CMOS senzor X3 5M 1/1,8" - nový směr pro digitály?

Nyní byly konečně zveřejněny specifikace senzoru CMOS X3 M5 (F19X3-A50), který má stejnou velikost jako současný standardní 1/1,8" typ senzoru používaný v mnoha dnešních digitálních fotopřístrojích. Mohl by to být signál, že senzory X3 nebudou výsadou jen drahých profesionálních přístrojů (první komerční fotoaparát postavený na čipu CMOS využívajícím technologii X3 je Sigma SD-9), ale že jako spotřebitelé se brzo budeme běžně setkávat s digitálními fotoaparáty obsahujícími tuto převratnou technologii.

O principu technologie X3 se na Živě již psalo, ve zkratce spočívá v tom, že jednotlivé buňky světlocitlivého snímače jsou uloženy ve třech vrstvách nad sebou. Horní vrstva zachycuje modrou složku, střední zelenou složku a spodní červenou složku. Technologie využívá fyzikální vlastnost světla o různé vlnové délce pronikat do různé hloubky křemíkových vrstev. Účelem je zachycení plné barevné informace.

U normálního senzoru jsou světlocitlivé buňky rozptýleny po celé ploše senzoru pod mozaikovým RGB filtrem, každá jednotlivá buňka senzoru tak zaznamenává pouze jednu třetinu barevné informace. Teprve následným výpočtem informace získané ze sousedních buněk se dokompletuje úplná barevná informace.

Věnujme ještě trochu pozornosti důležitému faktu, že senzor má velikost 1/1,8". Většina současných senzorů (ať již CMOS nebo CCD), používaných v digitálních fotoaparátech má velikost menší než nehet, ale čipy X3 se doposud přibližovaly svou velikostí spíše políčku 35mm kinofilmu. Například starší čip typu X3 - F7X3-B91 - měl velikost 20,7 mm x 13,8 mm. Díky zmenšení velikosti se dá očekávat brzké uplatnění čipu F19X3-A50 i v digitálních kompaktech.

X3 M5 má 4,53 MPS (milionů pixel senzorů) v poli 1420 x 1060 ve třech vrstvách. Díky svému třívrstvému návrhu umožňuje zachytit plné rozlišení bez ztráty barevné informace. Tento senzor také umí plně barevné video 640 x 480 s působivými 30 snímky za sekundu, využívající schopnost Foveon VPS (Variable Pixel Size). VPS poskytuje schopnost seskupování sousedících pixelů, které tak společně vytvoří efekt většího pixelu, což je optimální pro redukci obrazového šumu, a pro vysoký počet snímků či duální mód u videa.

Například, obrazový senzor 2300x1500 obsahuje více jak 3,4 milionů pixelů. Ale jestliže funkce VPS seskupí pixely do bloků 4x4, obrazový senzor bude vypadat, jako by měl 575x375 pixelů, každý 16x větší než původní pixel. Velikost a uspořádání skupin pixelů jsou proměnlivé - 2x2, 4x4, 1x2, atd., a je řízeno důmyslným systémem který je součástí senzorů X3. Protože senzory X3 zachytávají plnou barvu v každém pixelu, pixely které jsou seskupeny společně formují plnobarevné "super pixely". Toto žádný jiný senzor neumí.

Jedinečná schopnost senzorů Foveon zachytit veškeré světlo vstupující do každého pixelu má za následek více než pravdivou barvu, a to se také promítne do obrazu nebývalou ostrostí a jasem. Všechny barvy, obzvláště zelená, nesou jasovou informaci, kterou lidský vizuální systém vnímá k rozeznávání a definování detailů obrazu. Pro zelenou barvu je lidské oko nejvíce citlivé. S rozpoznáním významu zeleného světla, výrobci mozaikových obrazových snímačů věnují až 50 % plochy všech pixelů k zachycení zeleného světla, zbývajících 50 % je rovnoměrně rozděleno mezi červenou a modrou. A ještě i tak se jim daří zachytit jen polovinu zeleného světla než zachytávají senzory Foveon X3, které zachytí 100 % každé barvy. To vede k ostřejšímu a jasnějšímu obrazu.

Z dalších pokročilých rysů obsahuje: nízký FPN (fixed pattern noise - typ rušení které způsobují rozdílné offsety snímacích elementů); velmi nízký příkon, integrované číslicové řízení. Zlepšená je také ostrost a obrázky jsou méně náchylné k moiré. Na čipu je integrován 12-bitový A/D převodník běžící na 40 MHz. Většina řídící logiky je integrovaná do čipu, datová sběrnice ze senzoru může být napojena přímo do DSP nebo videosběrnice. Senzor je řízen přes jednoduché sériové rozhraní. Příkon činí méně jak 200 mW během operací, méně jak 40 mW ve standby módu. Senzor nabízí výstup s extrémně nízkým šumem a vysokým dynamickým rozsahem.

Zde jsou podrobné specifikace:

O firmě Foveon:

Ředitelem firmy Foveon je geniální vynálezce Carver Mead, který má na svém kontě přes 50 patentů, které své praktické naplnění nalezly v polovodičových součástkách VLSI, mobilních telefonech, optických sítích a satelitní komunikaci. George Gilder o něm řekl, že je nejdůležitější praktický vědec konce 20. století, a Bill Gates prohlásil: "Nikdo nemůže ignorovat Carvera Meada." Meadovým krédem vždy bylo: "Není těžké mít komplikované nápady, ale je velice, velice těžké mít jednoduchý nápad". Technologie X3 je založena na Meadově jednoduché myšlence: "Digitální fotoaparát by měl vidět barvy tak, jak to dělá lidské oko." Senzory postavené na této technologii produkují obrázky stejně dobré, ne-li lepší, než jaké mohou být dosaženy při fotografování na film.

Společnost Foveon založil Carver Mead v roce 1997 a pojmenoval ji podle části lidské oční sítnice, ve které je umístěno vnímání většiny barev. Společnost zpočátku vyvíjela profesionální digitální fotoaparáty které produkovaly obrázky v kvalitě srovnatelné se středoformátovým filmem. Uváděním těchto produktů na trh, získal Foveon rozsáhlé znalosti v oboru návrhu obrazových senzorů a spolehlivosti ve fotografickém průmyslu. V září 2002 uvedl svůj 16,8 Mpx CMOS snímač s nejvyšším rozlišením na světě, vyráběný 0,18 mikronovou technologií. V současnosti je hlavním cílem společnosti přenést technologii X3 do všech kategorií digitálních fotoaparátů.

Na konferenci PMA 2002 v Orlandu na Floridě společnost navázala spolupráci v Adobe a Microsoftem. Výsledkem jednání byla podpora formátu RAW, produkovaného fotopřístroji vybavenými senzorem Foveon, tak aby Photoshop byl schopný tento RAW konvertovat do obrazových formátů, jako je JPEG nebo TIFF. Taktéž bylo dohodnuto zapracování X3 RAW přímo do operačního systému Windows XP.

Odkazy:

• Foveon (http://www.foveon.com)