Foveon X3. Czy zrewolucjonizuje fotografię cyfrową?

Innowacyjna technologia X3 obiecuje jakość zdjęć cyfrowych porównywalną z materiałami światłoczułymi. Jak to działa?
Wstęp
Matryca CCD, to najważniejszy element każdego aparatu cyfrowego. Od niego przede wszystkim zależy jakość odwzorowywanych obrazów. Podstawowym parametrem określającym jakość CCD była do tej pory rozdzielczość wyrażana w ilości aktywnych, światłoczułych punktów (pikseli). Rozpiętość rozdzielczości CCD wykorzystywanych w aparatach cyfrowych jest duża. Proste aparaty dla początkujących mają matrycę o rodzielczości od 1 miliona pikseli (megapikseli). Najnowsze aparaty cyfrowe, jak na przykład Canon EOS D60 mają rozdzielczości rzędu 6 megapikseli. Rozdzielczość w megapikselach przekłada się oczywiście na maksymalną rozdzielczość pliku otrzymanego z takiego aparatu cyfrowego.



Okazało się jednak, że nawet matryca o dużej rozdzielczości nie gwarantuje jakości obrazu porównywalnej z kliszą fotograficzną.

Matryca jak telewizor i matryca jak klisza
W tradycyjnej matrycy CCD każdy punkt odbiera tylko jeden kolor. Dokładnie jeden element światłoczuły odbiera długość fali odpowiadającej filtrowi określonego koloru. Dlatego, żeby stworzyć kolorowy obraz potrzebne są punkty odbierające trzy kolory składowe - czerwony (Red), zielony (Green) i niebieski (Blue). Za pomocą tych trzech kolorów można oddać wszystkie pozostałe (no, prawie wszystkie). Piksele (a właściwie filtry) o różnych kolorach leżą obok siebie i w zależności od koloru padającego światła (odbitego od przedmiotów) są wzbudzane w odpowiedniej kombinacji. Tak to wygląda w uproszczeniu, w rzeczywistości w grę wchodzą różne konfiguracje kolorów na matrycy, oprogramowanie aparatu i wreszcie sposób zapisu obrazu. W podobny sposób działa kineskop telewizora. Można to obejrzeć przyglądając mu się z bliska.



Takie rozwiązanie ma swoje wady. Kolory nigdy nie są czyste. Gdy powiększymy zdjęcie możemy łatwo rozróżnić poszczególne plamki w różnych kolorach (jak na obrazach impresjonistów). Co gorsza nawet bez powiększania drobne szczegóły często otaczone są halo, czyli różnokolorową poświatą. Jak widać na ilustracji powyżej, każdy kolor zajmuje tylko część powierzchni matrycy. Tak więc najczęściej z trzech pikseli, na które pada promień światła pracuje jeden lub dwa. Aby nie powstała dziura w kolorze, oprogramowanie aparatu musi "dorobić" brakujące piksele. Proces taki nazywa się interpolacją. Mimo, że poprawia on odbiór zdjęcia (zachowany jest jednolity kolor), to źle wpływa ostrość i dokładność obrazu, gdyż dodane przez aparat elementy to jedynie uśrednienie. Obraz powstały na skutek interpolacji zawiera wiele pikseli, które w fotografowanej scenie nie istniały (bo zostały dodane przez oprogramowanie później). Takie "fałszywe" piksele noszą nazwę artefaktów. Mimo, że oprogramowanie aparatów cyfrowych jest coraz bardziej zaawansowane, to nie da się do końca uniknąć powstawania artefaktów.
Klisza fotograficzna zbudowana jest inaczej. Tu kolory ułożone są warstwami, dlatego nawet gdy przyglądamy się fotografii pod bardzo dużym powiększeniem nie możemy rozróżnić poszczególnych składowych koloru (chociaż widzimy kryształki emulsji fotograficznej).

Firma Foveon opracowała rewolucyjną technologię, która w matrycy CCD naśladuje budowę kliszy fotograficznej. Kolory w matrycy X3 ułożone są nie obok siebie, ale jeden na drugim - warstwami (patrz ilustracja).



Dzięki takiej konstrukcji każdy z pikseli w matrycy otrzymuje taką samą ilość światła. Podstawowe zalety to: bardziej nasycone i czyste kolory, brak efektu halo i znacznie mniejsza ilość artefaktów. Dodatkowo do obróbki zdjęcia w aparacie potrzebna jest o wiele mniejsza moc obliczeniowa (nie jest konieczna zaawansowana interpolacja). Dzięki temu można wyprodukować tańsze aparaty, szybciej zapisujące wykonane zdjęcia.
 
Komentarze
Polecane artykuły
Samyang AF 14 mm f/2.8 EF - zdjęcia przykładowe
22 Paź 2018
Ciekawi, jak w praktyce sprawdza się najnowsza konstrukcja Samyanga z mocowaniem Canon EF? Zobaczcie zdjęcia przykładowe wykonane najnowszym modelem AF 14 mm f/2.8 EF. Czy okaże się on "czarnym koniem" w segmencie ultraszerokokątnych szkieł?
0
Fujifilm XF10 - test aparatu
11 Paź 2018
Kierowany do hobbystów, XF10 z 24-megapikselową matrycą APS-C i stałoogniskowym, jasnym obiektywem 28 mm f/2.8 ma być ciekawą alternatywą dla smartfona i towarzyszem codziennych chwil. Zobaczcie, jak wypada w praktyce.
2
Peak Design Everyday Messenger - test torby fotograficznej
10 Paź 2018
Ma być torbą idealną, stworzoną z myślą o każdej potrzebie fotografa. Druga generacja torby jest jeszcze bliżej tego celu, ponieważ wprowadzono w niej kilka drobnych, ale ważnych usprawnień. W czasie swojej wyprawy do Budapesztu oraz miejskich, codziennych podróży sprawdziłem, jak w praktyce sprawuje się druga generacja torby fotograficznej Peak Design Everyday Messenger.
1
Google Pixel 3 i Pixel 3 XL - oficjalne zdjęcia przykładowe
10 Paź 2018
Jesteście ciekawi, jak w praktyce wypadają najnowsze smartfony Google? Zobaczcie oficjalne zdjęcia przykładowe wykonane zaprezentowanymi modelami Pixel 3 i Pixel 3 XL.
2