211service.com
Pushing Pixels
I sidste uge lancerede Kodak den første 50-megapixel kamerasensor nogensinde. Selvom en så høj opløsning går ud over de fleste forbrugeres behov, vil den nye sensor for professionelle fotografer gøre det muligt at tage billeder med et hidtil uset detaljeringsniveau.
Halvtreds megapixels: Kodaks nye kamerasensor på 50 millioner pixel formår at presse flere pixels ind på et array og samtidig øge hastigheden og reducere enhedens strømforbrug.
For eksempel, på et billede taget af et felt, der er halvanden kilometer på tværs, ville sensoren gøre det muligt for en seer at opdage et objekt, der kun måler en fod på tværs.
Denne slags opløsning er kun virkelig essentiel for og målrettet mod professionel fotografering af høj kvalitet, hvor billeder af høj kvalitet ofte skal blæses store op. Men det kan også være nyttigt til nogle andre applikationer, såsom luftfotografering, som bruges til tjenester som Google Earth. Evnen til at have flere pixels lader flyet flyve højere, så du behøver ikke så mange billeder, siger Mike DeLuca , marketingchef for Kodak 's Image Sensor Solutions, baseret i Rochester, NY.
Sensoren, som producerer et array på 8.176 x 6.132 pixels, lukker yderligere kløften mellem traditionel film og digital fotografering. Vi er virkelig tæt på, hvordan film blev drevet, siger DeLuca. Det er meget tæt på. Nu, siger han, er det kun et spørgsmål om fotografens personlige præference.
Normalt, jo mindre du laver en pixel, jo dårligere kvalitet, siger Albert Theuwissen , en digital billedbehandlingsekspert og grundlægger af Harvest Imaging, baseret i Bree, Belgien. Det gælder både for forbrugere og professionelle enheder. DeLuca hævder, at i tilfælde af Kodaks breakout-sensor øger nye pigmenter faktisk farvekvaliteten, der gengives af sensoren, mens andre mekanismer gør det muligt for pixels at være lige så følsomme som større - og alligevel behandles de hurtigere end i tidligere designs. Hvad mere er, hævder han, at den nye sensor bruger mindre strøm end sine forgængere. Hver løsning eller trin, der gør sensoren hurtigere og mindre strømkrævende, er et skridt fremad, siger Theuwissen.
Kodak har allerede en sensor på markedet med en opløsning på 39 millioner pixels. Men for at øge opløsningen yderligere måtte virksomheden ikke kun reducere størrelsen af hver pixel fra 6,8 mikron til 6 mikron, men også radikalt ændre måden, som disse opladede koblede enhedssensorer (CCD) fungerer på, siger DeLuca.
Det er relativt ligetil at gøre pixels mindre, siger han. Men fordi disse enheder omfatter meget mere end blot lysdetekterende elementer, siger DeLuca, kan de lide fald i ydeevnen, hvis alt inde i dem ikke er krympet sammen med pixels.
Hver pixel har flere strukturer, siger han. Nogle er designet til at overføre en opladning fra den ene pixel til den næste, så billedet kan læses af enheden. Andre strukturer sikrer, at enhver overskydende ladning produceret af lyse lysforhold ikke løber ud i nabopixel.
En anden udfordring er at bevare sensorens dynamiske rækkevidde – det vil sige dens evne til at registrere lys og mørke samtidigt. I sensoren er dette dybest set et signal-til-støj-problem, siger DeLuca. Når du gør pixlen mindre, er der mindre signal, du er i stand til at fange, fordi der fysisk er mindre mulighed for at lagre elektroner i den pixel. Hvis vi ikke gør andet, er det, vi ender med, et mindre signal med samme støjprofil. For at modvirke dette har Kodak været nødt til at forbedre forstærkeren ved enhedens udgang, hvilket reducerer støjen.
Ved at øge antallet af pixels bliver det også mere udfordrende at få adgang til informationen, når den først er blevet opdaget. Halvtreds millioner pixels er mange data, siger DeLuca, og en fotograf skal kunne aflæse det af sensoren inden for rimelig tid.
Indtil nu har Kodak brugt en proces, der involverede at dumpe informationen fra en række pixel til den næste og flytte informationen langs rækken, aflæse den ved kanten, en pixel ad gangen. Dette er en relativt langsom proces, der normalt udføres to rækker ad gangen. Så for at klare den ekstra mængde data, kommer den nye sensor med fire udgangskanaler, så fire gange mængden af data kan læses på én gang. Dette gør det muligt for sensoren at øge hastigheden, hvormed billeder kan tages, fra 0,9 til 1,0 billeder i sekundet, selvom der optages mere information. Og alligevel gør dette også det muligt at reducere den clock-cyklus, hvor dataene aflæses, for hver udgang, hvilket yderligere forbedrer signal-til-støj-forholdet.
Strømbesparelser opnås ved, at sensoren nulstilles før hvert billede tages. Dette udføres lige før et billede tages for at sikre, at der ikke er nogen resterende ladning eller elektrisk støj i pixels, der kan reducere kvaliteten af det nye billede. I tidligere sensorer har Kodak simpelthen udlæst hver af pixels række for række, som om den indsamlede data til et billede, men så dumpede den informationen i stedet for at gemme den. Det, vi har inkluderet nu, er en ny struktur i pixlen, som gør det muligt at rydde alle pixels i arrayet ud i en enkelt clock-impuls, siger DeLuca. Så i stedet for at skulle skylle hele sensoren række for række, skyller man hele arrayet på én gang, siger han.
Dette forbedrer markant klikket for at fange tid - forsinkelsen mellem at trykke udløseren ned, og sensoren tager billedet. I stedet for at være millisekunder, tager det mikrosekunder, siger DeLuca. Og udover at spare tid, reducerer det også den strøm, der kræves for at udføre en nulstilling.
Denne teknologi er ikke billig. Sensoren alene vil koste mindst $3.500. Men det ser ikke ud til at have afskrækket én kameraproducent. Hasselblad har annonceret planer om at lancere et nyt kamera med sensoren i de kommende måneder. Heller ikke 50 megapixels vil forblive på forkant i lang tid. Bare i denne uge, et par dage efter Kodaks annoncering, har et andet digitalt billeddannende firma, DALSA , baseret i Waterloo, Canada, annoncerede, at de har udviklet en 60-megapixel sensor.