هنر نیوز - تکنولوژی سنسور Super CCD EXR فوجی

سنسور‌های دارای تکنولوژی Super CCD EXR، در ادامه تکنولوژی Super CCD + فوجی است که این شرکت در 10 سال گذشته معرفی کرده و تو سعه داده است.
سیستم EXR از دو جهت با اکثر سنسورهای مرسوم متفاوت است. اولین تفاوت این است که الگوی آرایش فتوسایت‌ها متفاوت است (اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، آرایش فیلترهای رنگی فتودیودها با سایر سنسورها متفاوت است). الگوی جدید به این معنی است که بر خلاف سنسورهای مرسوم، همیشه دو فتوسایت مجاور هم با همان رنگ وجود دارد. تفاوت دوم در نحوه قرایت اطلاعات سنسور است که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

الگوی "بایر" که در سنسورهای بیشتر دوربین‌های دیجیتال فعلی استفاده می‌شود.

آرایش فیلتر رنگی سنسورهای Super CCD EXR فوجی

مزیت این آرایش زمانی آشکار می‌شود که بخواهیم به منظور افزایش حساسیت، اطلاعات چهار پیکسل یا بیشتر را به عنوان یک پیکسل بزرگ یا " سوپر پیکسل"‌با هم ترکیب کنیم (به این کار اصطلاحا pixel-binning یا "ترکیب پیکسل" می‌گویند که در تصاویر بالا به صورت ناحیه روشن‌تر نشان داده شده است). انجام این کار با سنسور "بایر" منجر به از دست دادن شدید رزولوشن می‌شود (بخاطر این که برای جلوگیری از مشکلات رنگی ناشی از ترکیب کردن چند سلول با رنگ‌های مختلف، مجبور به مات کردن تصویر هستیم). EXR برای ترکیب پیکسل‌ها تنها دو پیکسل با رنگ یکسان را ترکیب می‌کند (به جای 4 پیکسل یا بیشتر)، هر چند در این روش افزایش حساسیت کمتر است (بخاطر استفاده از سلول کمتر)، اما در عوض افت رزولوشن نیز تا حد قابل ملاحظه‌ای کمتر است.

در الگوی "بایر"، نزدیکترین فتوسایت با رنگ یکسان حداقل به اندازه عرض یک پیکسل دور است.

در آرایش EXR همیشه یک فتوسایت مجاور با همان رنگ قرار دارد.

در آرایش پیکسلی EXR همیشه یک فتوسایت همرنگ در مجاورت پیکسل قرار دارد که امکان می دهد اطلاعات سلول همسایه بدون ایجاد مشکلات رنگی شدید (موجی شدن تصویر که در آرایش "بایر" دیده می‌شود) با هم ادغام شود. برای حذف این مشکلات رنگی در آرایش "بایر"، باید تصویر را کمی مات کنیم که باعث می‌شود بخش زیادی از جزئیات تصویر از بین برود. این سنسور برای اولین بار در دوربین جدید فوجی به نام F200 EXR استفاده شده است. این آرایش همراه با تغییراتی در نحوه استفاده از سنسور، به F200 EXR امکان می‌دهد که سه رویه را برای ثبت تصویر در پیش بگیرد:

مد HR
مد رزولوشن بالا (High Resolution) که در بیشتر حالات استفاده می‌شود حالت عادی شبیه به تمام دوربین‌های دیگر است. در این حالت دوربین از خاصیت EXR خود استفاده نمی‌کند. اما اگر نور کافی باشد و دوربین بتواند خروجی تصویر مناسبی داشته باشد، در حالت HR نیز می‌تواند از مد EXR استفاده کند.

مد SN
در شرایط نور کم، دوربین می‌تواند از مد SN استفاده کند که از آرایش فیلتر رنگی طراحی شده برای ترکیب پیکسلی بهره می‌گیرد. از آنجا که بیشتر نویز تصویر به صورت اتفاقی شکل می‌گیرد، ترکیب نتایج دو فتوسایت باعث می‌شود که میزان نویز متعادل‌تر شود. بنابر این هدف مد SN، بهبود نسبت سیگنال به نویز، با استفاده از یک تصویر 6 مگاپیکسلی حاصل ترکیب پیکسلی از یک سنسور 12 مگاپیکسلی است.

مد DR
سنسور EXR کاری بیش از ترکیب پیکسلی انجام می‌دهد. مدار زیرساخت سنسور دو کانال قرائت داده دارد که اطلاعاتشان را از ردیف‌های مختلف سنسور دریافت می‌کنند. در نتیجه این سنسور می‌تواند همانند دو سنسور لابلای هم عمل کند که برای هر نیمه از فتوسایت‌ها دارای زمان نوردهی متفاوتی باشد. با این کار نصف فتوسایت‌ها می‌تواند به صورت عمدی با زمان نوردهی کمتر عکاسی کند تا مناطق روشن‌تر تصویر را بخوبی ثبت کند. بعدا می توان این اطلاعات بدست آمده برای مناطق روشن‌تر تصویر را با خروجی بقیه سلول‌ها که با زمان مناسب نوردهی شده ترکیب کرد و دوباره با استفاده از خاصیت همجواری رنگ‌های یکسان، به تصویری با محدوده دینامیکی بالا رسید.

سنسور EXR می تواند نیمی از فتوسایت‌ها را که به صورت روشن نشان داده شده، زمان کمتری نسبت به بقیه نوردهی کند. این کار با خواندن اطلاعات این سلول‌ها قبل از پایان زمان نوردهی عادی انجام می‌شود. آرایش فیلتر‌های رنگی باعث می‌شود که بتوان سلول‌ها را به صورت جفتی با هم ترکیب کرد.

این تکنولوژی‌ها می‌تواند نوید بخش این باشد که بعضی از نقایص دوربین‌های فشرده که سنسور‌های کوچک دارند قابل رفع است. البته، این مدهای اضافه سنسور به این معنی است که پردازش تصویری اضافه‌ و غیرمعمولی مورد نیاز است که فعلا امکان ارائه خروجی تصویر RAW را از شرکت فوجی سلب کرده است.

منبع ‌: www.akkasee.com