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center   討論區主頁 » SONY NEX » Sony APCS 感光元件 原理推測無發表權

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發表者 討論內容
thundersha
發表時間: 2014-11-18 01:42
Home away from home
註冊日: 2005-07-17
來自:
發表數: 364
[101952] Sony APCS 感光元件 原理推測
APCS:Active Pixel Color Sampling

以下是一篇冗長的推測文,
特發文分享僅因自我感覺似乎參透不得了的新技術,
過於興奮所致

謠言 消息來源:SonyAlphaRumors
(SR4) Hot news! Sony revolutionizes the sensor world? Makes world’s first Active Pixel Color Sampling sensor (APCS).
(SR4) Detailed spec sheet of the new Sony APCS (active pixel color sampling) sensor!

就目前消息看來,其主要原理有2:
1. 全域快門,完全根絕果凍效應,使電子快門實用化
2. 可精確移動的三原色濾鏡,使各畫素可於不同時間擷取不同原色的光資訊

就上述兩點及第二份流出結構圖,可做出感光步驟想像圖如下:


原以為Sony應是將傳統單次曝光時間三等份,
由 Step 1 / 2 / 3 分別獲得RGB三原色,混合加算輸出全彩畫素,
頂多再利用「長方形畫素」與「LPF」分光來組成sub-pixel,
來降低偽色、疊影(不同色畫相疊位)、彩虹紋等副作用。

但仔細詳閱第二份結構圖後,發現一些關鍵資料


a) Step 1~2~3 後,除了「輸出影像」外,亦可回到「繼續曝光」的迴圈之中


b) 每個畫素旁邊都有三組「分時開關」+「電荷儲存二極體」

綜合 a, b 兩點,突然發現也不需要什麼 sub-pixel 或混合加算了!

新型感光元件曝光時,似乎是以極高的頻率在做三色切換,
而這單次循環時間 (Step 1,2,3 + reset) 大概只需要0.2ms,快得驚人,
所以在傳統1/200s的快門時間內,這感光元件或許已經做了超過24次的原色切換,
並將各次切換所得之三原色資訊分別儲存各畫素旁的三個二極體之中,
最後再一並讀出這些不斷切換混合而累加而成,完整的「全畫素全彩資訊」!

這...用既有的單層Bayer CMOS來實現這種技術,還真是不簡單啊
原來擔心的各種副作用,或許也能因為高頻切換而變得不太顯著,
非常非常期待這種新型感光元件能夠早日產品化!

ps. 更期待放到OM-D之上,哈哈哈哈哈
arty
發表時間: 2014-11-18 03:37
Not too shy to talk
註冊日: 2009-04-29
來自:
發表數: 46
[101953] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
好期待!
應該比起多層感光元件更容易實現早日商品化 又能兼顧高iso
ekuo
發表時間: 2014-11-18 10:26
Not too shy to talk
註冊日: 2011-05-23
來自:
發表數: 14
[101956] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
以前一直有個想法:
把Bayer架構的像素數量撐高,每4個點(RGGB)當作一個pixel,應該就可以兼顧顏色與iso。
Phase one的IQ2系列好像有幾款有這種模式。
ADI
發表時間: 2014-11-18 11:07
攝政王(特權份子)
註冊日: 2004-11-20
來自: 豬寮
發表數: 6900
[101957] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測

請問這"原色濾鏡移動"是真的"移動"還是"模擬移動"後的效果??

yyhsu
發表時間: 2014-11-18 11:37
Just can't stay away
註冊日: 2006-02-21
來自: Taiwan , now in Tsukuba
發表數: 183
[101958] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
應該是真的移動,不然顏色無法準確
但是這個移動的週期大約是略長於 3/16 ms,也就是頻率略小於 5.3 kHz
可以想見感光元件應該不大,不然要產生如此高頻的震動,需要的彈性系統和加工/組裝精度難以想像
acon
發表時間: 2014-11-18 11:48
Quite a regular
註冊日: 2009-02-03
來自:
發表數: 61
[101959] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
還是不正確阿
攝影的曝光時間每個色都要同時發生
妳分成1/3去輪流曝光
不管怎樣還是要三倍曝光時間....
thundersha
發表時間: 2014-11-18 16:19
Home away from home
註冊日: 2005-07-17
來自:
發表數: 364
[101963] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
引文:

arty 寫道:
好期待!
應該比起多層感光元件更容易實現早日商品化 又能兼顧高iso

在下也非常期待,但不知道何時才會下放消費市場,哈哈

引文:

ekuo 寫道:
以前一直有個想法:
把Bayer架構的像素數量撐高,每4個點(RGGB)當作一個pixel,應該就可以兼顧顏色與iso。
Phase one的IQ2系列好像有幾款有這種模式。

原本也以為Sony會朝這方向前進,尤其以目前的技術來說...
把A7R拿來當9MP FF就可以達成了,兼具DR和高ISO表現

引文:

ADI 寫道:
請問這"原色濾鏡移動"是真的"移動"還是"模擬移動"後的效果??

謠言文件資料中是真的"移動",蠻神奇~

引文:

yyhsu 寫道:
應該是真的移動,不然顏色無法準確
但是這個移動的週期大約是略長於 3/16 ms,也就是頻率略小於 5.3 kHz
可以想見感光元件應該不大,不然要產生如此高頻的震動,需要的彈性系統和加工/組裝精度難以想像

謠言文件中,該感光元件為1.5"型,好像也不算小,
單次移動距離4.89μm,而移動4.89μm的時間僅需1/192ms,
所以 Step 1+2+3+reset 需要大約0.188ms,的確蠻快,不知如何達成精確控制

引文:

acon 寫道:
還是不正確阿
攝影的曝光時間每個色都要同時發生
妳分成1/3去輪流曝光
不管怎樣還是要三倍曝光時間....

跟Foveon或多感色層的底片相比,的確是只曝光了1/3,
但跟Bayer相比,考量到面積,或許曝光並沒有減少那麼多

2x2的方格,曝光1s,
Foveon和底片應可獲得 4x1(G) + 4x1(R) + 4x1(B) = 12單位 的三原色光
Bayer若採RGBG結構,則僅得 2x1(G) + 1x1(R) + 1x1(B) = 共4單位原色光
APCS若不考慮濾鏡移動,可得 4/3(G) + 4/3(R) + 4/3(B) = 一樣是4單位喔 :D
aztec1234
發表時間: 2014-11-19 08:27
Quite a regular
註冊日: 2012-02-19
來自:
發表數: 55
[101967] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
那些分時儲存元件就是現行全域快門的作法,
而這些儲存元件作切換都會造成Switching noise,以及一般Bayer CMOS的Pixel大小再放入儲存元件後也會減少Photodiode的面積,而儲存元件的容值不夠大,在輸出時光是電荷共享效應就會損失掉一些訊號位準

全域快門的感光元件一直以來就是這點待克服

Sony這顆是剛好Pixel size很大,又加上BSI的關係,有空間可以放這些儲存元件,而且是容值夠大的儲存元件

但要以嚴格定義來說的話,
Sony這顆只能算是"對單一顏色是全域快門",而且這也是必需為之的作法,
否則光是一個顏色曝光的耗費時間就會太長

而儘管看起來不到0.2ms的時間好像很快,但有個疑惑沒有寫在文件內:
儲存元件的容值不是無限大,曝光多次後總是會到飽和點,錄影時因為會不斷輸出影像所以還好,但拍照的狀況下,碰到飽和時會強制輸出影像嗎?

如果會,這會是潛在的時間延遲之一
如果不會,代表慢速快門可能會有時間的限制

P.S. 類似的技術其實在顯示科技上有,只是反向過來,
像是一些採用DLP技術的投影機,或是Panasonic一些相機的EVF (例如GX7等)

loom
發表時間: 2014-11-19 10:05
Home away from home
註冊日: 2007-07-24
來自: Cambridge, MA
發表數: 666
[101973] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
引文:

acon 寫道:
還是不正確阿
攝影的曝光時間每個色都要同時發生
妳分成1/3去輪流曝光
不管怎樣還是要三倍曝光時間....


Bayer每一個像素原本就都只吸收到1/3的光
而這個技術只是將這1/3的光變成全色域的(不斷地在R/G/B之間切換)
所以整體感光亮應該是一樣的
acon
發表時間: 2014-11-19 11:03
Quite a regular
註冊日: 2009-02-03
來自:
發表數: 61
[101975] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
現行DC曝光時 假設測光測到快門1/1000 秒
就是每個像素都是曝光1/1000 秒
不管是哪種顏色像素...
但是 妳要用單顆像素換三次濾色片
勢必要分時
分時的話 對於快速影像就會有誤差
拜耳式的設計會有偽色 但是不會有這種效應...
ekuo
發表時間: 2014-11-19 14:32
Not too shy to talk
註冊日: 2011-05-23
來自:
發表數: 14
[101977] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
如果要較長時間曝光,濾光片不知會怎麼跑?
yyhsu
發表時間: 2014-11-21 00:41
Just can't stay away
註冊日: 2006-02-21
來自: Taiwan , now in Tsukuba
發表數: 183
[102002] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測
引文:

ekuo 寫道:
如果要較長時間曝光,濾光片不知會怎麼跑?


一直來回跑就好了啊

比較需要擔心的應該是高速快門的時候,濾鏡片有辦法動那麼快嗎?
aztec1234
發表時間: 2014-11-21 08:22
Quite a regular
註冊日: 2012-02-19
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發表數: 55
[102003] Re: Sony APCS 感光元件 原理推測

後來再來來回回看了一下datasheet,
無論是其畫素數目也好,以及強調的規格也好

這顆Sensor很有可能是為了攝影機開發的,很多拍照下可能會碰到的潛在問題,
在錄影時是不care的甚至根本不會碰到

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