Sensors (De)Mystified (Hasselblad, Canon, Nikon, FourThirds, P&S)

[Knight Palm]

Varje digitalt fotograferande amatör kanske förr eller senare funderar på vad det är för ljussamlande sensor som sitter i ens kamera, samt vilka parametrar som den styr för slutresultatet i den fångade bilden. Det finns ett otal foto-siter, med Fotosidan inräknad som mer eller mindre framgångsrikt dryftat detta.

Här nedan har jag ritat upp och överlagrat ett antal populära storlekar på sensorer. Vi kan se att sidförhållandet 4:3 används av alla för digitalt nykonstruerade system, såsom dels för extremen Hasselblad H2D samt även för de minsta P&S sensorerna. Naturligtvis som namnet antyder så är även FourThirds standarden inkluderad.

Existerande sensorstorlekar
Legacy-systemen från Canon, Nikon, Minolta och Pentax använder sidförhållandet 3:2. DSLR-dominerande Canon kör ett trippel-race med sina sensorer i dagsläget, dock med spekulationer om den ovissa framtiden för APS-H (FUD?). Gapet mellan APS-C och 35mm Full-Frame skulle bli stort om APS-H försvann. Även utrymmet mellan 35mm Full-Frame och upp till Hasselblad H2D torde kunna ge plats åt ytterligare en sensorstorlek. Om den digitalt anpassade FourThirds standarden försvann, (mycket FUD har spridits om detta också), så skulle gapet mellan APS-C och P&S bli väldigt stort.

Som sagt, i egenskap av sin marknadsdominerande ställning så kan Canon alltid köra sitt race med egenutvecklade sensorer, medan den likaledes Legacy-tyngda trion med Nikon, Konica-Minolta och Pentax är hänvisade till leverantörer på den öppna marknaden eller via de nya partnerskapen med olika halvledartillverkare. FourThirds anhängarna är inte heller bundna till de nuvarande Kodak-sensorerna, utan nya sensorleverantörer uppges vara möjliga. Undrar just vad Panasonic kommer att använda för sensorer i sina kommande DSLR?

Medan Kodak är starka på stora CCD sensorer, kan man undra hur stora CMOS sensorerna kan göras med acceptabelt tillverkningsutfall. Canon imponerar verkligen med att ekonomiskt kunna massproducera dessa i storleken 35mm Full-Frame. Om kostnaden för sensorn stiger kanske exponentiellt med storleken, så drar en stor sensor även upp kostnaden för hela systemet, speciellt beträffande optiken, men även hanteringen av de mycket stora bildfilerna. Hungern efter bättre upplösning är omättlig för vissa applikationer, medan för stora konsumentgrupper räcker upplösningen hos en avancerad P&S gott och väl. Med en rimlig storlek på sensorn, blir kostnaden på hela systemet och kringutrustningen mer hanterbar. Man kan därför ställa frågan om vi kommer att få se fler sensorstorlekar i området upp emot Hasselblads areor, eller om nya sensorer för storlekar ner mot 2/3" blir populära.

ultracompact consumer-oriented SLRs
Nyligen annonserade Olympus kameradivision att med mer fokus på DSLR som idag bara utgör 3% av den egna kamera- och optik-försäljningen, att inom 3 år öka denna till 20%, samt inom 5 år DSLR kunna utgöra 30% av försäljningen. Efterfrågan på den nya marknaden för "ultracompact consumer-oriented SLRs" anser sig Olympus vara väl positionerade på att möta, genom att man redan har en konkurrenskraftig sensor-storlek i och med det egna patenterade 4/3-Systemet.

Vilka andra aktörer kommer att satsa på det nu förutspådda och starkt växande segmentet av "ultrakompakta SLR"?
Förmodligen dels Olympus partner Panasonic, dels Konica-Minolta med partnern Sony, samt Pentax med partnern Samsung. Frågan är då om inte APS-C formatet är alldeles för stort för detta segment, samt om den ännu mindre sensorstorleken 2/3" räcker till för konkurrenskraftiga prestanda? Kanske introduceras för detta segment en ny sensorstorlek med variabelt sidförhållande mellan 16:9 och 3:2 i storleken under 4/3-Systemet? Vem kommer först med en sådan ny sensorstorlek? Nikon, Canon eller någon av de två parhästarna Konica-Minolta & Sony eller Pentax & Samsung? Vilka har vi inte nämnt? Kodak, Fuji, Leica, Sigma?

16:9, HDTV och WUSB
Populära längd/bredd format förutom 4:3 och 3:2 är även videoformatet 16:9. Ur optiskt perspektiv, torde det vara betydligt enklare att konstruera kompakta och högpresterande optiska system för sidförhållandet 1:1, än för 16:9. Har någon kanske sett optik med en frontlins utformad som en superellips? Alla historiskt belastade DSLR system kör idag 3:2, medan de nya systemen såsom Hasselblad och Olympus använder 4:3 sidförhållandet, för vilket det senare torde vara enklare att konstruera optik med färre kompromisser.

En sensor i 16:9 formatet har tidigare i år introducerats för digitala kompaktkameror i Panasonic Lumix DMC-LX1, samt nyligen i Leica D-LUX 2. Om vi får se det populära sidförhållandet 16:9 i kommande ultrakompakta SLR, så öppnas på sikt nya möjligheter till videoklipp anpassade till HDTV, förutsatt att man klarar av den resurskrävande kodningen till antingen 720p (progressive-scan 1280x720) eller till 1080i (interlaced 1920x1080). Mycket troligt är att de kommande ultrakompakta SLR även kommer att förses med Wireless USB. WUSB, baserad på tekniken UWB, kommer att bli billigare än Wi-Fi 802.11b/g/n, men inte så billig som Bluetooth, samt att ha den snabbaste bithastigheten av de alla över korta avstånd. Just digitala kameror förutspås vara en av de tidigaste applikationerna där WUSB kommer att implementeras, för anslutning till massminnen, PC, och skrivare. Det vore inte förvånande om vi redan vid nästa års PMA i Orlando 28/2-1/3 hör talas om tillämpningar baserade på UWB (Wireless USB, MBOA) för kameror.

Sökarbilden
Nackdelen med små sensorer är att sökarbilden blir i motsvarande grad mindre. För hur små sensorer kan man praktiskt göra optiska sökare ? Vänder man på steken, kan man istället fråga om trenden med elektroniska sökare som funnits i kameror med sensorstorleken 2/3" och nu introduceras i det större APS-C formatet med Sony Cyber-shot DSC-R1 kommer att ta över ?

I nedanstående figur har jag ritat upp ett antal överlagrade rektanglar visande på olika populära sensorstorlekar och dess inherenta inverkan på sökarbildens storlek. Den svarta rektangeln illustrerar en 20% ökning av sökarbilden för en E-1, vilken ju har 100% sensortäckning, och som hypotetiskt skulle erhållas om den nya ögonmusslan ME-1 används. ME-1 är dock anpassad för E-300 och E-500, men inte för E-1.

Ref:

• ME-1 Ögonmussla med förstoring för E-300 & E-500

P.S: Tänkvärt på Fotosidan

Shakespear:
Upp stiga orden, tanken stilla så, ord utan mening, himlen aldrig når.

Wittgenstein:
Det som kan sägas alls, kan sägas tydligt.

 

[Knight Palm]

Nikon QV-1000C (bortglömd DSLR med 2/3" sensor?)

Nikon tog redan 1988 fram en DSLR med en ny bajonett och nya utbytbara objektiv för en monokrom 380 kPix CCD-sensor i storleken 2/3", samma storlek som senare i Olympus E-10 och E-20. De ljusstarka tillhörande zoom objektiven QV Nikkor 10-40mm/f1.4 och 11-120mm/f2.0 i motsvarande 35mm format blir 40-160mm/f1.4 samt 44-480mm/f2.0. Via en adapter QM-100 kunde Nikon F linser monteras. Prismasökaren verkar mycket stor i proportionerna.

Om vi kommer att se en framtid för ultrakompakta och konsumentinriktade DSLR, kommer de då att ha så små sensorer som 2/3"? Eller kommer vi att se en ny storlek mellan denna och 4/3-standarden?

Ref:

• Nikon History Part 16 : "Nikon QV-1000C" 'Unlucky' cousins
• 4/3rds System, where Nikon would have gone? (från dpreview forum)

 

[Knight Palm]

Lite repetition om sensorer skadar inte

Ref:
Digital Photo Pro - All About Image Sensors

 

[Knight Palm]

Unik sensor med pixel binning: 1>1, 2>1, 4>1, 16>1

På en konferens för bl.a astronomiska sensorer i slutet av förra året presenterades också en nyhet från Kodak, som kommer med en ny sensor någon gång under 2007, denna gång av typen interline CCD, Kodak KAI-10100.

• 10.1 Million Pixels
• 3648 x 2760 @ 4.75µ
• 1000X blooming suppression
• Unique features: Color binning (1>1, 2>1, 4>1, 16>1)
• Estimated release late 2007

Denna nya sensor har en unik förmåga som inte tidigare funnits hos Kodaks KAI-sensorer, nämligen pixel binning. Jag har länkat till konferens-presentationen, där man på s.11 kan se att 4 olika upplösningar kan erhållas. Helt nya möjligheter uppenbaras, eftersom med dessa superpixlar kan både framerate och ISO performance väsentligt förbättras än om antalet pixlar vore statiskt. I ett läge erhålles asymmetriska pixlar, vilket tidigare även har använts i Nikon D1x, som med dubbelt så hög upplösning i horisontalled totalt hade en 5.4Mpix CCD.

Electronic shuttering tillsammans med Live Preview Video som Interline-tekniken medför, ger denna nya sensor många nya möjligheter som vi ännu inte sett mycket av i kommersiella DSLR.

Det första vi förmodligen har sett av denna nya sensor är i Olympus E-400, även om i den modellen den nya sensorns alla möjligheter till bättre dynamiskt omfång inte är utnyttjade fullt ut. PMA2007 bör ge ytterligare svar på dessa spekulationer. Förmodligen kommer vi även att se nya kameror med sensorer från Matsushita/Panasonic, men dessa utav typen Maicovicon™ N-MOS.

Megapixels   Array    Binning  Pixel Size [µm]
==============================================
  10.68    3760x2840    1x1     4.75x4.75 
   5.34    3760x1420    1x2     4.75x9.50 
   2.67    1880x1420    2x2     9.50x9.50 
   0.67     940x710     4x4     19.0x19.0

Ref:

• Kodak Interline CCD
• SBIG's New Product Power Point Presentation at AIC

 

[u66lan]

Myckte intressant läsning, uppskattar verkligen din gedigna forskning inom Olympuskretsarna. Jag tror till stor del att Olympus DSLR-framtid hänger på den kommande mässan i Las Vegas. De skall ju visa upp sin kommande proffisionella (yrkes?)kamera. Om denna kamera får lite fina egenskaper kan de mycket väl vara med och slåss i täten. T.ex. Live-Preview, ledad skärm, mindre brus på höga ISO-värden, större sökare. Då snackar vi en revolution. Jag ångrar mig inte ett dugg att jag valde Olympus som Digital DSLR märke, 4:3 har en bra framtid framför sig.

 

[Knight Palm]

Sensor spekulationer för Nikon, Contax, Kodak, Panasonic, m.fl.

Om vi nu skulle ta den här nya sensorn från Kodak, KAI-10100 med 10.1 Mpix, samt designa om den till storleken av bildrutan för 135-film, så skulle antalet MegaPixlar hamna på 36[Mpix]. Genom dess unika möjlighet till pixel binning, skulle det resultera i följande tal: 18Mpix (2>1), 9Mpix (4>1) och 2.25Mpix (16>1). Med dessa superpixlar samt med Electronic shuttering så möjliggörs både höghastighetsfoto samt videoupptag.

Är detta en sensor-möjlighet för en kommande kamera med 35mm sensor från Nikon kanske? Eller är de trogna fabrikanten Sony när det gäller val av sensorer, samt väljer då att möta Canon på samma bana, dvs med samma CMOS-teknik. En annan fråga är om Nikon väljer att modifiera/förstora sin bajonett eller inte.

Om jag minns rätt så använde Kodak den befintliga Nikon-bajonetten till sin Professional DCS Pro SLR/n kamera, då de klämde in en 35mm sensor i ett Nikon-hus.

Om det var möjligt då, så visst skulle det även vara möjligt nu att klämma in en 35mm sensor innanför en Four-Thirds-bajonett, som jag tror är aningen större än Nikon-fattningen? Jag är dock tveksam till att Olympus själva skulle lansera en sådan produkt.

Kamera-bajonetter är dock hårdvaluta, såväl som infrastrukturen runt denna med elektriska kopplingar för styrning av bländare, fokus och zoom. Det finns en joker i leken, nämligen Contax N mount, som likt både Canon, Minolta och Olympus tog fram en helt ny fattning. I dagsläget är det bara Nikon som håller kvar vid sin F-mount, samt Pentax där deras K-bajonett liknar en schweizerost för att få plats med alla vidareutvecklingar av densamma. Contax N-fattningen har även kopplingar mot 645 MF. I dagsläget är det endast Canon som erbjuder större sensorer än APS-C för sin fattning, nämligen både APS-H och 35mm.

Beträffande Sony, som köpt på sig Konica-Minolta fattningen, så torde även de gå på Canons linje och erbjuda 35mm sensorer i denna fattning. Svårare är att sia om Pentax väg att gå vidare med en större sensor i sina gamla K-bajonett. Om utvecklingen av sensorer, såsom Kodak visade med sin KAF-10500 CCD i Leica M8, så kanske det är möjligt någon gång i framtiden. Intressantast är dock att studera vilka alternativ som Nikon har. Med en bajonett som introducerades för snart 50 år sedan (1959), så kan man kanske undra om det är orsaken till att Nikon ännu inte lanserat kameror med större sensorer än ASP-C, eller för DX-formatet som de själva kallar det.

Med den marknadsposition som Nikon har, så torde de själva kunna utveckla ett eget alternativ till Canons modeller med större sensorer. Antingen krämar man max ur sin antika F-mount, vilket skulle kunna innebära, dels en sensor i samma storlek som hos en Leica M8, eller om sensorutvecklingen tillåter, upp emot storleken 35mm. Det blir ett "Mee too" scenario, där Nikon direkt kommer att jämföras mot Canons tidigare utveckling på detta område.

Ett annat alternativ vore, om flera aktörer kunde gå samman och enas om ett nytt format, en ny standard, och en ny fattning. Eftersom Canon redan har flera produkter för både APS-H och 35mm, så är det tveksamt om de skulle stödja ett sådant parallellt initiativ om det bara handlade om 35mm storlek på sensorn. Därför, likt Olympus som gjorde ett radikalsnitt och utvecklade en ny standard, skulle även en ny sensorstorlek kunna definieras upp, vilken skulle bli väsentligt bättre än det gamla historetyngda 135-formatet som Canon idag nu använder. Det är tillverkningsutfall och volym som gäller, vilket ger ett incitament för att ta fram en standard för stora sensorer som fundamentalt. Canons pionjärmässiga erfarenheter skall här inte underskattas beträffande CMOS. Ur både tillverkningsmässiga såväl som optiska aspekter, så är ett mer kvadratiskt format att föredra, men att användarna av systemen kommer att efterfråga hela spännvidden från 1:1 till 16:9. För att anknyta till Four-Thirds standarden, som funnit den bästa ekonomiska modellen att sätta sidförhållandet till 4:3, så skulle en ny optimal sensorstorlek kunna introduceras, dvs mindre än Hasselblad H3D som har storleken 49.0x36.7 mm, men större än 135-film (24x36 mm).

Ett nytt sensorformat med sidförhållandet 4:3 och storleken 36x27 mm, är till arean (972/864)=1.125x större än det gamla 135-film formatet. Tar man fram en ny standard, måste den vara bättre och större än något tidigare, dels för att ge bättre ekonomiska fördelar, men även prestandamässigt optiskt sett.

Vilka skulle då kunna enas om en ny standard? Blir det hela surven mot Canon? Canon kanske skulle protestera emot att bilddiagonalen ökar från 43.27mm till 45mm, vilket kan bli knappt för optiskt eller sensor-stabiliserade system.

Som tidigare sagts, Contax har en egen moden bajonettfattning, Kodak har ingen egen, Leica har en 40 år gammal fattning, Panasonic har ingen egen, Olympus har en gammal OM från 1972 för 35mm film, Sigma har en egen men för liten i detta sammanhang, men som sagt den stora frågan är vilken väg Nikon väljer.

P.S: Varför visade Olympus även upp en gammal prototyp E-1RS på senaste Photokina, vilken hade en gammal OM fattning med extra kontakter. Var det bara kuriosa från ett gammalt nedlagt projekt för att man inte hade något annat att visa?

Ref:
Photokina 2006 - Dag III - fotosidan

 

[Knight Palm]

Komplettering med nya sensorstorlekar

Det har tidigare konstaterats att det funnits utrymme för ytterligare sensorstorlekar.

Tidigare i höst introducerade Leica sin M8, med en sensor i APS-H klassen, dvs större än APS-C men mindre än 135-film storleken.

Det har nu tillkommit ytterligare en sensorstorlek, i och med att Hasselblad lanserat sin H3D-31 31Mpixel kamera.

 

[Knight Palm]

Nya bildformat i antågande?

PMA07 var intressant ur den aspekten, att jag tycker Four Thirds stod för det mesta nya i gruppen DX/APS-C/Sigma-Foveon/Four-Thirds.

Är det kanske redan så, att det börjar bli för trångt i denna grupp, så att på japanskt maner, så söker man profilera sig för att samsas och överleva, istället för direkt marknadskonfrontation? I så fall, kanske Canon (1.3x) och Leica M8 (1.3x) mycket snart får sällskap av främst Nikon och Sony i detta större bildformat.

Eller försöker de sig på att göra någonting ännu bättre än 1.3x, för att inte mötas på samma bana igen? Jag tror det finns anledning att tro att både Nikon och Sony kommer att nyttja samma nya bildformat, eftersom just Sony är leverantör av sensorer till Nikon. Stora volymer på halvledarkomponenter är även nödvändigt ur prissynpunkt. I så fall, kanske Pentax blir ensam kvar på DX-formatet, men å andra sidan satsar de ju på 645 digitalt också?

 

[Anders Svensson]

Det förefaller rimligt att man bör kunna få plats med en 24x36 elektronisk sensor, om man tidigare fått den att fungera med en kemisk sensor?

All utvecklig av halvledarkretsar har hittills byggt på att man kunnat minska storleken med bibehållen prestanda. Här har vi eventuellt en intressant avvikelse från denna princip.

 

[macrobild]

pixel binning.
Kodaks sensor.
Vem skall ha den?

Med konventionellt bayerskt RGB färgfilter framför sensorn så förstår jag inte hur en superpixel kan skapas genom att slå samman flera pixlar? Med Foveon sensor så skulle det gå.

Sedan hur löser Kodak frågor som diffraktion/nerbländning/skärpedjup/detaljåtergivning, signal/brus, dynamiskt omfång om nu lilla enskilda pixelstorleken skulle användas i en större sensor = APS eller 24 x 36mm. Kodaks nya sensor verkar därför vara gjord för mindre kameror och vad det nu innebär..

Mikael

 

[KMZ2]

Beträffande kombinationen fattning och sensorstorlek så är resonemanget som vanligt ganska flummigt. En fattning som tidigare fungerat bra vid ett negativformat 24*36 mm torde rimligtvis fungera lika bra med en digital sensor med samma mått. Eller är det så att den digitala sensorn böjer ljuset på ett konstigt sätt? Knappast, då sensorn inte ändrar de optiska lagarna.

 

[Anders Svensson]

macrobild skrev:
pixel binning.
Kodaks sensor.
Vem skall ha den?

Med konventionellt bayerskt RGB färgfilter framför sensorn så förstår jag inte hur en superpixel kan skapas genom att slå samman flera pixlar? Med Foveon sensor så skulle det gå.

Sedan hur löser Kodak frågor som diffraktion/nerbländning/skärpedjup/detaljåtergivning, signal/brus, dynamiskt omfång om nu lilla enskilda pixelstorleken skulle användas i en större sensor = APS eller 24 x 36mm. Kodaks nya sensor verkar därför vara gjord för mindre kameror och vad det nu innebär..

Mikael

 

[Anders Svensson]

macrobild skrev:
pixel binning.
Kodaks sensor.
Vem skall ha den?

Med konventionellt bayerskt RGB färgfilter framför sensorn så förstår jag inte hur en superpixel kan skapas genom att slå samman flera pixlar? Med Foveon sensor så skulle det gå.

Sedan hur löser Kodak frågor som diffraktion/nerbländning/skärpedjup/detaljåtergivning, signal/brus, dynamiskt omfång om nu lilla enskilda pixelstorleken skulle användas i en större sensor = APS eller 24 x 36mm. Kodaks nya sensor verkar därför vara gjord för mindre kameror och vad det nu innebär..

Mikael

Pixel binning innebär att man kan använda en pixelgrupp (2-9 pixlar) som en enda pixel för att öka dynamiken. Problemet med dagens CCD-sensorer är inte att få tillräcklig upplösning (det får vi), utan att få bättre dynamik. Pixel binning (samverkande pixlar, superpixlar) är en teknik som ger denna möjlighet.

 

[Knight Palm]

KMZ2 skrev:
Beträffande kombinationen fattning och sensorstorlek så är resonemanget som vanligt ganska flummigt. En fattning som tidigare fungerat bra vid ett negativformat 24*36 mm torde rimligtvis fungera lika bra med en digital sensor med samma mått. Eller är det så att den digitala sensorn böjer ljuset på ett konstigt sätt? Knappast, då sensorn inte ändrar de optiska lagarna.

Jo, det var tänkt som en flumtråd, när jag startade den.

Olympus menar, att det infallande ljuset behöver falla in mot sensorn under en ganska flack vinkel. Annars, speciellt med vidvinkelobjektiv, får du vinjettering, viket inte var något problem på kemitiden med film.

Nu sent om sider, så har faktiskt Leica med sin M8, med hjälp av Kodak, faktiskt visat att även vidvinkelobjektiv kan användas, förutsatt att sensorn försetts med förskjutna mikrolinser, men att man inte lyckats greja att få plats med något AA (Anti Alias) filter, så helt och hållet har man inte lyckats lösa problemet.

För böja ljus gör man inte, förutsatt att man inte har tillgång till ett anisotropiskt dielektriskt medium, vilket t.ex. kan visas med Maxwells ekvationer.

Ref:

• Enhancing the linearity of light to enable image sensors to capture it more accurately

 

[Knight Palm]

Moores lag & lite OT

Anders Svensson (Anders Svensson) skrev: All utvecklig av halvledarkretsar har hittills byggt på att man kunnat minska storleken med bibehållen prestanda. Här har vi eventuellt en intressant avvikelse från denna princip.

Påståendet stämmer främst när det gäller digitala kretsar, där utvecklingen av de switchande komponenterna och deras förbindningr har kunnat göras mindre och därigenom snabbare, jmf Moores lag.

T.ex. i dagens integrerade kretsar M/S-ASIC, så samsas både analoga och digitala funktioner. Ser man historiskt på utvecklingen, så har ledarbredden för de digitala komponenterna kunnat krympas väsentligt, medan de analoga funktionerna fortfarande kräver i stort sett lika stor area som tidigare. Anledningen är att t.ex. de analoga RF-komponenternas funktion är beroende av vågutbredningen i mediet, vilket fortfarande är kisel.

T.ex. är en kondensators storlek i ett frekvensbetämmande nät på ett chip beroende av arean samt avståndet mellan
dess plattor. En önskad fördröjning hos en ledare kräver fortfarande en viss ledningslängd. Dessa parametrar förändras praktiskt taget inte vid olika process-geometrier och -generationer.

Mycket av dagens strävan i kretskonstruktion går därför ut på att digitalisera de funktioner som tidigare varit analoga, eftersom kiselarean ständigt kan krympas med nyutvecklade processers minskade ledarbredder. För de analoga funktioner som är kvar på chippet, försöker man höja frekvensen vid vilka dessa arbetar, eftersom storleken på de passiva analoga komponenterna minskar med frekvensen.

Beträffande ljus-sensorer, så sker det i dessa en kvantifiering av de infallande fotonerna medelst en analog mätning av den elektronström de genererar.

Alla mätningar är behäftade med en onoggrannhet. T.ex. brus, som kan beskrivas med stokastiska processer (Poisson, Gauss), vilket kan minimeras dels direkt i den analoga världen, samt efter en Analog/Digital-omvandling även minimeras i den digitala världen.

Vi känner till att en stor sensoryta ger fler fotoner, viket bidrar till att minska onoggrannheten vid efterföljande mätning.

Eftersom brus är slumpartat, kan vi förbättra mätningen genom att mäta många gånger och medelvärdesbilda resultaten, för att erhålla ett större signal/brus-förhållande. Frågan är då om vi har tid att tillåta oss att göra flera mätingar utsträckt över tiden?

Alternativt kan vi förbättra signal/brus-förhållandet, genom att låta göra flera mätningar simultant och senare medelvärdesbilda dessa resultat. Det är då viktigt att samtliga dessa parallella mätningar är utförda på ett sådant sätt, så att de inte är inbördes korrelerade, för att medelvärdesbildningen mellan dessa verkligen skall reducera det stokastiska bruset.

Kombinerar man samtidigt åtgärder både på den analoga och den digitala sidan, kan man vinna väsentligt ökade prestanda.

Det finns även i sammanhanget en hel del akronymer över intessanta tekniker såsom correlated double sampling (CDS) för att minska vissa typer av brus fixed pattern noise (FPN).

Den nya Live MOS sensorn (10Mpix) som Panasonic/Olympus kommer att nyttja, drar bara 20% i effekt jämfört med tidigare använda CCD, vilket gör att det termiska bruset minskas. Det ska bli intressant att se om den är bättre än förra årets 7.5Mpix Live MOS sensor. I så fall, har de bl.a. jobbat bra även på de analoga bitarna.

 

[Knight Palm]

Pixel Binning & Diffraktion

macrobild skrev:
pixel binning.
Kodaks sensor.
Vem skall ha den?

KAI-10100 sensorn från Kodak, ursprungligen framtagen för just astro-foto, som temporärt hittade omvägen till Olympus E-400, innan Panasonics 10Mpix NMOS-sensor hunnit bli färdig till E-410/E-510. KAI-10100 har dock mycket intressanta möjligheter såsom elektronisk slutare, video, pixel binning.

Genom att NMOS-sensorn förblir kallare än en CCD i drift, samt med så mycket fokus just nu på Live View, så verkar Olympus ha valt det spåret istället.

Om man ser till hur långt som Canon vidareutvecklat CMOS-sensorerna, så tror jag att dessa i många fall kommer att ersätta CCD. Effektkraven för video och Live View påverkar också valet av MOS. Möjligheten att flytta det digitala gränssnittet närmare den analoga sensorn, ser vi på annat håll också, inte minst i Lund, där mobiltelefonernas innehåll av analog elektronik ständigt minskar. Produktionskapaciteten och teknologin för CMOS är också någonting att rida på ur kostnadssynpunkt upp till en viss gräns. Jag tror dagens gräns för CMOS-sensorer går vid 1.3x, större enskilda tillverkningsmasker klarar man ytmässigt inte av idag.

Bilden säger bäst hur symmetrisk och asymmetrisk binning fungerar, så pixelstorleken ökar här från 4.75µ till 19µ, naturligtvis med avtagande total upplösning. Färre pixlar gör det enklare att köra video, så man t.ex. slipper sampla varannan kolumn och rad. Större pixlar ger bättre dynamik.

Även nya Canon 1D MkIII har ju pixel binning, även om jag inte sett hur Canon motiverat dess fördelar, mer än olika storlek på raw-filerna. Kanske någon annan har fler detaljer om Canon?

Beträffande diffraktion, så är ju det inte något slumpmässigt fenomen, snarare deterministiskt begränsat av kända geometriska data. Därför är jag övertygad om att diffraktion till viss del kan kompenseras för i efterföljande bildbehandling. Jag har dock inte ännu sett någon tillverkare som går in och nyttjar EXIF-data för att kompensera för diffraktion. Däremot för både restitution och kompensering för vinjettering har jag faktiskt redan menyer för. Vore kul att höra andras åsikter/kunskap om kompensering för diffraktion?

Jag har inte närmare jämfört bländarvärden map diffrakton, men eftersom jag fotar med en 4/3-kamera, så inträder ju diffraktion tidigare än för andra dSLR med större sensorer. (Här är förresten en bild tagen med gamla kitlinsen på bländare 22, se EXIF. Efter detta köpte jag ett ND8, för att slippa använda dessa små bländare. Vidare ses på bilden under en av kolonnerna, vad jag tror är antingen en vinfläck på UV-filtret eller sensordamm. Det försvann dock efter något på/av, utan att jag varken såg när det kom eller försvann. Hur som helst, jag var lite förvånad över att måttet av diffraktion inte störde mer i detta bildformat. Skärpedjupet är här vid f/22 från närgränsen (38cm) och till oändligheten!)

P.S: Fotomässorna duggar tätt i år, kanske några godbitar är sparade till PIE 07 i Tokyo 22-25 mars?

 

[macrobild]

Även nya Canon 1D MkIII har ju pixel binning, även om jag inte sett hur Canon motiverat dess fördelar, mer än olika storlek på raw-filerna. Kanske någon annan har fler detaljer om Canon?

Vad jag förstår så menar
Canon att om en mindre bildfil skall plockas ut från kameran=det är inte alltid man behöver max upplösning så ger pixel binning fördelar än om ett antal pixlar räknar bort.
Mikael

 

[macrobild]

KMZ2 skrev:
Beträffande kombinationen fattning och sensorstorlek så är resonemanget som vanligt ganska flummigt. En fattning som tidigare fungerat bra vid ett negativformat 24*36 mm torde rimligtvis fungera lika bra med en digital sensor med samma mått. Eller är det så att den digitala sensorn böjer ljuset på ett konstigt sätt? Knappast, då sensorn inte ändrar de optiska lagarna.

Detta har vi diskuterat ett antal gånger tidigare , en sensor avslöjar mycket tydligare avikelser från skärpeplanet än vad film någonsin har gjort, exv oskärpa , ljusavfall från mitt ut mot kant och hörn.

Den digitala sensorn tar inte emot kantstrålar som en filmyta, därför microlinser, inåtvända microlinser osv.
Eftersom optikens brister avslöjas betydligt tydligare av en sensor så ställs det högre krav på exv vidvinkeloptik. I Nikons fall kan detta innebära att bajonettens diameter är för liten,prolem med tillräckligt stora bakre linsytor. Canon har en sörre diameter och anses därför ha det lättare. Nikon har dock objektiv, vidvinkelzoom exv 17-35 som fungerar utmärkt på en Canon 5d sensoryta 24 x 36.
Canon har precis släppt ett ny vidvinkelzoom som skall teckna ut kanter och hörn bättre än tidigare optik.

Mikael

 

[Anders Svensson]

macrobild skrev:
I Nikons fall kan detta innebära att bajonettens diameter är för liten,prolem med tillräckligt stora bakre linsytor

I princip kan man lösa problemen med sensorns sämre kantegenskaper på två sätt:

Antingen bygger man mer utpräglade retrofokusobjektiv där man har ett stort avstånd mellan bakre lins och projektionsplanet. Går man den vägen är det bra med en stor bajonett. men man måste också ha "fritt blås" i strålgången.

Eller så löser man problemet med att förbättra sensorn, och där finns det flera sätt. Ett sätt är att förbättra sensorns ljusupptag, ett annat är att kompensera elektroniskt för ljusbortfall (vignettering är egentligen mer att fysiskt hindra ljuset) .

Det finns till exempel ingeting som hindrar att man har varierande ljuskänslighet på sensorytan . Detta skulle kunna göras självlärande - man tar ett antal bilder på en jämnt belyst yta, och så får kameran bygga en mappningsfil för varje objektiv. Åtminstone Nikonkameran vet objektivets ID genom chippet, sannolikt kan alla kamerasystem lösa det på liknande sätt.

 

[macrobild]

Det du nu skriver har diskuterats på de tre sista Photokinorna.
Mikael