Fujifilm pracuje nad nowym typem matrycy
Firma Fujifilm złożyła wniosek patentowy opisujący nowy typ sensora światłoczułego – wariacji detektora X-Trans wykorzystującej filtry RGBW o różnicowanych wielkościach poszczególnych fotodiod.
Fujifilm może być traktowany jako najbardziej innowacyjny na rynku producent matryc światłoczułych – wystarczy wspomnieć rozwiązania SuperCCD i EXR czy też rewolucyjną matrycę X-Trans. Całości obrazu dopełniają informacje o pracach nad matrycą organiczną. Nierównomierne ułożenia filtrów kolorów matrycy X-Trans ogranicza interferencję równoległych do układu siatki pikseli linii, dzięki czemu w obrazie nie pojawia się zjawisko mory. Sensory organiczne to nic innego jak próba wyeliminowania z procesu produkcyjnego tworzenia w strukturze matrycy mikrosoczewek. Wygląda na to, że na wykorzystaniu tych dwóch technologii można zyskać jeszcze więcej, czego przykładem jest jeden z najnowszych wniosków patentowych Fujifilm. Opisuje on matrycę, w której zastosowano układ filtrów RGB z dodanym kolorem białym oraz różnicowanie wielkości poszczególnych fotodiod.
Przypomnijmy, że oko ludzie jest bardziej wrażliwe na luminancję niż na kolorystykę obrazu. Wynika to z dysproporcji między liczbą pręcików i czopków na siatkówce. Pręciki, odpowiadające za postrzeganie kształtów i ruchu, są najbardziej czułe w zakresie widma światła 450–630 nm. Czopki, których w oku jest 20 razy mniej niż pręcików, odpowiadają za postrzeganie barw. Innymi słowy ludzkie oko szybciej wychwyci zakłócenia w jasności i kształcie, będąc bardziej pobłażliwym dla zakłóceń w kolorystyce.
Matryca X-Trans RGBW według patentu Fujifilm |
Pomysł Fuji czerpie z tej fizjologicznej cechy ludzkiego wzroku, dodatkowo modyfikując wielkość fotodiod odpowiadających za przetwarzanie koloru zielonego oraz neutralnego. Oznacza to, że producent, minimalizując szum dla tych senseli, dopuszcza powstanie większego szumu w kanałach niebieskim i czerwonym. Dodatkowo zmienione jest rozłożenie poszczególnych grup (obrót o 90 stopni oraz odbicia lustrzane), by zakłócić równomierność (tak jak to ma miejsce w wypadku matrycy X-Trans).
Porównanie rozkładu filtrów koloru: od lewej Fuji X-Trans RGBW, Fuji X-Trans oraz standardowe (Bayer) |
Sensory RGBW nie są nowym pomysłem – znane od dłuższego czasu konstrukcje umożliwiają osiąganie nawet o 6 dB lepszej czułości, jednak borykają się z problemem szybszego saturowania senseli W. Algorytmy demozaikujące po wykryciu zbyt silnego sygnału w tym kanale pomijały go i przystępowały do wyznaczenia koloru, analizując tylko sensele R, G oraz B. Pomysł Fuji zdaje się rozwiązywać ten problem przez zarezerwowanie w siatce matrycy większego pola dla senseli G oraz W. Oczywiście ma to sens, gdy pod filtrami kolorów znajdują się też różnej wielkości struktury fotodiod, pozwalające przetworzyć bez strat większą liczbę padających na nie fotonów.
Podsumowując, możemy stwierdzić, że ewolucja X-Trans trwa.
Komentarz można dodać po zalogowaniu.
Zaloguj się. Jeżeli nie posiadasz jeszcze konta zarejestruj się.
Kierunek dobry, ale to jeszcze nie przełom. Przełomem by było jakby opracowali filtr elektroniczny a nie dyskretny (solid state). Wtedy taki filtr pracował by w dwóch cyklach: kolorowym w układzie konwencjonalnego Bayera a po wyłączeniu koloru łapałby fotony. Faza kolorowa dałaby info jaka jest kolorystyka a faza WB dawałaby DR jak obecne cyfraki WB. Jest przecież nanotechnologia, niech ruszą makówami, zrobią burzę mózgów jak kiedyś.
Wszystko OK, przestrzegam tylko naiwnych, że Fuji do wywoływania swoich RAF-ów nie daje firmowego softu tylko łaskawie oferuje odmianę Silkypix z którego to efekty wołają o pomstę do nieba...
co to są cyfraki WB?
boogi58,
Aparaty z matrycą czarno-białą, np. Leica M Monochrom.
Cały czas to średniowiecze w postaci filtrowania ze światła kolorów podstawowych i pomiaru jego natężenia. Kiedyś doczekamy się na tyle wydajnych procesorów, że będzie można przeprowadzać spektroskopię fourierowską światła padającego na każdy dyskretny punkt matrycy światłoczułej.
@vdcmike - chyba nie za mojej kadencji.
Ja bym dał mniejszy kolor zielony na korzyść czerwonego i niebieskiego, skoro jest już pole z filtrem białym (czyli nie ma filtra).
Może wreszcie Fudżi wynajdzie matrycę, która przetrwa próbę czasu.
Poprzednie cuda: SuperCCD HR, SuperCCD SR, SuperCCD SR II, Super CCD EXR
...X-Trans "z układem filtrów barwnych opartych na ułożeniu znanym z analogowego filmu negatywowego"
...a teraz naśladująca ludzkie oko.
Powodzenia.
do "eMGie"
"Wszystko OK, przestrzegam tylko naiwnych, że Fuji do wywoływania swoich RAF-ów nie daje firmowego softu tylko łaskawie oferuje odmianę Silkypix z którego to efekty wołają o pomstę do nieba... "
Być może dotyczy to wersji dołączanej do aparatu - nie używałem jej już dość długi czas ale sprawdzę. Na pewno pełna wersja Silkypix 5 Pro dekoduje RAFy bardzo dobrze, nie mam z tym żadnych problemów. Używam na codzień tego programu równolegle z Ligtroom'em i nie widzę różnicy. Jedyny problem to taki, że Silkypix jest wolniejszy ale się z tym pogodziłem. Problemy z plikami RAF z Fujifilm X-Pro1 ma za to Zoner PhotoStudio Pro jeszcze nie zaimplementowali dobrego algorytmu dekodowania plików RAF z X-Pro1.
Bataki
vdcmike - tyle że zanim się tego doczekamy czymś trzeba robić zdjęcia.
Zaciekawiło mnie też Twoje słownictwo. Jestem zapalonym popularyzatorem i lubię o trudniejszych rzeczach mówić prosto. Zamiast "będzie można przeprowadzać spektroskopię fourierowską światła padającego na każdy dyskretny punkt matrycy światłoczułej" napisałbym, że każdy piksel będzie rejestrował zarówno ilość fotonów jak i ich długość fali czyli kolor.
Chciałbym nieśmiało zauważyć, że oznacza to jednoczesną znajomość pędu i położenia fotonu. I już mnie nie ma. :-)
" każdy piksel będzie rejestrował zarówno ilość fotonów jak i ich długość fali czyli kolor.'
Takie cuda już powstają - jest prototyp....
baron 13
Ciekawe co na to powiedziałby duch Wernera H ?
Od patentu do produktu na półce daleka droga (o ile w ogóle to nastąpi). Ale fajnie, że przynajmniej niektóre firmy kombinują w tym względzie i próbują iść naprzód.
Sigma ma Foveona, Panasonic coś się chwalił, że pracują nad technologią mającą zastąpić mikrosoczewki bardziej wydajnymi spliterami, Fujifilm dalej rozwija X-Transa, no i do spóły z Panasonikiem pracują nam matrycami organicznymi. A reszta?
Jest więc nadzieja, że w przyszłości coś się znacząco ruszy na tym poletku. Bo jak nie to znowu na całego rozgorzeje wojna na megapiksele.
@Beginner: Powiedziałby, że nie będzie dokładnie.
No bez jaj! Ja się przymierzam do zakupu X100s z X-Transem, a tu coś nowego nadchodzi?
Ile można wymieniać aparat w dążeniu do osiągnięcia "matrycowo-szumowo-dynamicznego ZEN"?
A czy nie jest tak, że każdy układ przestrzenny diod światłoczułych może natrafić na "swój" deseń w sytuacji zdjęciowej, z którym interferuje i powstaje mora? Się tylko pytam.
Wszystko to strasznie na siłę. Ja bym chciał aparat ze zwykłym filtrem Bayera, który kolor liczyłby zwyczajnie z kwadratu $2 \times 2$, bez żadnych zgadywanek, skutkując zdjęciem o liczbie pikseli $n / 4$, gdzie $n$ to liczba fotodetektorów. Przy okazji pewnie szum spałby circa o $\sqrt(4) = 2$. Przy dzisiejszej liczebności pikseli w typowych matrycach wydaje mi się to rozwiązaniem najbardziej naturalnym, jako że i tak nikt nie posiada monitora, na którym byłby w stanie efektywnie korzystać z liczby pikseli z aparatu, która przecież wielokrotnie przekracza tę w monitorze. No ale chyba wyścig zbrojeń na to nie pozwala, a klient w sklepie zapewne nadal najpierw pyta o liczbę pikseli; choć może już rzadziej niż kiedyś. Podoba mi się podejście Foveona, ale tam z kolorkami i szumem przy wysokich czułościach jest nadal słabo.
@goornik
"Ile można wymieniać aparat w dążeniu do osiągnięcia "matrycowo-szumowo-dynamicznego ZEN"?"
Prawdopodobnie w nieskończoność. Już aparaty APS-C, czy 4/3 dają dużo lepszą jakość obrazu niż film negatywowy, czy slajd. Może na jakichś superspecjalistycznych filmach to się wyrównuje, ale na pewno nie na popularnych. Dynamika lepsza niż z negatywu, co kiedyś było problemem. Sądzę, że apetyt rośnie w miarę jedzenia.
Czyli już wiemy co będzie w X-Pro2 ;-)
@koń który mówi
Wydaje mi się, że tak.
@Arek i @hijax_pl
vdcmike chyba słusznie marzy, bo spektrum to ... spektrum, nie pojedyncza wartość. Na przykład światło białe nie ma określonej długości fali, ale całe widmo. Słoneczne ma widmo ciągłe, niektóre sztuczne -- nieciągłe.
P.S.
Kiedyś już chyba Kodak eksperymentował z matrycą RGBW, usuwając jeden zielony filtr. Ale chyba nie trafiło to w końcu do żadnego aparatu.
PS Inna rzecz, że coś takiego jak biel, o ile mi wiadomo, poza określoną definicją nie istnieje.
link
Zwykle trzeba podać temperaturę barwową w stopniach Kelvina. Ale to każdy tu wie, jako że doświadczył tego, że tzw. światło dzienne jest inne, gdy słonko świeci, inne zaś, kiedy słonko schowa się za chmurami.
To już chyba kolejny patent tej firmy (i nie tylko) dotyczący sensorów RGBW.
Tutaj przykładowe zdjęcia z 2012r uzyskane z tego typu prototypowej matrycy:
link
"To już chyba kolejny patent tej firmy (i nie tylko) dotyczący sensorów RGBW. "
Tu nie chodzi o RGBW, ale o połączenie Xtrans z RGBW oraz różnicowanie wielkości senseli - rozwiązanie bolączki klasycznego RGBW. Bolączki, która skutecznie uniemożliwiła brawurowe wejście na rynek tego układu filtrów.
@czareks, ale i tak docelowo kodujesz zdjęcia w RGB, to najbliższy rzeczywistości (i poniekąd jak jest) to Foveon. Po co szukać dalej?
@hijax_pl
"Po co szukać dalej?"
Bo Foveon dobrze spisuje się tylko przy niskiej czułości. Poza tym kiedyś był problem z cieniami, nie wiem, jak teraz.
Bardzo dobrze przy niskiej, a w takiej sytuacji - po co większe ISO? ;)
@hijax_pl
Kodować można by nadal w RGB, ale gdyby liczyć kolor jako zwykłą średnią (ważoną) z kwadratu $2 \times 2$ na sensorze, można by uniknąć tego paskudztwa: link a jest ono z mojego punktu widzenia chyba największą zmorą fotografii cyfrowej (pomijając matryce Foveona).
tj. nie dotyczącą matryc Foveona (bo one same żadną zmorą nie są).
albo niedotyczącą ...
Taaaak... teraz czekamy na algorytmy do przetwarzania tego cuda na normalne piksele RGB (tzw. demozaikowania).
@czareks
Jeżeli dobrze Cię zrozumiałem, to do tego co proponujesz nie trzeba żadnych zmian w obecnych aparatach, to tylko kwestia przetworzenia pliku RAW. Jedyny program o którym wiem, że w taki sposób potrafi potraktować dane z pliku RAW to DeepSkyStacker, który służy do składania zdjęć astronomicznych. Prawdę mówiąc sam jestem bardzo ciekaw jaki byłby wynik zastosowania tego algorytmu na zwykłej fotce. Chodziło mi nawet po głowie, żeby spróbować dodać to do dcraw, albo napisać programik, który by potrafił w ten sposób przekonwertować surówkę wyplutą przez dcraw, ale prawdę mówiąc trochę mi się nie chce :)
@czareks
Dokładnie, masz rację. Juz jakiś czas temu pisałem tu, iż szkoda że producenci nie dają opcji "sprzętowego" resajzu x4 danych z matrycy na etapie przetwornika ADC, gdzie jeden wynikowy piksel by pochodził z RGGB. Oczywiście można sobie samemu w postprocesie coś takiego wykonać ale to już nie to samo.
@hijax_pl
Rynek zweryfikował wszystkie poprzednie wynalazki Fudżi /choć nie twierdzę że w elektronice zawsze wygrywało najlepsze -ale stare wynalazki F. takie nie są/
Moim zdaniem jest to woda na młyn do pierdów marketingowych producenta. /jeszcze nie wdrożyli/
Widziałem Linki KrzysztofaPowolnego dotyczące szybkości AF i rozdzielczości X-Pro 1 -to bujdy!
Teraz tworzą nowy temat do spekulacji i pii..leniu o marce.
Te śmieszne mało rozdzielcze CCD -wyparły dopracowne CMOSy.
~posiadacz Amstrada CPC6128 ;-)
@dcs
Matryca w S3Pro i S5Pro była bardzo chwalona za DR. Wtedy daleko wyprzedzająca to, co można było uzyskać zwykłą matrycą. Nawet hybrydowy S20Pro z matrycą 1/1,7" dysponował większą dynamiką niż ówczesne lustrzanki APS-C i FF(nie pamiętam, czy wtedy jakieś FF były). Z tego co pamiętam, to wadą lustrzanek Fuji była ich powolność, a nie sama matryca. Teraz nie ma chyba potrzeby na konstrukcje w stylu SuperCCD, bo CMOSy mają już bardzo dużą DR. To, że zawsze znajdzie się malkontent, który będzie chciał wyciągać szczegóły z cienia ze zdjęcia z błękitnym niebem i nieprzepalonym piaskiem w egipskiej scenerii, to inna sprawa. Temu zawsze będzie za mało DR, no bo przecież Słońce zawsze na zdjęciach wychodzi prześwietlone, jak by nie ustawić czułości i migawki, to plam na Słońcu nie uświadczysz :P
Matryce trzeba rozwijac , za pare lat beda w kompaktach matryce lepsze niz dzis w lustrach.
heh zaraz nijaki @ mate napisze ze glupoty pisze i jestem troll , bo nie moze zniesc ze ktos ma swoje opinie nie wyzywajac nie obrazajac innych od glupoli i trolli ,
a kazdy z nam ma prawo tu pisac swoje opinie
@Amator79
Mnie DR nie interesuje.
Mogę przywalić 30 000Ws /jak zapakuję -w sumie mam "trochę" więcej/
"Matryca w S3Pro i S5Pro była bardzo chwalona za DR. Wtedy daleko wyprzedzająca to, co można było uzyskać zwykłą matrycą. Nawet hybrydowy S20Pro z matrycą 1/1,7" dysponował większą dynamiką niż ówczesne lustrzanki APS-C i FF(nie pamiętam, czy wtedy jakieś FF były)."
Miałem już wcześniej Kodak /nota bene/ DCS Pro 14n
Hm hm hm..
Kiedyś zrobią matrycę która będzie rejestrowała hologramy.
No prosze! Po raz pierwszy ktos podpatrzyl nature w tym rozdziale technologii...
Może by zrobić układ 2-matrycowy, kiedyś chyba nawet próbowano -- główna by była czarno-biała a kolorem zajmowała by się osobna, umieszczona w miejscu obecnego czujnika pomiarowego. Ten czujnik już w obecnych rozwiązaniach jest skomplikowany i zdarza się, że zarządza nim osobny procesor. Tu by musiała być dokładnie taka sama liczba i układ pikseli jak w głównej.
Wadą tego rozwiązanie jest to, że musiałaby być to lustrzanka, a lustrzanki muszą przecież wkrótce umrzeć :) No, ale skoro dalmierzowce nadal mają się dobrze to dlaczego nie?
Fuji jak widzę ciągle w formie. Obiecywania tutaj sporo. Ktoś nie obyty w temacie, czytając materiały reklamowe pomyśli, że Fuji to najbardziej innowacyjna firma w świecie foto! Niestety rzeczywistość jest już trochę bardziej przyziemna. Wszystko to jest po prostu kolejną wariacją jednej koncepcji matrycy! Nadzieja była w Foveonie ale Sigma jakoś nie dała rady przetrwać próby czasu.
@cedrys. Problem polega na tym, że do każdej matrycy dochodziła by tylko część światła.
Najpierw świat nauki musi odkryć czym jest samo światło bo jak narazie i to nie do końca jest jasne ;D
@banc,
Nie szkodzi, bo chodzi o relacje pomiędzy kolorami, czyli kolorystykę. Po zdemozaikowaniu jak obecnie, powstałby obraz RGB np. 16-bitowy. Matryca główna odpowiedzialna byłaby za rozpiętość, dynamikę tonalną oraz szumy. Filtry ograniczające spektrum, jak do tej pory.
@Dominika,
Masz rację, ja także nie rozumiem do końca czym jest światło, ale chyba się zgodzisz, że nie przeszkadza to robić całkiem fajnych zdjęć?
dcs, tylko do dzisiaj S5pro generuje mniejsze szumy niż wszyskie hiper Canony, Nikony i all razem wzięte...
@tripper i @mate
Dokładnie tak. Prościej (i przy okazji chyba lepiej) się [na dzisiaj] nie da. Byłoby też elegancko, zgodnie z filozofią Brzytwy Ockhama link
@Arek
Świadomie nie użyłem słowa pixel, jakoś mi się kojarzy... z trzema kolorami podstawowymi (do tego raczej obrazu wyświetlanego) ;) Podobnie nie napisałem długość fali czy kolor gdyż taka analiza daje rozkład gęstości energii względem częstotliwości/długości a nie tylko pomiar jednej długości per punkt. Nie to jest jednak istotą rozwiązania, bo i tak w końcu obraz trafi na monitor (3 składowe) albo papier (jak dobrze pójdzie kilkanaście składowych), a brak jakichkolwiek kolorowych filtrów optycznych na matrycy.
@Adameck
Ja uważam, że Foveon wciąż ma potencjał, tylko niech Sigma wejdzie w końcu ze swoimi korpusamiw jakiś system, bo ze swoimi kompaktami i lustrami w takich cenach to oni świata nie zawojują. Najbliżej jej do m4/3, w końcu jest jednym z współudziałowców m4/3, ale i specyfikacja bagnetu E jest otwarta.
Temperatura barwowa światła dziennego (w południe) jest ustalona na 5500K (przynajmniej w filmie i żarnikach lamp błyskowych). Do dzisiaj używam żarówek RDS imitujących światło dzienne na planach filmowych (kiedyś). Rynek matryc trochę przypomina rynek silników do aut, albo procesorów w IT.Wszystko wychodzi "w praniu", bo fizyki/optyki softem się nie oszuka, ale dalszy rozwój tego elementu będzie nieustanny,co jest chyba dobre dla Nas-użytkowników. Dziś "wąskim gardłem" nie są matryce, tylko monitory i drukarki.
@czareks - jeden foton nie ma widma. Ma energię (długość fali). Więc jeśli napisałem, że każdy piksel będzie rejestrował zarówno ilość fotonów jak i ich długości fali, to oznacza że wynikiem sumarycznym całej ekspozycji będzie właśnie widmo w każdym pikselu. Nie musiałem przy tym używać trudnych wyrazów :)
A może tak powrót do "rubinowskiego" układu delta? Sześciokąty zawierają mniej martwej strefy niż kwadraty przez co i czułość matryc by wzrosła.
@Amba Sador - monitory faktycznie mają ograniczenia, ale dzisiejsze drukarki zdecydowanie potrafią odwzorować więcej niż jest w stanie zarejestrować jakakolwiek współczesna matryca, weź pod uwagę np. szumy czy DR.
@Arek
No tak, ale vdcmike pisał o świetle, nie o fotonie :-) link vs link Więc nie wiem, czy trzeba było go poprawiać ;-) Zresztą, transformata Fouriera to koncept chyba jednak prostszy niż różne (przynajmniej w ujęciu historycznym) teorie na temat natury światła, promieniowania, fotonów, etc.
PS Ja bym chyba pisał o \emph{liczbie}, nie \emph{ilości}, fotonów.
handlowiecupc | 2014-01-23 15:21:0A może tak powrót do "rubinowskiego" układu delta? Sześciokąty zawierają mniej martwej strefy niż kwadraty przez co i czułość matryc by wzrosła.
To tez Fuji pierwsze wprowadzila w takim plaskim kompakcie 15 lat temu
Niby jasne, że foton nie ma widma, ale jeśli jego energia w 100% nie jest możliwa do określenia to jakieś "widmo prawdopodobieństwa" posiada:-)