Spingendo i pixel

La scorsa settimana, Kodak ha lanciato il primo sensore per fotocamera da 50 megapixel in assoluto. Sebbene una risoluzione così elevata vada oltre le esigenze della maggior parte dei consumatori, per i fotografi professionisti il ​​nuovo sensore consentirà di scattare fotografie con un livello di dettaglio senza precedenti.

Cinquanta megapixel: Il nuovo sensore della fotocamera Kodak da 50 milioni di pixel riesce a spremere più pixel su un array aumentando contemporaneamente la velocità e riducendo il consumo energetico del dispositivo.

Ad esempio, in una foto scattata in un campo di un chilometro e mezzo, il sensore consentirebbe a uno spettatore di rilevare un oggetto che misura solo un piede.

Questo tipo di risoluzione è davvero essenziale e mirato solo alla fotografia professionale di fascia alta, in cui le immagini di alta qualità spesso devono essere ingrandite. Ma potrebbe essere utile anche per alcune altre applicazioni, come la fotografia aerea utilizzata per servizi come Google Earth. La possibilità di avere più pixel consente all'aereo di volare più in alto, quindi non hai bisogno di tante immagini, dice Mike De Luca , responsabile marketing per Kodak 's Image Sensor Solutions, con sede a Rochester, NY.

Il sensore, che produce una matrice di 8.176 x 6.132 pixel, colma ulteriormente il divario tra la pellicola tradizionale e la fotografia digitale. Siamo molto vicini a come è stato gestito il film, dice DeLuca. È molto vicino. Ora, dice, è solo una questione di preferenze personali del fotografo.

Normalmente, più piccolo è il pixel, minore è la qualità, dice Albert Theuwissen , un esperto di immagini digitali e fondatore di Harvest Imaging, con sede a Bree, in Belgio. Questo vale sia per i dispositivi consumer che professionali. DeLuca afferma che nel caso del sensore breakout di Kodak, i nuovi pigmenti effettivamente aumentano la qualità del colore resa dal sensore, mentre altri meccanismi consentono ai pixel di essere altrettanto sensibili di quelli più grandi, eppure vengono elaborati più velocemente rispetto ai progetti precedenti. Inoltre, afferma che il nuovo sensore utilizza meno energia rispetto ai suoi predecessori. Ogni soluzione o passaggio che rende il sensore più veloce e meno affamato di energia è un passo avanti, afferma Theuwissen.

Kodak ha già un sensore sul mercato con una risoluzione di 39 milioni di pixel. Ma per aumentare ulteriormente la risoluzione, l'azienda ha dovuto non solo ridurre la dimensione di ciascun pixel da 6,8 micron a 6 micron, ma anche cambiare radicalmente il modo in cui funzionano questi sensori per dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD), afferma DeLuca.

È relativamente semplice ridurre i pixel, afferma. Ma poiché questi dispositivi comprendono molto più di semplici elementi di rilevamento della luce, afferma DeLuca, possono subire cali di prestazioni se tutto al loro interno non viene ridotto insieme ai pixel.

Ogni pixel ha più strutture, dice. Alcuni sono progettati per trasferire una carica da un pixel all'altro, per consentire la lettura dell'immagine dal dispositivo. Altre strutture assicurano che qualsiasi carica in eccesso prodotta da condizioni di illuminazione intensa non si riversi nei pixel vicini.

Un'altra sfida è mantenere la gamma dinamica del sensore, ovvero la sua capacità di rilevare luce e buio contemporaneamente. Nel sensore, questo è fondamentalmente un problema di segnale-rumore, afferma DeLuca. Quando rimpicciolisci il pixel, c'è meno segnale che puoi catturare, perché fisicamente c'è meno capacità di immagazzinare elettroni in quel pixel. Se non facciamo nient'altro, ciò che otteniamo è un segnale più piccolo con lo stesso profilo di rumore. Per contrastare ciò, Kodak ha dovuto migliorare l'amplificatore all'uscita del dispositivo, che riduce il rumore.

Inoltre, aumentando il numero di pixel, diventa più difficile accedere alle informazioni una volta rilevate. Cinquanta milioni di pixel sono molti dati, afferma DeLuca, e un fotografo deve essere in grado di leggerli dal sensore in un ragionevole lasso di tempo.

Fino ad ora, Kodak ha utilizzato un processo che prevedeva lo scarico delle informazioni da una riga di pixel alla successiva e lo spostamento delle informazioni lungo la riga, leggendole sul bordo, un pixel alla volta. Questo è un processo relativamente lento, normalmente eseguito su due file alla volta. Quindi, per far fronte alla quantità aggiuntiva di dati, il nuovo sensore è dotato di quattro canali di uscita in modo da poter leggere quattro volte la quantità di dati in una volta. Ciò consente al sensore di aumentare la velocità con cui le immagini possono essere catturate da 0,9 a 1,0 fotogrammi al secondo, anche se vengono acquisite più informazioni. Eppure ciò consente anche di ridurre il ciclo di clock in cui i dati vengono letti per ciascuna uscita, migliorando ulteriormente il rapporto segnale-rumore.

Il risparmio energetico si ottiene grazie al modo in cui il sensore viene ripristinato prima di scattare ogni foto. Questa operazione viene eseguita appena prima dello scatto per garantire che non vi siano cariche residue o disturbi elettrici nei pixel che potrebbero ridurre la qualità della nuova immagine. Nei sensori precedenti, Kodak ha semplicemente letto ciascuno dei pixel riga per riga, come se raccogliesse i dati per un'immagine, ma poi scaricava le informazioni invece di memorizzarle. Ciò che abbiamo incluso ora è una nuova struttura nel pixel che consente di eliminare tutti i pixel dell'array in un singolo impulso di clock, afferma DeLuca. Quindi, invece di dover lavare l'intero sensore riga per riga, si scarica l'intero array in una volta sola, dice.

Ciò migliora notevolmente il tempo di scatto per acquisire l'immagine, ovvero il ritardo tra la pressione dell'otturatore verso il basso e il sensore che acquisisce l'immagine. Invece di essere millisecondi, ci vogliono microsecondi, dice DeLuca. E oltre a risparmiare tempo, riduce anche la potenza necessaria per eseguire un ripristino.

Questa tecnologia non è economica. Il solo sensore costerà almeno $ 3.500. Ma questo non sembra aver rimandato un produttore di fotocamere. Hasselblad ha annunciato l'intenzione di lanciare una nuova fotocamera dotata di sensore nei prossimi mesi. Né i 50 megapixel rimarranno a lungo all'avanguardia. Proprio questa settimana, pochi giorni dopo l'annuncio di Kodak, un'altra società di imaging digitale, DALSA , con sede a Waterloo, in Canada, ha annunciato di aver sviluppato un sensore da 60 megapixel.

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