211service.com
Pixels duwen
Vorige week lanceerde Kodak de allereerste 50 megapixel camerasensor. Hoewel een dergelijke hoge resolutie verder gaat dan de behoeften van de meeste consumenten, maakt de nieuwe sensor het voor professionele fotografen mogelijk om foto's te maken met een ongekend detailniveau.
Vijftig megapixels: De nieuwe camerasensor van 50 miljoen pixels van Kodak slaagt erin meer pixels op een array te persen en tegelijkertijd de snelheid te verhogen en het stroomverbruik van het apparaat te verminderen.
In een foto die bijvoorbeeld is gemaakt van een veld van anderhalve mijl breed, zou de sensor het voor een kijker mogelijk maken om een object te detecteren dat slechts één voet breed is.
Dit soort resolutie is alleen echt essentieel voor en gericht op high-end professionele fotografie, waarbij hoogwaardige afbeeldingen vaak groot moeten worden opgeblazen. Maar het kan ook nuttig zijn voor sommige andere toepassingen, zoals luchtfotografie zoals gebruikt voor diensten zoals Google Earth. De mogelijkheid om meer pixels te hebben, laat het vliegtuig hoger vliegen, dus je hebt niet zoveel foto's nodig, zegt Mike DeLuca , marketingmanager voor Kodak ’s Image Sensor Solutions, gevestigd in Rochester, NY.
De sensor, die een reeks van 8.176 x 6.132 pixels produceert, dicht de kloof tussen traditionele film en digitale fotografie verder. We zijn heel dicht bij hoe film werd bediend, zegt DeLuca. Het is heel dichtbij. Nu, zegt hij, is het gewoon een kwestie van de persoonlijke voorkeur van de fotograaf.
Normaal gesproken, hoe kleiner je een pixel maakt, hoe slechter de kwaliteit, zegt Albert Theuwissen , een expert op het gebied van digitale beeldvorming en oprichter van Harvest Imaging, gevestigd in Bree, België. Dat geldt voor zowel consumenten als professionele apparaten. DeLuca beweert dat in het geval van de doorbraaksensor van Kodak, nieuwe pigmenten de kleurkwaliteit die door de sensor wordt weergegeven, daadwerkelijk verhogen, terwijl andere mechanismen ervoor zorgen dat de pixels net zo gevoelig zijn als grotere - en toch worden ze sneller verwerkt dan in eerdere ontwerpen. Bovendien gebruikt de nieuwe sensor volgens hem minder stroom dan zijn voorgangers. Elke oplossing of stap die de sensor sneller en minder energieverslindend maakt, is een stap vooruit, zegt Theuwissen.
Kodak heeft al een sensor op de markt met een resolutie van 39 miljoen pixels. Maar om de resolutie verder te verhogen, moest het bedrijf niet alleen de grootte van elke pixel terugbrengen van 6,8 micron naar 6 micron, maar ook de manier waarop deze Charged Coupled Device (CCD)-sensoren werken radicaal veranderen, zegt DeLuca.
Het is relatief eenvoudig om de pixels kleiner te maken, zegt hij. Maar omdat deze apparaten veel meer bevatten dan alleen lichtdetecterende elementen, zegt DeLuca, kunnen ze prestatieverlies lijden als niet alles erin samen met de pixels wordt verkleind.
Elke pixel heeft meerdere structuren, zegt hij. Sommige zijn ontworpen om een lading van de ene pixel naar de andere door te geven, zodat het beeld van het apparaat kan worden afgelezen. Andere structuren zorgen ervoor dat overtollige lading die wordt geproduceerd door felle lichtomstandigheden niet in aangrenzende pixels terechtkomt.
Een andere uitdaging is om het dynamische bereik van de sensor te behouden, dat wil zeggen zijn vermogen om licht en donker tegelijkertijd te detecteren. In de sensor is dit in feite een signaal-ruisprobleem, zegt DeLuca. Wanneer je de pixel kleiner maakt, is er minder signaal dat je kunt vastleggen, omdat er fysiek minder mogelijkheid is om elektronen op te slaan in die pixel. Als we niets anders doen, krijgen we een kleiner signaal met hetzelfde ruisprofiel. Om dit tegen te gaan heeft Kodak de versterker aan de uitgang van het toestel moeten verbeteren, waardoor de ruis minder wordt.
Door het aantal pixels te vergroten, wordt het ook een grotere uitdaging om toegang te krijgen tot de informatie zodra deze is gedetecteerd. Vijftig miljoen pixels is veel data, zegt DeLuca, en een fotograaf moet het binnen een redelijke tijd van de sensor kunnen aflezen.
Tot nu toe heeft Kodak een proces gebruikt waarbij de informatie van de ene rij pixels op de andere wordt gedumpt en de informatie langs de rij wordt verschoven en aan de rand wordt afgelezen, pixel voor pixel. Dit is een relatief langzaam proces, dat normaal twee rijen tegelijk wordt uitgevoerd. Om de extra hoeveelheid data aan te kunnen, wordt de nieuwe sensor geleverd met vier uitgangskanalen, zodat er vier keer zoveel data tegelijk kan worden uitgelezen. Hierdoor kan de sensor de snelheid waarmee beelden worden vastgelegd verhogen van 0,9 naar 1,0 beelden per seconde, ook al wordt er meer informatie vastgelegd. En toch kan hierdoor ook de klokcyclus waarmee de gegevens worden uitgelezen voor elke uitgang worden verminderd, wat de signaal-ruisverhouding verder verbetert.
Energiebesparing wordt bereikt door de manier waarop de sensor wordt gereset voordat elke foto wordt gemaakt. Dit wordt uitgevoerd net voordat een opname wordt gemaakt om ervoor te zorgen dat er geen restlading of elektrische ruis in de pixels zit die de kwaliteit van het nieuwe beeld zou kunnen verminderen. In eerdere sensoren heeft Kodak eenvoudig elk van de pixels rij voor rij uitgelezen, alsof hij de gegevens voor een foto verzamelde, maar vervolgens dumpte hij de informatie in plaats van deze op te slaan. Wat we nu hebben opgenomen, is een nieuwe structuur in de pixel waarmee alle pixels in de array in een enkele klokpuls kunnen worden gewist, zegt DeLuca. Dus in plaats van de hele sensor rij voor rij door te spoelen, spoel je de hele array in één keer door, zegt hij.
Dit zorgt voor een drastische verbetering van de klik om de tijd vast te leggen: de vertraging tussen het indrukken van de sluiter en de sensor die het beeld vastlegt. In plaats van milliseconden, duurt het microseconden, zegt DeLuca. En naast tijdwinst, vermindert het ook het vermogen dat nodig is om een reset uit te voeren.
Deze technologie is niet goedkoop. De sensor alleen al kost minstens $ 3.500. Maar dat lijkt geen enkele camerafabrikant te hebben afgeschrikt. Hasselblad heeft plannen aangekondigd om in de komende maanden een nieuwe camera met de sensor te lanceren. Ook zullen 50 megapixels niet lang op het scherpst van de snede blijven. Deze week, een paar dagen na de aankondiging van Kodak, heeft een ander bedrijf voor digitale beeldverwerking, DALSA , gevestigd in Waterloo, Canada, heeft aangekondigd een 60-megapixelsensor te hebben ontwikkeld.