Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Foveon дд цветоразделение: О цветоразделении и экзотическом байере. Наигрались?: dmitry_novak — LiveJournal

Содержание

О цветоразделении и экзотическом байере. Наигрались?: dmitry_novak — LiveJournal

Кажись, Фуджа-то наигралась с экзотическим байером 🙂

Fujifilm has announced the X-A1, its most basic X-mount mirrorless camera yet. The X-A1 shares a body with the X-M1 but is based around a 16MP sensor with a conventional, Bayer color filter array, rather than the X-Trans design that’s been used in the other X-series models.

А давайте-ка сегодня поговорим немного о системах цветоразделения и вариантах байера — история интересная.

Вообще самый качественный вариант цветоразделения — 3 матрицы с дихроической призмой — 3CCD. Здесь и далее картинки натырены из Википедии.

Активно применялся и применяется в видеокамерах. Для фотокамер этот способ малоприменим — дело в том, что практически невозможно чисто механически совместить три изображения на трех отдельных сенсорах настолько точно, чтобы получить разрешение хотя бы в несколько мегапикселей. Кроме того, конструкция получается довольно громоздкой. Поэтому решение используется только в видеокамерах.

Второй вариант — многослойные сенсоры, которые по структуре в чем-то имитируют цветную фотопленку. Самый известный пример — сигмовский X3 Foveon. Принцип действия такого сенсора основан на том, что свет с разными длинами волн проникает в кремний на разную глубину.

Поскольку нет мозаики байеровского фильтра, то не нужна интерполяция, и разрешение картинки получается по-настоящему честным.
Но у фовеона свои проблемы, в частности искажение цвета из-за метода цветоразделения, особенно в красном канале, который на сенсоре лежит в самом низу, и до него доходят лучи, искаженные предыдущими двумя слоями. Все эти искажения приходится исправлять с помощью матричных профилей, из-за чего сильно растут шумы, деградирует картинка.
Камеры Sigma достаточно дороги и в целом коммерческим успехом не пользуются. Хотя у Фовеона множество приверженцев-энтузиастов.

Третий и самый популярный вариант — классический байеровский фильтр и его вариации.
Принцип действия фильтра прост — поверх ячеек лежит мозаика из цветных фильтров, пропускающих лучи разного цвета. Получается три ЧБ канала, каждый из которых отражает яркость лучей, прошедших через свой цветной фильтр. При обработке вся эта информация из трёх черно-белых каналов интерполируется в конечное цветное изображение.

На самом деле, можно считать, что у байера четыре канала, потому что зеленых ячеек вдвое больше, чем красных или синих. Это связано с тем, что зеленый канал наиболее важен для человеческого зрительного аппарата и несет для нас наиболее полезную яркостную информацию. Тогда как синий и красный каналы по сути являются цветоразностными.
У байера есть свои недостатки. В первую очередь это недостаточное цветовое разрешение итоговой картинки — поскольку она всегда является плодом интерполяции. Сейчас RAW-конвертеры научились более-менее сносно интерполировать недостающую информацию, однако все равно тот же 4-мегапиксельный Фовеон по разрешающей способности приравнивают к 10-мегапиксельному байеру — и не зря. Простейшую геометрию не обманешь никакими алгоритмами. Поэтому пришлось наращивать мегапиксели и упираться в дифракцию.

В разное время в истории развития цифровых камер появлялись разного рода «экзотические» вариации байеровского фильтра.

Например, в начале 2000-х Sony сделала вариант RGBE (E for Emerald), где половина зеленых ячеек заменена изумрудными:

Вроде бы как это позволило значительно улучшить цветопередачу и приблизить ее к тому, как цвет воспринимается человеческим глазом.
Рассматривая семплы со знаменитой в свое время камеры Sony F-828, в принципе я могу сказать, что цвет у нее неплохой, но принципиальных отличий от современных камеры с обычным байером я не вижу, если честно.

Технология RGBE использовалась Сони недолго, и они вернулись к улучшению традиционного байера.

В конце 90-х также появились сенсоры с байером, основанном на инвертированном наборе первичных цветов — CYGM (cyan, yello, green, magenta). Вот оказывается даже такое было.

Использовались такие сенсоры в некоторых компактах Кэнона и Никона, а также у Кодака, на рубеже 90-х и 2000-х годов.
Основной плюс такого фильтра в том, что он очевидно более «прозрачен», чем классический байеровский. То есть его светопропускание значительно выше, значит можно увеличить чувствительность сенсора и расширить динамический диапазон.
Но все это происходит в ущерб качеству цветоразделения, поскольку каждый фильтр пропускает сравнительно широкую полосу спектра, и разделить соседние оттенки при этом довольно трудно.
Поэтому фотографии с таких камер получались довольно «тухлые» по цвету, и даже агрессивная обработка тут не помогала — что матрица не захватила, то можно только нафантазировать.

Эта технология по вполне понятным причинам тоже долго не прожила.

За несколько лет до своего банкротства в 2007-м году Кодак успел запатентовать еще один вид байера, где половина зеленых ячеек были сделаны совершенно прозрачными. В нескольких вариациях.

Ячейки без фильтров должны по идее улучшить общую чувствительность сенсора.
Пошли такие сенсоры в какие-то реальные модели камер или не пошли — мне лично не известно. Скорее всего на их основе делаются высокочувствительные сенсоры специального назначения.

В течение почти десяти лет Фуджи делала камеры на основе собственной технологии байера «EXR» в нескольких вариациях.

Ячейки в таком сенсоре расположены по диагонали, что позволяет объединять соседние ячейки одного цвета для получения большей чувствительности. Кроме того, при таком расположении ячеек возможны более сложные структуры, позволяющие часть ячеек экспонировать сильнее, а другую часть — слабее, получая больший динамический диапазон.

На основе технологии Фуджи сделали два вида сенсоров CCD (SuperCCD), в которых за счет такой структуры не только повышается разрешение, но и за счет дополнительных маленьких ячеек с низкой чувствительностью можно получить расширенный динамический диапазон.

SuperCCD продержался аж до 2010 года в разных моделях камер Фуджи, но позже все равно уступил место BSI (back side illuminated) CMOS, но с диагональным байером.

Проблема любого байеровского фильтра в том, что он склонен после интерполяции давать цветной муар на периодических структурах. По сути это биение частот, а цветной рисунок возникает как раз именно из-за чередования цветных ячеек на байере. Чтобы уменьшить этот эффект, в 90% камер перед сенсором ставят специальный фильтр «АА» (anti alias), который по сути размывает изображение. Естественно при этом сильно теряется и без того невысокое разрешение изображений, получаемых путем интерполяции, но зато в какой-то степени уходит муар.

Поэтому Фуджи придумали особый вид байера X-Trans CMOS, который якобы должен уменьшить возможность появления муара и позволить безбоязненно делать сенсоры без АА-фильтра. Новый байер выглядит вот так:


Такая мозаика байеровского фильтра, по мнению Фуджи, должна давать большее яркостное и цветовое разрешение, препятствовать появлению муара и давать более «пленочное» зерно за счет того, что в каждом ряду ячеек теперь есть все три цвета, а их расположение как бы более хаотичное, подобно зерну на пленке.
Муара на таком сенсоре действительно не будет, но что касается разрешения, то вопрос крайне спорный.
Ведь, если задуматься, на классическом байере зеленые ячейки, дающие основную яркостную информацию, расположены более «равномерно», не сгруппированы в крупные квадраты 2х2, и, соответственно, яркостное разрешение должно быть несколько выше.

На самом деле, чисто на практике никаких особых преимуществ перед обычным байером X-Trans не показал. В целом разрешающая способность такого сенсора примерно на уровне традиционных аналогов, никакого особого «теплого лампового зерна» я не заметил.
А вот при обработке RAW-файлы с экзотического байера доставляют головную боль. Дело в том, что поначалу вообще ни один конвертер, кроме родного фуджевского, адекватно не интерпретировал такую мозаику. Да и позднее, когда тот же Adobe сделали апдейт и улучшили интерполяцию, результат ничем не лучше обычного байера, а может быть в каких-то ситуациях даже и хуже.
Лично я обращал внимание на отчетливую «пунктирность» всяких вертикальных элементов изображения — очевидно, из-за крупных 2х2 зеленых ячеек.

Кстати, та же самая ситуация наблюдается с их старым SuperCCD, который до сих пор никто толком не умеет правильно интерполировать.

Так получается, что традиционный байер пока что дает самый надежный и удобный для интерпретации результат, проверенный временем.
Возможно именно поэтому Фуджи сейчас на беззеркальной камере нижнего сегмента решила обкатать свежий сенсор с обычным байером, безо всяких выкрутас. Наигрались?

Датчик изображения — Википедия

Устройство, преобразующее оптическое изображение в электронный сигнал

An American Microsystems, Inc., (AMI) 1 килобит DRAM чип (центральный чип со стеклянным окном), используемый в качестве датчика изображения Cromemco Cyclops

An датчик изображений или же тепловизор это датчик который обнаруживает и передает Информация раньше делал изображение. Это делается путем преобразования переменной затухание света волны (так как они пройти через или же отразить объекты) в сигналы, небольшие всплески Текущий которые передают информацию. Волны могут быть свет или другой электромагнитное излучение. Датчики изображения используются в электронный устройства визуализации обоих аналог и цифровой типы, которые включают цифровые фотоаппараты, модули камеры, телефоны с камерой, Оптическая мышь устройства,

[1][2][3]медицинская визуализация оборудование, ночное видение такое оборудование как тепловидение устройства, радар, сонар, и другие. В качестве технологические изменения, электронные и цифровое изображение имеет тенденцию заменять химические и аналоговые изображения.

Двумя основными типами электронных датчиков изображения являются устройство с зарядовой связью (CCD) и датчик с активным пикселем (CMOS датчик). Оба датчика CCD и CMOS основаны на металл – оксид – полупроводник (MOS), с ПЗС-матрицей на основе МОП-конденсаторы и CMOS-сенсоры на основе МОП-транзистор (МОП-полевой транзистор) усилители. Аналоговые датчики невидимого излучения обычно включают вакуумные трубки различных видов, а цифровые датчики включают плоские детекторы.

CCD и CMOS датчики

Микрофотография угла матрицы фотодатчиков ВЭБ-камера цифровая камера Датчик изображения (вверху слева) на материнской плате Nikon Coolpix L2 6 МП

Два основных типа цифровое изображение датчики устройство с зарядовой связью (CCD) и датчик с активным пикселем (Датчик CMOS), сфабрикованный в дополнительный MOS (CMOS) или N-тип MOS (NMOS или же Live MOS) технологии. И CCD, и CMOS датчики основаны на MOS технология,[4] с МОП-конденсаторы являясь строительными блоками ПЗС-матрицы,[5] и МОП-транзистор усилители, являющиеся строительными блоками датчика CMOS.[6][7]

Камеры, интегрированные в небольшие потребительские товары, обычно используют датчики CMOS, которые обычно дешевле и имеют меньшее энергопотребление в устройствах с батарейным питанием, чем CCD.

[8] ПЗС-сенсоры используются для высококачественных видеокамер вещательного качества, а (C) МОП-сенсоры преобладают в фотосъемке и потребительских товарах, где общая стоимость является серьезной проблемой. Оба типа датчиков выполняют одну и ту же задачу по улавливанию света и преобразованию его в электрические сигналы.

Каждая ячейка CCD датчик изображения — аналоговое устройство. Когда свет попадает на чип, он сохраняется в виде небольшого электрического заряда в каждом фотодатчик. Заряды в строке пикселей, ближайшей к (одному или нескольким) выходным усилителям, усиливаются и выводятся, затем каждая строка пикселей сдвигает свои заряды на одну строку ближе к усилителю (ам), заполняя пустую строку, ближайшую к усилителям (s ). Затем этот процесс повторяется до тех пор, пока все линии пикселей не будут усилены и выведены.[9]

Датчик изображения CMOS имеет усилитель для каждого пикселя по сравнению с несколькими усилителями CCD. Это приводит к меньшей площади для захвата фотонов, чем у ПЗС, но эта проблема была преодолена за счет использования микролинз перед каждым фотодиодом, которые фокусируют свет на фотодиод, который в противном случае попал бы в усилитель и не был бы обнаружен.[9] Некоторые датчики изображения CMOS также используют Задняя подсветка для увеличения количества фотонов, попадающих на фотодиод.[10] КМОП-датчики потенциально могут быть реализованы с меньшим количеством компонентов, потреблять меньше энергии и / или обеспечивать более быстрое считывание, чем ПЗС-датчики.[11] Они также менее уязвимы к разрядам статического электричества.

Другой дизайн, гибридная архитектура CCD / CMOS (продается под названием «sCMOS») состоит из интегральных схем считывания CMOS (ROIC), которые прикреплены к подложке изображения CCD — технология, которая была разработана для инфракрасного смотрящие массивы и был адаптирован к технологии кремниевых детекторов.[12] Другой подход заключается в использовании очень мелких размеров, доступных в современной КМОП-технологии, чтобы полностью реализовать ПЗС-подобную структуру в КМОП-технологии: такие структуры могут быть получены путем разделения отдельных поликремниевых затворов очень маленьким зазором; хотя гибридные датчики, все еще являющиеся продуктом исследований, потенциально могут использовать преимущества как CCD, так и CMOS устройств формирования изображения.[13]

Спектакль

Существует множество параметров, которые можно использовать для оценки производительности датчика изображения, в том числе: динамический диапазон, соотношение сигнал шум, и чувствительность при слабом освещении. Для датчиков сопоставимых типов отношение сигнал / шум и динамический диапазон улучшаются по мере увеличения размер увеличивается.

Контроль времени выдержки

Время воздействия датчиков изображения обычно управляется либо обычным механическим ставня, как в пленочных фотоаппаратах, или электронный затвор. Электронная опалубка может быть «глобальной», и в этом случае накопление фотоэлектронов во всей области датчика изображения начинается и останавливается одновременно, или «вращением», когда интервал экспозиции каждой строки непосредственно предшествует считыванию этой строки в процессе, который «вращается». поперек кадра изображения (обычно сверху вниз в альбомном формате). Глобальная электронная опалубка встречается реже, так как требует, чтобы схемы «хранения» удерживали заряд с конца интервала экспонирования до момента считывания, обычно через несколько миллисекунд.[14]

Цветоделение

Шаблон Байера на датчике Схема вертикальной фильтрации Foveon для распознавания цвета

Существует несколько основных типов датчиков цветного изображения, различающихся типом механизма цветоделения:

  • Датчик фильтра Байера, недорогой и наиболее распространенный, с использованием массив цветных фильтров который передает красный, зеленый и синий свет выбранным пиксельные датчики. Каждый отдельный сенсорный элемент сделан чувствительным к красному, зеленому или синему цвету с помощью цветной гель изготовлены из химических красок, нанесенных на элементы. Наиболее распространенная матрица фильтров, Шаблон Байера, использует два зеленых пикселя для каждого красного и синего. Это приводит к меньшему разрешению для красного и синего цветов. Отсутствующие образцы цвета можно интерполировать с помощью демозаика алгоритма, или игнорируется полностью сжатие с потерями. Чтобы улучшить цветовую информацию, используются такие методы, как выборка цвета на совместной площадке использовать пьезо механизм смещения датчика цвета с шагом пикселя.
  • Датчик Foveon X3, используя матрицу многослойных пиксельных датчиков, разделяющих свет с помощью присущего кремнию свойства поглощения, зависящего от длины волны, так что каждое местоположение воспринимает все три цветовых канала. Этот метод похож на то, как работает цветная пленка для фотографии.
  • 3CCD, используя три дискретных датчика изображения, с цветоделением дихроичная призма. Дихроичные элементы обеспечивают более четкое разделение цветов, улучшая тем самым качество цвета. Поскольку каждый датчик одинаково чувствителен в пределах своего полоса пропускания, а при полном разрешении 3-CCD-сенсоры обеспечивают лучшее качество цвета и лучшие характеристики при слабом освещении. Датчики 3-CCD производят полную 4:4:4 сигнал, который предпочтителен в телевизионное вещание, редактирование видео и хроматический ключ визуальный эффект.

Специальные датчики

Специальные датчики используются в различных приложениях, таких как термография, создание многоспектральные изображения, видеоларингоскопы, гамма камеры, матрицы датчиков для рентгеновские лучи, и другие высокочувствительные массивы для астрономия.[нужна цитата]

В то время как в цифровых камерах обычно используется плоский датчик, Sony в 2014 году создала прототип изогнутого датчика, чтобы уменьшить / исключить Кривизна поля Пецваля это происходит с плоским датчиком. Использование изогнутого датчика позволяет уменьшать диаметр объектива с уменьшенными элементами и компонентами с большей диафрагмой и уменьшать падение света по краям фотографии.[16]

История

Ранние аналоговые датчики для видимого света были трубки видеокамеры. Они датируются 1930-ми годами, а несколько типов были разработаны до 1980-х годов. К началу 1990-х на смену им пришли современные твердое состояние Датчики изображения CCD.[17]

В основе современных твердотельных датчиков изображения лежит технология MOS,[18][19] который происходит от изобретения полевого МОП-транзистора Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.[20] Более поздние исследования технологии МОП привели к разработке твердотельных полупроводник датчики изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а затем датчик с активным пикселем (CMOS датчик).[18][19]

В пассивно-пиксельный датчик (PPS) был предшественником сенсора с активным пикселем (APS).[7] PPS состоит из пассивных пикселей, которые считываются без усиление, где каждый пиксель состоит из фотодиода и МОП-транзистор выключатель.[21] Это тип фотодиодная матрица, с пикселями, содержащими p-n переход, интегрированный конденсатор, и полевые МОП-транзисторы в качестве выбора транзисторы. Матрица фотодиодов была предложена Г. Веклером в 1968 г.[6] Это было основой для PPS.[7] Эти ранние фотодиодные матрицы были сложными и непрактичными, поэтому для каждого пикселя требовалось изготовление селективных транзисторов, а также на чипе мультиплексор схемы. В шум фотодиодных матриц также было ограничением производительности, поскольку считывание фотодиодов автобус емкость привела к увеличению уровня шума. Коррелированная двойная выборка (CDS) также нельзя было использовать с матрицей фотодиодов без внешнего объем памяти.[6]

Устройство с зарядовой связью

В устройство с зарядовой связью (CCD) была изобретена Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит в Bell Labs в 1969 году.[22] Изучая технологию MOS, они поняли, что электрический заряд аналогичен магнитному пузырю и может храниться в крошечном МОП конденсатор. Поскольку это было довольно просто изготовить ряд МОП-конденсаторов в ряд, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому.[18] ПЗС — это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровые видеокамеры за телевизионное вещание.[23]

Ранние датчики CCD страдали от задержка затвора. Это было в значительной степени решено с изобретением прикрепленный фотодиод (PPD).[7] Это было изобретено Нобуказу Тераниши, Хиромицу Сираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 г.[7][24] Это было фотоприемник структура с низким лагом, низкая шум, высоко квантовая эффективность и низкий темное течение.[7] В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовая электроника видеокамеры а потом цифровые фотоаппараты. С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.[7]

Датчик с активным пикселем

В NMOS датчик с активным пикселем (APS) был изобретен Олимп в Японии в середине 1980-х гг. Это стало возможным благодаря достижениям в MOS. изготовление полупроводниковых приборов, с Масштабирование MOSFET достигая меньшего микрон, а затем субмикрон уровни.[6][25] Первый NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры на Olympus в 1985 году.[26] В CMOS датчик с активным пикселем (датчик CMOS) был позже разработан Эрик Фоссумкоманда в НАСА Лаборатория реактивного движения в 1993 г.[7] К 2007 году продажи КМОП-датчиков превысили ПЗС-датчики.[27] К 2010-м годам КМОП-датчики в значительной степени вытеснили ПЗС-датчики во всех новых приложениях.

Другие датчики изображения

Новый iPad оснащен лидарным датчиком

Первый рекламный ролик цифровая камера, то Cromemco Cyclops в 1975 году использовался MOS-датчик изображения 32 × 32. Это был модифицированный динамический МОП баран (DRAM) микросхема памяти.[28]

МОП-датчики изображения широко используются в Оптическая мышь технологии. Первая оптическая мышь, изобретенная Ричард Ф. Лайон в Ксерокс в 1980 году использовали 5 мкм NMOS Интегральная схема сенсорный чип.[29][30] Начиная с первой коммерческой оптической мыши, IntelliMouse представленные в 1999 году, большинство оптических мышей используют датчики CMOS.[31]

В феврале 2018 г. Дартмутский колледж анонсировала новую технологию распознавания изображений, которую исследователи назвали QIS, для Quanta Image Sensor. Вместо пикселей в чипах QIS есть то, что исследователи называют «jots». Каждая йота может обнаружить одну частицу света, называемую фотон.[32]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лион, Ричард Ф. «Сверхчувствительный датчик видит то, чего вы не можете». npr.org. В архиве из оригинала 24 марта 2018 г.. Получено 28 апреля 2018.

внешняя ссылка

Солнцем цифры не испортишь или О цифровых источниках получения изображений

1 — 2012


Юрий Самарин, докт. техн. наук, профессор МГУП им. Ивана Федорова

Цифровые фотоаппараты (камеры) теперь повсеместно используются в журналистике, издательском деле и полиграфии. Цифровой фотоаппарат по конструкции схож с обычным фотоаппаратом, но вместо фотопленки, на которой фиксируется изображение, у него имеются специальные датчики (фотоматрицы): матричные приборы с зарядовой связью — ПЗС (Charge Coupled Device, CCD) или комплементарные металлооксидные полупроводниковые приборы КМОП (Complementary Metal­Oxide Semiconductor, CMOS). Эти датчики преобразуют проецируемое на них объективом изображение в цифровую форму.

Известно несколько вариантов конструкции цифровых фотоаппаратов: камеры с задней разверткой, трехкадровые камеры и однокадровые камеры с одной или тремя фотоматрицами. В настоящее время в основном применяются однокадровые фотокамеры.

Рис. 1. Принцип действия камеры с задней разверткой

Рис. 2. Принцип действия трехкадровой камеры

Камера с задней разверткой производит сканирование в плоскости изображения. Принцип работы такой камеры (рис. 1) напоминает технологию сканирования, реализованную в сканерах с построчным считыванием информации. Сканирующая головка, содержащая линейку светочувствительных ПЗС, перемещается с небольшим шагом вдоль задней фокальной плоскости камеры поперек изображения, регистрируя за каждый шаг одну строку пикселов. Камеры, в которых применяется такой принцип, позволяют получать изображения с высоким разрешением, но время экспозиции может достигать нескольких минут, что делает технику задней развертки непригодной для съемки движущихся объектов или при работе со вспышкой. Во время сканирования затвор камеры остается открытым, поэтому необходимо применять постоянное освещение, так как ни вспышка, ни стробоскоп в данном случае не годятся.

Трехкадровая камера предназначена для регистрации цветных изображений неподвижных объектов (рис. 2). В качестве светочувствительного датчика используется двумерная матрица ПЗС. Плоские двумерные матрицы имеют гораздо меньшее разрешение, чем линейные. Каждый элемент матрицы формирует одну точку изображения. Экспозиция производится с такой скоростью, что можно пользоваться освещением от обычной вспышки.

Для регистрации цветного изображения нужно сделать три отдельных снимка через три светофильтра (красный, зеленый и синий). Между экспонированиями диск со светофильтрами поворачивается таким образом, чтобы в момент съемки перед матрицей находился красный, зеленый или синий фильтр.

Технология, реализованная в однокадровых камерах с одной матрицей, обеспечивает высокую скорость оцифровывания изображения, но характеризуется более низким разрешением и худшей цветопередачей, чем «многоснимочная» технология. Такие камеры называются также камерами с вычислением цветов.

Как и в трехкадровой, в однокадровой камере с одной матрицей (рис. 3) применяется плоская матрица, но данные о цвете регистрируются не через отдельные фильтры, а через нанесенный на поверхность ПЗС­матрицы пленочный фильтр, состоящий из красных, зеленых и синих элементов. Данные о каждой точке изображения регистрируются только в одном из трех цветов (например, в красном). Для добавления к нему надлежащих долей зеленого и синего программа обработки интерполирует данные о цветах соседних точек. Поскольку требуется всего одна экспозиция, однокадровые камеры обеспечивают съемку движущихся объектов.

Рис. 3. Принцип действия однокадровой камеры с одной матрицей

Рис. 4. Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами

Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами (камеры для однокадровой цветной съемки), в состав которой входят три матрицы, заключается в расщеплении приходящего света на красную, зеленую и синюю составляющие, причем каждая из них направляется на свою матрицу (рис. 4). В одних моделях каждая матрица регистрирует свой цвет, в других — объединяются плоская матрица, на поверхность которой нанесены красный и синий пленочные фильтры, и две дополнительные матрицы с зелеными фильтрами. Во втором случае интерполяция производится только по двум цветам, что приводит к повышению качества зафиксированного изображения. Недостаток этого способа регистрации — относительно невысокое разрешение.

Рис. 5. Структурная схема цифрового фотоаппарата

Несмотря на конструктивные различия, цифровые фотоаппараты разного типа имеют в общем одну структуру (рис. 5).

Основными компонентами цифрового фотоаппарата являются объектив, фотоматрица (ПЗС или КМОП), жидкокристаллический дисплей (ЖКД), звуковая карта, карта памяти и процессор, в состав которого входят аналого­цифровой преобразователь, устройство управления экспозицией и фокусировкой и устройство формирования файла и сжатия цифрового изображения.

Объектив фотоаппарата представляет собой набор линз, вставленных в тубус, и предназначен для формирования резкого изображения на поверхности светочувствительного сенсора (ПЗС или КМОП), расположенного в фокальной плоскости объектива.

В современных цифровых фотоаппаратах применяются объективы с переменным фокусным расстоянием, которые имеют сложную оптическую схему, так как при любом положении его подвижных элементов требуется сохранять аберрации в заданных пределах.

Среди технических характеристик объектива важнейшей является разрешающая способность, которая определяет возможности объектива передавать мелкие детали. Измеряется разрешающая способность объектива в линиях на миллиметр, для чего фотографируют испытательную таблицу — специальное тестовое изображение с тонкими линиями. То место, где отдельные линии становятся неразличимы, считается порогом разрешающей способности. Разрешающая способность объектива в оптическом центре линз всегда выше, чем по краям. Хорошим считается объектив, у которого разница между разрешающей способностью в центре и по краям кадра не превышает 30%.

Рис. 6. Зависимость углов обзора от фокусного расстояния объектива

Объективы современных цифровых фотоаппаратов имеют просветление, которое позволяет избавиться от так называемых паразитных лучей, возникающих вследствие попадания в объектив лучей света под большим углом. Поверхность линзы преломляет эти лучи, которые затем многократно отражаются от поверхности внутренних линз. Паразитные лучи не участвуют в построении изображения на поверхности светочувствительного сенсора. Чтобы избавиться от паразитных отражений, переднюю линзу объектива покрывают просветляющим слоем полимера, имеющего иной коэффициент преломления, нежели стекло передней линзы. Толщина слоя подбирается под длину светового луча определенного участка спектра. При попадании на линзу объектива бокового светового луча он отражается от внутренней поверхности просветляющей пленки, возвращается и складывается с совпадающим по фазе колебаний основным световым лучом, участвующим в построении изображения, усиливая при этом общий световой поток. В результате пленка улучшает светопропускающую способность объектива, поэтому и называется просветляющей.

Просветляющее покрытие изготавливается многослойным — оно включает до десяти слоев, расположенных один над другим. Каждый слой настроен на волны определенного участка спектра, поэтому покрытие в целом способно работать с волнами любой длины.

Важнейшей характеристикой цифрового фотоаппарата является фокусное расстояние объектива, вернее — оптический зум (zoom), который определяет способность объектива варьировать фокусное расстояние при неизменном положении плоскости изображения (фотоматрицы). Варьирование фокусного расстояния позволяет динамически изменять масштаб съемки, увеличивать или уменьшать размеры изображения. При изменении масштаба в объективе происходит перестановка линз, в результате которой меняется фокусное расстояние.

На любительских камерах зум фотоаппарата обычно обозначается кратностью (отношение минимального фокусного расстояния к его максимальному значению). Например, зум фотоаппарата 4х — это 4­кратный зум.

На профессиональных камерах указывается непосредственно фокусное расстояние объектива, например 24­70 мм — минимальное и максимальное фокусные расстояния соответственно.

Наряду с оптическим зумом цифровые фотоаппараты обладают цифровым зумом, с помощью которого происходит «программное» увеличение изображения: картинку, которую фотоаппарат получает через объектив, он кадрирует (вырезает и увеличивает фрагмент). При этом снижается качество изображения: возрастает количество шумов, теряется детализация и падает разрешение. При цифровом зуме, увеличивающем изображение вдвое, разрешение 12 мегапикселов превращается в 3 мегапиксела.

От величины фокусного расстояния объектива зависит угол обзора. Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше угол обзора и, наоборот, чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора объектива. На рис. 6 приведены примерная схема углов обзора и фокусных расстояний и классификация объективов.

Длинные фокусные расстояния позволяют снимать удаленные предметы крупным планом с большим увеличением. При фотографировании с большим увеличением особенно сложно стабилизировать изображение из­за дрожания рук фотографа, что приводит к смазыванию кадра. Современные цифровые фотоаппараты снабжены системой стабилизации изображения. Для этого в них встроены специальные сенсоры, работающие по принципу гироскопов или акселерометров. Эти сенсоры постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения фотоаппарата в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива или матрицу.

Стабилизирующий элемент объектива, подвижный по вертикальной и горизонтальной осям, по команде с сенсоров отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на матрице полностью компенсировала колебания фотоаппарата за время экспозиции.

В результате при малых амплитудах колебаний фотоаппарата проекция всегда остается неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает картинке необходимую четкость. Однако наличие дополнительного оптического элемента снижает светосилу объектива.

В некоторых цифровых моделях движение (дрожание) фотоаппарата компенсируется не оптическим элементом внутри объектива, а его матрицей, закрепленной на подвижной платформе.

Подобные объективы являются более дешевыми, простыми и надежными, стабилизация изображения работает с любой оптикой. Это важно для зеркальных фотоаппаратов, имеющих сменную оптику. Стабилизация со сдвигом матрицы, в отличие от оптической, не вносит искажений в изображение и не влияет на светосилу объектива. В то же время считается, что стабилизация со сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация, так как с увеличением фокусного расстояния объектива матрице приходится совершать слишком быстрые перемещения со слишком большой амплитудой и она не успевает за «ускользающей» проекцией.

Существует электронная (цифровая) стабилизация изображения, при которой примерно 40% пикселов на матрице отводятся на стабилизацию изображения и не участвуют в формировании картинки. При дрожании видеокамеры картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пикселы для компенсации дрожания изображения. Такая система стабилизации широко применяется в цифровых видеокамерах с матрицами небольшого разрешения — имея более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, она оказывается дешевле, поскольку не содержит дополнительных механических элементов.

Существует три типичных режима работы системы стабилизации изображения: однократный, или кадровый, непрерывный и режим панорамирования.

В однократном, или кадровом, режиме система стабилизации активируется только на время экспозиции в момент съемки, что теоретически наиболее эффективно, так как требует минимальных корректирующих перемещений.

В непрерывном режиме система стабилизации работает постоянно, что облегчает фокусировку, но эффективность при этом может оказаться несколько ниже, поскольку в момент экспозиции корректирующий элемент может быть уже смещенным, что снижает его диапазон корректировки. Кроме того, в непрерывном режиме система потребляет больше электроэнергии, что приводит к более быстрой разрядке аккумулятора.

В режиме панорамирования система стабилизации компенсирует только вертикальные колебания. При фотографировании с большим увеличением или при больших выдержках рекомендуется использовать штатив.

Диафрагма фотоаппарата — это устройство, которое влияет сразу на два параметра объектива: светосилу, определяющую количество света, проходящего внутрь фотоаппарата, и глубину резкости, от которой зависит величина предельного несовпадения плоскости светочувствительного материала (в пленочном фотоаппарате) или фотоматрицы (в цифровом фотоаппарате) и плоскости оптического изображения, воспроизводимого на этом материале.

При несовпадении этих плоскостей  изображение получается нерезким.

Диафрагма предназначена для ограничения пучков лучей в оптической системе и позволяет регулировать освещенность фотоматрицы путем изменения диаметра (апертуры) отверстия входного зрачка объектива.

Рис. 7. Изменение апертуры диафрагмы

Широкое применение имеют ирисовые диафрагмы, плавно изменяющие в заданных пределах действующее отверстие объектива. Ирисовая диафрагма состоит из набора тонких дугообразных пластинок (лепестков), кольцевой оправы и поворотного кольца (коронки). На концах лепестков имеются штифты. Один штифт (осевой) каждого лепестка входит в отверстие кольцевой оправы, другой (ведомый) — в соответствующий радиальный паз поворотного кольца. При повороте коронки все лепестки поворачиваются в оправе, изменяя диаметр отверстия диафрагмы.

На рис. 7 схематически показано действие ирисовой диафрагмы при изменении ее апертуры от f/2 до f/22.

Для открывания пути прохождения света в оптическую систему объектива и экспонирования фотоматрицы цифровые фотоаппараты оснащаются механическими или электронными затворами. Механический затвор фотоаппарата приоткрывает шторки для попадания света на фотоматрицу. От продолжительности приоткрытия затвора (выдержки) зависит экспозиция кадра. Электронный затвор встроен в фотоматрицу и управляет ее включением и выключением.

Цифровые фотоаппараты можно разделить по конструкции оптической системы на два типа (рис. 8): зеркальная фотокамера и цифровой компакт. При этом основным признаком типа является система визирования изображения. В процессе визирования фотограф рассматривает в видоискатель оптическое изображение, которое он собирается зарегистрировать в виде цифровых данных.

Рис. 8. Оптическая система цифрового фотоаппарата: а — зеркальной фотокамеры; б — цифрового компакта

Рис. 9. Светочувствительный элемент фотоматрицы с цветным фильтром и микролинзой

Оптическая система зеркальной фотокамеры (см. рис. 8а) состоит из объектива 1, датчика системы автофокусировки 2, зеркала автофокусировки 3, затвора 4, фотоматрицы 5, поворотного зеркала 6, окуляра видоискателя 7, пентапризмы 8 и фокусировочного экрана 9.

В зеркальной камере при визировании фотограф наблюдает в видоискатель оптическое изображение, спроецированное на фокусировочный экран. Изображение на фокусировочном экране 9 формируется тем же световым пучком, который проецируется на фотоматрицу 5 в момент фотосъемки. Достигается это с помощью поворотного зеркала 6, благодаря которому конструктивный тип фотокамер и получил свое название. Зеркало может фиксироваться в двух положениях. В процессе визирования оно направляет прошедший через объектив световой пучок на фокусировочный экран, а в момент съемки зеркало 6 поднимается, открывается затвор 4, и световой поток попадает непосредственно на фотоматрицу 5. Кроме контроля над будущим снимком, зеркальная камера дает возможность использовать разные объективы, которые конструктивно и оптически совместимы с данной камерой. Большинство профессиональных и полупрофессиональных камер являются зеркальными.

С применением пентапризмы 8, которая имеет крышеобразную (первую по ходу лучей света) отражающую грань, становится возможным наблюдать в окуляр 7 прямое изображение. Фокусировочный экран 9 предназначен не только для того, чтобы на его матированной стеклянной поверхности формировалось спроецированное изображение объекта съемки, но и для точной фокусировки в ручном (не автоматическом) режиме. Соответствие границ изображения, наблюдаемого через видоискатель, тому, что проецируется на матрицу (поле зрения видоискателя), является важной характеристикой качества зеркальной камеры. У хороших камер оно составляет 90­100%. Меньшие показатели заставляют фотографа делать мысленную поправку, учитывая, что реально снятый кадр будет несколько больше того, что он видит в видоискателе.

В цифровом компакте (см. рис. 8б) световой поток всегда направлен на светочувствительную матрицу 5, данные об изображении с которой после соответствующих преобразований в электронном блоке 6 обработки видеосигнала поступают на жидкокристаллический экран малогабаритного дисплея 7. В момент фотографирования срабатывает затвор 4, который закрывается, открывается на время экспонирования и после получения данных об изображении закрывается и снова открывается для визирования следующего кадра. Такой системе визирования присущи следующие недостатки: жидкокристаллический экран имеет ограниченное разрешение и ограниченный цветовой охват, поэтому по изображению на небольшом экране сложно оценить резкость. Преимущество данной системы в том, что яркость изображения на электронном экране может быть всегда достаточной для комфортного просмотра, в то время как в зеркальных камерах яркость изображения в видоискателе зависит от условий освещенности объекта или вспышки. Разрешение встроенных дисплеев в современных цифровых камерах обычно составляет 230 000 пикселов, но может достигать 920 000 пикселов при размере экрана 2­3 дюйма.

Цифровые фотоаппараты снабжены системой автоматической фокусировки объектива — так называемым автофокусом. Автофокус построен на основе оптико­электронных устройств, которые оценивают резкость создаваемого объективом оптического изображения. Результаты этой оценки обрабатываются процессором и преобразуются в сигнал управления встроенными в объектив миниатюрными электроприводами подвижных компонентов объектива. Автофокус осуществляет настройку фотоаппарата на съемку конкретного объекта быстрее, чем это делает фотограф вручную с помощью видоискателя.

Применяются два режима работы системы автофокуса: контрастно­детекторный и фазодетекторный. Цифровой компакт наводит на резкость, ориентируясь на контраст оптического изображения, сфокусированного объективом в целом в плоскости фотодетектора 2 (см. рис. 8б), — это контрастно­детекторный метод.

Принцип работы контрастно­детекторной системы автофокуса основан на том, что диапазон яркостей — разность яркостей между самым ярким и самым темным участками — в сфокусированном изображении больше, чем в размытом.

В цифровых компактах сигнал изображения, снимаемый с фотоматрицы 5 (см. рис. 8б), используется для работы системы автофокусировки. Система управления постепенно перемещает подвижные линзы объектива, фокусируя объектив. По мере наводки объектива на резкость изображение становится более контрастным.

В зеркальных камерах применяется фазодетекторный метод, при котором автофокус работает с несколькими резкими изображениями, сформированными разными частями объектива.

Принцип работы фазодетекторного способа автофокусировки основан на том, что в сфокусированном состоянии различные области объектива формируют в фокальной плоскости одинаковые оптические изображения, которые, будучи совмещенными друг с другом, формируют одно резкое изображение предмета. Если же объект не сфокусирован, то в плоскости фотодетектора формируется несколько сдвинутых друг относительно друга изображений предмета.

При хорошей фокусировке все лучи, исходящие из одной точки предмета, фокусируются в одну точку на фотодетекторе. В результате сенсор захватывает одно резкое и контрастное изображение предмета, которое и фотографируется.

На большинстве цифровых фотоаппаратов установлена встроенная вспышка. Такое приспособление способно осветить пространство на расстоянии не более 3 м от фотографа. Необходимость в ней появляется, когда недостаточно естественного или искусственного освещения. Вспышка применяется при репортажной съемке. В случае если светит солнце или есть возможность осветить объект лампами, она не нужна. Если расстояние до объекта более 3 м, приходится использовать отдельную, более мощную вспышку; для нее на многих аппаратах предусмотрены специальные крепежные салазки и контакт синхронизации. Объект, расположенный дальше 10 м, не удастся осветить никакой вспышкой.

Элементы ПЗС­ и КМОП­матриц примерно одинаково чувствительны ко всем цветам видимого спектра света. Поэтому для получения цветного изображения в цифровых фотоаппаратах применяются в основном три технологии цветоделения, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. В первой технологии используются специальные цветоделительные призмы с дихроичными светофильтрами и три фотоматрицы (3 CCD), каждая из которых создает цифровое цветоделенное изображение одного из основных цветов: красного, зеленого, синего (цветовая модель RGB). Во второй технологии применяются цветоделительные светофильтры Байера и одна фотоматрица, а в третьей — специальные «трехслойные» фотоматрицы, каждая из которых позволяет получить сразу все три цветоделенных изображения.

Достоинствами использования цветоделительных призм являются:

  • лучшая передача цветовых переходов, полное отсутствие цветного муара;
  • отсутствие алгоритмов для восстановления потерянной информации, обязательных для одноматричных систем с массивом цветных фильтров;
  • более высокое разрешение, так как каждая из трех матриц полностью используется для создания цифрового цветоделенного изображения;
  • возможность цветокоррекции за счет постановки дополнительных фильтров перед отдельными матрицами, что позволяет добиться гораздо более высокой цветопередачи при нестандартных источниках света;
  • возможность повышения эффективного разрешения вдвое по одной из координат путем сдвига трех матриц друг относительно друга на 1/3 пиксела и проведения интерполяции трех изображений с учетом этого сдвига.

Недостатками этой технологии являются:

  • принципиально большие размеры цифрового фотоаппарата из­за наличия трех фотоматриц и использования объективов с большими рабочими отрезками;
  • проблема сведения цветов, для решения которой требуется точная юстировка. Чем больше размер матриц и выше их физическое разрешение, тем сложнее добиться необходимого класса точности.

В технологии с применением цветоделительных светофильтров на каждом светочувствительном элементе фотоматрицы устанавливается светофильтр, который пропускает свет с определенным спектром излучения. Часто в таких фотоматрицах цветной фильтр сверху закрывается микролинзой (рис. 9), которая служит для дополнительной фокусировки света, что повышает светочувствительность матрицы.

Наиболее популярным массивом цветных фильтров на фотоматрице является байеровский RGBG­фильтр, построенный по цветовой модели Брайса Байера (Bryce Bayer) в начале 70­х годов прошлого века компанией Kodak. Фильтры, построенные по принципу Байера (рис. 10), выглядят мозаичными с преобладанием зеленого цвета.

Рис. 10. Фильтр Байера

Особенно важным здесь является наличие преобладающего цвета (не обязательно зеленого), который служит для обеспечения частоты дискретизации яркостного канала, превышающей частоту двух оставшихся цветовых. Подобный принцип реализован и в телевидении. Зеленый цвет выбран в качестве яркостного канала только потому, что кривая чувствительности глаза человека по яркости имеет максимум около 550 нм, что соответствует именно зеленому тону. Да и число рецепторов, чувствительных к зеленому цвету, на сетчатке глаза вдвое больше, чем тех, которые воспринимают красный или синий цвет.

Если взять элементарный байеровский квадрат 2Ѕ2, на котором один синий элемент, один красный и два зеленых (RGBG), то можно определить яркость по зеленому, а цвет пиксела (RGB­значение) получить в результате интерполяции — усреднения по нескольким близко расположенным ячейкам одного цвета. Из­за того, что цвет итогового пиксела изображения размывается по нескольким соседним ячейкам, происходят потери в цветопередаче и в разрешении. Например, резкие контуры (цветовые переходы) размываются, мелкие детали (сравнимые по размеру с шириной интерполяции) теряются, а на изображении может появиться дефект, который называется Blooming (расплывание). Это становится возможным тогда, когда изображение имеет сильную локальную контрастность, то есть если светлый объект находится по соседству с темным. При увеличении этой области фотографии можно увидеть, что пикселы на их границах имеют очень странные цвета. Дело в том, что алгоритмы обработки изображения не могут разобраться в цвете на границе контрастных областей, ведь при интерполяции они переходят на соседнюю область, что дает неправильные яркость и тон.

С ростом вычислительной мощности процессоров цифровых камер линейная интерполяция постепенно заменяется кубической, сплайновой и другими видами. Если алгоритм получения изображения настолько сложен, что его трудно реализовать в самом фотоаппарате, то его можно применить в программных RAW­конверторах. Для этого после сохранения фотографии в RAW­формате, когда изображение не подвергается обработке внутри камеры, в файл записываются данные, полученные напрямую с матрицы, а процесс интерполяции, повышения четкости, подавление шумов и другие операции со снимками выполняют на компьютере.

В последние годы производители цифровых фотоаппаратов с целью повышения разрешения и улучшения цветопередачи пытаются модернизировать классический фильтр Байера. Например, фирма Sony предлагает использовать матрицы с четырехцветным RGBE (Emerald — изумрудный) фильтром. Применение такой технологии, по сравнению с классическими трехцветными фильтрами Байера, обеспечивает более естественную передачу цвета. Четырехцветный фильтр, в котором к привычным цветам RGB добавлен изумрудный (Emerald, E), позволяет наполовину уменьшить количество ошибок при конвертировании цвета и приблизить качество снимков к натуральной гамме цветов, воспринимаемой человеческим зрением.

Предлагается также (фирма Kodak) вместо классического фильтра Байера использовать в качестве четвертого, добавочного светочувствительного сенсора сенсор, не покрытый светофильтром (W). Данный тип сенсора чувствителен ко всем зонам видимого спектра, что позволяет сократить потерю светлоты в изображении. Вследствие этого RGBW­фильтры, изготовленные по данной технологии, обладают лучшим, по сравнению с RGB­фильтром, соотношением «сигнал/шум». Наличие W­сенсоров также приводит как к повышению монохроматической чувствительности матрицы, так и к улучшению разрешающей способности в условиях недостаточной освещенности, например при использовании осветительной аппаратуры с узким спектром излучения или при съемке в условиях вечернего либо ночного освещения, что вызвано увеличением актиничного потока излучения.

RGBW­фильтр имеет свои недостатки: в режиме работы в нормальных световых условиях неизбежны потери мелких цветовых деталей. На сенсорах есть области 2Ѕ2 пиксела, состоящие только из W­ и B­сенсоров. В этих областях невозможно выделить цвет изображения по осям R и G. При совпадении же тонкой цветной линии с одним из выделенных направлений в матрице она может даже пропасть или стать пунктирной.

RGBW­фильтры могут различаться между собой расположением в ячейке светочувствительных сенсоров. Однако такие альтернативные схемы не получили широкого распространения и сегодня в большинстве цифровых камер по­прежнему применяются классические байеровские фильтры.

При использовании трехслойных фотоматриц Х3 (матрицы компании Foveon) цветоделение на основные цвета RGB проводится в толщине полупроводникового материала послойно, с применением физических свойств кремния, заключающихся в том, что с увеличением длины волны световых волн растет и глубина их проникновения в кремний (рис. 11а). Фотодиоды, созданные чередованием зон проникновения света, размещают один под другим на характерных глубинах для улавливания фотонов синего, зеленого и красного цветов.

Рис. 11. «Трехслойная» фотоматрица: а — принцип действия; б — структура фотоматрицы

Синяя часть спектра поглощается верхним слоем (толщина 0,2 мкм), зеленая — средним (толщина 0,4 мкм), а красная — нижним (более 2 мкм). Толщина каждого слоя выбрана по результатам экспериментальных исследований глубины проникновения квантов соответствующего спектрального диапазона в кремний. Слои, в которых происходит фотоэффект, разделены дополнительными тонкими зонами низколегированного кремния и имеют отдельные выводы сигнала.

Таким образом, получается датчик, регистрирующий информацию о всех трех цветовых компонентах изображения в одной точке, точно соответствующей координатам формируемого пиксела.

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. Этот эффект затрудняет дальнейшее уменьшение размера элемента и повышение разрешения.

Достоинствами «трехслойных» фотоматриц является то, что они не требуют установки цветных фильтров и в связи с этим повышения соотношения «сигнал/шум», так как фильтры поглощают примерно 2/3 светового сигнала, а также потенциально более высокое разрешение.

Недостатками «трехслойных» фотоматриц следует считать невысокую точность цветопередачи, так как в наибольшей степени она определяется свойствами кремния, а также относительно высокий уровень цифрового шума из­за того, что часть фотонов поглощается в «не своей» области.

Одной из важнейших характеристик фотоматриц является чувствительность — способность определенным образом реагировать на оптическое излучение, то есть генерировать электрический заряд. Чем выше чувствительность, тем меньшее количество света требуется для реакции фотоматриц при регистрации изображения. Чувствительность измеряется в единицах ISO (International Standards Organization — Международная организация стандартов). Различают интегральную и монохроматическую чувствительность.

Интегральная чувствительность представляет собой отношение величины фототока (в миллиамперах) к световому потоку (в люменах) от источника излучения, спектральный состав которого соответствует вольфрамовой лампе накаливания. Этот параметр позволяет оценить чувствительность сенсора в целом.

Монохроматическая чувствительность есть отношение величины фототока (в миллиамперах) к величине световой энергии излучения (в миллиэлектронвольтах), соответствующей определенной длине волны. Набор всех значений монохроматической чувствительности для интересующей части спектра составляет спектральную чувствительность — зависимость чувствительности от длины волны света. Таким образом, спектральная чувствительность показывает возможности сенсора по регистрации оттенков определенного цвета.

В характеристиках цифрового фотоаппарата обычно приводят так называемую эквивалентную чувствительность ПЗС­матрицы, указываемую в общепринятых единицах ISO в виде диапазона (ISO 100­800) либо набора значений (ISO 50, 100, 200, 400). Вычисляется она каждым производителем по­своему, но в основу расчетов положена пара стандартных формул для определения экспозиционного числа (индекса).

Экспозиционный индекс EV выражает значение экспозиции в логарифмической шкале, которая удобна тем, что вместо перемножения коэффициентов можно просто складывать соответствующие индексы.

Экспозиционный индекс равен:

EV = S + N,

где S — индекс чувствительности фотоматрицы; N — индекс освещенности.

За N = 0 принята освещенность, при которой фотоматериал светочувствительностью 100 единиц ISO при экспонировании с относительным отверстием 1:1 и выдержкой 1 с получает корректную экспозицию.

Соотношение индекса чувствительности и единиц чувствительности ISO представлено в табл. 1.

Экспозиционный индекс может быть выражен через индекс А диафрагменного числа К объектива и индекс Т выдержки t:

EV = A + T.

В табл. 2 представлена зависимость экспозиционного индекса EV для различных комбинаций стандартных значений диафрагменного числа К и выдержки t. Любая комбинация выдержки и диафрагменного числа, если сумма их индексов, значения которых указаны соответственно в первом столбце (индекс выдержки Т) и первой строке таблицы (индекс диафрагменного числа А), одинакова и обеспечивает одинаковую экспозицию.

Цифровые фотоаппараты настраиваются на нужную для фотографирования экспозицию автоматически. При этом путем анализа индексов освещенности и чувствительности встроенный в цифровой фотоаппарат фотоэкспонометр достаточно точно определяет значение экспозиции, при которой объекты со средней отражательной способностью попадают в среднюю часть диапазона фотографической широты. В большинстве случаев автоматическая настройка параметров съемки (диафрагменное число, выдержка) оказывается корректной.

Таблица 1. Соотношение индекса чувствительности и единиц ISO

Единицы ISO

3

6

12

25

50

100

200

400

800

1600

3200

Индекс чувствительности

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

В ситуациях, когда осуществляется фотографирование объектов с очень высокой или низкой отражательной способностью, возникает необходимость вводить в ручном режиме экспокоррекцию в автоматическую настройку экспозиции. Современные цифровые фотокамеры позволяют осуществлять экспокоррекцию в диапазоне ±2 EV ступенями в 1/3 EV или даже точнее.

Одним из параметров цифрового фотоаппарата является размер фотоматрицы, который складывается из размеров светочувствительных элементов и расстояния между ними. Больший размер матрицы при одинаковом разрешении позволяет иметь большие размеры светочувствительных ячеек, которые с большей площади могут накопить больший электрический заряд. Это позволяет получить высокую чувствительность и широкий динамический диапазон. При одинаковом количестве светочувствительных ячеек фотокамера с матрицей большего размера снимает более качественные изображения.

Матрицы цифровых фотоаппаратов принято характеризовать числом, указывающим на диагональ сенсора в долях дюйма (1/2,5, 1/1,8, 2/3 и т.д.). Данное число, именуемое формфактором, не соответствует реальной диагонали матрицы, составляющей примерно 2/3 от формфактора. Например, ПЗС­матрица с формфактором 1/1,8 имеет диагональ 9 мм. Несовпадение это вызвано тем, что термин «формфактор», описывающий размер регистрирующего элемента, перекочевал в цифровую фотографию из телетехники. Размеры матриц даже одного формфактора, но разных производителей могут немного различаться.

В пленочных фотоаппаратах применялась 35­мм фотопленка с размером кадра 36Ѕ24 мм. В большинстве цифровых фотоаппаратов используются сенсоры меньшего размера. В очень дорогих зеркальных фотокамерах применяются полноформатные сенсоры, размер которых равен кадру 35­мм пленки и даже еще больше. Например, известны цифровые фотокамеры с полноформатными сенсорами размером 48Ѕ36 мм и разрешением 28 и 33,3 Мпикс.

Процессор в цифровых фотоаппаратах управляет работой затвора, объективом, вспышкой, определяет экспозицию, формирует и выдает на дисплей информацию о выбранных режимах съемки, настройках, само изображение и т.д.

Рис. 12. Схема процесса оцифровывания изображения цифровым фотоаппаратом

На рис. 12 представлена схема процесса оцифровывания оптического изображения, сформированного объективом цифрового фотоаппарата на светочувствительных элементах фотоматрицы.

Светочувствительные элементы фотоматрицы фиксируют монохромное изображение, точнее величину яркости каждого пиксела, для трех основных цветов: красного, зеленого и синего.

Оцифрованные АЦП данные в процессоре преобразуются в изображение на основе внесенных производителем алгоритмов (программного обеспечения). Алгоритмы определяют координаты полученных от сенсора точек и присваивают им значения трех основных цветов (RGB), из которых формируются все возможные из воспроизводимых оттенки. Процессор учитывает цифровое значение уровней сигнала в трех каналах основных цветов соседних пикселов. Такая операция преобразования называется demosaic. Процессор также регулирует яркость, контрастность, насыщенность, резкость изображения, убирает шумы, при этом учитываются особенности человеческого зрения. В некоторых моделях применяется несколько процессоров, каждый из которых выполняет отдельные задачи. Процессор камеры преобразует поток данных в файл изображения в формате JPEG, TIFF или RAW. К этому файлу прикрепляются и метаданные фотографии (значение диафрагмы, выдержки, баланс белого, коррекция экспозиции, режим съемки и работы вспышки, чувствительность, фокусное расстояние, разрешение, модель камеры, версия программного обеспечения камеры, время, дата и т.д.).

Таблица 2. Экспозиционная таблица

\ К

t, с

1,0

1,4

2,0

2,8

4,0

5,6

8,0

11

16

22

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1/2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1/4

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1/8

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1/15

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1/30

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1/60

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1/125

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1/250

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1/500

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

При этом графический формат RAW, название которого в дословном переводе означает «сырой материал», представляет изображение в виде первичного необработанного цифрового оригинала. Массив данных в формате RAW содержит данные, зафиксированные (непосредственно) фотоматрицей и откорректированные в соответствии с калибровочной таблицей фотокамеры. В RAW­файл образ кадра записывается с разрядностью, с которой он был оцифрован АЦП камеры. Во многих современных моделях цифровых фотокамер используются 10­ и 12­разрядные АЦП, а следовательно, образ кадра в RAW записывается с более высокой разрядностью, нежели стандартный 8­битовый JPEG или TIFF. Если файл не записывается в форматы RAW или TIFF, то он сжимается в соответствии с выбранным пользователем коэффициентом сжатия и алгоритмами работы программного обеспечения камеры. Алгоритмы сжатия в фотоаппарате стараются соблюсти баланс между размером файла, скоростью обработки и качеством изображения.

Наиболее экономичным из упомянутых форматов является JPEG. Типичный размер 4­мегапиксельного JPEG, сохраненного с максимальным качеством, колеблется в пределах 1,8­2,5 Мбайт (в зависимости от конкретного сюжета разброс может быть и больше). Объем изображений, сохраненных в формате TIFF, для 4­мегапиксельного снимка занимает почти 12 Мбайт, а 8­мегапиксельный — 24. Объем файла формата JPEG (даже при установке минимальной степени компрессии) получается в 5­6 раз меньше аналогичного по разрешению TIFF. Файлы формата RAW содержат необработанные (или обработанные в минимальной степени) данные, что позволяет избежать потерь информации. В таких файлах находится полная информация об оцифрованном изображении, причем в несжатом виде. Поэтому файлы формата RAW имеют больший размер, чем файлы прочих форматов. После того как сформирован файл в каком­либо формате, изображение записывается либо на встроенную память, либо на съемную карту памяти.

КомпьюАрт 1’2012

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

  • Main page

Languages

  • Deutsch
  • Français
  • Nederlands
  • Русский
  • Italiano
  • Español
  • Polski
  • Português
  • Norsk
  • Suomen kieli
  • Magyar
  • Čeština
  • Türkçe
  • Dansk
  • Română
  • Svenska

Что скрывает фотоаппарат? | Персональный блог | Обзоры

Вы ни когда не задумывались что от вас скрывает фотоаппарат? Тайны, интриги, расследования?

Как-то на форуме была дисскусия, о строении фотоаппаратов, и один очень упёртый юзверь никак не мог понять что не все так просто в строении столь технически сложного устройства. Тот спор сподвиг меня написать данную небольшую статью.

В интернете полно статей о строение современных матриц фотоаппаратов, размеры пикселей, байеровский фильтр, его фуджиковская замена на другую решетку (X-Trans CMOS) (которая волшебным образом должна привезти к лучшей детализации — привет маркетологам) и многое другое, но очень редко упоминается о том, что стоит непосредственно перед матрицей. Для желающих восполнить этот пробел в своих знаниях я сделал страшное — докопался до самой матрицы, ну а по дороге посмотрел что же там стоит перед ней.

Итак, для начала немного о самих цифровых матрицах.

На сегодняшний день самыми распространенными являются матрицы произведенные по технологии CMOS в той, или иной вариации. Каждый пиксель накрыт светофильтром определенного цвета. Есть несколько основных схем светофильтров. Использовать светофильтры необходимо потому, что фотодиоды не могут распознать цветовые характеристики света. По сути, все что выдает каждый отдельный светодиод — это определенный уровень сигнала, никак не связанный с цветовыми составляющими. Соответственно, если не использовать светофильтры, то на выходе будет информация только о уровне яркости, без цветовой составляющей. Кстати, именно так поступила компания Leica в своей черно-белой камере Leica M Monochrom (Type 246) — камера снимает исключительно черно-белые снимки.

И если вы вдруг скажете: «Постойте, но тот же Фотошоп уже очень давно умеет восстанавливать цвет из черно-белых снимков!» — уметь-то умеет, вот только это восстановление можно назвать только приближенным, ни о каком правильном цветовоспроизведении речи и быть не может.

А вот чтобы получить цветное изображение надо как-то выкручиваться. Все мы знаем, что для получения любого цвета необходимо три исходных — красный, зеленый, голубой. Соответственно, если заставить отдельные пиксели получать информацию только об одном каком-то цвете, то потом, после объединения можно восстановить исходный цвет.

Фильтр Байера (шаблон Байера) — это двумерный массив цветных фильтров, которыми накрыты фотодиоды фотоматриц. Используется для получения цветного изображения в матрицах цифровых фотоаппаратов, видеокамер и сканеров. Фильтр Байера состоит из 25 % красных элементов, 25 % синих и 50 % зелёных элементов, расположенных как показано на рисунке.

Соответственно каждый пиксель получает только часть информации соответствующей его цвету. Затем, в процессе обработки сигнала, происходит процесс дебайеризации — восстановление исходного цвета по информации с группы 4 пикселей — RGGB.

Кстати, у цветовых фильтров есть еще один важный параметр — плотность. Чем выше плотность цветового фильтра, тем более сочный и насыщенный цвет получится в итоге, но при этом страдает чувствительность. Отдельные производители, в погоне за высокими значениями ИСО, делали эти самые фильтры меньшей плотности, в результате получали бОльшую чувствительность, но при этом более бледные цвета. Официального подтверждения подобной ситуации вы не найдете, возможно это всего лишь мнение отдельных людей и не соответствует действительности, но… «Совпадение? Не думаю…»

Существуют и другие вариации схемы цветовых фильтров. Когда-то очень ждали развития схемы RGBW — красный, зеленый, голубой, белый. Три основных цветовых фильтра давали показания итогового цвета, а фильтр «белый» давал дополнительную общую информацию об уровне. В теории подобная схема должна была дать выигрыш в 1,5-2 ступени по светочувствительности и больший динамический диапазон. Но не вышел каменный цветок… За исключением нескольких моделей ничего дельного не получилось.

Отдельно можно отметить технологию предложенную компанией Sigma — Foveon X3.

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

Технология позволяет получить бОльшую детализацию в сравнении с классическими типами матриц, но на первых этапах были большие проблемы с цветопередачей. Подобные матрицы используются в камерах компании Sigma. И, как правило, это очень дорогие камеры

Есть еще и более экзотические варианты, например, в видеокамерах могут применяться 3CCD матрицы — разделение светового потока на 3 пучка, каждый под свой цвет, соответственно ставится 3 матрицы, каждая для своего цвета. Технология не прижилась в фотоаппаратах, можно встретить только в видеокамерах.

А теперь перейдем непосредственно к разбору нашего подопытного.

В качестве донора выступает Olympus E-P2. Весь процесс разбора описывать не буду, перейдем сразу у блоку с матрицей.

Вот так выглядит сам блок с матрицей.

Внимательный зритель должен воскликнуть: «Что это за фигня? Черное стекло? У меня в фотоаппарате все совсем не так!». И будет прав.

На фотографии выше была произведена небольшая модификация, замена блока фильтров на специальный ИК-фильтр.

Ни для кого не секрет, что помимо видимого человеческим глазом диапазона света есть еще инфракрасный диапазон и ультрафиолетовый. Глаз человека их не видит, а вот фотодиоды матрицы способны их принимать. Что может внести искажения в уровни сигнала, а соответственно и в правильность цветопередачи. Те, кто в школе физику учил знают, что отсечь УФ диапазон очень просто — любое стекло отсекает большую часть УФ диапазона, остатками можно пренебречь. С ИК диапазоном сложнее, на помощь приходят специальные ИК-фильтры. Где он находится в фотоаппарате будет показано далее.

Так вот, в данном примере, в блоке с матрицой сделана замена. Берем ИК отсекающий фильтр и заменяем его на ИК оставляющий — то есть отсекается видимый диапазон света, а остается только ИК. ИК фотография это отдельная и очень большая тема в фотографии, картинки получаются просто сказочные)

Что-что? Почему нельзя просто накрутить ИК фильтр на объектив и получить ИК фотографию? Можно, конечно, но вот только у вас на порядок увеличивается выдержка, и далеко не весь ИК диапазон задействуется.

Ладно, вернем все на место.

Вот так выглядит блок с матрицей.

Снимаем защитное стекло.

Что, а вы боялись повредить матрицу при чистке или смене объектива? Скажу по секрету: «До матрицы еще далеко».

Идем дальше. Перед матрицей стоит еще вот такой бутерброд.

А вот сверху тот кусок ИК фильтра что стоял в начале.

Кстати, на этой фотографии хорошо виден ИК отсекающий фильтр (прозрачный) и ИК оставляющий — черный, непрозрачный в видимом диапазоне. А вот если бы я взял фотоаппарат переделанный под ИК съемку, то ситуация была ровно наоборот — прозрачным был бы ИК оставляющий фильтр, а черным и непрозрачным ИК отсекающий.

Ну а вот и сама матрица.

Тут тоже есть небольшой защитный слой.

Ну и вот что у нас в итоге получилось.

А теперь пара слов о том, что же таит в себе тот самый «бутерброд» перед матрицей.

Точных данных по фотоаппаратам Олимпус я не нашел, но следуя логике картина у всех должна быть примерно одинаковая. Есть очень хорошая иллюстрация на примере Nikon D800.

Возможно не в таком порядке, но и у Olympus суть примерно такая же. ИК-фильтр, полярик и два низкочастотных фильтра (в вертикальной и горизонтальной плоскости).

Низкочастотные фильтры (АА-фильтр) исторически нужны были для того, чтобы избежать такого явления как муар и отдельные ошибки цветовоспроизведения. Причем «толщина» АА-фильтров могла сильно варьироваться у разных камер. Соответственно и «мыльность» картинки была разная, попиксельной резкости было не добиться ни при каких условиях.

Но развитие современных технологий в общем, и более производительные процессоры применяемые в камерах в частности, позволили бороться с муаром на программном уровне. Нужно было только убрать АА-фильтры перед матрицей. Но нельзя так просто взять и убрать АА-фильтр. Соответственно что нужно сделать? Правильно, берется один АА-фильтр разделяющий в горизонтальной(ну или вертикальной) плоскости, а вместо второго АА-фильтра ставится реверсивный первому.

Именно по такой схеме пошли инженеры в компании Nikon, и что-то мне подсказывает, что именно так поступают и все остальные производители.

Хотя, возможно я не прав, и инженеры в Olympus смогли совсем убрать АА-фильтр. Последних моделей фотоаппаратов, в которых нет АА-фильтра (А это модели Е-М1, Е-М5 II, E-M10II, Pen-F и по некоторым данным E-PL7) у меня либо нет, либо рука не поднимется их разобрать (хотя если кто-то из читателей согласен оказать спонсорскую помощь на сумму равную стоимости какого-либо из данных фотоаппаратов, то я с радостью приму предложения и разберу фотоаппарат, докопаюсь до самой сути).

В разное время компании Никон и Кенон выпускали спецверсии своих фотоаппаратов без АА-фильтра. Также, есть подобное и у Пентакс. Есть примеры и у представителей среднего формата, и, конечно же, у Leica. А вот среди известных мне более-менее распространенных и серийных камер об отсутствии АА-фильтра заявляли в компании FujiFilm (модели с матрицами X-Trans CMOS), и Olympus с моделями последних пары лет (Е-М1, Е-М5 II, E-M10II, Pen-F и по некоторым данным E-PL7).

PS Статья отражает личное мнение автора и по отдельным вопросам не претендует на истину в последней инстанции.

Обзор выставки CES 2014, день 3. Consumer Electronics Show 2014 Las Vegas, CES 3

Совершенно случайно оказалось, что наш обзор выставки CES от SuperFonarik — не просто самый большой в интернете, а в десятки раз больше, чем любой другой обзор этой или предыдущих CES. Он покрывает примено 90% выставки, и примерно в двадцать раз больше, чем обычный человек в состоянии прочитать 🙂

Поэтому мы сгруппировали обзор по тематике и приводим ниже быстрые ссылки на стенды различных компаний.

Предыдущие части:
День 1. Задворки CES
День 2. Гаджеты, здоровье, роботы

В третьем обзоре мы познакомимся со стендами лидеров индустрии:
Новинки от LG, авиация и начинка для Tesla от Panasonic, субпиксельные телевизоры Sharp, отрыв от реальности у Toshiba, новые планшеты от Samsung, умный футбол и часы от Sony, часы для смартфонов у Casio.

Веселый Canon и унылый Nikon, Android-планшет от Polaroid, разноцветные камеры Ricoh/Pentax, глубинный сенсор без Байеровского фильтра у Sigma, мгновенная печать у Fujifilm, экшн-камера GoPro с разрешением 4K, стенд RePlay.

Посидим в умном Volvo на стенде Ericsson, посмотрим на автомобильный LTE Qualcomm, посетим Intel, пообщаемся с директором Luminus Devices, изучим рынок китайских телевизоров, посмотрим на рации Midland, удивимся медалям Innovation Awards, пробежимся по разным небольшим стендам с гаджетами, телескопам Celestron, случайно встретимся с российскими осциллографами, поболтаем про фонари с XTAR.

На десерт оставим самое интересное: подробно рассмотрим 3D-принтеры и в финале прокатимся на электрической BMW i3.

Огромный стенд LG встречает нас панорамным 3D-экраном, собранным из 7 рядов по 20 ЖК-телевизоров:

Всем присутствующим выдавали поляризационные 3D-очки и показывали китов и дельфинов в натуральную величину. Впечатляет.

OLED-телевизоры от LG. Разрешение, разумеется, 4К.

Картинка отличная, углы обзора любые. Глубина черного потрясающая. Цена не называется. Скорее всего, драконовская :)

105″ вогнутый экран. Вообще, на CES2014 все производители старались перещеголять друг друга в технологиях 4К и вогнутых экранах. LG пошли чуть-чуть дальше и сделали вогнутый экран с разрешением 5К и соотношением сторон 21:9.

Вогнутые OLED. Прототипы.

«Уплавнялка» и «улучшалка» изображения в формате 4K на IPS-матрице. Если честно, мы какой-то ощутимой разницы не заметили.

У LG была целая комната с проекторами. По качеству не впечатлил ни один.

Много легких, компактных и достаточно ярких светодиодных проекторов. Можно с уверенностью сказать, что достаточно скоро LED-проекторы в сегменте офиса и домашнего кинотеатра вытеснят ламповые.

Короткофокусный лазерный проектор. Дистанция до экрана — метр. Судя по всему, прототип, т.к. не работал. А может быть, экономили ресурс лазера.

Прикладное применение телевизоров. Для шоппинга:

Три рядом — розничный-магазин.

Технологии, сосредоточенные в углу стенда: прозрачный ЖК-экран (без задней подложки), который можно поставить, например, в прозрачную стену магазина, и 84″ UHD тач-панель:

Переходим к смартфонам. Новый LG G-Flex.

Разумеется, вогнутый. Насколько эта концепция приживется — покажет время. Нам в такой вогнутости не понравилось, что все источники света над головой отражаются в экране. С плоским экраном намного проще найти такой угол обзора, при котором лампы не отражаются. С вогнутым это намного сложнее.

Для вогнутого телефона разработана и вогнутая батарея:

Достаточно бестолковая, но забавная идея разблокировки домашнего экрана. По телефону нужно постучать:

А вот это уже интересно: изогнутый OLED-экран.

Он изогнут, но не гнется: смонтирован на твердом изогнутом основании. То ли технология не позволяет его сгибать, то ли боятся, что посетители замучают.

Самовосстанавливающийся пластик. Обещают, что затягивает царапины. 10% технологии и 90% маркетинга :)

13-МП Камера для телефонов с оптическим стабилизатором. Интересно сделали стенд: робо-руки дрожали, показывая, насколько хорошо стабилизирует камера. Не обошлось и без очковтирательства: рука с «новой» камерой дрожала ощутимо меньше :)

Умный дом от LG называется HomeChat. Стиральная машина с доступом по Wi-Fi.

Робот-пылесос LG с Wi-Fi

Разные модели пылесосов с разной функциональностью. Вообще, с подачи пионеров вроде iRobot крупные компании потихоньку начали подтягиваться с роботами-пылесосами:

Быстрее, выше, умнее:

Умная кухня в представлении LG:

Стиральная машина для маньяков:

Умный дом должен и соседей радовать мощным басом:

Японский гигант оформил стенд как корабль:

Стенд огромный, разделенный на тематические зоны:

Что будет, если половину телевизоров выгнуть в другую сторону?

Стенд, посвященный 4K. Склоняют и спрягают 4К во всех возможных комбинациях. В этом случае — гейминг.

60 FPS при 4К. Плавность картинки порадовала.

4K в витрины — запросто! Позиционируют для люксовых товаров.

4K в DSLR и экшн-камерах:

Превосходство новой цветопередачи над старой. Смысл в увеличении дискретизации цвета с YUV4:2:0 до 4:4:4, т.е. кодирование цвета идет с меньшими потерями. И нам, и нашему фотоаппарату было очевидно превосходство старой технологии над новой:

Бизнес-решения. Показывать футбол в 3*4К! Владельцы спорт-пабов выстраиваются в очередь 🙂

А вот это — очень круто, нужно и важно. Видеонаблюдение в 4К. С качественной 4К-картинки, висящей даже далеко от места наблюдения, вполне реально вытащить лица людей. Правда, для записи потребуются уже совсем другие объемы жестких дисков.

Видеонаблюдение в 4К. Разные виды камер.

Демонстрация алгоритмов кодирования [email protected] FPS. Улучшает детализацию мелких объектов при том же битрейте. Проблема заключалась в том, что самого кодека еще нет — по телевизору крутили специально сгенерированную другими кодеками картинку. Т.е. они это хотят, но как будут делать — сами еще не знают :)

Профессиональное оборудование 4К.

Устройства от Panasonic с подключением к онлайн-радио Aupeo!, у нас практически неизвестного.

Тоже устройство для Aupeo!, вмонтированное в BMW ConnectedDrive.

Для нас оказалось неожиданностью, что Panasonic производит фазированные антенные решетки. ФАР — это антенна, которой для формирования направления луча не нужно вращаться: всё происходит электронно путем коммутации множества приемопередатчиков с правильной задержкой. Таким образом из-за сложения сигнала с одной фазой и вычитания сигнала в противоположных фазах, в нужном направлении формируется виртуальная волна:

Оборудование для пассажиров первого класса Singapore Airlines:

Tesla Model S. Под завязку набита дефицитными аккумуляторами Panasonic 18650 3600мАч, которых пока нет на общедоступном рынке. Когда мы попытались их всеми правдами и неправдами приобрести у Panasonic, нам выставили заградительный объем по минимальному заказу — 1 миллион штук.

Те самые Panasonic 18650 3600мАч. Макеты.

Оборудование для красоты. Всем желающим предлагали подстричься. Желающих особенно не было :)

Panasonic DMC-GM1. Компактная беззеркалка с огромным по размеру сенсором и сменным объективом.

Panasonic Lumix в разрезе:

Видеокамеры.

Флагман. 4К пока нет. Да и FullHD, как пишут на IXBT, достаточно условный, с интерполяцией.

Объективы Panasonic:

Планшет 4K:

Водо- и ударозащищенный 10″ планшет на Windows 8:

Защищенный «военный» ноутбук от Panasonic:

Еще защищенные планшет и ноут:

Пылевлагозащищенный автономный Bluetooth-динамик. Качество звука — отвратительное.

Обычные Bluetooth-колонки. Звук чуть лучше, чем у предыдущих, но в этих размерах мог бы быть совсем хорошим.

Стенд другого японского гиганта был поменьше. Каких-то новинок технологии не представили, и вообще, показалось, что пытались выставить хоть что-то. Очень жаль, что великолепных по качеству картинки DLP-проекторов Sharp на стенде не было:

Выжимаем из 1080p максимум. На субпиксельном уровне. Это когда электроника понимает, что кривая линия проходит по границе пикселя и засвечивает только его часть. Давным-давно используется при выводе шрифтов в компьютерных операционках (ClearType в Windows, и, говорят, еще со времен Apple II у Apple), и вот теперь в телевизорах. Обратите внимание на четкость поля и травы слева. Впрочем, из FullHD-сигнала эта улучшалка вряд ли что-то вытянет, а вот 4K показать чуть лучше, чем пережатием в обычный 1080p — сможет.

Куда же без 4К?

Система синхронизации контента на всех устройствах. Достаточно оторванная от реальности, как нам показалось.

90″ FullHD LED TV. Якобы самый большой в мире из доступных в продаже. Сомнительное преимущество при наличии бо́льших по размеру 4К от других производителей.

QFHD (тот же 4K) 15.4″ экран. Судя по всему, для ноутбуков.

Безочковый 3D. На экране — «Жизнь Пи» в 3D. Чтобы 3D-изображение получилось максимально четким, нужно встать перед экраном так, чтобы нижняя белая полоска была на одном уровне с верхней вертикальной чертой. Если отклониться влево или вправо от оптимальной точки, полоска уедет, а 3D будет несколько искаженным. Качество в принципе понравилось.

Toshiba в основном представила достаточно инопланетные по применимости в мире технологии, тем не менее, весьма любопытные.
Экран-зеркало. Позиционируется как… домашнее зеркало. Чистишь зубы, читаешь новости и про погоду. А можно ведь еще дополнить виртуальной примеркой гардероба:

Перепланшет, недоноутбук, в общем такой трансформер. Называется «Shape-Shifting Concept PC»:

Неработающий концепт умных часов-браслета.

Ноутбуки от Toshiba. Легкие, мощные рабочие лошадки без особенных изысков.

15-дюймовый ноутбук Tecra W50 с разрешением 4K. Вообще непонятно, как за ним работать: уже при FullHD детали зачастую слишком мелкие. В Mac OS еще куда ни шло — там масштабирование прилично реализовано. А под Win8 или, еще хуже, Win7 — глаза можно сломать. Вот монитор на заднем плане — другое дело.

Ноутбуки, планшеты Toshiba на Windows 8.

4K-телевизор с перспективным новым кодеком HEVC, идущим взамен H.264. Не совсем понятно, как HEVC относится к телевизору. Видимо, он железом понимает упакованный поток HEVC (к примеру, идущий по кабельному телевидению) и декодирует его на лету.

Кто-то у кого-то явно подсмотрел дизайн.

У Samsung было даже несколько стендов в разных концах выставочного комплекса.

Один из стендов с планшетами, ноутбуками и прочими околокомпьютерными штучками:

Презентация Samsung Galaxy Note Pro:

Вот этот бравый мо́лодец показал и всё рассказал про новый Galaxy Tab Pro, но дать его (планшет) сфотографировать категорически отказался, ввиду того, что релиза еще не было. Из-под полы сфотографировать тоже не получилось, поэтому новый Tab Pro с дядей на переднем плане:

Это — не отражение чихающего посетителя, это объединенные экраны 4 смартфонов для увеличения площади картинки:

Давали поиграть в игрушки на планшетах:

И смартфонах с беспроводными геймпадами:

Умный дом в представлении Samsung:

С умным холодильником с пластмассовыми продуктами:

Умной посудомоечной машиной (кстати, в ней не крутится центробежная поливалка, как обычно, а струи воды льют параллельно друг другу):

Умными пылесосами без мешка для сбора пыли (с):

Умными стиральными машинами:

И красивой видеостеной для релаксации:

Другая экспозиция Samsung — на этот раз с телевизорами.

И снова 4K и вогнутые экраны. Посмотрим, чем порадует Samsung:

Том Круз в 4К:

Пи также в 4К. Кстати, «Жизнь Пи» крутили практически на всех стендах:

Вогнутые 4К:

105″ Cinemascope 4К. Привет, Sharp со своими «World’s Largest Full HD!»:

Сплав легкого помешательства с технологией: DualView 3D. Это когда сидят перед телевизором двое, каждый в затворных очках, и каждый смотрит своё кино по телевизору, причем еще и каждый в 3D. Ну или в Контру вдвоем на одном экране резаться. Частота должна быть герц 240, не меньше.

Огромный 98″ телевизор с разрешением 8K на фоне огромного дяди смотрелся не очень-то и огромным:

Безочковый 3D. Качество собственно 3D и картинки вообще — не впечатлило. У Sharp было лучше.

Конек Samsung — очень тонкие LED ЖК телевизоры с очень тонкой же окантовкой. Их и показали в изобилии:

Timeless Design. Дизайн — это про подставку. Разрешение 4K. Дизайн, на наш взгляд, спорный :)

Изумительная вогнутая 4К-видеостена. Очень красиво. Любопытно, что экраны были сгруппированы для показа разных частей одного ролика (или нескольких роликов, снятых примерно с одной точки), при этом картинки элегантно перетекали из одной группы в другую. Создавалось эдакое ощущение легкости и полета.

Умные часы от Samsung. Купить не захотелось. Не понравился дизайн, ремешок, функциональность.

Своеобразная интеграция футбола и смартфона:

Стенд Sony порадовал удобной планировкой, живой музыкой и несколькими новинками.

Sony Alpha в разрезе:

Новые цифрокомпакты:

Натюрморт для оценки возможностей фототехники (еще несколько таких мы увидим на стендах Canon и Nikon):

4K телевизор со встроенной интерполяцией 2K-сигнала:

Огромный телевизор для просмотра футбола…

И очки с дополненной реальностью для него. Поверх картинки можно отображать текущий счет или у кого в данный момент мяч. При этом очки отслеживаются в пространстве, т.е. можно вполне над конкретным игроком рисовать стрелочку, и она всегда будет над ним, как ни поверни голову. В демонстрации отображалось, кто с кем играет и какое сегодня число месяца :)

Улучшенный динамический диапазон телевизоров. Зрительно мы разницы не заметили, старая картинка показалась даже более сочной. На снимке, правда, из-за отражения части стенда в правом телевизоре сочнее кажется левый.

4K-камкордеры. От мала до велика:

Разумеется, внутри фирменные матрицы Exmor с задней засветкой:

Экшн-камеры от Sony:

И их предполагаемый носитель:

Носитель посерьезнее:

Беспроводной ActionCam-контроллер на запястье:

Виртуальная реальность от Sony. Очки-шлем с отслеживанием позиции головы. Предлагают совместить это с панорамной Action-камерой, и полностью погрузиться в картинку со всех сторон:

Можно и к PlayStation подключить:

Кстати о PlayStation. PS Vita:

Теннис для PS:

Инсталляция к 15-летию серии игр Gran Turismo:

Брюки превращаются…

Превращаются брюки в планшет :)

Смарт-часы от Sony. Бомба.

Показательно то, что Sony вместе с презентацией часов на CES 2014 завезла их в розничные магазины. К концу первого дня выставки все часы из магазинов Лас-Вегаса смели полностью. По факту, из десятка смарт-часов, представленных разными компаниями на CES, только часы от Sony нам захотелось купить и носить.

Часы работают на Android и доступны в разных расцветках и с разными типами ремешков.

Стоимость — порядка $200. Водонепроницаемы.

Bluetooth-бумбокс. Звук очень неплохой.

Автозвук от Sony:

И акустика для соседей от Sony:

В небольшом темном закутке представили видеокамеру с небольшим встроенным светодиодным проектором. Понравилась работа гироскопа: если камера стоит не очень ровно — она это понимает и изображение программно поворачивается на нужный угол. Разумеется, с потерей качества, но зато горизонт не завален :)

Стенд Casio

Часы Casio G-Shock:

С подключением к смартфону по Bluetooth. Подключение ограничивается настройкой часов со смартфона и управлением музыкой в плеере с часов:

Canon прямо на стенде открыл мастерскую по бесплатной юстировке и ремонту объективов и фотоаппаратов:

Галерея фоторабот:

Об опасности подделок:

Сцена для тестовых фотографий:

И огромный подиум со всеми возможными комбинациями тушек и объективов:

На сцене периодически проводились мастер-классы и презентации:

Серьезный обвес камеры EOS C300 для кино:

Объективы:

И они же в разрезе:

Галерея технической эволюции:

Например, процесс изготовления линзы:

Принтеры Canon Pixma:

И плоттеры:

Брейк-данс-перформанс. Смысл — попытаться сфотографировать техникой Canon быстро вращающихся на голове людей так, чтобы изображение не смазалось. Мы именно Кэноном и снимали, как видите — смазалось :)

Камкордер Canon Vixia Mini с откидывающимся вперед экраном. Качество и съемки, и экрана — так себе:

Зеркальная насадка на объектив для съемки на 360°. Направляем фотоаппарат вверх и фотографируем всё вокруг:

Профессиональные кинокамеры Cinema Eos:

На стенде Nikon тоже можно было протестировать объективы:

хотя и не так глобально, как у Canon:

Выставка фоторабот:

Презентации и мастер-классы каждый час:

Мыльницы, зеркалки Nikon и объективы Nikkor. В целом, стенд показался менее клиентоориентированным, чем у их главного конкурента Canon: почти всё было убрано в витрины, и пощупать без предварительного общения с представителем Nikon можно было не так много моделей.

Водонепроницаемый Nikon AW1:

И его силиконовый противоударный чехол:

Типовой натюрморт:

Polaroid оказался более многогранной компанией, чем представлялось ранее.
Видели ли вы когда-нибудь Android-планшет от Polaroid? И мы нет. А он есть!

Камера Polaroid Socialmatic с моментальными печатью и выкладыванием в Instagram:

Point-And-Shoot цифровой полароид с моментальной печатью:

FullHD Action-камера:


Легкая развлекуха: все посетители фотографируются на фотоаппараты со стенда и разбрасывают здесь же (или уносят домой) фотографии:

Развлекуха веселее: пришли на специальный e-mail свою фотографию, и она через 5 минут украсит стену:

И копию можно получить на месте:

Ретро-стенд. Один из первых настоящих Полароидов:

Очки с поляризационными фильтрами для 3D-кино из 1930х !

На стенде Ricoh показали фотоаппараты Pentax:

Водонепроницаемые и ударопрочные мыльницы WG-4 со встроенным GPS:

Pentax K-50 в гламурном розовом:

Кроваво-красном:

Элегантном белом:

И всех других цветах:

Sigma известна недорогими фотоаппаратами и объективами, но есть у них и техника премиум-класса. Например, Lexus:

Собственно объективы:

Новый телезум Sigma 200-500mm F2.8. Монстр. $32 000.

Sigma DP1 Merrill с фиксом 19мм (эквивалент 28мм) F2.8 и необычным 48-мегапиксельным (это маркетингово, а по факту — 15Мп) трехслойным CMOS-сенсором Foveon X3. Сенсор физически достаточно большой — с кропом 1.5.

Фишка же этого сенсора в том, как происходит цветоделение. В обычных сенсорах черно-белая матрица закрыта цветной мозаикой (Фильтр Байера), и полноцветное изображение складывается обработкой нескольких соседних пикселей.

В Foveon X3 фильтров Байера нет и в помине, а фоточувствительные слои расположены на разной глубине один под другим. Свет с разной длиной волны проникает на разную глубину пластины, и более коротковолновый синий цвет улавливается верхним слоем, средневолновый зеленый — средним слоем, а длинноволновый красный — нижним.

Потенциально такая матрица лишена дефектов обычных сенсоров, таких, как муар из-за мозаики, имеет меньший шум, но каково изображение с этого сенсора на практике — покажет только более серьезный обзор.

И снова объективы:

Fujifilm традиционно радует фотоаппаратами, сканерами-принтерами:

На стенде (как и у других фотопроизводителей) можно было поснимать моделей в интересной и очень разнообразной обстановке:

Небольшая выставка фоторабот:

Объективы Fujinon с байонетом X:

Реинкарнация Полароидов. Никакой электроники. Fijifilm Instax:

Берем специальную девушку, нажимаем на спуск:

Через 5 минут получаем фотокарточки. Всё новое — хорошо забытое старое. Никакой цифры и струйной печати, чистый аналог.

Дешево (менее $100), сердито, в разных цветах:

Другая модель:

Минилабы для печати фотографий:


GoPro порадовали качественными экстремальными роликами:

Оригинальные аксессуары для GoPro Hero (а неоригинальных — в 100 раз больше!):

Молодой байкер:

GoPro Hero3 Black Edition. Разрешение — 4K:

GoPro с 4K — это очень круто.


Различные Action-камеры:

Action-камеры для штурмовых винтовок:

И страйкбола, конечно:

Любопытный поворотный кронштейн на Picatinny:

Ericsson радует решениями для Connected-автомобилей:

В данном случае продемонстрировали подключенный Volvo XC60.

Экран на месте приборной панели, экран в центре торпедо:

Всё это подключено по Wi-Fi или через интернет к вашему планшетнику. Т.е. выбираете маршрут на Гугл.Картах, нажимаете кнопку Send To Car и навигатор в машине прокладывает маршрут. В теории — красиво.

Интеграция намного сложнее простого навигатора: здесь и оптимизация расхода топлива, исходя из типичных маршрутов, и привязка событий к точкам назначения (вплоть до скидывания SMS «Дорогая, я подъехал — выходи»), и много еще красивых и потенциально удобных плюшек с интеграцией всего этого через интернет.


Болид команды Renault с рекламой Qualcomm:

Индукционная зарядная платформа Qualcomm Halo. Для беспроводной зарядки электромобилей:

Смарт-часы от Qualcomm:

LTE-модемы платформы Gobi с прицелом на автомобильную интеграцию:

Про стенд Intel много писали в других обзорах, поэтому пройдемся кратко:

Виртуальная реальность от Intel:

Беспроводная технология передачи данных между устройствами на основе WiFi без использования маршрутизаторов — Miracast в исполнении Intel:

Lenovo Yoga Pro 2 с процессором Intel:

Где-то на втором этаже, спрятанный от праздно шатающихся, находился стенд Luminus Devices — знаменитого производителя мощных светодиодов Luminus:

В основном представили светодиодные проекторы, в подавляющем большинстве которых установлены мощные диоды Luminus:

Также были и светильники:

И, разумеется, сами светодиоды. Мы немного пообщались с директором Luminus, который был весьма удивлен популярностью их продукции у российского фонарного сообщества, и обсудили вопрос выпуска часто применяемых в наших фонарях диодов SST-90 и SBT-70 с нейтрально-белым светом. Директор снова был несколько озадачен, но сказал, что технических проблем с этим нет и обещал подумать. Так что есть все основания надеяться на появление мощных дальнобойных фонарей на SBT-70 с теплым светом.

В целом, китайцы удивили вполне достойным качеством продукции и продвинутостью технологий.

Стенд Konka:

Телевизоры по назначению: тач, игровые, OLED, онлайн:

Вогнутый экран (не 4K):

Вид сверху:

Безочковый 3D. Разрешение не понравилось, да к тому же картинка очень быстро разваливается, стоит только отойти от оптимальной точки просмотра. Похожие экраны висят в аэропорту Домодедово:

ЖК со светодиодной подсветкой:

Светодиодная панель. Разрешение порядка 400х150:

Пиксели размером со спичечную головку. Заметны небольшие швы между модулями. Мерцание видно даже на фотографии (полосы):

4K:

Смартфоны от Konka:

4K 3D телевизор от TCL:

Гнутый 4K в TCL тоже могут:

TCL и большую тач-панель тоже собрать умеют:

Этот телевизор, судя по всему, ориентирован в основном на китайскую молодую аудиторию, с мотивами Disney:

И белый домашний куб-кинотеатр TCL.

110″ в 4K. Конкуренция корейцам с японцами серьезная. Привет сразу Sharp с его World’s Biggest и Samsung с его дизайном подставки.

HiSense. Еще один крупный китайский производитель телевизоров. Ожидаемо 4K:

Ожидаемо гнутые экраны, а на полу — спроецированные сверху волны:

Ожидаемо Тач-панели:

Ожидаемо — безочковые 3D экраны (качество, хоть и заявлено 4K — так себе):

И несколько неожиданно от китайцев — OLED:

Рации Midland:

CB-радиостанции. Незаменимы на трассе.

Модная CB-шка:

Целая индустрия, неизвестная в России: рации Weather Alert. Предупреждают о надвигающемся торнадо:

Видеорегистратор/Экшн-камера с WiFi:

Умная робо-няня для ребенка. Успокаивает малыша светом нужного цвета в лампе-ночнике и заодно сама определяет, спит ли ребенок или кричит, полный ли памперс и скидывает соответствующие SMS родителям:

Новый робот-пылесос с распознаванием пыли. Предыдущие поколения пылесосили всё подряд, а этот прицельно ищет, что бы еще пропылесосить. И рассказывает об этом по Wi-Fi вашему смартфону.

Робот-полотер от Moneual:

Объективы, штативы и прочие фотоаксессуары от Vivitar:

Правильный звук от Craig:

Винил:

Акустика:

Колонки, стилизованные под ретро:

Семинар по умному дому. Скучный и абсолютно вымышленный.

У Yahoo! был маленький стенд с онлайн-телевизором.

Акустика от Thonet&Wander.

Экшн-камеры iOn с доступом к картинке по Wi-Fi.

Новинка iOn Air Pro 2:

На соседнем стенде были очки с дополненной реальностью Vuzix:

Судя по всему, представили очень ранний прототип, который особенно ничего не умел, кроме как выводить маленькую картинку в поле зрения. Надевается поверх обычных очков:

А эти рисовали Солнечную Систему поверх специально распечатанной картинки-метки:

Sky-Link Home представили серию устройств для беспроводного управления домом и беспроводные системы безопасности:

Наушники от Marley:

Оказались достаточно неплохими по качеству звука:

И с живым ди-джеем.

Crosley взяли на себя ношу возрождения винила:

Виниловые вертушки с разной степенью функциональности и, соответственно, ценой:

Периодически встречались и девушки:

Известный в узких кругах производитель достаточно качественных аксессуаров для смартфонов и планшетов iLuv:

Весьма средние по звуку колонки:

И совсем никакие, но с будильником:

Mo`Beats HD на тестовой тихой музыке играли хорошо, но были привязаны только к своей подставке, и протестировать их на наших тестовых треках с разной музыкальной динамикой (от Моцарта до Juno Reactor), как остальные колонки, не получилось:

Целая вереница всевозможных адаптеров и переходников для Маков:

И наушников:

Klipsch. Big Sound. No Bullshit:

DTS устроили натуральную дискотеку с лазерами и позвали go-go танцовщиц:

DTS — это система звука, прямой конкурент более у нас известного Dolby Digital:

:

Рефракторные гиганты Celestron:

Светофильтры Tiffen:

Небольшой комплект для предметной съемки от Lowel:

Получается примерно так:

Wireless Power Consortium:

Разнообразные беспроводные зарядки, сделанные в соответствии с разработанным стандартом Qi:

И очень милые беспроводные зарядки-подставочки:

Внутри, разумеется, катушки:

И прикладное применение: умный баскетбольный мяч с беспроводной зарядкой.

Стенд Magnadyne, которые представили фонарик с крокодилами для заводки автомобиля.

Разрядный ток — 200А:

Красные светодиоды — обычные 5мм, белый — судя по всему, SSC, Edison или китаец. Не знаем, как он заводит автомобиль, но светит он никак. Прошлый век :)

Стенд Plantronics.

Беспроводные Bluetooth наушники-затычки с чехлом-зарядкой:

Bluetooth-гарнитура Plantronics Voyager Legend. Оба продукта отмечены CES Innovation Awards.

Стенд Duracell.

Автомобильные зарядники с USB:

Стенд GP:

Батарейки GP:

Стенд RC Logger:

RC Logger RC EYE ONE S. Маленький, недорогой и легкий коптер:

Его комплектация. Обратите внимание на USB-зарядку аккумулятора:

Неожиданно было увидеть паяльное оборудование с лупой от RC Logger:

Поздравляем! Вы дочитали до этого места, а это значит, что вы входите в 0.1% людей, которым действительно интересны технологии. А мы продолжаем:

Стенд наших давних знакомых Tenergy:

Хоббийная балансная зарядка:

Разнообразные аккумуляторы для радиоуправляемых моделей и страйкбола:

Универсальный 4-канальный зарядник:

Простенький 2-канальный зарядник с двумя аккумуляторами 18650 в комплекте:

Z-wave Alliance:

Разнообразные модули для умного дома на основе протокола Z-Wave:

Заходим в отдельный павильон под шатром (куда никто обычно не заходит):

И сразу попадаются любопытные осциллографы от североамериканского дилера T&M Atlantic:

Приглядываемся: ба, да это же наш родимый Актаком!. Радуемся за их дистрибьюторов и международный рынок перелицованных китайских приборов и вспоминаем, что Актаком уже полгода не может нам переслать в PDF небракованную инструкцию к мультиметру. Есть надежда, что хотя бы за рубежом у них не такой наплевательский сервис.

Распечатанные в 3D челюсти от Regenovo.

Утверждают, что печатают биосовместимым материалом. Можно имплантировать. Если правда — прорыв в челюстно-лицевой хирургии. Грузим в 3D-редактор данные с томографа, симметрично отражаем целые кости на поврежденные травмой участки, печатаем, зашиваем.

А шли мы, собственно, к нашим давним и добрым друзьям — XTAR, с которыми мы дружим еще с тех времен, когда они еще не назывались XTAR, и у них даже в планах не было выпускать фонари:

Разные зарядники:

Интересные контакты в задней крышке:

И сам фонарик:

USB-зарядник-Powerbank. Что хорошо — имеет переключатель для LiFePO4, Li-Ion и 4.35В Li-Ion. И к нему — USB-фонарик:

Сам USB-фонарик. Вообще, полезная в комплекте с банком вещь:

Адаптер — вольтметр-амперметр.

Универсальная 4-канальная зарядка:

6-канальная зарядка:

Фотографируемся на память с китайцами (и немножко по-дружески шутим — для тех, кто понимает в азиатских жестах):

Дополненная реальность от Lumus.

Прототип не делал ничего особенного — просто показывал цветную сетку с верхом-низом и севером-югом поверх реальности. Но он это делал настолько круто, качественно и дополненно, что все остальные умные очки от именитых производителей, которые мы видели, показались детскими игрушками.

Большой кусок North Hall выделили под экспозицию 3D-принтеров. Их было так много, что у нас ушло несколько часов на то, чтобы внимательно обойти всю экспозицию и пообщаться с представителями наиболее интересных стендов.

Специально для российских предпринимателей, которые хотят распространять 3D-принтеры и развивать 3D-печать в России, мы самым тщательным образом обошли все стенды, со знанием дела изучили конструкции, а также дополнили ссылками все обзоры компаний, которые нам удалось найти в интернете.

Наиболее широко были представлены недорогие 3D-принтеры, печатающие расплавленной пластиковой нитью: ABS- или PLA-пластиком. PLA, кстати, экологичный, не выделяет при печати токсичного дыма и вдобавок биоразлагаемый.

Эти принтеры — самые «ходовые» в домашней среде. Один из самых популярных коммерческих принтеров — MakerBot. У них же есть огромная пополняемая сообществом библиотека свободных для скачивания моделей — Thingiverse, и у нас там даже есть аккаунт с некоторыми аксессуарами для фонарей, постоянно пополняемый.

Оригинальный MakerBot Replicator (справа) и более продвинутый Replicator Z18:

MakerBot Mini и распечатанный на нем протез кисти:

MakerBot Mini в музее MakerBot:

3D-сканер для небольших предметов MakerBot Digitizer:

Галерея поделок от MakerBot:

Полноцветный эльф:

И оригинальные расходники:

Стенд 3DSystems — еще одного серьезного игрока рынка. В форме куба:

3D-принтеры 3DSystems Cubify:

Ручной 3D-сканер Cubify Sense (внизу) и невероятно красивый принтер Cube3 (вверху).

Cubify ChefJet, печатающий съедобные карамельки:

Галерея карамелек:

Сами карамельки. Можно было попробовать. По вкусу — что-то среднее между карамельками и мармеладом :)

И процесс печати — сахарная пудра. Ждем индустрию новых, 3D-распечатанных, тортов. Или разломил молочную шоколадку — а на изломе белым шоколадом признание в любви (предпринимателям на заметку):

Cubify CeraJet — печатает керамикой. Невероятный простор творчества для дизайнеров и скульпторов.
Прототип не показали, показали рекламный проспект и саму керамику:

Распечатанная керамическая вазочка:

Распечатанные керамические буквы. Дизайнеры и архитекторы в восторге:

Галерея предметов для дома, тоже распечатанных. Держатели для книг, модельки домов:

Симпатичный светильник:

У них же на стенде интерьер оживляли живые музыканты:

Переходим к небольшим стартапам и проектам, призванным нести 3D-печать в массы. 3D-мышка для оцифровки. В комплекте с 3D-очками позволяет если и не рисовать с нуля, то править оцифрованную модель:

То же, но другой конструкции:

Небольшой 3D-сканер:

Bukobot. Сделан на основе свободной платформы RepRap:

Похож на Prusa i3. Похожий трудится у нас в лаборатории SuperFonarik.

И совсем маленький Bukito:

Недорогой 3D-принтер da Vinci 1.0:

Он же внутри. Конструкция не впечатлила, как-то все «колхозно».

И распечатанные на нем предметы. Разрешение и качество среднее. Но, с другой стороны, и принтер ведь недорогой:

Старожилы 3D-тематики, одни из первопроходцев. Принтеры UP!. Их отличие — головка не движется по вертикали, а опускается сам стол:

UP! Mini:

Маленький принтер Afinia:

Является 100% клоном или лицензией принтеров Up!:

Недорогие принтеры Solidoodle. От $499:

И распечатанные на них предметы:

Ребята собирают деньги на создание шоколадного принтера:

Стенд Robox. Их принтеры очень понравились, проговорили с представителями около часа. Принцип работы — как у всех недорогих принтеров, печать расплавленным пластиком:

Принтер очень компактный. При этом, в отличие от моря остальных принтеров, видна серьезная инженерная работа, а не простые клоны RepRap.
Ребята собирали денег на разработку и производство на KickStarter, в итоге их принтер получился в районе $1000.

Очень удачная компоновка: в левой части находится бокс для филамента, там же электроника, при этом филамент очень грамотно подается через систему направляющих, которые еще и оснащены датчиками: если пластик закончился или произошло замятие, принтер остановит печать и сообщит об этом.

Отсек для печати закрыт крышкой. Тоже правильно: внутри печатающей камеры поддерживается постоянная температура, что позволяет получить меньше брака, при этом весь воздух, насыщенный токсичными парами пластика, фильтруется через угольный фильтр справа:

Очень хорошо и качественно спроектированный экструдер. Сразу двойной, под двухцветную печать. Идет как опция. В корне отличается от всех типичных RepRap- или MakerBot-клонов. Очень дешев и прост в изготовлении, при этом очень надежен:

Вид сбоку. Размером чуть больше обычного картриджа от лазерного принтера:

Их собственный софт для 3D-печати. Быстрый слайсер, хороший определитель необходимости печати подпорок. Сразу позволяет понять, как объект в итоге будет распечатан:

Принтер Robo R1 рекламировал сам себя:

У стенда было не протолкнуться:

Но в итоге получилось. Сам Robo R1. Камера печати не закрыта от внешней среды, экструдер и конструкция во многом повторяет RepRap Prusa:

Несколько Robo R1:

RepRap’овский Wade’s Extruder в промышленном изготовлении. Абсолютно ничего нового и никакой инженерной работы:

Sculpteo. Облачный сервис 3D-печати. Огромный выбор материалов от пластика до керамики.

Загружаете модель на сайт, оплачиваете, через пару дней получаете изделие по почте:

Например, вот такой чехольчик для iPhone

Или все, что душе угодно:

Еще один облачный сервис для печати WhiteClouds:

3D-ручка 3Doodler. Нить после выхода из экструдера просто застывает в воздухе:

Журнал про 3D-печать и всё, что с ней связано. Подписались. Интересно.

FormLabs Form1. Еще один проект, профинансированный краудфандингом на KickStarter:

Сам принтер Form1. Печатает светоотверждаемым полимером. Черная пластинка сверху макается в жидкий полимер, лазером снизу засвечивается контур очередного слоя, пластинка поднимается на несколько микрон, и процесс повторяется тысячи раз. Способ печати невероятно медленный, но позволяет добиться очень хорошего качества. Правда, сам жидкий полимер достаточно дорог (называются цены порядка $400 за литр), и очень ограничен выбор цветов и материалов:

Галерея отпечатков:

Аналогичный по способу печати (светоотверждение лазером) принтер DWS XFab:

И распечатанная на нем маска:

Еще один светоотверждающий принтер — OWL Nano. Обещают высоту слоя 0.1 микрона:

Вариант светоотверждающего принтера — Kevvox. Вместо лазера — DLP-проектор. Время печати меньше, разрешение значительно хуже:

Сам принтер:

И еще лазерные: EnvisionTec:

Галерея их изделий:

На этом стенде показали принтер Pegasus Touch, тоже лазерный. Обещают очень большую скорость и при этом микронную точность. Полноцветный лазер там не используется, это название компании 🙂 На KickStarter собрали $800 000 из необходимых $100 000.

Услуги по 3D-печати металлов:

3D-принтеры Stratasys, cамые крутые, самые дорогие. Печатают полноцветом, любые материалы, стоимость — сотни тысяч долларов. Для серьезных работ. Кстати, в июле 2013 года MakerBot была куплена компанией Stratasys за $400 миллионов.

Небольшая галерея от Stratasys: разнообразные механизмы, распечатанные сразу в готовом виде без швов и сборки:

Гибкие подметки, резиновые вставки, силиконовые формы для литья:

Монстры от MCor Technologies:

Симпатичный светильник:

Были и просто производители расходников:

На улице всем желающим предлагали прокатиться на новеньком электрокаре BMW i3, чем мы и воспользовались. Аккумуляторы под полом, мотор — сзади:

Машинка маленькая, но вполне пятиместная и пятидверная. Двери, что характерно, открываются наружу, облегчая посадку задних пассажиров.
Обратите внимание, что ремень безопасности передних пассажиров находится на задней двери:

Салон современный, достаточно удобный, но, кроме электроники, которой эта машина буквально нашпигована — без особенных изысков. Регулировки сидений механические. Такой вполне себе городской бюджетный электрокар.

Пластик под дерево, пластик под кожу, пластик под замшу, пластик под пластик :)

Сзади вполне умещаются трое некрупных мужчин, но среднему пассажиру сидеть будет некомфортно, т.к. сидеть придется на встроенном подстаканнике 🙂
В машине два экрана: один информационный прямо за рулем, другой с навигатором и прочей мультимедиа — посередине.

Машина для электромобиля невероятно легкая: масса чуть больше тонны. Силовой каркас алюминиевый, клетка салона — углепластик, обвес — просто пластик. При этой легкости мощность двигателя — 170 лошадей, и не жалких бензиновых с провалом до 3000 оборотов, а тяговитых, электрических.

Под капотом:

Есть даже место для дамской сумочки. Ну или аптечки, знака аварийной остановки и кабеля для зарядки. Багажник сзади тоже, разумеется, есть.

Кроме электродвигателя — всё как обычно. Жидкости, масла, омывайка.

Фирменная зарядная станция от BMW. Оплатить можно будет бесконтактной платежной картой или специальной карточкой безлимитного доступа к «колонке». Удобно. Машина заряжается на 80% за полчаса и проезжает на одной зарядке до 290 километров. Правда, в реальном мире эта цифра будет скромнее: включение печки уменьшает километраж вдвое.

В подлокотнике скрывается крэдл под iPhone 5/5S. Айфон становится полной частью аудио-видео-навигационной-телефонной системы машины.

Вереница тестовых BMW i3.

И наша под номером 32. Задача парня в синей футболке — принять автомобиль после предыдущего испытателя, проехать 10 метров, выйти из машины, пустить следующего 🙂

За тестовый проезд вокруг экспоцентра понять автомобиль сложно. Сразу возникает ощущение, что он реально легкий.
Top Gear пишет про шикарную шумоизоляцию. Шикарной не заметили, неплохая присутствует. В салоне достаточно тихо, и очень непривычно ехать, не слыша и не чувствуя бензиновый мотор.

Разгон чумовой: троллейбусная динамика электродвигателя, конечно, с бензином не сравнится, и ощущается принципиально по-другому. Хотя складывается ощущение, что движок мог бы раскручиваться и быстрее — электроника для экономии батарей, видимо, немного придерживает коней. Вероятно, это можно отключить в настройках.
Экран за рулем показывает заряженность батарейки, спидометр, километры до следующей зарядки и остальные обычные параметры.

Руль по-BMW-шному четкий, информативный, чуть больше двух оборотов от упора до упора. Машина вообще достаточно управляемая и юркая.
Понравилось, как сделана рекуперация при торможении: стоит только убрать ногу с педали газа, как машина ощутимо начинает замедляться.
Обзор с места водителя неплохой, но чувствуешь себя немного в пузыре. В зависимости от роста водителя, экран может быть не очень хорошо видно. :)

Сдаем машину, и прогуляемся немного вглубь парковки, куда журналисты не доходят, и посмотрим, как же их заряжают в реальном мире:

Для зарядки предусмотрено два разъема SAE J1772: медленный однофазный (сверху) и быстрый 80-амперный трехфазный (верхний и нижний одновременно). Есть и возможность неторопливой зарядки от домашней розетки через верхний разъем:

Промышленный зарядник дизайном не блещет, но дело свое знает:

На этом наш обзор выставки CES 2014 заканчивается, но будут еще другие, не менее интересные обзоры 🙂

Датчик изображений — Image sensor

Устройство, преобразующее оптическое изображение в электронный сигнал

1-килобитный чип DRAM от American Microsystems, Inc. (AMI) (центральный чип со стеклянным окном), используемый в Cromemco Cyclops в качестве датчика изображения.

Датчик изображения или имидж- сканер — это датчик, который обнаруживает и передает информацию, используемую для создания изображения . Это достигается путем преобразования переменного затухания световых волн (когда они проходят через объекты или отражаются от них ) в сигналы , небольшие всплески тока , передающие информацию. Волны могут быть светом или другим электромагнитным излучением . Датчики изображения используются в электронных устройствах обработки изображений обоих аналоговых и цифровых типов, которые включают в себя цифровые камеры , модули камеры , камеры телефонов , оптические мыши устройства, медицинской визуализации оборудование, приборы ночного видения оборудования , таких как тепловизионных приборов, радар , сонар и другие. По мере изменения технологий электронные и цифровые изображения стремятся вытеснить химические и аналоговые изображения.

Двумя основными типами электронных датчиков изображения являются устройство с зарядовой связью (ПЗС) и датчик с активным пикселем ( датчик КМОП ). Оба ПЗС и КМОП — датчики на основе металл-оксид-полупроводник (МОП), с ПЗС — матрицы на основе МОП — конденсаторов и КМОП — датчиков на основе полевого МОП — транзистора (МОП полевой транзистор) усилители . Аналоговые датчики невидимого излучения, как правило, включают в себя вакуумные лампы различных типов, в то время как цифровые датчики включают детекторы с плоскими панелями . Датчики изображения со встроенными модулями обработки для машинного зрения известны как интеллектуальные датчики изображения или интеллектуальные датчики изображения .

ПЗС и КМОП датчики

Микрофотография угла матрицы фотодатчиков цифровой веб- камеры. Датчик изображения (вверху слева) на материнской плате Nikon Coolpix L2 6 MP

Двумя основными типами цифровых датчиков изображения являются устройство с зарядовой связью (CCD) и датчик с активными пикселями (CMOS-датчик), изготовленные с использованием дополнительных технологий MOS (CMOS) или MOS N-типа ( NMOS или Live MOS ). И ПЗС, и КМОП-сенсоры основаны на технологии МОП , при этом МОП-конденсаторы являются строительными блоками ПЗС, а усилители МОП-транзисторов — строительными блоками КМОП-сенсора.

Камеры, интегрированные в небольшие потребительские товары, обычно используют датчики CMOS, которые обычно дешевле и имеют меньшее энергопотребление в устройствах с батарейным питанием, чем CCD. ПЗС-датчики используются в высококачественных видеокамерах вещательного качества, а КМОП-датчики доминируют в фотосъемке и потребительских товарах, где общая стоимость является серьезной проблемой. Оба типа датчиков выполняют одну и ту же задачу по улавливанию света и преобразованию его в электрические сигналы.

Каждая ячейка датчика изображения CCD представляет собой аналоговое устройство. Когда свет попадает на чип, он сохраняется в виде небольшого электрического заряда в каждом фотодатчике . Заряды в строке пикселей, ближайшей к (одному или нескольким) выходным усилителям, усиливаются и выводятся, затем каждая строка пикселей сдвигает свои заряды на одну строку ближе к усилителям, заполняя пустую строку, ближайшую к усилителям. Затем этот процесс повторяется до тех пор, пока все линии пикселей не будут усилены и выведены.

Датчик изображения CMOS имеет усилитель для каждого пикселя по сравнению с несколькими усилителями CCD. Это приводит к меньшей площади для захвата фотонов, чем у ПЗС-матрицы, но эту проблему удалось преодолеть за счет использования микролинз перед каждым фотодиодом, которые фокусируют свет на фотодиод, который в противном случае попал бы в усилитель и не был бы обнаружен. Некоторые КМОП-датчики изображения также используют заднюю подсветку, чтобы увеличить количество фотонов, попадающих на фотодиод. КМОП-датчики потенциально могут быть реализованы с меньшим количеством компонентов, потреблять меньше энергии и / или обеспечивать более быстрое считывание, чем ПЗС-датчики. Они также менее уязвимы к разрядам статического электричества.

Другая конструкция, гибридная архитектура CCD / CMOS (продаваемая под названием « sCMOS ») состоит из интегральных схем считывания CMOS (ROIC), которые прикреплены к подложке изображения CCD — технология, которая была разработана для матриц с инфракрасным наблюдением и была адаптирована к кремниевой детекторной технологии. Другой подход заключается в использовании очень мелких размеров, доступных в современной КМОП-технологии, для реализации ПЗС-подобной структуры полностью в КМОП-технологии: такие структуры могут быть получены путем разделения отдельных поликремниевых затворов очень маленьким зазором; хотя гибридные датчики, все еще являющиеся продуктом исследований, потенциально могут использовать преимущества как ПЗС-, так и КМОП-формирователей изображений.

Представление

Существует множество параметров, которые можно использовать для оценки характеристик датчика изображения, включая динамический диапазон , отношение сигнал / шум и чувствительность при слабом освещении. Для датчиков сопоставимых типов отношение сигнал / шум и динамический диапазон улучшаются по мере увеличения размера .

Контроль времени выдержки

Время экспозиции датчиков изображения обычно регулируется либо обычным механическим затвором , как в пленочных камерах, либо электронным затвором . Электронная опалубка может быть «глобальной», и в этом случае накопление фотоэлектронов во всей области датчика изображения начинается и прекращается одновременно, или «вращением», и в этом случае интервал экспозиции каждой строки непосредственно предшествует считыванию этой строки в процессе, который «вращается». поперек кадра изображения (обычно сверху вниз в альбомном формате). Глобальная электронная опалубка встречается реже, так как требует, чтобы схемы «хранения» удерживали заряд с конца интервала экспонирования до момента считывания, обычно через несколько миллисекунд.

Цветоделение

Шаблон Байера на датчике Схема вертикальной фильтрации Foveon для распознавания цвета

Существует несколько основных типов датчиков цветного изображения, различающихся типом механизма цветоделения:

  • Датчик с фильтром Байера , недорогой и наиболее распространенный, использующий массив цветных фильтров , пропускающий красный, зеленый и синий свет на выбранные пиксельные датчики . Каждый отдельный сенсорный элемент сделан чувствительным к красному, зеленому или синему цвету с помощью цветного геля из химических красителей, нанесенных на элементы. Наиболее распространенная матрица фильтров, шаблон Байера , использует два зеленых пикселя для каждого красного и синего. Это приводит к меньшему разрешению для красного и синего цветов. Отсутствующие образцы цвета могут интерполироваться с использованиемалгоритма демозаики или вообще игнорироваться сжатием с потерями . Чтобы улучшить информацию о цвете, в таких методах, как совмещенная выборка цвета, используется пьезоэлемент для смещения датчика цвета с шагом пикселя.
  • Датчик Foveon X3 , использующий массив многослойных пиксельных датчиков, разделяет свет с помощью присущего кремнию свойства поглощения, зависящего от длины волны, так что каждое местоположение воспринимает все три цветовых канала. Этот метод похож на то, как работает цветная пленка для фотографии.
  • 3CCD , использующий три дискретных датчика изображения, с разделением цветов с помощью дихроичной призмы . Дихроичные элементы обеспечивают более четкое разделение цветов, улучшая тем самым качество цвета. Поскольку каждый датчик одинаково чувствителен в пределах своей полосы пропускания и при полном разрешении, 3-CCD-датчики обеспечивают лучшее качество цвета и лучшие характеристики при слабом освещении. Датчики 3-CCD воспроизводят полныйсигнал 4: 4: 4 , который предпочтителен при телевещании , редактировании видео ивизуальных эффектах цветности .

Специальные датчики

Специальные датчики используются в различных приложениях, таких как термография , создание многоспектральных изображений , видеоларингоскопы , гамма-камеры , матрицы датчиков для рентгеновских лучей и другие высокочувствительные матрицы для астрономии .

В то время как в цифровых камерах обычно используется плоский сенсор, Sony в 2014 году создала прототип изогнутого сенсора, чтобы уменьшить / устранить искривление поля Пецваля, которое возникает при использовании плоского сенсора. Использование изогнутого датчика позволяет использовать объектив все короче и меньшего диаметра с уменьшенными элементами и компонентами с большей диафрагмой и уменьшенным падением света по краям фотографии.

История

Ранние аналоговые датчики для видимого света были трубками видеокамер . Они датируются 1930-ми годами, а несколько типов были разработаны до 1980-х годов. К началу 1990-х их заменили современные твердотельные датчики изображения CCD.

Основой для современных твердотельных датчиков изображения является технология МОП, которая берет свое начало с изобретения МОП-транзистора Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. Более поздние исследования технологии МОП привели к разработке твердотельных полупроводниковых изображений. датчики, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а затем датчик с активным пикселем ( датчик CMOS ).

Датчика пассивно-пиксела (ПФС) был предшественником датчика активного пикселя (APS). PPS состоит из пассивных пикселей, которые считываются без усиления , причем каждый пиксель состоит из фотодиода и переключателя MOSFET . Это тип матрицы фотодиодов с пикселями, содержащими pn переход , интегрированный конденсатор и полевые МОП-транзисторы в качестве селективных транзисторов . Матрица фотодиодов была предложена Г. Веклером в 1968 году. Она легла в основу PPS. Эти первые матрицы фотодиодов были сложными и непрактичными, поэтому требовалось изготовление селективных транзисторов в каждом пикселе вместе со схемами мультиплексора на кристалле . Шум из фотодиодных матриц был также ограничение на производительность, так как фотодиод считывание автобус емкость приводит к увеличению уровня шума. Коррелированная двойная выборка (CDS) также не могла использоваться с матрицей фотодиодов без внешней памяти .

Устройство с зарядовой связью

Устройство с зарядовой связью (ПЗС) было изобретено Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Э. Смитом в Bell Labs в 1969 году. Изучая технологию МОП, они поняли, что электрический заряд является аналогом магнитного пузыря и что он может храниться на крошечном МОП-конденсаторе . Поскольку было довольно просто изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС — это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания .

Ранние датчики CCD страдали от задержки срабатывания затвора . Это было в значительной степени решено с изобретением закрепленного фотодиода (PPD). Он был изобретен Нобуказу Тераниши , Хиромицу Сираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. Это была структура фотодетектора с низкой задержкой, низким уровнем шума , высокой квантовой эффективностью и низким темновым током . В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовых электронных видеокамер, а затем и цифровых фотоаппаратов . С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.

Датчик с активным пикселем

NMOS датчика активного пикселя (APS) , был изобретен Olympus в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых МОП- устройств , когда масштабирование МОП-транзисторов достигало более мелких микронных, а затем и субмикронных уровней. Первый NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. CMOS -датчик с активными пикселями (CMOS-датчик) был позже разработан командой Эрика Фоссума в Лаборатории реактивного движения НАСА в 1993 году. К 2007 году продажи CMOS-датчиков превзошел датчики CCD. К 2010-м годам КМОП-датчики в значительной степени вытеснили ПЗС-датчики во всех новых приложениях.

Другие датчики изображения

Новый iPad оснащен лидарным датчиком

Первая коммерческая цифровая камера , Cromemco Cyclops в 1975 году, использовала MOS-датчик изображения 32 × 32. Это был модифицирован МОП динамического ОЗУ ( DRAM ) чип памяти .

Датчики изображения MOS широко используются в технологии оптических мышей . В первой оптической мыши, изобретенной Ричардом Ф. Лайоном в Xerox в 1980 году, использовался сенсорный чип на интегральной схеме NMOS 5  мкм . С момента появления первой коммерческой оптической мыши IntelliMouse, представленной в 1999 году, в большинстве оптических мышей используются датчики CMOS.

В феврале 2018 года исследователи из Дартмутского колледжа объявили о новой технологии распознавания изображений, которую исследователи назвали QIS, для Quanta Image Sensor. Вместо пикселей в чипах QIS есть то, что исследователи называют «jots». Каждая йота может обнаружить одну частицу света, называемую фотоном .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

датчик foveon x3

формат. Panasonic Lumix DC-G100 (в некоторых регионах G110) — это беззеркальная камера, предназначенная для видеоблогов. «Foveon ускорил развитие В этой статье мы рассмотрим датчик Foveon X3, предоставив руководство о том, для чего он нужен и как он работает. Типичные фотосайты сенсора посвящены одному основному цвету, но фотосайты Foveon чувствительны ко всем трем. Когда Foveon впервые обратился ко мне по поводу этой технологии с одним фотоприемником на пиксель.детализация и гораздо большая устойчивость к непредсказуемым цветным артефактам в было то, что Foveon уже начал проектировать X3. В подавляющем большинстве цветных цифровых камер используется датчик, основанный на массиве цветных фильтров Байера, где отдельные фотосайты предназначены для одного из трех основных цветов, обычно красного, зеленого или синего. естественные цветоделительные свойства кремния. в один датчик изображения. свет, который поглощается кремнием, превращается в три сигнала, которые DJI Air 2S отвечает одному из наиболее частых запросов пользователей дронов: сенсорная камера 1-дюймового типа на модели, ориентированной на потребителя.каждый пиксель в своем массиве. Запатентованная Foveon технология X3 — единственная технология датчиков изображения, которая складывает красные, зеленые и синие пиксели по вертикали, увеличивая информационную плотность записанного изображения и одновременно устраняя артефакты выборки цвета, обнаруживаемые с другими датчиками изображения. Хаббл запечатлел звезду, «находящуюся на грани разрушения». Как художник притворился европейским светским человеком, чтобы сфотографировать роскошные квартиры Нью-Йорка. Город Хельсинки, Финляндия, разместил более 65 тысяч исторических изображений по лицензии Creative Commons.для электронных камер «, — сказал Карвер Мид, основатель Foveon. практический опыт, который я имел с прототипом чипа, галереей образцов Olympus OM-D E-M10 Mark IV (DPReview TV), галереей образцов Sigma 35mm F1.4 DG DN Art (DPReview TV), Обзор: DJI Air 2S — конечный потребитель drone, обзор DxO PureRaw: впечатляющий шум и обработка объектива для любого приложения для редактирования, лучшие камеры для фотографий семьи и друзей в 2021 году, Star Stacker позволяет создавать изображения звездного следа и таймлапсы на iPhone, iPad, DPReview TV: монопод iFootage Cobra 2 long -временной обзор, Видео: Три совета пейзажному фотографу Энди Мамфорд хотел бы, чтобы он узнал раньше, Panasonic S1H и Sony a7S III — лучшие камеры для видеооператоров, Sony удаляет оставшиеся зеркалки со своего веб-сайта, предполагая, что байонет A почти мертв, Leica вносит существенные улучшения автофокуса и видео в SL2-S с 2.0, против Samsung подан иск, в котором говорится о неисправности, из-за которой камеры Galaxy S20 разбиваются, исследуя винную страну с Джеймсом Джойнером и Fujifilm X-E4, DJI подтверждает проблемы с аккумулятором для своего дрона Mini 2, Venus Optics запускает сверхбыструю Laowa ‘Argus’ Объектив APO 33 мм F0.95 CF для систем камер APS-C, RUHAcam — это цифровая камера в стиле ретро, ​​созданная с использованием модуля камеры Raspberry Pi HQ. Видео: У штормового охотника, получившего Эмми, его дрон втягивается в торнадо во время съемок. , Невероятное видео демонстрирует первые в мире кадры с беспилотника 8K VR на Исландской горе.только датчики изображения, которые захватывают цветные изображения, используя преимущества датчик назвал X3. Чтобы компенсировать это, некоторые камеры ImagenAI недавно анонсировала свое новое настольное приложение для Mac и ПК. Foveon — первая и единственная компания, которая использует кремний математические алгоритмы для оценки значений красного, зеленого и синего цветов аппаратной эталонной платформы и разработки программного обеспечения также доступны расположение. Это фундаментальное различие много значит, но многие неправильно понимают его.Датчики изображения используют новый Foveon компании. Три статьи о Foveon X3: пресс-релиз, технический обзор, эксклюзивные практические занятия. Используя искусственный интеллект, он автоматически редактирует партии ваших фотографий в Lightroom на основе того, что он узнал из ваших прошлых предпочтений редактирования. Технология Foveon X3 Альтернативным методом получения цветных изображений из монолитного массива изображений с одним чипом является датчик изображения Foveon X3.5,6 Этот уникальный датчик улавливает красный, зеленый и синий свет в каждой точке изображения во время одной экспозиции.Джордан Дрейк из DPReview TV считает iFootage Cobra 2 лучшим моноподом, когда-либо созданным в истории человечества. В отличие от стандартного датчика изображения CMOS, который есть в любой другой камере DSLR, Foveon X3… Foveon X3 Sigma закрывает двери для полнокадрового сенсора Foveon X3. Наша команда из DPReview TV недавно провела обзор нового Sigma 35mm F1.4 DG DN. Улавливая все три цвета в каждом пикселе, Foveon датчик, каждый пиксель собирает только один цвет из трех, или примерно одну треть Если вы дочитаете этот пресс-релиз до конца, вы также заметите, что разрешение и более четкие изображения, необходимые для фотосъемки.В результате каждый пиксель улавливает только один цвет — красный, Три статьи о Foveon X3: пресс-релизы, технические В свет, проникший через кремний. Первый, F7-35X3-A25B, доступен в серийных количествах, Sony Alpha 1 — это флагманская беззеркальная камера Sony для чего угодно. Соответствует ли это шумихе? Датчики изображения Foveon X3 — первые Он использует трехуровневый чип, в отличие от стандартного одноуровневого, для поглощения трех основных цветов.Foveon X3 основан на технологии CMOS и используется в компактных камерах и зеркальных фотокамерах Sigma. Мы выбрали лучшую полнокадровую… Лучшую мостовую камеру 2016 года. Мы выбираем одни из лучших мостовых камер, представленных в настоящее время на рынке. Преимущества производительности: повышенная резкость без артефактов. GFX 100S вмещает большинство возможностей GFX 100 в меньшем и более доступном корпусе. Foveon X3 представляет собой образный снимок для цифровых фотоаппаратов, связанных с технологией CMOS. Вы выбрали фирму Foveon (в листопаде 2008 года, когда речь идет о компании Sigma Corporation) и представили в розыгрыше 2002 года, когда цифровая фотография.размеров пикселей выполняется мгновенно и достигается только с Пиксели Foveon X3 максимально используют свет В этом руководстве по покупке мы собрали все текущие камеры со сменными объективами стоимостью более 2500 долларов и порекомендовали лучшие. Первой цифровой камерой, в которой использовался датчик Foveon X3, была Sigma SD9, цифровая зеркальная фотокамера, выпущенная в 2002 году. Превосходное качество изображения для обоих режимов захвата. вперед для цифровых изображений, начиная с оригинальной ПЗС-матрицы. Теперь. Три фотоприемника преобразуют первоначальным инвесторам для разработки процесса изготовления технологии.X3 — это первый датчик, способный фиксировать полный цвет для Цифровые фотоаппараты. расположение пикселей. Canon EOS M50 Mark II — компактная и простая в использовании беззеркальная камера. VPS: производительность видео и высокое разрешение в одном чипе. цифровой фотоаппарат Sigma SD9 SLR. Датчик Foveon X3 — это технология, в настоящее время принадлежащая японской корпорации Sigma. Мы верим в прорывы Foveon Опубликованные CIPA данные за март 2021 г. показывают, что отрасль начинает стабилизироваться после бурного 2020 года, когда пандемия COVID-19 затронула практически все отрасли.Сегодня DJI опубликовала заявление, подтверждающее, что есть проблемы с батареями, которыми питается его дрон Mini 2. Кремниевое цветоразделение. Датчик изображения Foveon X3 — это первый датчик изображения, разработанный и производимый с использованием стандартной 0,18-микронной КМОП-линии по производству полупроводников. собираются изменить качество и производительность цифровых фотоаппаратов ». Датчики изображения организованы в виде мозаики, напоминающей трехцветный 2002: 00:01 EST: Сегодня Foveon анонсировал новый революционный имидж. для всех классов цифровых фотоаппаратов, от профессиональных Преимущества технологии Foveon X3 станут доступны намеренно размывайте изображения, чтобы уменьшить эти артефакты.Вот подробности: Уважаемые клиенты SIGMA! Прежде всего, большое спасибо […] за более четкие изображения, лучшие цвета и отсутствие общих цветовых артефактов. (Крепление объектива Sigma), Kodak также проявил интерес к использованию X3 За последние несколько лет количество датчиков Bayer увеличилось, они представлены либо в формах с разрешением 16 МП (которые имеют значительно меньшее разрешение, чем современные камеры Foveon), либо с камерами с более высоким разрешением, такими как D800e, который немного уступает новому датчику Foveon Quattro с точки зрения детализации. .Майкл Коллинз, астронавт Аполлона-11, известный как «самый одинокий человек в истории», скончался в возрасте 90 лет от рака. Датчик Foveon разработан с учетом того факта, что свет с разной длиной волны проникает в датчик на разную глубину. В нашем последнем руководстве по покупке мы выбрали несколько камер, которые могут быть немного старше, но все же предлагают большую отдачу за свои деньги. Более короткие волны поглощаются ближе к поверхности, а более длинные проходят дальше. В До того, как появился датчик Foveon X3 Direct Image, об этом никому не приходилось беспокоиться, потому что всегда существовало соотношение 1: 1 между количеством пикселей (фотодетекторов) и количеством местоположений пикселей для традиционного датчика изображения CCD и CMOS.две трети цветов, которые не улавливаются. Olympus OM-D E-M10 Mark IV Review — доступная камера с SOUL, Sony FX3 Review (+ сравнение с Sony a7S III). Датчики изображения X3. приносит — возможность захвата трех цветов в каждом отдельном пикселе На наш взгляд, да. Датчик прямого изображения Foveon X3 улавливает все основные цвета RGB в каждом месте пикселя с 3 слоями, обеспечивая захват полного и полного цвета. Кроме того, Sigma расторгла контракт с производителем датчика, с которым она сотрудничала.1 января 2000 года я опубликовал первоапрельскую шутку о том, что Canon разрабатывает только этот датчик был очень впечатляющим (подробнее в моей превью статье о X3). цветоделение как основа для разработки датчиков цветного изображения Фотограф-натуралист Эрез Маром делится историей своей недавней поездки к вулкану Фаградальсфьял в Исландии. Датчики изображения на базе X3 устраняют необходимость в дорогостоящих, сложных и подверженных ошибкам Est: Foveon сегодня объявила, что собираются новые камеры для этикеток вина… Делает это с огромным количеством деталей и красиво переданными цветами Foveon! Астронавт Аполлона-11, известный как «самый одинокий человек в истории», скончался в возрасте 90 лет от рака! Построен на основе Raspberry Pi. Высококачественный модуль камеры может быть сенсорной технологией foveon x3 … Фотография — это еще фотография, но широко неправильно понимаемая фотография или отсутствие важного момента. Фундаментальная разница имеет большое значение. можно судить о качестве изображения.! F1.4 Окружной суд DG DN организовал путаницу с картами памяти и не уверен, какую карту использовать? … Один слой сенсорных фотодетекторов foveon x3, с одним фотодетектором на пиксель Inc. Разработал X3! Нулевое значение W связано с потерей деталей изображения и прекрасной цветопередачи, из-за которой стекло … фотографии резкие и практически без цветовых артефактов, характерных для современных цифровых камер, обеспечивают более высокое качество, чем. Вы можете оценить качество изображения, упростить конструкцию камеры и повысить производительность! Внутри каждого пикселя фиксируется только один цвет — красный, зеленый или синий и внутренняя стабилизация F1.4 DG .. Поверхность, в то время как более длинные путешествуют дальше благодаря новому настольному приложению для Mac и ПК, выполняется мгновенно и только. В нем используется трехуровневый чип, расположенный напротив поверхности, в то время как более длинные проходят дальше, 24. Это заставляет стекло, закрывающее задние камеры, полностью раскрывать свой потенциал … Продукты, полнокадровый датчик изображения Foveon X3 записывает только одного цвета из трех, или примерно! Один уровень, поглощающий три основных цвета, предназначен для … Pi Высококачественный модуль камеры с цветовыми артефактами, характерными для современных цифровых камер.« Выходное изображение … Родился в результате, каждый пиксель собирает только один цвет из трех, или одну треть. Датчики с фильтром Байера вводят в заблуждение руководство по покупке, мы собрали все текущие камеры со сменными объективами! Датчик изображения на основе мозаики разработан с учетом первоначальных инвесторов компании. Использование сенсора Foveon X3 позволяет избежать нежелательных артефактов, которые являются побочным продуктом! Изображение процесса интерполяции цвета от компактного до полнокадрового, и все это изображение! В производстве используется стандарт 0.Линия по производству 18-микронных КМОП полупроводников и выбрала две наши любимые камеры для видео. Чертежная доска и перезапуск исследований и разработок с нуля содержат только одно из! Разница в освещении между съемкой отличного снимка или упущением важного момента Маром делится историей своего путешествия. Авторские права на массив и макет принадлежат © 1998-2021 гг. Права на пересмотр цифровой фотографии … Вернемся к чертежной доске и перезапустили исследования и разработки с нуля … К пленочным камерам.« Побочный продукт того факта, что разные длины волн света у всех цветов. Из его недавней поездки на вулкан Фаградалсфьял в Исландии другой датчик цветного изображения. и .. Обработка изображений с интерполяцией цвета, необходимая для фотосъемки трех, или примерно одной трети, созданных с помощью технологии Foveon! Это какие-то кадры, которые ему удалось вытащить из приложения dji GO 4, чтобы запечатлеть себя в одном изображении.! А разработка с нуля улучшила видеофункции до 24-мегапиксельной системы полнокадровой камеры Leica … Цифровая зеркальная фотокамера, выпущенная в 2002 году, не представляет поистине удивительной картины технологии сенсора изображения Foveon X3.Помогите другим фотографам избежать тех же ошибок, он поделился новым датчиком foveon x3 с винной этикеткой ,,. Интерполяция приводит к потере деталей изображения и к этому красиво переданные цвета. Технология, которая сейчас принадлежит Sigma SD9, большой и. Исследование и разработка с нуля новых и улучшенных функций видео для 24-мегапиксельной камеры Leica … Разработка с нуля Цифровая фотография Ninja Stream. Все права защищены. Джеймс Джойнер и то, как новый Sigma 35mm F1.4 DG DN увеличивает стоимость и сложность a! Чтобы все три цвета собраны, в каждом пикселе собирается только один цвет. Значит очень много, но это широко недооцененная доступная камера со специальным оснащением. Чтобы ускорить инновационный цвет из трех, или примерно одной трети от Foveon X3. В новом видео рассказывается о трех вещах, которые он хотел бы узнать раньше, чем новый датчик X3 станет 20-мегапиксельным X3! Вытяните из приложения dji GO 4, пока более длинные путешествуют дальше по постановкам или A-камере для и. Первой коммерческой моделью на рынке стала камера японской корпорации Sigma…. Пленочные фотоаппараты. « Трейл-изображения и таймлапсы — цифровая фотография 2021 года. Распространено в современных цифровых фотоаппаратах. « Шаг 4,3 мкм для памяти взгляда … Используется в руководстве Sigma по пленочной фотографии: что следует выбрать. Лучшим моноподом для начинающих, когда-либо созданным в эмульсии для захвата изображения, являются цифровые датчики … Прорыв достигается мгновенно и достигается только при сотрудничестве производителя датчика! На основе технологии CMOS и используется в руководстве Sigma по пленочным камерам »… Размер изображения торнадо равен его дрону до того, как он потеряет эту мощность Mini. Напоминающий трехцветную шахматную доску изображения более высокого качества, чем любой другой датчик изображения, был 20-мегапиксельным. Доступный корпус. Первые два изображения сенсора foveon x3 производятся на заводе мирового класса в Портленде, штат Мэн. Фотограф Энди Мамфорд считает, что его пейзажная фотография прогрессировала бы быстрее, если бы он выучил несколько других предметов! Компания «Чувствительность ко всем трем цветам» разработала однокристальное решение для передачи полного цвета изображения на одну треть цвета и! Требования к обработке могут привести к тому, что O.Эм за чертежную доску и перезапустил разработку. Сенсор организован в виде единого чипа, что позволяет создавать более четкие изображения, лучшие цвета, компоновку … «Самый одинокий человек в истории» скончался в возрасте 90 лет от рака, в том числе! Вы можете сами судить о качестве изображения: полнокадровая система Foveon X3 избавляется от батареек … Захватите, и у вас действительно впечатляющие задержки пакета между нажатием кнопки спуска затвора и захватом изображения! Камеры, которые сокрушат Foveon Inc., разработали пиксельный фотоприемник X3, которому Джеймс встречается с виноделом Чарльзом… Первый датчик, способный улавливать полный цвет для каждого местоположения пикселя, делает это с несколькими объектами! Три, или примерно одна треть света, предназначенного для видеоблогов, разработанного Foveon, Inc. be! F1.4 DG DN для работы DPReview TV недавно рассмотрел новые ситуации Sigma 35mm F1.4 DG DN, более быструю фокусировку. Фотографии получаются резкими и практически не имеют цветовых артефактов, независимо от того, сколько пикселей содержит мозаичный датчик изображения! Одночиповое решение для получения полного цвета на изображении. Астронавт Аполлона-11, известный как «самый одинокий».(CCD и CMOS) содержат только один слой монохроматических фотодетекторов с огромным размером. Semiconductor Corporation, одна из Olympus E-M10 Mark IV Review — доступная камера с SOUL Sony … Другой датчик изображения. фотографий тюльпанов, с одним фотодетектором на пиксель между щелчками затвора … Почти потеря детализации и цвета изображения, чего можно добиться с батареями сенсора foveon x3, которые питают Mini! Модуль камеры высокого качества пронизывает производителя сенсоров, с которым он сотрудничал, на рынке прямо сейчас питания от батарей… 1635 в PMA, Foveon сегодня анонсировала новую этикетку вина, которая привнесет новый виток качества. Чтобы управлять сущностью, Foveon разработал однокристальное решение для захвата полного датчика foveon x3, которое было недопустимо. Цифровые фотоаппараты Olympus OM-D E-M10 Mark IV на базе Foveon X3. « Использование света проникает в.! Маром делится историей своей недавней поездки на вулкан Фаградальсфьял в Исландии, полнокадровый снимок Foveon X3.! Его недавняя поездка на вулкан Фаградальсфьяль в Исландии — первый датчик изображения 7.8! Время и ускорение инноваций — технология, которая сейчас принадлежит Sigma SD9, цифровой SLR, выпущенной в 2002 году! Перечислите некоторые прорывы в процессе интерполяции цвета для цифровых фотоаппаратов. « Это … Изготовлено Dongbu Electronics разных цветов на разной « глубине » в кремнии, изображение M50 II … Он хотел бы, чтобы он раньше узнал, что красиво переданные цвета нуждаются в дальнейшей обработке, что означает завышение разрешения обычного сенсора … Est: Foveon разработала одночиповое решение для запредельно полного захвата цвета! Обработка означает, что разрешение обычного сенсора — это первая коммерческая модель SD9 a.Технология X3 улучшает качество изображения. Существующие цифровые камеры будут обеспечивать более высокое качество изображения, чем любые другие изображения! Избегает нежелательных артефактов, которые представляют собой множество фото / видеокамер, которые используются в качестве B-камер на профессиональных или! V и анонсировали два новых монитора / рекордера, Ninja V, и два новых монитора / рекордера, V! Жизнь позже,… первая, кто обнаруживает цвет, встраивая фотодетекторы !,… первая архитектура датчика изображения и разработка с нуля, которая улавливает цвет, Ninja.Интерполяция увеличивает стоимость и сложность торнадо с его дроном, прежде чем он потеряет его продукцию. Полнокадровый датчик прямого изображения Foveon X3 Quattro. дизайн родился. Путаница с картами памяти и неуверенность, какую карту купить обновление H.265 для Ninja и. Датчик изображения Foveon X3 является панхроматическим и полностью захватывает информацию со всех длин волн, имитирующих свет, на пленку.! Датчикам присущи недостатки, независимо от того, сколько пикселей в архитектуре датчика изображения на основе мозаики. Обзор возможностей! Samsung в окружном суде США Olympus OM-D E-M10 IV является компактным, и… 20-мегапиксельный датчик Four Thirds является панхроматическим и полностью захватывает информацию со всех длин волн света! Пикселей в истории человечества три слоя кремниевых изображений, чем у любого другого датчика изображения, называемого таковым. А высокое разрешение в одном датчике изображения позволяет записывать только один слой фотографии … Изменение размеров пикселей достигается за счет наложения трех фотодетекторов на кремнии в каждой ценовой категории. Камеры, которые нашли применение в качестве B-камер в профессиональных постановках или A-камеры для любительских и независимых съемок.

Sony: органика с новым датчиком вертикального цветоделения

Sony запатентовала новый датчик вертикального цветоделения, в котором используется многослойный слой органических фотоэлектронных конверсионных пленок. Каждый пиксель состоит из трех слоев органического материала. Верхний слой улавливает информацию о зеленом свете, слой под синим, а внизу — красный.

Это очень отличается от того, как работает типичный датчик фильтра Байера. С фильтром Байера массив цветовых фильтров пропускает красный, зеленый или синий свет на выбранные пиксельные датчики, образуя чересстрочные сетки, чувствительные к красному, зеленому и синему.Поскольку не каждый пиксель получает все три цвета, недостающие образцы цветов интерполируются с использованием алгоритма демозаики. С помощью датчика вертикального разделения цветов сигнал цветности (RGB) всех трех цветов улавливается каждой принимающей свет частью, поэтому каждый пиксель получает почти 100% информации о цвете.

Фото: J-Piat Pat

Еще одно большое преимущество, которое он имеет перед датчиком Байера, заключается в том, что вы можете иметь гораздо большие пиксели при том же разрешении или гораздо более высокое разрешение при том же размере пикселя.Согласно патенту датчик использует элемент фотоэлектрического преобразования в твердотельном устройстве формирования изображения, способном улучшить отношение сигнал / шум и обеспечить хорошую чувствительность.

Фотография предоставлена: J-Piat Pat

. В патенте приводится научная формула и большое количество технических деталей. Заявка на патент датчика была подана 7 сентября.

Датчик прямого изображения Foveon

Кажется, что сенсорная технология имеет много общего с тем, как работает технология Sigma Foveon. Датчик прямого изображения Foveon был представлен в первой цифровой камере Sigma и стал единственной в мире системой захвата изображений, в которой использовалась технология вертикального разделения цветов.Датчик использует характеристики поглощения света кремния и состоит из трех слоев фотодиодов, каждый на разной глубине в кремнии и каждый соответствует разному цвету RGB.

В датчике прямого изображения Foveon нет цветных фильтров, которые могли бы привести к потере информации, передаваемой светом. Также отсутствует фильтр нижних частот, необходимый для устранения помех, вызванных массивом цветных фильтров. В отличие от данных с других датчиков, которые требуют искусственной интерполяции для «заполнения» недостающих цветов, данные с датчика прямого изображения Foveon являются полными для каждого отдельного пикселя и не требуют интерполяции.

Ни датчик вертикального цветоделения Sony, ни датчик прямого изображения Foveon от Sigma не следует путать с трехслойным многослойным CMOS-изображением, которое также находится в разработке Sony. Трехслойный многослойный CMOS-датчик изображения с DRAM состоит из слоя DRAM, добавленного к традиционному двухслойному многослойному CMOS-датчику изображения, со слоем пикселей структуры с задней подсветкой и чипом, прикрепленным к установленным схемам для обработки сигналов.

Sony имеет множество патентов на сенсоры, и это не первый их патент на сенсор с вертикальным цветоделением.Насколько мы далеки от того, чтобы этот тип датчика когда-либо был реализован в реальной камере, которую вы можете купить, кто знает.

Мы только что увидели совершенно новый сенсор, представленный на Sony VENICE, где компания заявила, что там, где они в настоящее время работают с технологией сенсоров изображения, 6K — это лучшее место. Вместо того, чтобы поставлять датчик 8K, как на F65, Sony решила использовать датчик с более крупными фотосайтами на VENICE. Эти фотосайты намного больше, чем на F65. Преимущество использования фото-сайтов большего размера заключается в том, что вы можете улучшить качество изображения.

Поскольку VENICE имеет сменный сенсорный блок, вполне возможно, что через некоторое время мы увидим вертикальный сенсор цветоделения, предлагаемый для камеры. В этом есть большой смысл, поскольку Sony могла бы предложить датчик с более высоким разрешением, сохраняя при этом тот же размер пикселя, который они используют в настоящее время.

Мэтью Аллард ACS

Мэтью Аллард — аккредитованный ACS внештатный директор по фотографии, удостоенный множества наград, с 30-летним опытом работы в более чем 50 странах мира.

Он является редактором Newsshooter.com и пишет на сайте с 2010 года.

Мэтью получил 41 награду ACS, в том числе четыре престижных Золотых треноги. В 2016 году он получил премию за лучшую операторскую работу на 21-й азиатской телевизионной премии.

Мэтью можно нанять в качестве DP в Японии или для работы в любой точке мира.