Сердце цифровой фотокамеры: ПЗС-матрица доля пятая

Большинство мероприятий, предпринимаемых для улучшения качества изображения, представляют собой длительный, кропотливый и малопонятный для неискушённого наблюдателя процесс. Повышение чистоты материала, сокращение механических допусков при монтаже - всё это звучит тоскливо и не может употребляться для шумной рекламной кампании. А вот употребление понятных для всех иллюстраций во что бы то ни стало привлечёт живое внимание.

Ромб вместо квадрата

Истории любительской цифровой фототехники известны модели, у которых число строк и столбцов матрицы меньше, чем горизонтальное и вертикальное позволение файла со снимком. Дело в том, что при малом количестве элементов ПЗС-матрицы производители прибегают к рекламному трюку, указывая интерполированное разрешение. При этом изображение "растягивается" по вертикали и горизонтали, а недостающие точки рассчитываются при помощи математических алгоритмов. Разумеется, свойство изображения при этом ниже, чем при съёмке матрицей с больше высоким разрешением, помимо того, такое же "улучшение" снимка может быть достигнуто при обработке снимка на компьютере с помощью соответствующего программного обеспечения. Таким образом, необходимо проводить чёткую граница между разрешением ПЗС-матрицы и разрешением снимка. Настоящее качество обеспечивается только реальными столбцами и строками.

В 2000 году компанией FujiFilm была разработана SuperCCD - ПЗС-матрица, пиксели которой имели не стандартную прямоугольную, а восьмиугольную форму.

Расположение пикселей кроме того было необычным: два зелёных, синий и алый элементы матрицы находились внутри повернутого на 45 квадрата. Количество столбцов задавалось пикселями в левом и правом углах, а численность строк - в верхнем и нижнем углах данного квадрата. При этом электроды переноса заряда в некотором роде "обтекали" светочувствительные области, позволяя совершить их более крупными и чувствительными к свету.

Разумеется, в цифровом изображении такое расположение точек невозможно, оттого необходимо "повернуть" на 45 любой из квадратов. По заявлениям FujiFilm, после этого выполненного программным обеспечением камеры "поворота" образуются "дополнительные" столбцы и строки. Правда, при этом замалчивалось, что образовывались они только за счёт интерполяции, а сам факт преобразования преподносился как удвоение вертикального и горизонтального разрешения матрицы.

Единственная ситуация, при которой превосходство структуры SuperCCD бесспорно, возникает тогда, когда изображение, формируемое объективом, содержит сурово горизонтальные либо вертикальные линии с шагом, меньшим, чем пространство между строками либо столбцами "классической" матрицы. Впрочем, и в этом случае эти линии будут надвое состоять из интерполированных точек.

Зато диагональные линии настолько же частого шага "классическая" матрица обнаружит, а SuperCCD пропустит, хотя аккурат из них по большей части состоят реальные объекты. Однако тестовые таблицы содержат как раз горизонтальные и вертикальные сетки, да и человеческое зрение активнее реагирует как раз на такие линии.

Чтобы определить, обеспечивает ли "хитрое" расположение пикселей SuperCCD двукратный увеличение разрешения, автором статьи при тестировании шестимегапиксельной фотокамеры FujiFilm FinePix S7000 Zoom был проведён немудрёный эксперимент. Напротив объектива была расположена коробка со штрихкодом, при этом дистанция съёмки подбиралась таким образом, чтобы при "12-мегапиксельном" снимке полученное изображение было на пределе различения деталей. Затем при тех же самых параметрах съёмки дозволение кадра было изменено до "шестимегапиксельного", а полученная фотография была "растянута" в программе Adobe Photoshop до размеров "12-мегапиксельного" изображения. В результате выяснилось, что при всем желании о двукратном росте разрешения гутарить нельзя.

Однако повышение чувствительности SuperCCD было очевидным при тестировании камер одинакового года выпуска. В этом случае при последовательном повышении эквивалентной чувствительности фотоаппараты FujiFilm неизменно начинали "шуметь" броско позже, чем их конкуренты с классическими ПЗС-матрицами.

Следует отметить, что с 2005 года FujiFilm отказалась от использования интерполированного разрешения в камерах, оснащённых матрицей SuperCCD. В частности, появившаяся в феврале того года модель FinePix F10 оснащалась сенсором из 6,3 миллиона элементов, и максимальное разрешение снимков (2848x2136) всецело соответствовало количеству пикселей матрицы.

Тем не менее в 2006 году "дурному примеру" FujiFilm последовал самый крупный производитель ПЗС-матриц - концерн Sony. Новинка, КМОП-матрица под кодовым названием ClearVid, также имела диагональное расположение элементов, однако, в различие от серии SuperCCD, пиксели были не октагональными, а ромбическими, в виде развёрнутого на 45 квадрата. Как и в случае с матрицами FujiFilm, маркетинговый отдел Sony прилагал все усилия, чтобы сагитировать потенциальных покупателей в "возросшем разрешении" нового сенсора.

Отличалась и "раскраска" новой матрицы - на каждую пару "синий пиксель + алый пиксель" приходилось не два, а шесть зелёных пикселей. Такой вариант "раскраски", по замыслу разработчиков, должен снабжать большую чувствительность матрицы. Памятуя о проблемах с восстановлением цвета, постигших разработчиков первой цифровой зеркалки Kodak DSC-100 (её соотношение цветов светофильтров было таким же), создатели ClearVid постарались более равномерно распределить синие и красные пиксели по зелёному фону.

Прошедший год показал, что КМОП-матрицы ClearVid используются только в видеотехнике Sony, а в цифровых фотоаппаратах этой фирмы продолжают использоваться "классические" пиксели.

Keywords: