сенсор bsi что это
Sony разработала революционную BSI-матрицу с центральным затвором
Это первая в мире CMOS-матрица с разрешением более 1 мегапикселя с такими характеристиками.
Sony анонсировала новую революционную разработку: компания создала 1,46-мегапиксельную CMOS-матрицу с обратной засветкой (BSI) и центральным затвором. Это первая в мире CMOS-матрица с разрешением свыше 1 мегапикселя с такими характеристиками.
BSI — технология, при которой засветка матрицы происходит с обратной стороны, что позволяет увеличить количество полученного света. Это, в свою очередь, позволяет улучшить качество работы в условиях слабого освещения. Раньше подобные матрицы использовались главным образом в астрофотографии или в камерах наблюдения, но сейчас эта технология все больше применяется и в потребительских фотокамерах.
В 2015 году Sony a7R II стала первой полнокадровой камерой с BSI-матрицей; в 2017-м Nikon D850 — первой камерой с BSI-матрицей разрешением более 45 мегапикселей.
Но все эти BSI-матрицы — с построчным считыванием, то есть пиксели кадра считываются не одновременно, а ряд за рядом, пусть даже и очень быстро. В большинстве случаев разницы между двумя вариантами считывания нет, однако если камера или объекты в кадре движутся во время съемки, при построчном считывании возникают искажения.
Искажения, возникающие при построчном считывании, на примере быстро движущихся лопастей пропеллера
Новая разработка Sony представляет собой матрицу с обратной засветкой (BSI) и с функцией центрального затвора, что позволяет считывать все пиксели кадра одновременно. Это — выдержка из технического описания матрицы на сайте Sony:
“Новый датчик Sony получил новейшие компактные слаботочные конвертеры, расположенные под каждым пикселем. Они мгновенно конвертируют аналоговый сигнал со всех пикселей в цифровой, чтобы временно сохранить его в цифровой памяти. Такая архитектура позволяет избежать искажения, вызванного задержкой считывания, что позволяет реализовать функцию центрального затвора.
Чтобы добиться параллельной конвертации всех пикселей, Sony разработала технологию, благодаря которой стало возможно использовать примерно 3 миллиона соединений Cu-Cu (“медь-медь”) в одной матрице. Такое соединение обеспечивает электрическую непрерывность между пикселем и слоем управляющей логики, одновременно обеспечивая пространство для 1,46 миллиона конвертеров (по количеству эффективных пикселей)”.
Это — пример фото, снятого с помощью новой матрицы (обратите внимание на отсутствие искажений у вращающихся лопастей вентилятора):
Пока нет никакой информации, когда эта революционная разработка появится в потребительских камерах, но уже очевидно, что Sony намерена удержать свое господство в области производства датчиков изображений и обеспечить своим цифровым камерам первенство в плане качества матриц.
Какие селфи-камеры лучше – BSI CMOS или CMOS?
Технология, по которой произведена матрица селфи-камер, очень важна. Одно из самых важных требований к селфи – возможность делать качественные фото в сумерках и недостаточной освещенности. На данный момент камеры на лицевой панели смартфонов производят на базе двух технологий: CMOS и BSI CMOS.
Как вы уже поняли, BSI CMOS – это развитие популярных матриц CMOS. BSI (задняя подсветка) позволяет сенсору камеры получать больше света на уровне пикселя, чем в простых матрицах CMOS. В результате, получаются более качественные снимки.
Когда Apple объявила, что использует CMOS-сенсор с задней подсветкой (BSI) в iPhone 4, это был, вероятно, первый раз, когда большинство людей услышали об этой технологии. Честно говоря, я сомневаюсь, что большинство пользователей iPhone беспокоятся о технологии матрицы. Их заботит то, что фотоаппарат делает отличные фотографии (для смартфона) при освещении ниже идеального.
Компании Apple и HTC первыми применили этот тип сенсоров в мобильных устройствах. А вот в фотоаппаратах BSI CMOS появились с момента выпуска компанией Sony видеокамер HDR-XR500V и HDR-XR520V с матрицей Exmor R собственной разработки в феврале 2009 года.
Что делает BSI лучше обычного CMOS для селфи-камер?
Простой ответ заключается в том, что конструкция облегчает доступ света к фотодиодам на матрице. В обычном CMOS-датчике с фронтальной подсветкой (FI) свет должен проходить через металлическую проводку и элементы цепи, прежде чем попасть на фотодиоды. В датчике BSI CMOS проводка перемещена за светоприемную поверхность. Это делает датчик более чувствительным к свету. Чем более чувствительной она является, тем меньше света требуется для получения правильно экспонированной фотографии и тем меньше создается шума.
Именно поэтому смартфоны с селфи-камерой на базе BSI CMOS матрицы делают более качественные фото в кафе, барах и в сумерках на улице. Поэтому, если есть возможность и вам важна селфи-камера, выбирайте правильный смартфон. Для этого ниже есть ссылки. Перейдя по ним, вы сможете посмотреть все смартфоны с правильной матрицей селфи-камер. Эта характеристика смартфона куда важнее количества мегапикселей.
Матрица в фотоаппарате – какой выбор будет лучшим
Несомненно, матрица фотокамеры – один из важнейших элементов конструкции устройства. В этом руководстве вы найдете детали, которые позволят вам выбрать оборудование, идеально соответствующее вашим личным предпочтениям.
Ознакомьтесь с некоторыми советами и выберите лучшее решение. Узнайте, какая матрица зеркальной или цифровой камеры подойдет лучше всего.
Выбор матрицы фотоаппарата – что важно
Прежде чем вы решите купить фотокамеру, вы должны внимательно прочитать описание продукта, где указаны точные технические характеристики. Благодаря этому вы сможете выбрать оборудование, которое будет идеально держаться в руках.
Размер матрицы играет ключевую роль. Меньшие по размеру сенсоры обеспечат большую глубину резкости и будут использоваться в камерах с ультразумом. Однако, более крупные матрицы обеспечат более широкое поле зрения. Кроме того, мы можем рассчитывать на более качественные фотографии даже в условиях плохого освещения. Конечно, камеры, оборудованные таким образом, относительно дороги: их ценят самые требовательные пользователи. Поэтому нет сомнений в том, что размер сенсоров цифровых фотоаппаратов является важным критерием покупки.
Перед покупкой необходимо обратить внимание на типы матриц. В нашем руководстве мы представляем все самые популярные решения. Выбор будет зависеть от предпочтений пользователя и типа фотографий, для создания которых устройство используется. Обязательно стоит ознакомиться со всеми деталями, чтобы выбрать как подходящий тип, так и размер матрицы. Мнения, собранные в Интернете, и советы профессиональных пользователей также могут быть полезны при выборе.
Что такое фотоматрицы?
Прежде чем мы подробно остановимся на типах фотоматриц, следует подчеркнуть, что вообще представляют собой матрицы в зеркальных фотокамерах или цифровых камерах.
Матрица фотоаппарата – это электронные светочувствительные датчики. Они используются для преобразования изображения в сигнал, позволяющий сохранить изображение в памяти устройства. Тщательный анализ характеристик сенсора позволит нам выбрать оборудование высочайшего качества. Чтобы купить оборудование высокого класса с хорошим сенсором, сравните две камеры с учетом, например, производителя. Таких комбинаций стоит составить несколько, ведь ассортимент продукции чрезвычайно богат и разнообразен.
Типы матриц в фотоаппаратах
Их неоспоримое преимущество – отличная цветопередача и возможность работать с повышенной чувствительностью. Сигнал считывается линейно, что отличает CMOS-матрицы от CCD, где считывание осуществляется в один момент со всего сенсора. Этот тип матрицы в фотоаппаратах очень популярен, хотя одним из недостатков может быть «эффект рольставни». Это означает, что при записи объекты, которые движутся перпендикулярно оси наклона объектива, наклоняются. Это происходит потому, что верхние пиксели считываются раньше, чем нижние.
Одним из популярных типов CMOS-сенсоров является фотодатчик BSI CMOS. Его преимущество – повышенная чувствительность за счет несколько иного расположения светочувствительных элементов. Слой кремния расположен под линзами, что позволяет регистрировать больше света. Мы часто встречаем этот тип матриц в цифровых камерах мобильных телефонов.
Сравнение размеров матриц фотокамер
Мы упоминали, насколько важен размер сенсора в цифровых камерах и зеркальных фотокамерах. Мы можем выбрать несколько видов.
Вот самые популярные:
Несомненно, что при выборе фотоаппаратов основным компонентом для анализа являются фотоматрицы. Правильно подобранный сенсор обеспечит ожидаемое качество фотографий и позволит запечатлеть много прекрасных моментов. Выберите одну из проверенных моделей и оцените комфорт использования.
СОДЕРЖАНИЕ
Описание
Другие преимущества датчика BSI включают более широкий угловой отклик (что дает большую гибкость при проектировании линз) и, возможно, более высокую скорость считывания. К недостаткам можно отнести худшую однородность отклика.
Наблюдатели в отрасли отметили, что датчик с задней подсветкой теоретически может стоить меньше, чем аналогичная версия с передней подсветкой. Способность собирать больше света означала, что матрица сенсоров аналогичного размера могла предложить более высокое разрешение без падения производительности при слабом освещении, иначе связанного с гонкой мегапикселей (MP). В качестве альтернативы, такое же разрешение и возможность работы в условиях низкой освещенности могут быть предложены на меньшем чипе, что снижает затраты. Ключом к достижению этих преимуществ мог бы стать улучшенный процесс, направленный на решение проблем текучести, в основном за счет улучшения однородности активного слоя на передней панели детекторов.
В апреле 2021 года Canon объявила, что их новая модель R3 будет оснащена 35-миллиметровым полнокадровым многослойным CMOS-датчиком с задней подсветкой и процессором изображения DIGIC X.
В мае 2021 года Sony анонсировала новый многослойный сенсор с задней подсветкой для формата Micro Four Thirds.
Sony начала массовое производство Exmor RS, первых многоярусных сенсоров CMOS
Sony сообщила о начале потокового производства сенсоров Exmor RS, первых в мире CMOS-сенсоров, использующих многоярусную структуру (stacked CMOS). Начало поставок ожидается уже в октябре. Компания представила три модели Exmor RS, рассчитанные на применение в смартфонах и планшетах и объединяющих высокое качество изображения с компактностью и расширенной функциональностью. Одновременно компания представила три соответствующих фотомодуля, IU135F3-Z, IU134F9-Z и IUS014F-Z, использующих эти сенсоры.
В верхнем ряду слева направо представлены фотомодули IU135F3-Z, IU134F9-Z и IUS014F-Z, а в нижем — соответствующие сенсоры IMX135, IMX134 и ISX014
В отличие от традиционных сенсоров CMOS с обратной засветкой, в новом сенсоре Sony почти вся площадь, на которую попадает свет, отведена под светочувствительные элементы, а вспомогательные цепи выведены на отдельный слой. Ранее, особенно в сенсорах для мобильных устройств, где размеры пикселей небольшие, заметная часть полезной площади отбиралась цепями обработки и управления сигналом.
Структурные диаграммы обычного сенсора CMOS с обратной засветкой (слева) и Exmor RS
Первые два сенсора, которые запустила Sony — это IMX135 с размером 1/3,06″ и разрешением 13,13 Мп и IMX134 (1/4″ и 8,08 Мп). Оба они используют метод кодирования RGBW и поддерживают функцию HDR-видео. Технология RGBW благодаря дополнительному белому субпикселю к трём традиционным зелёному, красному и синему позволяет увеличить чувствительность сенсора в условиях плохой освещённости. Функция записи видео HDR позволяет захватывать изображение сразу в двух вариантах экспозиции, а затем усреднять их для получения оптимального изображения путём осветления теней и затемнения ярких, даже когда съёмка производится против яркого источника света. Третья модель Exmor RS — ISX014 (1/4″, разрешение 8,08 Мп) обладает встроенной функцией обработки сигнала.
Говоря о фотомодулях, можно упомянуть старшую компактную модель IU135F3-Z с качественным объективом f/2,2, системой автофокуса, встроенными средствами обработки изображения и размерами 8,5×8,5×4,2 мм. Компания также сообщила, что в будущем будет продолжать работу над развитием Exmor RS и расширением сферы применения технологии.