DigiTREND, 6. RÉSZ

Elsőre talán kicsit furcsa élőnek nevezni a szilícium alapú CCD és CMOS képérzékelő lapkákat, ilyesmivel az ember csak a tudományos-fantasztikus irodalomban találkozik. És talán ott is lenne, ha néhány évtizeddel ezelőtt a Bell laboratóriumaiban nem születik meg az első, televíziós képtovábbításra alkalmas CCD-lapka. Azóta szinte havonta találkozunk az újabb és újabb, a legkülönfélébb képalkotói igényeket kiszolgálni képes szilícium-alapú ,,filmnyersanyaggal’’. Változik, finomodik a felbontása, a képpontok struktúrája, nagysága, érzékenysége és természetesen a színvisszaadása is. Pontosan úgy ,,viselkedik’’, mint minden, ami élő.

A lapkák előállítása (gyártása!) bonyolultabb, mint az ezüstalapú filmemulzióé, bár ez utóbbi sem tartozik az egyszerű technológiák közé. Kellő mennyiségű (a feladat elvárásaihoz illeszkedő) képérzékelő pont (pixel) elhelyezése egy adott nagyságú felületen néha még ma is megoldhatatlan. Ha ma körülnézünk a digitális piacon, azt látjuk, hogy hatmilliós (6Mp) felbontás alatt már nincs is fényképezőgép, miközben tudjuk, hiszen tapasztaljuk, hogy az amatőr (elsősorban családi) felvételekhez a hárommilliós (3Mp) felbontás is elegendő lehet. Annak idején – ez nem is olyan régen volt – a 4/3-os rendszer lapka nagyságának megalkotásánál úgy gondolták, hogy ez olyan méret, amelyen a jövőben (ma még nem tartunk itt) kb. 20 milliós felbontás (20Mp) elérhető lesz, és ennél többre nem is lesz szükség! Az a helyzet, hogy a filmkocka (24x36mm) méretű lapkák ma már ennél a felbontásnál tartanak. Ahol a feladat többet kíván, ott kategóriát (lapka-nagyságot) kell váltanunk. A hajdani középformátumú (rollfilmes) fényképezőgépeknek megszülettek digitális alteregói, ahol már a 34 Mp-es felbontású CCD-kről beszélünk. Az utóbbi idő talán leglátványosabb fejlesztése a Dalsa Corporation, egy nemzetközileg elismert félvezető és elektronika gyártó cég nevéhez kapcsolódik (a bejelentés dátuma: 2006. június 19.): az új érzé-kelőlapka nagyjából 10 x 10 cm-es (síkfilm kategória), felbontása 10,560x10,560 pixel, azaz 111 513 600 képpont (111 Mp)!

A lapka tudományos munká-hoz, rendelésre készült (nem nagyszériás technológiával): az Amerikai Tengerészeti Obszervatórium csillagászati megfigyeléseit van hivatva segíteni (1. ábra).

Azon lapka fejlesztések eredményeként, amelyek a CCD és a CMOS típusokból megpróbálták azok legjobb tulajdonságait átmenteni egy újabb képérzékelő lapkába, született meg a Live MOS lapka. Először az Olympus E-330 DSLR kamerában még az év elején, majd ugyanez a lapka került a Panasonic Lumix DMC-L1-esébe és a Leica Digilux

3-asába. Természetesen e két utóbbi kamera is DSLR, és mindhárom a 4/3-os szabvány követője.

A mellékelt ábra (2. ábra) a Live MOS szenzor pozicionálását mutatja. Képminősége egyrészt összevethető a FullFrame CCD szenzoréval, miközben működtetéséhez olyan kevés energia szükségeltetik, mint egy CMOS típusú lapka működtetéséhez. Egyszerűsített áramköri rendszere nagyobb helyet biztosít a fotódiódáknak, a mikro lencse rendszer hatékonyabban működik, ennek eredménye a kiváló érzékenység és a jó képminőség viszonylag alacsony megvilágításnál is. A lapka felbontása 7,5 Mp, egyszerűsített áramköri struktúrája a gyors adatfeldolgozást garantálja.

Összehasonlítva a három képérzékelő lapkát (felépítési struktúrájukat), látható, hogy a Live MOS egyszerűsített áramköre a CCD-hez hasonlít, nagy fényérzékeny felületet biztosit.

A fotodióda jeleinek kiolvasását egy új, egyszerűsített továbbító mechanizmus valósítja meg, ennek eredménye a két áramköri útvonal (mint a CCD-nél). Emellett egy új, alacsony zajú fotodióda-jel-erősítő áramkör került a lapkába (3. ábra). Az alacsony feszültségű jelfeldolgozó technológia eleve jelentősen csökkenti a zajt. Itt az érzékelő fotódiódákat mélyen beágyazták a szilíciumba, hogy a zajt okozó elemektől izolálják. Ennek eredményeként csökken az alacsony megvilágítású témáknál jelentkező szemcsézettség és az ún. fehér-zaj.

Összefoglalva: a Live MOS szenzor legnagyobb érdeme, előnye, hogy a CCD és a CMOS érzékelők előnyös tulajdonságait egyesíti. Egyrészt finom átmenetű, nagy dinamikájú képek készítését teszi lehetővé, amire csak a CCD képes. Másrészt energiaigénye olyan alacsony, mint a CMOS érzékelőké.

Láthatóan a képérzékelők fejlesztése és gyártása nem szükségszerűen a kameragyártóknál történik, a Live MOS szenzor is szinte egy időben kapott helyet az Olympus, a Panasonic és a Leitz kameráiban. Sok félvezetőgyártó – Dalsa, NuCore, Texas Instruments, Micron, Kodak stb. – lapkái jelenhetnek meg az elsősorban kameragyártással foglalkozók eszközeiben. A Sony, a Fujifilm és a Canon is saját fejlesztésű képérzékelőkkel dolgozik, és hát ők sem tétlenkednek.

A Sony például a legújabb HDV 1 CCD-s videó kameráihoz egy 1/3’’-os CMOS típusú ClearVid névre keresztelt lapkát fejlesztett ki. Első ránézésre, ha a lapka pixeljeinek elrendezését nézzük, a Fujifilm Super CCD-jét véljük benne felfedezni (4. áb-ra). Hogy valójában négyzet alakúak ezek a pixelek, vagy esetleg nyolcszögletűek, mint a Super CCD esetében, nem tudjuk, lehet, hogy csak az ábrázolhatóság egyszerűsítése volt a cél, amikor ezt a Sony közzétette. Talán nem is ez a lényeg, hanem az, hogy mit is tud a lapka.

Ami elsőre is feltűnő, hogy a szokásos Bayer szűrőrácsot megváltoztatták: egy 4 x 4-es interpolációs mezőben egy-egy piros és kék képponthoz hat zöld tartozik. A kép felbontása jobb, mint az azonos felbontású, de 45°-ban nem elforgatott CMOS lapkáé. A 2 Mp-es ClearVid felbontása 1,4-szerese (azaz közel 3 Mp-es felbontásnak felel meg) a hagyományos elrendezésű 2 Mp-s lapkáénak. Annak idején a Fujifilm a maga Super CCD-jénél ezt a szorzószámot 1,24-nek kalkulálta. A Sony ClearVid-je alacsony megvilágításnál is korrekt képet készít, és a kép dinamikatartományát is sikerült megnövelni (5 fényérték fölé). A HD- videók már állófotók készítésére is alkalmasak, – ha ezek nagyon szerény felbontásúak is – hiszen ez a videó képszabvány 1080x1920 pixeles képet jelent.

A Micron Technology olyan 8 MP-es – csak a 2007-es év vége felé piacra kerülő – képérzékelő lapkát jelentett be, amelyik másodpercenként 10 darab felvétel készítésére alkalmas, vagy 30 darab 2 Mp-es felvételt készíthetünk vele. Ez utóbbi nem más, mint a HD televíziós képek továbbítási paramétere. Igaz, 8 Mp-es , másodpercenkénti 10 képes sorozatfelvételre képes DSLR-t ma még keveset találni a piacon, de a HD videó utáni korszakot előkészítő digitális filmkamerák kísérleti lapkái már meglepő teljesíményeket mutatnak. A 2006 szeptemberében Münchenben megrendezett CINEC Filmtechnikai Kiállításon már látható volt a KINOR-DCHS kamera (nem széria darab!), amely egy 3Mp-es (2400x1350-es közel mozifilm minőségű kép) felbontású képből másodpercenként négyszázat(!) képes továbbítani (5. ábra).

Ebben a közel sem teljes áttekintésben nem foglalkoztunk azokkal a szoftveres eljárásokkal, amelyek a képfeldolgozáshoz nélkülözhetetlenek, és amelyek minősége erősen befolyásolja a képet. A Fujifilm – fentebb már említettük – Super CCD-je már a 6. generációnál tart. Ez utóbbi fejlesztés a negyedik generációs Super CCD SR-en végzett második szoftveres ,,korrekció’’. Ezekről e fejlesztésekről külön kell majd e lap hasábjain beszélni.

Egyébként a 2006-os photokinán minden szakmabeli valami új csodát várt a Fujifilmtől. Egy új lapkát, amelyről korábban hírfoszlányok formájában már értesült a szakma. Az új lapka ebben a pillanatban még nincs kész, úgy tűnik, hasonlatos elven működik majd, mint a Foveon háromrétegű X3-as lapkája , azaz mint a hagyományos háromrétegű színes film. Amit egyelőre tudni lehet, az olvasható a 2005. szeptember 22-én az Amerikai Szabadalmi Hivatalhoz 20050205958 számon iktatott szabadalmi bejelentésben. Ez korábbi módszerek és elvek hosszadalmas felsorolása, természetesen benne van a bejelentés idejében már működő speciális zöld színezék (feltételezhetően ez lesz a középső ,,rétege’’ e lapkának) megtalálása, és az ezzel készíthető, értelemszerűen egyelőre monochrom kép leírása.

Rák József