Sensori CCD/CMOS con pixel a sensibilità differenziata.

[darioi3liw]

Ho letto circa un mese fa una notizia che parlava degli studi di progettazione di sensori non ricordo bene se ccd o cmos con pixel a sensibilità differenziata in relazione ai dati esposimetrici a matrice forniti delle reflex digitali.

Non riesco più a trovare questo articolo letto circa un mese fa in Internet.

Non so se qualcuno ne è a conoscenza ma vorrei approfittare di questa notizia perchè qualche esperto presente in questo Forum mi chiarisca un po' le idee.

Attualmente le fotocamere digitali e reflex di una certa fascia dispongono di un sistema esposimetrico a matrice con decine o addiritura centinaia di punti di lettura.

Una volta elaborati tutti questi dati esposimetrici mediante algoritmi ecc. poi la fotocamera deve decidersi, a seconda delle impostazioni fatte e del risultato che voglio ottenere, quale ""tempo-diaframma-sensibilità del sensore adottare"". Quest'ultimo dato della sensibilità (aumento o diminuzione del guadagno) del sensore può essere o impostato manualmente su un determinato valore oppure può variare se viene impostato in automatico.

Sia nella impostazione manuale sia in quella automatica, una volta decisa, tutti i pixel del sensore lavorano in egual misura con una determinata sensibilità o guadagno.

Se però l'immagine da inquadrare ha alcuni settori molto luminosi e alcuni molto scuri,(che vanno al di la della dinamica di lettura del sensore) per quanti punti possano esserci nel sistema di lettura esposimemtrico miracoli la fotocamera non li può fare e avrò sempre alcuni settori del fotogramma diciamo "bruciati" e alcuni settori troppo scuri.

Se ci fosse però la possibilità di modulare la sensibilità a zone dei pixel del sensore in base alla lettura esposimetrica a matrice (estendendo coì la dimanica di funzionamento del sensore) le cose penso potrebbero migliorare di molto..... o mi sbaglio?

Non mi risulta che attualmente delle fotocamere o reflex digitali lavorino in questo modo ma anche qui vorrei avere conferma da qualche esperto.

Poi, la notizia citata all'inizio andrebbe in questo senso?

Attendo vostri commenti in merito.

Grazie.

[Zuckerbaer]

Roba vecchia:
http://www.dpreview.com/news/0809/08092210fujifilmEXR.asp

[darioi3liw]

Roba vecchia:
http://www.dpreview.com/news/0809/08092210fujifilmEXR.asp

No, i Super CCD di vario tipo della FUJI, e i super CCD di tipo EXR sempre della FUJI sono una cosa un po' diversa da quanto letto nella notizia sopra citata.

Ad esempio il super CCD EXR di FUJI è composto da 3 tipi diversi di fotodiodi posizionati in 3 locazioni diverse del sensore: una parte delegata agli alti ISO, una parte delegata ai bassi ISO e l'altra parte per la gamma cromatica.

La notizia in oggetto riportava invece il fatto che ogni singolo pixel di questo sensore, mediante opportuno software, poteva essere "modulato" in sensibilità per adattarsi alle zone troppo chiare o troppo scure dell'immagine da riprendere.

[reeky]

mi sa che ti riferisci a questo articolo (http://www.hwupgrade.it/news/fotografia-digitale/hdr-canon-brevetta-un-sistema-che-agisce-sui-singoli-pixel_33021.html)

[darioi3liw]

mi sa che ti riferisci a questo articolo (http://www.hwupgrade.it/news/fotografia-digitale/hdr-canon-brevetta-un-sistema-che-agisce-sui-singoli-pixel_33021.html)

Bravissimo, era proprio questo l'articolo che avevo letto. Non ero più capace di trovarlo.

Secondo me questo sistema rivoluzionerà in modo significativo il funzionamento delle fotocamere digitali.

Poter controllare ogni singolo pixel per adattarlo come sensibilità anche a situazioni spinte di differenza tra zone chiare ed oscure dell'area inquadrata permetterà di fare foto dove adesso non è possibile salvo avere risultati pessimi.

Mi chiedo perchè fino adesso, salvo Canon , nessun'altra casa ci abbia pensato.

Probabilmente perchè realizzare una cosa del genere e più facile dirlo che farlo.

Io non sono un esperto, ma penso che per poter controllare ogni singolo pixel
come sensibilità con estensione quindi della dinamica di funzionamento non è solo una questione di software ma anche di una sostanziale modifica Hardware del sensore stesso che presenterà i suoi problemi, altrimenti una cosa del genere l'avrebbero già realizzata.

Penso che dovrà essere affiancata alla linea di lettura di ogni singolo pixel ( il cui valore analogico d'uscita viene digitalizzato e inviato al processore) un'altra linea di trasmissione che invii i dati relativi alla sensibilità a cui deve adattarsi.

O quantomeno la linea di collegamento tra pixel e processore dovrà funzionare in modo bidirezionale (tx-rx).
Probabilmente poi il singolo pixel dovrà essere di costruzione più complessa in quanto oltre ad essere un "fotodiodo" dovrà avere integrato anche degli elementi attivi che ne possano regolare la sensibilità.

Per me è una rivoluzione "Copernicana". E' come se una volta avessero inventato una pellicola che poteva adattarsi ad una sensibiità tra 25 e alcune migliaia di Asa.

Voi che ne pensate?

[citty75]

Mah, premesso che forse non ho capito, mi sembra si faccia un po' di confusione tra sensibilità e gamma dinamica.
Il sensore è sempre fisicamente unico, quindi reagirà ad un intervallo di luce che lo colpisce sempre nello stesso modo. Poi, via software puoi andare a modificare il valore letto amplificandolo o attenuandolo, ma se saturi sopra o sotto non puoi più fare niente.
Mi sembra banalmente che stiano cercando di implementare on camera un sistema per creare un immagine HDR da un raw, sfruttando quella gamma dinamica in più nativamente memorizzata.
Ma non vedo tutta questa rivoluzione; la stessa cosa la puoi fare in PP sul PC a casa.
Però ripeto, forse non ho capito bene.

[reeky]

l'idea è proprio quella che idealmente non è più un sensore unico ma ogni "pixel" può avere una sensibilità iso diversa, in modo da ottenere risultati migliori da quelli che si possono ottenere da un raw tramite software di hdr.
oltre alla complessità hardware, il problema è che credo cambi completamente la struttura del raw e del processo di demosaicizzazione... in questo modo canon ci potrebbe speculare sopra imponendo il suo software di conversione, vendendo plugin, ecc :doh:

[darioi3liw]

Mah, premesso che forse non ho capito, mi sembra si faccia un po' di confusione tra sensibilità e gamma dinamica.
Il sensore è sempre fisicamente unico, quindi reagirà ad un intervallo di luce che lo colpisce sempre nello stesso modo. Poi, via software puoi andare a modificare il valore letto amplificandolo o attenuandolo, ma se saturi sopra o sotto non puoi più fare niente.
Mi sembra banalmente che stiano cercando di implementare on camera un sistema per creare un immagine HDR da un raw, sfruttando quella gamma dinamica in più nativamente memorizzata.

Ciao e grazie per il tuo intervento.

Io la penso così: Sensibilità e gamma dinamica sono sì due cose diverse ma in relazione fra di loro.

Faccio un esempio banalissimo: Ammettiamo che il range di luminosità possa essere classificato da 0 e 100: 0 = buio 100= massima luce. Un pixel di sensibilità media lavorerà bene entro un range di gamma dinamica diciamo tra 20 e 80. quindi le basse luci tra 0 e 20 verrenno nere e le alte luci da 81 a 100 verranno "bruciate".

Se io aumento la sensibilità del pixel questo lavorerà bene entro una gamma dinamica diversa che si sposterà diciamo da 5 a 60, se diminuisco la sensibilità lavorerà bene da 40 a 95.

Quindi se posso intervenire nella sensibilità del singolo pixel posso estendere di molto la dinamica del suo funzionamento.

Come dicevo nei precedenti messaggi altre case hanno cercato risolvere questo problema: FUJI con i suoi Super CCD e super CCD EXR dove nei sensori sono presenti pixel di dimensioni diverse, i più piccoli meno sensibili adatti alle alte luminosità, i più grandi più sensibili adatti alle aree più scure e il risultato finale è buono ma creato per interpolazione e gestione dei vari livelli.
E' però sempre un'interpolazione di dati di pixel posti in posizioni adiacenti ma diverse che và sempre un po' a discapito della massima risoluzione.

C'è poi il sistema HDR col quale si scattano più foto (con esposizioni diverse ) e poi la fotocamera salva un'unica immagine ricavata dal "meglio" delle varie foto.

Ma in questo modo i pixel hanno lavorato "quasi" con la stessa dinamica e il risultato c'è senz'altro ma inferiore a dei pixel che modulati singolarmente lavorano con una dinamica più estesa.

Concludendo ritengo che lavorare con sensori che fanno memorizzare alla fotocamera un'immagine ad alta dinamica dia dei risultati migliori rispetto alle altre tecniche sopra citate.

[darioi3liw]

l'idea è proprio quella che idealmente non è più un sensore unico ma ogni "pixel" può avere una sensibilità iso diversa, in modo da ottenere risultati migliori da quelli che si possono ottenere da un raw tramite software di hdr.
oltre alla complessità hardware, il problema è che credo cambi completamente la struttura del raw e del processo di demosaicizzazione... in questo modo canon ci potrebbe speculare sopra imponendo il suo software di conversione, vendendo plugin, ecc :doh:

Concordo pienamente con quanto da te detto.

Grazie per il tuo intervento.

[citty75]

Continua a mancarmi un pezzo.
Un sensore è qualcosa di fisico che ha la sua sensibilità nominale e quella resta per sempre.
Qualsiasi amplificazioni o attenuazione verrà fatta via software alterando il valore registrato; se vai oltre la soglia del sensore quello che è perso è perso, non puoi più recuperarlo. :confused:
Senza contare che per fare un lavoro del genere sarà necessario fare un'esposizione "di misura", tarare i singoli fotositi e quindi esporre nuovamente (in alternativa usare perennemente il live view).
Continuo a non vedere la grande rivoluzione.

[Raghnar-The coWolf-]

Qualsiasi amplificazioni o attenuazione verrà fatta via software alterando il valore registrato;

Ma anche no.
Un transistor più lo alimenti (voltaggio) più amplifica (e quindi amplifica anche il rumore)...etc..

Il Sensore a 1600 ISO è semplicemente sovrailmentato rispetto lo stesso sensore a 100ISO. Non è la stessa cosa scattare a 100 ISO e poi pompare in PP... =_=

[Zuckerbaer]

Un sensore è qualcosa di fisico che ha la sua sensibilità nominale e quella resta per sempre.
No. E' un semiconduttore e pertanto dipende da come lo polarizzi, nel senso di quale punto sfrutti della curva di funzionamento. A quanto capisco io si tratta di un semplice brevetto e dato che la quota di quelli che raggiungono un vero sviluppo industriale è di poche parti per milione, chissà se questo tipo di sensore vedrà mai la luce (!) :D

[darioi3liw]

Continua a mancarmi un pezzo.
Un sensore è qualcosa di fisico che ha la sua sensibilità nominale e quella resta per sempre..

......A meno che non venga creato un pixel di nuova concezione Hardware il quale possa avere una modulazione della sua sensibilità mediante un opportuno segnale, (tensione) che gli arrivi dal processore di gestione dell'esposizione.

Qualsiasi amplificazioni o attenuazione verrà fatta via software alterando il valore registrato; se vai oltre la soglia del sensore quello che è perso è perso, non puoi più recuperarlo. :confused:..

Il software di gestione deve essere accompagnato come detto sopra da un circuito Hardware diverso. Poi non viene alterato il valore registrato ma il sistema invia le istruzioni al pixel affinchè lavori in condizioni ottimali di gamma dinamica e quindi verrà registrato in memoria un segnale ottimale che non sarà più necessario modificare successivamente via software.

Senza contare che per fare un lavoro del genere sarà necessario fare un'esposizione "di misura", tarare i singoli fotositi e quindi esporre nuovamente (in alternativa usare perennemente il live view).
Continuo a non vedere la grande rivoluzione.

Mah io la vedo più semplice....come dicevo nel mio primo intervento con i valori di luminosità letti dai sistemi di lettura esposimetrica a matrice con centinaia di punti delle moderne fotocamere digitali , posso inviare le istruzioni ai singoli pixel per farli lavorare entro la gamma dinamica per loro migliore.
Probabilmente si saranno anche altri sistemi.

Per fare un paragone (che però calza solo in parte) il sistema può funzionare grosso modo come il Local Dimming dei moderni televisori LCD LED (Non quelli con i Led bianchi sulla cornice detti EDGE) ma quelli con matrici di diodi led bianchi posti dietro lo schermo LCD.(sono un po' più grossi degli altri).
I led bianchi, divisi a gruppi, sono modulati in luminosità in base alla scena che devono rappresentare con un significativo aumento della qualità del rapporto di contrasto, che ha raggiunto i valori tipici delle TV al plasma.

In questo caso si modula la luminosità di un diodo bianco che emette luce, nel caso delle fotocamere invece si modula la sensibilità di un fotodiodo che riceve un segnale più o meno luminoso e deve dare una risposta analogica in tensione che verrà poi convertita in digitale e inviata al processore della fotocamera.

Ciao

[darioi3liw]

Ma anche no.
Un transistor più lo alimenti (voltaggio) più amplifica (e quindi amplifica anche il rumore)...etc..

[QUOTE=Zuckerbaer;32655689]No. E' un semiconduttore e pertanto dipende da come lo polarizzi, nel senso di quale punto sfrutti della curva di funzionamento. A quanto capisco io si tratta di un semplice brevetto e dato che la quota di quelli che raggiungono un vero sviluppo industriale è di poche parti per milione, chissà se questo tipo di sensore vedrà mai la luce (!) :D

Azzeccato l'esempio del transitor che da come è polarizzato può avere varie curve di funzionamento.

Stavo per dirlo io ma sono contento che mi abbiate preceduto.
Questo vuol dire che siete abbastanza in sintonia con le mie opinioni in merito all'argomento.

Salve

[citty75]

Va bene ok, mi avete convinto, ho detto una ca**ata...:D
Scusate

[darioi3liw]

Vedo che l'argomento non ha più interventi.

Avrei avuto piacere che qualche esperto, che conosce in modo approfondito il funzionamento dei sensori ccd/cmos, potesse darci qualche notizia, anche di massima, in merito alle problematiche per la costruzione Harwdware di sensori che abbiano la particolarità di poter avere il controllo della sensibilità per ogni singolo pixel.

Ma forse espertissimi in questo settore ce ne sono pochi, e quei pochi probabilmente non hanno tempo a disposizione per frequentare questo Forum.

Che ne dite? ;)