету.

Кстати сайт DXO-Mark практически ничего не говорит нам о цвете, и строит свои интегральные оценки не взирая на этот важный критерий. Хотя я тоже не совсем понимаю как его можно грамотно учесть. Так что если вы увидите у Nikon D800 оценку 95, знайте, что есть камеры которые просто на 3 головы выше нее по цвету, например в эту категорию попадают почти все цифрозадники, которых D800 обскакала своими 95-ю баллами.

Хотелось бы надеяться, что когда-нибудь битва за мегапиксели и низкие шумы прекратится и производители камер все таки займутся тем, по чему многие уже начали тосковать, — цветом. Возможно для этого следует накопить какой-то запас емкости ячейки, чтобы можно было жертвовать этим количеством ради качества, ведь в том же Nikon D4 это значение уже довольно велико — более 100 тысяч фотонов. Поживем — увидим.

tsykhra.livejournal.com

Foveon X3 — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ambox outdated serious.svg

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.
Ambox outdated serious.svg

Foveon X3 — серия фотоматриц 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. Кроп-фактор матриц «Foveon x3» — 1,74.

Архитектура матрицы и принцип действия

Ambox outdated serious.svg Принцип цветоделения Foveon X3 Ambox outdated serious.svg Принцип действия элементов массива Байера

Особенностью матриц Foveon является то, что фотодиоды, формирующие цветной элемент изображения, расположены друг над другом, образуя «колонку», перпендикулярную поверхности матрицы. Поскольку коэффициент поглощения света в кремнии в оптическом диапазоне монотонно зависит от длины волны[2], то синяя часть спектра поглощается преимущественно верхним слоем (толщина 0,4 мкм), зелёная средним (толщина 2 мкм) и красная нижним слоем (более 2 мкм), разделенных p-n-переходами и имеющими отдельные выводы сигнала. Такая компоновка позволяет получить полную информацию по трем цветовым каналам в одной точке[3].

Такая вертикальная компоновка радикально отличается от матриц с фильтрами Байера, где каждый элемент цветного изображения образуется комбинацией одноцветных сигналов с группы рядом расположенных на поверхности сенсора фотодиодов-субпикселей, «накрытых» цветными фильтрами. В отличие от байеровских фотосенсоров в сенсорах Foveon цветные фильтры не используются и, благодаря сбору сигнала по трем цветовым каналам в одной точке, отпадает нужда в интерполяции сигналов цветных субпикселов при формировании изображения.

Благодаря малой (менее 5 мкм) толщине сенсора, возможное влияние хроматических аберраций на изображение минимально. Однако, как и в других разновидностях матриц, поглощение красной части спектра происходит на максимальной 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.[4]

Видео по теме

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 ⅔ 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 1×1, 4×4, 1×2 и т. д. производится в динамическом режиме.[5]

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 «чужой» 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.[6][7][8]

Спорные маркетинговые приёмы

Подобно производителям байеровских фотосенсоров, указывающих в характеристиках матриц число одноцветных субпикселей, компания Foveon позиционирует матрицу X3-14.1MP как «14-мегапиксельную» (4,68 млн трёхсенсорных «колонок»). Такой маркетинговый подход, когда «пикселем» называют элемент, воспринимающий один цвет[9], является в настоящее время общепринятым в фотоиндустрии. Также «пикселем» ошибочно называют элемент светочувствительной матрицы (сенсель — от sensor element).

Вместе с тем, в случае байеровских матриц с последующей программной интерполяцией сенселей за счет их пространственного разнесения достигается несколько большее разрешение, чем в Foveon (14.1 млн субпикселей), то есть по разрешению изображение матрицы Foveon X3-14.1MP сравнимо с изображением, полученным с байеровской матрицы разрешением 8—10 Мп[10]). Однако необходимо отметить, что отсутствие необходимости в программной интерполяции у Foveon обеспечивает более точную дискретизацию исходного изображения, уменьшая искажения связанные с дискретизацией (растрированием) , например, муара.

Продукты, использующие матрицы Foveon X3

Зеркальные фотоаппараты

Беззеркальные фотоаппараты

Компактные фотоаппараты

  • Sigma DP1 (DP1s и DP1x)
  • Sigma DP2 (DP2s и DP2x)
  • Sigma DP1/DP2/DP3 Merrill[14]
  • Sigma DP0/DP1/DP2/DP3 Quattro
  • Polaroid x530
  • Hanvision HVDUO-5M
  • Hanvision HVDUO-10M

Производители

См. также

Примечания

  1. ↑ сайт производителя
  2. ↑ Optical properties of silicon // Ioffe Physical Technical Institute
  3. ↑ R.B. Merril. Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure. US patent 5,965,875, Oct. 12,1999
  4. ↑ Ji Soo Lee, «Photoresponse of CMOS Image Sensors, » Ph.D. dissertation, University of Waterloo, 2003
  5. ↑ о матрице Foveon X3 обзор
  6. ↑ Rush and Hubel, supra, pp. 3-5.
  7. ↑ IXBT.COM: Оценка шумовой характеристики матрицы Foveon X3 против традиционных мозаичных матриц
  8. ↑ Foveon изнутри
  9. ↑ Определение пиксела по Foveon (англ.)
  10. ↑ О сравнении камер SD14 и 5D  (англ.)
  11. ↑ обзор камеры Sigma SD1
  12. ↑ обзор камеры Sigma SD14 Архивировано 20 марта 2011 года.
  13. ↑ о матрице Foveon X3
  14. ↑ Галерея и возможности сенсора Merrill
  15. ↑ Of. site March 3, 2007. Архивировано 7 февраля 2012 года. (англ.)
  16. ↑ Of. site March 3, 2007 Архивировано 6 февраля 2012 года. (англ.)

Литература

  • Richard F. Lyon and Paul M. Hubel. Eyeing the Camera: into the Next Century. 10th Color Imaging Conference: Color Science, System and Applications. IS&T and SID, Springfield, Va, USA, 2002. P. 349-355.

wiki2.red

Foveon X3 — это… Что такое Foveon X3?

Ambox outdated serious.svg Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.
Логотип Foveon X3

Foveon X3 — серия фотоматриц 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.

Архитектура матрицы и принцип действия

Ambox outdated serious.svg Принцип цветоделения Foveon X3 Ambox outdated serious.svg Принцип действия элементов массива Байера

Особенностью матриц Foveon является то, что фотодиоды, формирующие цветной элемент изображения, расположены друг над другом, образуя «колонку», перпендикулярную поверхности матрицы. Поскольку коэффициент поглощения света в кремнии в оптическом диапазоне монотонно зависит от длины волны[2], то синяя часть спектра поглощается преимущественно верхним слоем (толщина 0,4 мкм), зелёная средним (толщина 2 мкм) и красная нижним слоем (более 2 мкм), разделенных p-n-переходами и имеющими отдельные выводы сигнала. Такая компоновка позволяет получить полную информацию по трем цветовым каналам в одной точке[3].

Такая вертикальная компоновка радикально отличается от матриц с фильтрами Байера, где каждый элемент цветного изображения образуется комбинацией одноцветных сигналов с группы рядом расположенных на поверхности сенсора фотодиодов-субпикселей, «накрытых» цветными фильтрами. В отличие от байеровских фотосенсоров в сенсорах Foveon цветные фильтры не используются и, благодаря сбору сигнала по трем цветовым каналам в одной точке, отпадает нужда в интерполяции сигналов цветных субпикселов при формировании изображения.

Благодаря малой (менее 5 мкм) толщине сенсора, возможное влияние хроматических аберраций на изображение минимально. Однако, как и в других разновидностях матриц, поглощение красной части спектра происходит на максимальной 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.[4]

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 ⅔ 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 1×1, 4×4, 1×2 и т. д. производится в динамическом режиме.[5]

Недостатки

  • Относительно высокий уровень цифрового шума.

Спорные маркетинговые приёмы

Подобно производителям байеровских фотосенсоров, указывающих в характеристиках матриц число одноцветных субпикселей, компания Foveon позиционирует матрицу X3-14.1MP как «14-мегапиксельную» (4.68 млн. трехсенсорных «колонок»). Такой маркетинговый подход, под «пикселем» называют элемент, воспринимающий одну цветовую компоненту[6], является в настоящее время общепринятым в фотоиндустрии.

Вместе с тем, в случае байеровских матриц с последующей программной интерполяцией цветных субпикселов за счет их пространственного разнесения достигается несколько большее разрешение, чем в Foveon (14.1 млн. субпикселей), то есть по разрешению изображение матрицы Foveon X3 сравнимо с изображением, полученным с байеровской матрицы разрешением 8—10 Мп[7]).

Продукты, использующие матрицы Foveon X3

Производители

См. также

Примечания

  1. сайт производителя
  2. Optical properties of silicon // Ioffe Physical Technical Institute
  3. R.B. Merril. Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure. US patent 5,965,875, Oct. 12,1999
  4. Ji Soo Lee, «Photoresponse of CMOS Image Sensors, » Ph.D. dissertation, University of Waterloo, 2003
  5. о матрице Foveon X3 обзор
  6. Определение пиксела по Foveon (англ.)
  7. О сравнении камер SD14 и 5D  (англ.)
  8. Галерея и возможности сенсора Merrill
  9. обзор камеры Sigma SD1
  10. обзор камеры Sigma SD14
  11. о матрице Foveon X3
  12. Of. site March 3, 2007. (англ.)
  13. Of. site March 3, 2007 (англ.)

dic.academic.ru

definition of foveon_x3 and synonyms of foveon_x3 (Russian)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В Википедии есть портал
«Фотография»
Файл:Foveon x3 logo.gif

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.

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 максимальной 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]

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]

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]

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[источник не указан 128 дней].

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.[6]

Продукты, использующие Foveon X3

Производители

  • National Semiconductor (англ.)[10]
  • Dongbu Electronics[11]

См. также

Примечания

dictionary.sensagent.com

Foveon X3 — это… Что такое Foveon X3?

Ambox outdated serious.svg Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.
Логотип Foveon X3

Foveon X3 — серия фотоматриц 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.

Архитектура матрицы и принцип действия

Ambox outdated serious.svg Принцип цветоделения Foveon X3 Ambox outdated serious.svg Принцип действия элементов массива Байера

Особенностью матриц Foveon является то, что фотодиоды, формирующие цветной элемент изображения, расположены друг над другом, образуя «колонку», перпендикулярную поверхности матрицы. Поскольку коэффициент поглощения света в кремнии в оптическом диапазоне монотонно зависит от длины волны[2], то синяя часть спектра поглощается преимущественно верхним слоем (толщина 0,4 мкм), зелёная средним (толщина 2 мкм) и красная нижним слоем (более 2 мкм), разделенных p-n-переходами и имеющими отдельные выводы сигнала. Такая компоновка позволяет получить полную информацию по трем цветовым каналам в одной точке[3].

Такая вертикальная компоновка радикально отличается от матриц с фильтрами Байера, где каждый элемент цветного изображения образуется комбинацией одноцветных сигналов с группы рядом расположенных на поверхности сенсора фотодиодов-субпикселей, «накрытых» цветными фильтрами. В отличие от байеровских фотосенсоров в сенсорах Foveon цветные фильтры не используются и, благодаря сбору сигнала по трем цветовым каналам в одной точке, отпадает нужда в интерполяции сигналов цветных субпикселов при формировании изображения.

Благодаря малой (менее 5 мкм) толщине сенсора, возможное влияние хроматических аберраций на изображение минимально. Однако, как и в других разновидностях матриц, поглощение красной части спектра происходит на максимальной 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.[4]

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 ⅔ 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 1×1, 4×4, 1×2 и т. д. производится в динамическом режиме.[5]

Недостатки

  • Относительно высокий уровень цифрового шума.

Спорные маркетинговые приёмы

Подобно производителям байеровских фотосенсоров, указывающих в характеристиках матриц число одноцветных субпикселей, компания Foveon позиционирует матрицу X3-14.1MP как «14-мегапиксельную» (4.68 млн. трехсенсорных «колонок»). Такой маркетинговый подход, под «пикселем» называют элемент, воспринимающий одну цветовую компоненту[6], является в настоящее время общепринятым в фотоиндустрии.

Вместе с тем, в случае байеровских матриц с последующей программной интерполяцией цветных субпикселов за счет их пространственного разнесения достигается несколько большее разрешение, чем в Foveon (14.1 млн. субпикселей), то есть по разрешению изображение матрицы Foveon X3 сравнимо с изображением, полученным с байеровской матрицы разрешением 8—10 Мп[7]).

Продукты, использующие матрицы Foveon X3

Производители

См. также

Примечания

  1. сайт производителя
  2. Optical properties of silicon // Ioffe Physical Technical Institute
  3. R.B. Merril. Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure. US patent 5,965,875, Oct. 12,1999
  4. Ji Soo Lee, «Photoresponse of CMOS Image Sensors, » Ph.D. dissertation, University of Waterloo, 2003
  5. о матрице Foveon X3 обзор
  6. Определение пиксела по Foveon (англ.)
  7. О сравнении камер SD14 и 5D  (англ.)
  8. Галерея и возможности сенсора Merrill
  9. обзор камеры Sigma SD1
  10. обзор камеры Sigma SD14
  11. о матрице Foveon X3
  12. Of. site March 3, 2007. (англ.)
  13. Of. site March 3, 2007 (англ.)

3dic.academic.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о