Nowa komórka światłoczuła
Naukowcy z Uniwersytetu w Toronto poinformowali o stworzeniu komórki światłoczułej (odpowiadającej jednemu pikselowi matrycy), która być może niedługo zrewolucjonizuje branżę aparatów cyfrowych. Komórka wykorzystuje zjawisko tzw. wielokrotnej generacji ekscytonów (ang. multi-exciton generation, w skrócie MEG).
Jeden foton padający na materiał światłoczuły w tradycyjnej matrycy generuje w jedną parę elektron-dziura, natomiast przy wykorzystaniu MEG jeden foton potrafi wygenerować wiele takich par. Wpływa to znacząco na zwiększenie efektywności matrycy, co przyda się zwłaszcza w trudnych warunkach oświetleniowych, gdzie mała liczba padających na sensor fotonów powoduje generację zbyt małego prądu, który jest w znacznym stopniu zakłócany przez prąd własny sensora. Często stosowane wówczas zwiększanie czułości powoduje jedynie wzmocnienie prądu generowanego przez komórki światłoczułe, jednak zwielokrotnia to także poziom niechcianego prądu własnego sensora nałożonego wcześniej na sygnał generowany przez komórki światłoczułe. Tak więc ciągle mamy do czynienia z niewielkim stosunkiem sygnału do szumu, a na zdjęciach pojawia się niechciane ziarno.
W przypadku zjawiska wielokrotnej generacji ekscytonów, nawet przy słabym oświetleniu i niewielkiej liczbie fotonów padających na komórkę światłoczułą jest ona w stanie wygenerować prąd o dużym natężeniu, który znacząco odstaje od prądu własnego generowanego przez sensor. Dzięki temu nie musimy go w takim stopniu wzmacniać wraz z niechcianym prądem własnym, co powoduje, że nawet przy słabym oświetleniu nie zaobserwujemy na zdjęciach szumu.
Choć zjawisko wielokrotnej generacji ekscytonów jest już znane od kilku lat, to naukowcy do tej pory mieli spore problemy z przechwytywaniem energii wygenerowanej w wyniku tego zjawiska, ze względu na zbyt krótki czas życia generowanych multi-ekscytonów.
Komentarz można dodać po zalogowaniu.
Zaloguj się. Jeżeli nie posiadasz jeszcze konta zarejestruj się.
A co w przypadku gdy na element światłoczuły pada za dużo światła? Z opisu wynika, że taka matryca bedzie mogła pracować jedynie na wysokich czułościach, chyba że to MEG będzie można wyłączać.
benetnash - nie znam na tyle dokladnie technologii ale wydaje mi sie ze prad pojawiajacy sie na wyjsciu matrycy zawsze wymaga wzmocnienia i na niskich czulosciach po prostu bedzie bardzo slabo wzmacniany. a jesli sie myle i przy dobrym swietle na wyjsciu pojawi sie bardzo duzy prad to nie ma problemow zeby go zmniejszyc. problemem zawsze bylo wzmacnianie bo powodowalo wzmacnianie tez pradu wlasnego a wiec szumu, a jesli zmiejszamy pozadany sytgnal to i rowniez prad wlasny. reasumujac, zjawisko MEG pozawala uzyskac na wyjsciu sensora duzy stosunek sygnalu do szumu (nieosiagalny przez obecne matryce) a w takim przypadku mozesz sobie wzmacniac i tlumic do woli :-)
Prawdopodobnie nie będzie trzeba wzmacniać czyli potocznie mówiąc zwiększać czułości przy kiepskich warunkach oświetleniowych. Takie rozwiązanie może odwrócić do góry nogami nasze przyzwyczajenia i metody robienia zdjęć uwzględniające wartości ISO. Zakładając, że nowe ISO400 wystarczy dla warunków w jakich obecnie musimy użyć ISO6400.
Reasumujac: za pare lat brak w pelni uzywalnego iso 204800 bedzie uznany za powazna wade aparatu ;-)
ja to sie boje czegos innego, ze wroci wojna na megapiksele w kompaktach
To już było. O wszystkim zadecyduje cena i skalkulowany potencjalny zysk, rynek odbiorców - Kodak opracował coś takiegow 2007:
link
I od tamtej pory ani widu ani słychu....
To samo było z Panasonikiem, który miał wprowadzić sensor o znacznie zwiększonym DR
link
Ciekawa nas przyszłość czeka... Sony A590 z 28 MP i base ISO 51 200 + kit 18-70 f/5.6 (AF jeszcze działa a jasno być nie musi, amator o GO ma małe pojęcie) ; >
Kaleb_82 - ale to zupelnie inna technologia niz te opisane w linkach ktore podales
Przepraszam nie sprecyzowałem - chodziło mi o to, że każda nowa technologia musi się przebić przez "establishment Bayer'a" i ból wdrażania, adaptowania linii prod. tak, że w efekcie jest kicha bo to się nie opłaca - dotychczasowa technologia się sprzedaje i nikt nie chce ryzykować. No może z wyjątkiem Olympusa, który non-stop szuka sobie niszy i kombinuje co by tu do puszek poupychać jeszcze....
Kaleb, jak na razie to Canon ma najwiecej mpix na aps-c w 50D...
Bardzo mi się podoba ten wynalazek. To może być krok do tego żeby zdjęcia można było doświetlać małą diodą LED w całkowitej ciemności a trybu Video używać jako noktowizora ;)
Jednak Kaleb_82 ma rację, świat jest jaki jest i do póki sprzedają się obecne "wynalazki" to będą "doić" kasę. Więc tak za może 20 lat pojawi się szyld "nowość!".
Kaleb_82 - wynalazek Kodaka to nic nowego, znane od setek tysięcy lat. Tak działa oko ludzkie (z tej przyczyny w nocy wszystkie koty są czarne bo siadają nam receptory koloru a jeszcze działają receptory ogólnege).
Jasssne! Już to widzę. Będzie tak jak z silnikiem ceramicznym. Jakiś czas temu mała firma (wybaczcie ale "memoria fragilis est") opracowała teoretyczne podstawy budowy silnika z ceramicznymi tłokami i cylindrami. Teoretyczna żywotność takiego silnika wynosiła ponad 1 milion km. I co się stało? jeżdżą takie po drogach? Nie. Bo Toyota zapłaciła za patent grube pieniądze i schowała do szuflady mówiąc że nawet nie mieli zamiaru go wdrażać bo to nie jest w ich interesie.
Zupelnie Was nie rozumiem. O co chodzi ?
To zle, ze jakis zespol badaczy, sleczy po nocach i szuka nowej drogi ?
Ja wiem, ze od czasu zbudowania pierszego Forda TT, do czasu wprowadzenia ABS w przecietnych samochodach minelo troszke czasu. Ale popatrzcie w jakim tempie swiat przesiadl sie z analogowych na cyfrowe !! W tym ujeciu cala cyfrowka to bobasek z pieluszka.
Ja wiem, ze wielu zamiast news'a z labolatorium oczekuje promocji w sklepie za rogiem na zakup takiego "bajeru" ...
Jeszcze spece nie wiedza jak to ugryzc, a juz slychac narzekania, szczegolnie w sprawie kasy.
Loopik pewnie sadzi ze naukowcy pracuja za darmo, a sprzet do badan ... przynosza z domu.
Myslenie typu: najlepiej ukrasc, w ostatecznosci kupic sztuke, rozebrac, powielic i sprzedac jako ***, a w labolatoria niech pakuja kase inni. My bedziemy rewelacyjni, bo tani.
Dla mnie niews jest OK. Poza tym jest pare dziedzin, gdzie to moze miec kapitalne znaczenie np. medycyna, i inne na m.
A co do projektow, ktore byly swietne, a nie pojawily sie powszechnie ... to pomysl czasem chlopie chwile. Moze sie nie pojawily WLASNIE DLATEGO, ze byly dobre i ktos inny sie tym zainteresowal.
Wiem, ze domyslisz sie kto.
Czasem technologii nie trzeba nawet kupowac (choc kasa ma tu najmniejsze znaczenie), czesto firmy same rezygnuja z prac w danym kierunku, po stosownej sugestii.
(w 1987 roku sam mialem przyjemnosc zrezygnowac z ciekawego projektu, wiec wiem o czym pisze)
Ja tam bym się tak nie jarał, bo zakres tonalny nadal będzie taki sam jak na wysokich ISO. Im mniejsze dawki światła rozpatrujemy, tym większe znaczenie nabiera jego kwantowy charakter co daje mniejszą głębię. Ale praw fizyki już nie przeskoczymy. Nie liczyłbym więc na dobre zdjęcie w jaskini oświetlonej jedną diodą LED, jak tu ktoś napisał (pomijając już sprawę rozproszenia światła po zakamarkach i oczywiście odwzorowania kolorów - patrz wartość CRI dla diód).
Ciekawe, na ile poprawi to DR (teoretycznie powinno). Może to dobra droga do zmniejszenia sensora z tównoczesnym zachowaniem (lub poprawą) DR...
Ja będę dopiero zachwycony, jak zrobią zoom cyfrowy bez utraty jakości, jak na filmach :D
Przechodzień ten Twój bobasek ma już 40lat w 1969 Kodak opracował pierwszą "kamere z matrycą CCD"
Ewentualnie możemy liczyć od 1991 kiedy to również Kodak wypuszcza pierwszą profesjonalną lustrzankę DCS 100 (1,4mpx :) )
Czyli jakby nie patrzeć ten oszałamiający niesamowicie szybki rozwój trwa już 18lat jak dla mnie to średnio bobasek.
Jak ale tak to jest jak liczy się marketing i opychanie starych śmieci.
Dla astrofotografii to miodzio ! Chętnie kilka lat poczekam...
Kluczowe pytanie to koszt produkcji.
Jeżeli nie będzie konkurencyjny wobec aktualnej technologii skończy się na zastosowaniach naukowo, medyczno, przemysłowych.
Koszt produkcji zależy od wielkości sprzedaży. Można sobie wyobrazić że pierwsze aparaty z tą matrycą będą kosztować krocie a potem będzie się ją stopniowo wdrażać do coraz niższych serii... Pierwsze LCD czy plazmy też były niedoskonałe i bardzo drogie.
Oj raczej chyba od technologii.
Dopiero obniżenie kosztów produkcji pozwoliło na popularyzację i obniżenie cen telewizorów LCD.
Koszty produkcji maleją z wielkością produkcji i to właśnie najbardziej decyduje o dostępności produktu tak jak wspomniał ilDottore. Oczywiście koszt technologi jest ważna ale czasem nie do końca. Przykład: wyświetlacze OLED, produkcja jest tańsza niż LCD i to nieporównywalnie tańsza. A jednak nie jest zbyt popularny przez co 15 calowy TV OLED kosztuje więcej niż topowe 50 calowe telewizory LCD.
Również dynamika tonalna takiej matrycy powinna być nieporównywalnie lepsza prawda?
Zakres tonalny (DR) będzie taki sam, bo nie jest zależny od stosunku sygnału do szumu.
@bursztyn:
ze słowniczna optyczne.pl:
"Na zakres tonalny w aparatach cyfrowych przekłada się bezpośrednio współczynnik sygnału do szumów. Im współczynnik ten jest wyższy (lepszy sygnał, a mniejsze zakłócenia), tym lepszą dynamikę barwną otrzymamy. Dzieje się tak dlatego, że przy niskich szumach na matrycy, można zarejestrować słabszy sygnał odpowiadający dwóm sąsiednim odcieniom."
Więc jak?
@XjtZ
Nie wiem, kto to pisał, ale jest bez sensu i nic nie wyjaśnia.
Zarówno DR (Dynamic Range) jak i SNR (signal-to-Noise Ration) wynikają z ilości światła padającego na detektory sensora, a wynika to z kwantowego charakteru światła.
Większa ilość światła powoduje mniejszy błąd kwantyzacji (poziom szumu kwantyzacji jest stały dla danego detektora, ale przy wyższym poziomie sygnału mamy lepszy SNR).
DR jest proporcjonalny do wielkości porcji światła padającego na detektor, przykładowo jeśli przeciętnie wpada w danym czasie na każdy detektor 10 fotonów, to mamy co najwyżej 20 poziomów jasności (dla maksymalnego odchylenia rozkładu).
Prąd generowany z małej porcji energii (fotonów) jest mały i trudno mierzalny i trzeba go elektrycznie wzmocnić podnosząc czułość. Zauważmy, że ilość poziomów jasności nam się już nie poprawi, podobnie jak SNR. Niestety pogorszy nam się jeszcze bardziej SNR, ponieważ dojdzie szum natury elektrycznej.
Opisane tu nowatorskie podejście pozwala wzmocnić sygnał bez dodawania dodatkowego szumu.
Wnioski:
- to nie ISO wpływa na DR, DR już jest słaby, jeśli słabo naświetlimy zdjęcie
- słabe naświetlenie zdjęcia to większy szum, ale podnoszenie ISO dodatkowo go zwiększa (szum wzmacniacza elektrycznego)
- zjawisko MEG pozwoli nam podnieść poziom sygnału bez jego dodatkowego zakłócania. Jaki to da skutek zależy od tego jaki jest w dzisiejszych rozwiązaniach udział szumu kwantyzacji a jaki szumu wzmacniacza w sygnale.
Wróci dyskusja czy lepiej prześwietlić czy też niedoświetlić. ;-)