Типы матриц

admin - Последнее обновление: Среда, Март 28, 2012 1 комментарий

Существует два основных типа светочувствительных сенсоров, применяемых в цифровой фотографии: ПЗС-матрицы (прибор с зарядовой связью) и матрицы на основе КМОП-транзисторов (комплементарных металл-оксидных полупроводников). Третий вид матриц, разработанный компанией Nikon в 2003 г., рассмотрен ниже. В целом, разница между всеми фотосенсорами касается прежде всего способа передачи информации.

ПЗС

В ПЗС-матрицах данные из отдельных ячеек считываются последовательно, одна строка за другой. Таким образом, для полного считывания изображения камера должна «просканировать» всю площадь сенсора, и до тех пор, пока этот процесс не завершится, сьёмка следующего кадра будет невозможной. Эта особенность ограничивает скорость процесса и частоту, с которой можно вести серийную съемку. Кроме того, ПЗС-матрицы расходуют довольно много энергии и опустошают батареи быстрее, чем устройства КМОП, а также страдают от цветовых артефактов, которые возникают в силу особенностей первичной обработки сигнала. Все это может приводить к снижению качества изображения. С другой стороны, ПЗС-матрицы устроены гораздо проще и обходятся дешевле в производстве, чем КМОП Помимо прочего, для таких матриц не характерен высокий уровень электронного шума, которым отличались ранние устройства на базе КМОП, и поэтому они дают более «чистое» изображение.

ПЗС-матрица

ПЗС с полнокадровым переносом

В 2003 году появилась первая камера с матрицей FFT CCD (Full-frame transfer charge coupled device), или ПЗС с полнокадровым переносом. Фактически, новая матрица являлась упрощенной версией обычной ПЗС, лишенной возможности самостоятельно устанавливать момент считывания данных (в компактных камерах эта система служит в качестве «электронного затвора»). За счет избавления от дополнительной электроники (ток называемых регистров сдвига) в каждой ячейке матрицы стало существенно больше свободного место, что дало возможность увеличить физические размеры самих фотоэлементов, улавливающих свет и преобразующих его в электрический заряд. Эта и некоторые другие особенности положительно сказываются на качестве

КМОП

Сточки зрения производителей, матрицы на основе технологии КМОП выглядят гораздо перспективнее, чем ПЗС, о область их применения не ограничивается простым захватом изображения (в частности, КМОП-сенсоры используются в экспонометрах). К сожалению, расширенная функциональность КМОП-матриц делает их производство более сложным и дорогостоящим. С точки зрения пользователя, главным преимуществом КМОП-матриц является более точное воспроизведение мелких деталей изображения, то есть повышенное качество снимков. Ранние матрицы этого типа тем не менее страдали от существенного уровня цифрового шума. До некоторой степени эта проблема была решена, и новые камеры с КМОП-матрицами не имеют подобных недостатков; кроме того, они потребляют сравнительно мало энергии.

LBCAST/JFET

В 2003 г, компания Nikon представило матрицу абсолютно нового типа под названием L8CAST/JFET (Lateral Buried Charge Accumulator ond Sensing Transistor Array / Junction Field Effect Transistor — скрытый боковой накопитель заряда и массив сенсорных транзисторов / канальный транзистор с р-п-переходом). После десяти лет разработки это нововведение перевернуло ряд принципов построения матриц.

 Живопись Юриккалы

Во-первых, хотя для адресации пикселей используется тот же метод X-Y, что и в матрицах КМОП, сигнал передается сразу по двум линиям, работающим с пикселями различного цвета; благодаря этому увеличивается скорость считывания изображения. Идея дублирования пути сигнала не нова, однако за счет разделения по цвету разработчикам удалось преодолеть проблемы несовпадения изображений и возникновения флуктуации в выходном усилителе, что обеспечило высочайшее качество изображения. Каналы разделены между зелеными пикселями (ноши глаза наиболее чувствительны к зеленому цвету, поэтому с ним необходимо работать отдельно для увеличения видимой четкости и контрастности), и, с другой стороны, красными и синими. Кроме того, в разработке Nikon используется новый тип усилителей в каждой ячейке, о канальные транзисторы выполняют роль выключателей и активируют только тот ряд пикселей, с которого происходит считывание.
Не углубляясь в детали, можно остановиться но том, что новая технология позволила добиться более высокого фактического разрешения, а применение внутренних каналов передачи сигнале привело к падению уровня шума примерно на 2/3.

Еще одно нововведение является, пожалуй, ключевым: структура соединительных проводников стало гораздо проще (три слоя вместо четырех в КМОП-матрицах), и за счет этого расстояние между микролинзами и фотоэлементами было сокращено. Это позволило отчасти решить проблему тангенциального света, даже но периферии кадра, в результате чего качество изображения стало более высоким и равномерным.




Not found

Комментарии:

Оставить комментарий