Technika: Super CCD EXR

Super CCD existuje už v osmi generacích od roku 2000, tehdy jsme zde o něm psali poprvé a info doplnili o tři roky později. Připomenu, že princip super CCD je založen na poznatku, že lidské oko citlivěji vnímá vertikály a horizontály, než diagonály (tedy svislice a „vodorovnice“ spíše než úhlopříčky). Proto je struktura CCD oproti tradičnímu řešení posunuta o 45stupňů.

V roce 2003 byl představen Super CCD SR s dvěma fotodiodami na buňku, jak je patrný z obrázku zde vpravo. Na obrázku je dobře vidět voštinové uspořádání buněk – oproti tradičnímu, které je pravoúhlé (jako na př. šachovnice).
Všichni víme, že vývoj posledních let směřuje k extrémně vysokému počtu megapixel a tudíž i k extrémní miniaturizaci. Ostatně i čip použitá v přístroji FinePix F200EXR je dvanáctimegový. Nejeden komentátor – včetně mne – poukazuje na to, že pro praxi by daleko užitečnější než „zbytečně“ velký počet mikrodiod bylo takové řešení, které by přineslo větší dynamický rozsah a vyšší citlivost při zachování kresby a omezení šumu. Právě na to míří nový snímač Fujifilmu.
Jeden z principů nového čipu je nové uspořádání barevných filtrů. Připomenu princip vytváření barevného obrazu (podrobněji zde v článku z roku 1999): samotné fotodiody „nevidí“ barvu, ty jen převádějí energii světelnou na elektrický náboj. Barevná informace vzniká tak, že světlo prochází barevnými filtry, typicky červeným, zeleným a modrým. Při dalším zpracování informace dochází k demozaikování nebo též interpolaci (dávám přednost prvnímu termínu, ale „úředně schválený“ je i ten druhý). Schema je vidět na následující ukázce:

Vlevo je tradiční uspořádání: střídají se filtry červený, zelený a modrý. Jsou ve čtvercích, přičemž zelených je dvakrát víc než červených a než modrých – bylo to stanoveno takto proto, že lidské oko vnímá nejvíce zelených odstínů.

Vlevo je uspořádání čipu EXR. Zelených filtrů je opět dvojnásobek, avšak všechny jsou zdvojené. Z toho logicky plyne, že dvě sousední fotodiody kryté stejně barevným filtrem získají prakticky totožný náboj. Jelikož mají totožný zisk světla, eventuální rozdíl v náboji musí být šum a ten se tudíž relativně snadno odstraní, odečte.

Už dlouho se používá tzv. binning, tedy zdvojování pixelů: mnoho přístrojů nabízí vysoké ISO, avšak při menším rozlišení. Zde je schema, jak ho zveřejnil Fujifilm:

Nový způsob binningu, umožněný jiným rozložením filtrů, vypadá takto – opět materiál Fujifilmu:

Na jiném schematu to Fujifilm vysvětluje takto:

UI zde je pěkně vidět, že „jednotlivých pixelů“ je polovička, ale jsou větší, tudíž „spojenými silami“ zpracovávají efektivněji světlo. Dva malé pixely „bok po boku“ fungují jako jeden velký.

Automatika přístroje je tedy schopna přepnout z jednoho módu na druhý. Přirozeně, bude třeba si vše prověřit v praxi. Fujifilm v minulosti měl někdy konflikty s odbornou veřejností kvůli reálným počtům pixelů (jako dnes Foveon). Podle logiky tohoto schematu „vysoce citlivý“ režim redukuje 12megový CCD na 6 megový. Ne snad, že bych proti 6 Mpx něco měl! Lépe 6 Mpx s vysokým ISO bez velkého šumu, než zašuměné 12 Mpx. Ale jak říkám, uvidíme, jak se bude přístroj chovat.

Dynamický rozsah
Dynamický rozsah by měl být pořešen ještě lépe, než to dělá SR Super CCD. Fujifilm také poskytl schema, ale to je mi méně pochopitelné, než jsou ta předchozí:

Ze schematu vyplývá, že jsou pořízeny dva dílčí snímky (jako při metodě HDR), jeden s vyšší, druhý s nižší citlivostí a z těch dvou pak vznikne jeden složený (fakticky HDR) snímek. Není mi ale jasné, jak se dosáhne té vyšší a nižší citlivosti, zdali vyšší s binningem (tedy 6 mpx) a nižší bez (12 Mpx? Ale jak by pak vznikl HDR? Interpolací 6 Mpx na 12 Mpx?). Toto jsou nejasnosti a věřme, že budoucnost přinese odpověď. Každopádně je třeba vítat každou inovaci vedoucí k vyšší citlivosti a většímu dynamickému rozsahu, jakož i redukci šumu bez omezení kresby. Nový přístroj tedy budeme s napětím očekávat.

Super CCD existuje už v osmi generacích od roku 2000, tehdy jsme zde o něm psali poprvé a info doplnili o tři roky později. Připomenu, že princip super CCD je založen na poznatku, že lidské oko citlivěji vnímá vertikály a horizontály, než diagonály (tedy svislice a „vodorovnice“ spíše než úhlopříčky). Proto je struktura CCD oproti tradičnímu řešení posunuta o 45stupňů.

V roce 2003 byl představen Super CCD SR s dvěma fotodiodami na buňku, jak je patrný z obrázku zde vpravo. Na obrázku je dobře vidět voštinové uspořádání buněk – oproti tradičnímu, které je pravoúhlé (jako na př. šachovnice).
Všichni víme, že vývoj posledních let směřuje k extrémně vysokému počtu megapixel a tudíž i k extrémní miniaturizaci. Ostatně i čip použitá v přístroji FinePix F200EXR je dvanáctimegový. Nejeden komentátor – včetně mne – poukazuje na to, že pro praxi by daleko užitečnější než „zbytečně“ velký počet mikrodiod bylo takové řešení, které by přineslo větší dynamický rozsah a vyšší citlivost při zachování kresby a omezení šumu. Právě na to míří nový snímač Fujifilmu.
Jeden z principů nového čipu je nové uspořádání barevných filtrů. Připomenu princip vytváření barevného obrazu (podrobněji zde v článku z roku 1999): samotné fotodiody „nevidí“ barvu, ty jen převádějí energii světelnou na elektrický náboj. Barevná informace vzniká tak, že světlo prochází barevnými filtry, typicky červeným, zeleným a modrým. Při dalším zpracování informace dochází k demozaikování nebo též interpolaci (dávám přednost prvnímu termínu, ale „úředně schválený“ je i ten druhý). Schema je vidět na následující ukázce:

Vlevo je tradiční uspořádání: střídají se filtry červený, zelený a modrý. Jsou ve čtvercích, přičemž zelených je dvakrát víc než červených a než modrých – bylo to stanoveno takto proto, že lidské oko vnímá nejvíce zelených odstínů.

Vlevo je uspořádání čipu EXR. Zelených filtrů je opět dvojnásobek, avšak všechny jsou zdvojené. Z toho logicky plyne, že dvě sousední fotodiody kryté stejně barevným filtrem získají prakticky totožný náboj. Jelikož mají totožný zisk světla, eventuální rozdíl v náboji musí být šum a ten se tudíž relativně snadno odstraní, odečte.

Už dlouho se používá tzv. binning, tedy zdvojování pixelů: mnoho přístrojů nabízí vysoké ISO, avšak při menším rozlišení. Zde je schema, jak ho zveřejnil Fujifilm:

Nový způsob binningu, umožněný jiným rozložením filtrů, vypadá takto – opět materiál Fujifilmu:

Na jiném schematu to Fujifilm vysvětluje takto:

UI zde je pěkně vidět, že „jednotlivých pixelů“ je polovička, ale jsou větší, tudíž „spojenými silami“ zpracovávají efektivněji světlo. Dva malé pixely „bok po boku“ fungují jako jeden velký.

Automatika přístroje je tedy schopna přepnout z jednoho módu na druhý. Přirozeně, bude třeba si vše prověřit v praxi. Fujifilm v minulosti měl někdy konflikty s odbornou veřejností kvůli reálným počtům pixelů (jako dnes Foveon). Podle logiky tohoto schematu „vysoce citlivý“ režim redukuje 12megový CCD na 6 megový. Ne snad, že bych proti 6 Mpx něco měl! Lépe 6 Mpx s vysokým ISO bez velkého šumu, než zašuměné 12 Mpx. Ale jak říkám, uvidíme, jak se bude přístroj chovat.

Dynamický rozsah
Dynamický rozsah by měl být pořešen ještě lépe, než to dělá SR Super CCD. Fujifilm také poskytl schema, ale to je mi méně pochopitelné, než jsou ta předchozí:

Ze schematu vyplývá, že jsou pořízeny dva dílčí snímky (jako při metodě HDR), jeden s vyšší, druhý s nižší citlivostí a z těch dvou pak vznikne jeden složený (fakticky HDR) snímek. Není mi ale jasné, jak se dosáhne té vyšší a nižší citlivosti, zdali vyšší s binningem (tedy 6 mpx) a nižší bez (12 Mpx? Ale jak by pak vznikl HDR? Interpolací 6 Mpx na 12 Mpx?). Toto jsou nejasnosti a věřme, že budoucnost přinese odpověď. Každopádně je třeba vítat každou inovaci vedoucí k vyšší citlivosti a většímu dynamickému rozsahu, jakož i redukci šumu bez omezení kresby. Nový přístroj tedy budeme s napětím očekávat.