Матрица фотоаппарата (часть 2)

Как формируется изображение в цветных сенсорах? Секрет кроется в использовании цветных светофильтров, которые покрывают пиксели сверху. В большинстве современных матриц каждый пиксель покрыт красным, зеленым или синим светофильтром. Каждый такой пиксель уже несет информацию не только о яркости, но и о цвете. Покрытые фильтрами пиксели организованы в группы по четыре, причем на два зеленых приходится по одному красному и одному синему. Такая несправедливость объясняется неодинаковой чувствительностью наших глаз к различным цветам. Данная схема организации пикселей называется шаблоном Байера и имеет обозначение RGGB (Red-Green-Green-Blue). Она была изобретена в 1976 доктором Брайсом Байером, сотрудником компании Eastman Kodak, и используется в производстве сенсоров по сей день.

Все сенсоры делятся по способу сбора накопленного заряда пикселей на две большие группы – CCD и CMOS. В CCD-сенсорах информация считывается последовательно из каждой ячейки, строчка за строчкой. Накопленные заряды ячеек строки одновременно перемещаются в соседнюю нижнюю строку и так далее – вплоть до попадания в горизонтальный считывающий регистр. В этом регистре заряды завершают свой путь по матрице, освобождая место для новой партии зарядов. Сделать следующий снимок можно только после того, как все строки последовательно будут считаны, а ячейки очищены от зарядов. ПЗС-матрицы по способу считывания кадра делятся на чересстрочные, полнокадровые, матрицы с буфером хранения, матрицы ВЗН (временной задержки и накопления). Среди модификаций ПЗС особо стоит выделить сенсор Foveon X3, который регистрирует все три цветовые составляющие изображения одновременно в каждом пикселе. Структура такого пикселя напоминает трехслойный пирог – каждый слой воспринимает излучение одного из трех цветов. Такие сенсоры обладают не только реалистичной цветопередачей, но и высоким уровнем собственных шумов.
CCD матрицы отличаются более высоким качеством изображения и все еще используются в  медицине, науке.  CMOS матрицы были изначально менее энергопотребляющие и дешевыми, особенно в производстве больших размеров матриц, однако уступали  CCD матрицам по качеству. За последнее время CCD матрицы уменьшили энергозатратность и стоимость,  а CMOS матрицы значительно усовершенствовали качество изображения, особенно после технологического  переворота в производстве CMOS -сенсоров, когда по технологии Active Pixel Sensors (APS)  к каждому пикселю был добавлен транзисторный усилитель для считывания, что позволило преобразовывать заряд в напряжение прямо в пикселе. Это и обеспечило прорыв  CMOS технологии, к 2008 году она стала практически альтернативой  CCD матрицам.  Cовременные цифровые фотоаппараты в большинстве своемоснащены именно CMOS матрицами. Сложно однозначно сказать, что лучше.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники


Добавить комментарий

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.