MEGAPIKSELE, KOLORY I SZUMY - CZYLI WSZYSTKO

O MATRYCACH APARATÓW

Marcin Pawlak, Jarosław Zachwieja

Megapiksele, kolory i szumy - czyli wszystko o matrycach aparatów

Matryca światłoczuła nie rejestruje informacji o

barwie padającego światła, dlatego uzyskiwany obraz jest monochromatyczny.

Megapiksele, kolory i szumy - czyli wszystko o matrycach aparatów

Sposób pracy matrycy powoduje, że zapisany obraz ma nieciągłą strukturę – składa się z szachownicy punktów o zmiennej jasności.

Od szarości do koloru

Pojedyncze elementy matrycy światłoczułej rejestrują jedynie natężenie

padającego na nie światła.

W najpowszechniej spotykanym rozwiązaniu przed każdym elementem

przetwornika umieszczony jest filtr barwny w jednym z trzech kolorów

podstawowych: czerwonym (R), zielonym (G) lub niebieskim (B).

Powoduje on, że dany element rejestruje natężenie światła jedynie o ściśle

określonej barwie.

Duże powiększenie wyraźnie pokazuje, iż "surowy" obraz zapisany przez matrycę aparatu nosi wyraźne "ślady" układu filtrów w postaci dość regularnego wzoru.

Od szarości do koloru

Informacja o barwie pojedynczego punktu obrazu jest interpolowana na podstawie danych pochodzących z sąsiednich komórek matrycy

Od szarości do koloru

Po przekątnej, czyli matryce od Fuji

Oktagonalny układ elementów

matrycy SuperCCD HR

pozwala na lepsze wykorzystanie

powierzchni sensora.

Wprowadzenie dodatkowych, niskoczułych

punktów pozwoliło zwiększyć rozpiętość

tonalną rejestrowanego

obrazu.

Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej? Schemat budowy matrycy Super CCD EXR oraz porównanie struktury starych wersji sensorów Super CCD z najnowszą.

Schemat parowania się fotodiod odczytujących barwy składowe o mniejszym i większym natężeniu światła.

Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej?

Co osiągnięto stosując tak nietypową kombinację? Udało się w ten sposób zwiększyć powierzchnię pojedynczych fotoelementów, które mogą przechwytywać więcej światła.

Foveon – odmienny sposób na kolor

Choć rozwiązanie zastosowane przez Foveona gwarantuje bardzo wierne odwzorowanie kolorów, zupełnie nie sprawdza się przy rejestracji słabo oświetlonych scen.

Kolejne warstwy sensorów pochłaniają na tyle dużo światła, że do ich grupy znajdującej się na spodzie dociera go już zbyt mało.

Matryca to nie tylko szachownica detektorów i filtrów. Ponieważ elementy światłoczułe rejestrują nie tylko widzialną część widma, przed matrycą umieszczony jest filtr podczerwieni. Gdyby nie jego obecność, fotografie byłyby zafałszowane dodatkowym obrazem rejestrowanym w promieniowaniu niewidzialnym.

Matryca światłoczuła to nie tylko fotolementy

Przetwornik w okularach

Zastosowanie mikro soczewek pozwala zwiększyć powierzchnię

aktywnie zbierającą światłopadające na powieżchnię przetwornika aparatu

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów

W układach trójprzetwornikowych zestaw pryzmatów dichroicznych rozdziela światło na trzy wiązki kierowane do osobnych matryc światłoczułych,

odpowiadających za rejestrację składowych RGB. (fot.: wikimedia)

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów

Dzięki temu rozwiązaniu każdy z fotoelementów otrzyma tę samą ilość światła, bez żadnych strat, gdyż światło padające na zestaw luster dichroicznych jest separowane na składowe poprzez odbicie promieniowania o określonej częstotliwości, a nie jego pochłanianie. Tym samym duży, pryzmatyczny separator RGB z kamer wideo zostanie przeniesiony w miniaturowej wersji na powierzchnię samej matrycy.

Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów

pojedyncze fotoelementy mogą mieć dużo większą powierzchnię.

Sensor aparatu jak ludzkie oko

W zależności od budowy przetwornika obrazu oraz jego oprogramowania może zostać wykorzystany jeden z kilku wzorów matrycy.

Spis treści

Megapiksele, kolory i szumy - czyli wszystko o matrycach a...

Od szarości do koloru Po przekątnej, czyli matryce od Fuji Dwa razy więcej punktów – czy dwa razy lepiej? Foveon – odmienny sposób na kolor Matryca światłoczuła to nie tylko fotolementy Przetwornik w okularach Trzy matryce w jednej, czyli lustra zamiast filtrów Sensor aparatu jak ludzkie oko

Literatura

Art. Megapiksele, kolory i szumy - czyli wszystko o matrycach aparatów

Autor: Marcin Pawlak, Jarosław Zachwiejahttp://www.fotografuj.pl/Article/Typy_matryc_aparatow_cyfrowych/id/33/page/1#content