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
Canon EOS 250D - pierwsze wrażenia
10 Kwi 2019
EOS 250D to nowy reprezentant “najmniejszej lustrzankowej serii na rynku”, która łączy niewielkie gabaryty z przystępną ceną i możliwościami skrojonymi pod kątem początkujących fotografów i świadomych amatorów. Co skrywa przed nami najnowsza konstrukcja?
2
Panasonic Lumix S1R - test aparatu
9 Kwi 2019
Lumix S1R - jak twierdzi producent - ma być odpowiedzią na potrzeby wymagających profesjonalistów. Jednak czy tak jest w istocie i czy pierwsza pełna klatka Panasonic odbierze klientów konkurencji? Przekonajmy się!
9
Fujifilm GFX 50R - test aparatu
2 Kwi 2019
Najbardziej przystępny cenowo cyfrowy średni format z pewnością zwrócił uwagę tych, którym pełna klatka przestaje już wystarczać. Czy bardziej mobilna i kompaktowa wersja modelu 50S spełni oczekiwania wymagających zawodowców?
1
Panasonic Lumix S1 - zdjęcia przykładowe
28 Mar 2019
Stabilizowana pełnoklatkowa matryca o rozdzielczości 24-megapikseli, autofokus oparty na technologi DFD z systemem śledzenia wspieranym układem AI, bogaty tryb filmowy z zapisem 4K 60 kl./s, czy uszczelnione body o rewelacyjnej ergonomii - to tylko kilka cech Panasonica Lumix S1. Zobaczcie, jak aparat poradził sobie w boju.
8