Điều gì đã xảy ra với cảm biến Foveon?

Có vẻ như cảm biến Foveon sẽ có thể tạo ra hình ảnh tốt hơn, vì nó không phụ thuộc vào các pixel đỏ, lục và lam riêng biệt như tồn tại trên hầu hết các máy ảnh kỹ thuật số. Tuy nhiên, máy ảnh được trang bị cảm biến Foveon gần như không có. Tại sao?

(Lưu ý bên lề: Câu hỏi này được lấy cảm hứng từ câu trả lời của Bộ lọc Bayer trong đó bộ lọc của Bayer có khả năng gây ra sự cố ...)

Điều xảy ra là Sigma đã mua Foveon và gây áp lực lớn cho họ để sản xuất một cảm biến thực sự có khả năng cạnh tranh với các cảm biến DSLR tiêu chuẩn. Bây giờ Sigma đang xây dựng toàn bộ máy ảnh và cảm biến, có rất nhiều sự tập trung vào việc sản xuất một sản phẩm cuối hấp dẫn.

Năm ngoái Sigma đã công bố SD1 sử dụng cảm biến APS-C (crop 1,5X) với 15 triệu ảnh. Họ tính Sigma gọi nó là cảm biến 46 megapixel. Họ đã không tiết lộ nhiều chi tiết cho các thành viên báo chí (ít nhất là tôi) nhưng dự kiến ​​sẽ có vào mùa hè này.

Vẫn còn một số máy ảnh Sigma (DP1x, DP2, SD15) được sản xuất sử dụng cảm biến Foveon 1.7X với 4,5 triệu ảnh (còn gọi là 14 megapixel).

Điều này dẫn đến điều này: ít nhất là đối với hầu hết mọi người, độ phân giải không gian (đặc biệt là trong dải màu xanh lục) quan trọng hơn nhiều so với độ phân giải màu, đặc biệt là trong màu đỏ và màu xanh lam. Đường cong phản ứng màu tôi đưa vào một câu trả lời trước đưa ra ít nhất một số khái niệm về lý do cho việc này.

Điều này đặc biệt phù hợp khi lớn đa số hình ảnh được lưu trữ / hiển thị bằng điện tử là ở định dạng JPEG hoặc MPEG. Các định dạng này hỗ trợ lấy mẫu xuống các kênh sắc độ xuống một nửa độ phân giải - và (đặc biệt là trong trường hợp MPEG) đó là cách hầu hết các hình ảnh được lưu trữ. Do đó, việc chuyển đổi dữ liệu từ cảm biến Foveon sang định dạng JPEG hoặc MPEG thường sẽ loại bỏ khá nhiều thông tin bổ sung mà bạn đã thu thập.

Mặc dù lợi ích không nhất thiết phải rất lớn, một số máy ảnh cảm biến của Bayer (ví dụ, chiếc Leaf / Phase One cao cấp) hỗ trợ dịch chuyển cảm biến để chụp một loạt bốn hình ảnh (của một đối tượng cố định) với cảm biến được chuyển sang các vị trí khác nhau , do đó, mỗi pixel trong ảnh cuối cùng có thông tin màu đầy đủ (và vẫn có gấp đôi số bit cho màu xanh lá cây so với màu đỏ hoặc màu xanh lam, vì vậy nó vẫn phù hợp khá tốt với tầm nhìn bình thường).

Các cảm biến Foveon là lý thuyết tuyệt vời, nhưng trong thực tế, chúng không phải là một lựa chọn hấp dẫn. Chúng thường có độ phân giải thấp hơn nhiều và chỉ có thể cạnh tranh bằng cách đếm 3 cảm biến ở mỗi vị trí pixel thành từng pixel.

Sigma vẫn sản xuất máy ảnh có cảm biến Foveon: http://blog.sigmaphoto.com/2011/faqs-the-sigma-camera-and-its-foveon-x3-direct-image-sensor/

Điều đã xảy ra với cảm biến Foveon là Sigma đã áp dụng công nghệ này từ rất sớm, nhưng các công ty máy ảnh khác đã miễn cưỡng làm điều đó.

Tình trạng đó tiếp tục cho đến ngày nay. Sigma tiếp tục phát triển máy ảnh, hiện đang cung cấp một máy ảnh DSLR SD-15 và máy ảnh compact cảm biến lớn có độ dài tiêu cự cố định DP-1 và DP-2.

Tuy nhiên, gần đây công nghệ Foveon dường như đang phát triển mạnh mẽ. Như một bài đăng khác đã đề cập, Sigma dường như sắp phát hành cảm biến Foveon được cải tiến rất nhiều trong SD-1 với khả năng xử lý tiếng ồn tốt hơn và độ phân giải vượt xa hầu hết các máy DSLR tiêu dùng hiện nay (mặc dù không phải là hệ thống định dạng trung bình). Cảm biến mới được biết là có kích thước khoảng 46MP, được chuyển thành tương đương với Bayer có nghĩa là khoảng 30MP có độ chi tiết gần bằng với hình ảnh của Bayer - nghĩa là, nếu bạn lấy hình ảnh đầu ra 15 triệu pixel từ RAW được chuyển đổi từ SD-1 và được ghép lại thành 30MP, nó trông giống hệt với hình ảnh bay 30MP. Chỉ có điều nó cũng sẽ thiếu các vấn đề về màu sắc mà một cảm biến của Bayer có thể có, và có chi tiết tốt hơn. Theo truyền thống, các cảm biến Foveon có dải động lớn và độ nhiễu rất thấp ở các ISO thấp hơn,

Vì vậy, những gì đã thay đổi tốt hơn cho phép những tiến bộ như vậy? Đó là một phần vì chúng ta đang thấy kết quả của công việc R & D ổn định tại Foveon, nhưng cũng vì Sigma đã mua Foveon và giờ họ tập trung hoàn toàn vào việc sản xuất cảm biến máy ảnh lớn tốt hơn. Trước khi Foveon cố gắng xem phân khúc thị trường nhiếp ảnh nào có thể tạo ra một khách hàng tốt cho công nghệ và kết quả là đã phân tán nhiều hơn trong các mục tiêu.

Không chỉ các kết quả của trọng tâm này được nhìn thấy ở độ phân giải thực sự tăng đáng kể từ cảm biến so với các thế hệ trước, mà cả công nghệ của chúng đã được chọn để lên sao Hỏa bởi ESA:

http://translate.google.com/translate?hl=da&sl=ko&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.styledb.com%2Fbbs%2Fboard.php

Xin lỗi vì bản dịch thô, tôi không thể tìm thấy một nguồn nào khác cho tin tức đó.

Vì vậy, về cơ bản những gì đang xảy ra với công nghệ Foveon là nó vẫn đang phát triển, chỉ ở tốc độ dường như chậm hơn so với các công nghệ cảm biến khác nhưng cuối cùng lại có một bước nhảy vọt trước chúng. Chúng ta cần xem cảm biến mới có thể làm gì để xem trạng thái của công nghệ Foveon thực sự nằm ở đâu trong những ngày này, vì vậy đây thực sự có thể là một câu hỏi tuyệt vời để xem xét trong ba tháng.

Nếu bạn thực sự muốn biết thêm thông tin về hình ảnh đầu ra 15 triệu Foveon có thể chứa nhiều chi tiết hơn hình ảnh đầu ra 30 MP, hãy đọc bài viết này so sánh cảm biến Foveon 4,7 MP với cảm biến 12MP của Bayer (Canon 5D ):

http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/

Đặc biệt lưu ý độ phân giải biểu đồ màu và suy ngẫm câu hỏi thú vị này - một máy ảnh bay 15MP chỉ có 3,75 triệu bức ảnh phát hiện màu đỏ. Vì vậy, nếu bạn đặt bộ lọc màu đỏ truyền thống như các nhiếp ảnh gia B & W thích sử dụng, tất cả các cảm biến khác sẽ bị tắt và bạn hiện đang chụp bằng camera 3,75MP. Trong khi đó, cảm biến Foveon 46MP với ba lớp 15 triệu ảnh phát hiện màu đỏ / xanh / xanh (đại khái) không quan tâm bạn đặt bộ lọc nào trước nó, mỗi pixel đầu ra sẽ chứa dữ liệu từ 15 triệu cảm biến màu đỏ khác nhau.

Điều đó có vẻ như là một trường hợp tùy ý, nhưng những gì về giai điệu thay đổi trong một cái gì đó như một chiếc xe màu đỏ - hoặc một bầu trời xanh.

Đối với những người THỰC SỰ tự hỏi Foveon sẽ đi đâu ở cấp độ kỹ thuật, hãy đọc bằng sáng chế mới nhất từ ​​Foveon về cơ bản bao gồm các nguyên tắc cơ bản của cảm biến SD-1:

http://www.freepatentsonline.com/y2010/0155576.html

Một điều lưu ý cuối cùng là một số dạng công nghệ Foveon, ngay cả khi không phải là thiết kế của Foveon chính xác dường như là tương lai của hình ảnh - các bằng sáng chế đã bắt đầu đến từ Sony và các công ty khác cũng đang tìm cách để cảm biến lớp.

Có hai vấn đề gây ra cho các cảm biến Foveon ngoài vấn đề về độ phân giải không gian. Cả hai đều thuộc về khái niệm quan trọng của Foveon: sử dụng sự hấp thụ quang phổ của các độ sâu khác nhau của silicon để tách các màu.

Với một mảng của Bayer, các bộ lọc khác nhau được tạo ra bằng thuốc nhuộm được lựa chọn cẩn thận để phù hợp với các màu gốc, đỏ và xanh đã chọn. Với Foveon, sự khác biệt hoàn toàn dựa trên vật lý của silicon, không phù hợp với các tài liệu tiếp thị thường thấy. Điều này dẫn đến hai vấn đề.

Đầu tiên, ba màu cơ bản được ghi lại bởi các cảm biến Foveon khác xa với các bước sóng chính mà các tế bào hình nón của mắt người phản ứng, và trên thực tế, hình dạng của đường cong bước sóng mà mỗi độ sâu phản ứng rất khác so với tầm nhìn của chúng ta. Điều đó có nghĩa là không gian màu gốc của thiết bị là một hình dạng khác nhau, được thay đổi từ sRGB và các không gian màu đầu ra điển hình khác - hoặc từ tầm nhìn của con người. Cảm biến ghi lại "màu sắc tưởng tượng" - những màu chúng ta không thể nhìn thấy - trong một phần của dải màu của nó và các phần khác của dải màu không được che phủ hoàn hảo. Điều này không hiển thị như là các màu bị thiếu , nhưng là một loại mù màu (sự tương tự thực sự khá tốt, vì nó thực sự là cùng một vấn đề),

Thứ hai, ánh sáng đỏ tần số thấp hơn được hấp thụ ở mức sâu nhất, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến một số suy giảm - có nghĩa là nhiều nhiễu hơn trong kênh đỏ. Theo tôi hiểu, việc giảm nhiễu trong máy ảnh Sigma giải quyết vấn đề này bằng cách làm mờ kênh màu đỏ mạnh mẽ hơn. Tôi biết rằng máy ảnh cảm biến Bayer của tôi trưng bày, với một lề rộng, nhiều nhiễu hơn trong kênh màu xanh . Tôi không chắc đó có phải là sự cố cố hữu với cảm biến của Bayer hay CMOS hay không, hoặc đó có phải là sự cố kép trên Foveon hay không. (Tôi đã đặt câu hỏi của riêng mình .)

Không có gì trong số này để nói rằng công nghệ rộng rãi của Bayer là hoàn hảo, hoặc thậm chí hoàn toàn tốt hơn Foveon. Chỉ là mọi thứ đều có sự thỏa hiệp của nó, và Foveon thực sự có một số khó khăn. Các vấn đề lớn với Bayer (răng cưa, độ phân giải màu) có thể được giải quyết bằng cách ném thêm pixel vào vấn đề, với mức tăng tương ứng trong xử lý nhiễu. Điều này đã làm việc rất thành công cho đến nay, và tất nhiên không có gì là ngẫu nhiên khi nó tương ứng tốt với tiếp thị dựa trên megapixel.

Cập nhật (tháng 5 năm 2011): Sigma vừa công bố mẫu "SD1" mới, có giá khoảng 9.700 USD - có giá tương đương với một chiếc như máy ảnh định dạng trung bình Pentax 645D, nhưng có cảm biến cỡ APS-C. Thật thú vị để xem liệu họ thực sự có thể giải quyết một số vấn đề này hay không. Suy đoán của tôi là họ có thể có, nhưng với chi phí khiến họ thay đổi thị trường mục tiêu. Nhưng ngay cả khi đó, tôi không chắc lắm - ISO tối đa vẫn là 6400, thấp hơn hai điểm so với các cảm biến hiện tại của Bayer. (Tất nhiên vẫn còn được nhìn thấy, nếu họ chỉ đơn giản quyết định giới hạn bảo thủ hơn. Không nhìn chằm chằm vào quả cầu pha lê quá nhiều, không có cách nào để nói; Tôi sẽ cập nhật lại khi có đánh giá, và nếu tôi '

_{Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Tôi không có máy ảnh cảm biến Foveon (mặc dù tôi đã sử dụng một máy ảnh và nó rất tuyệt!). Tôi không theo sát công nghệ. Sigma đang đưa rất nhiều nghiên cứu vào làm việc xung quanh hoặc giải quyết những vấn đề này.}

Lý do lớn nhất "không ai" sử dụng Foveon, tôi nghĩ, ít liên quan đến Foveon và rất nhiều việc phải làm với Sigma. Nếu Canon hoặc Sony mua lại công nghệ thay vì Sigma, thì bây giờ nó sẽ là xu hướng chủ đạo, ý tưởng cơ bản là một ý tưởng tốt. Sigma là một người chơi bit trong lĩnh vực này, quá nhỏ để tự làm tất cả, và máy ảnh Sigma là một cái gì đó có hương vị có được.

Cảm biến vẫn ổn ... hoặc ít nhất là lên tới phiên bản Merrill 45Mp. Với phiên bản Quattro sau này, Sigma đã từ bỏ cách tiếp cận "thuần túy" là chụp ba màu tại mỗi vị trí để thỏa hiệp, với ít cảm biến hơn ở các lớp thấp hơn.

Nhưng cảm biến không phải là vấn đề. Bất cứ ai sử dụng đều biết rằng nó vượt trội ở ISO thấp, nhưng lại thua kém các cảm biến của Bayer với độ phân giải REAL tương đương ở ISO cao.

Vấn đề thực sự là máy ảnh Sigma rất chậm và gây bất tiện khi sử dụng, đặc biệt là do thời gian ghi chậm một cách vô lý. Trong những ngày đầu của máy ảnh kỹ thuật số giá cả phải chăng, chúng tôi đã rất vui mừng với SD1, nhưng một khi bạn đã quen với tốc độ của một chiếc DSLR tốt từ Nikon hoặc Canon, thật khó để quay lại chờ hai phút cho một lần nổ 7 ảnh để ghi vào thẻ và cho đến khi hoàn thành, bạn không thể kiểm tra mức phơi sáng của mình và bạn không sử dụng hết các điều khiển của máy ảnh.

Hơn thế nữa, các nhà sản xuất máy ảnh tiếp tục vắt kiệt hiệu năng ngày càng nhiều hơn từ công nghệ của Bayer. Nó làm tôi nhớ đến chiếc Porsche 911. Động cơ ở sai vị trí, nhưng với đủ kỹ thuật thông minh, chiếc xe có thể được chế tạo để xử lý cũng như nhiều máy móc cân bằng phía trước hoặc giữa tốt hơn.