A technológia a Exmor ClearVid mátrix Sony - cikk a technológiai fejlesztések és a legújabb termékek

A technológia a Exmor ClearVid mátrixot SONY

Sunset CCD század és az advent nagyfelbontású század

Vissza CMOS

Összehasonlítása CCD és CMOS

A CCD- és a CMOS CCD átalakítására fényt elektromos képjel használt fotodióda. Azonban a működési elve jelentősen különbözik, az alábbiak szerint. A CCD beeső fény mutatható ki a fotodióda minden egyes pixel alakítjuk át elektromos töltés. A díjat a pixel mozog függőleges „közlekedési busz” oldalán helyezkedik a pixel. Az alkalmazott feszültség azután átviszi a díjak a függőleges és vízszintes szállítási buszok, amíg el nem érik az erősítő, ahol a díjak alakítjuk elektromos jellé (ábra. 1). probléma van az úgynevezett „kenet” Ilyen konstrukció. Akkor merülnek fel, amikor egy nagyon erős beeső fény szivárgása eléri a függőleges közlekedés a gumiabroncs és létrehoz pótdíj, ami abban nyilvánul meg, a kép fényes függőleges csík. Ez a szerkezet azt is megköveteli, nagy feszültségen váltakozva nyitó és záró redőnyök, amelynek meg kell állnia minden képpont időbeli szabályozás töltés sorrendet. Fogyasztott energia CCD-mátrix, különösen a nagy nagy felbontású formátumban (például 1080), amely megköveteli a gyors leolvasását nagyszámú pixelt.

A CMOS-érzékelők rendelkezésre álló energia minden egyes pixel, közvetlenül átalakítja az elektromos töltés a képpont jelet, amely azután folytatódik, hogy a kimenet (ábra. 2). A probléma a hátsó kiterjesztések hiányoznak, mivel a beeső fény nem befolyásolja a villamos jel (3.). Helyett a kapu CMOS-mátrixban használt kapcsolók és a belső áramkör szekvenciát szabályozza a kimeneti jelek. Segítségével a belső kapcsolók jelentősen csökkenti az energiafelhasználást a gyorsítási folyamat egyidejű mérése számos pixel. olvasási hatékonyság is elegendő, hogy támogassa a progresszív bomlási HD képek. A single-chip CMOS-érzékelő lehetővé válik elvileg az egyidejű mérése jelek R, G és B Mivel a CMOS-érzékelő alacsony fogyasztású és nagy sebességű olvasási folyamatot, akkor nagyon alkalmasak nagyfelbontású kamerák században HDTV. Ezek különösen érdekes kis HD-kamerák, az teljes mértékben megfelelnek a rájuk kivetett - kompakt méret, alacsony fogyasztás és a kiváló képminőséget.

ClearVid Műszaki és interpoláció képpont

ClearVid mátrix pixel megnövelt területe

A terület pixel jelentős hatással van a paramétereket a mátrixban. Mivel a nagyobb pixel kibővített fényérzékeny terület, ezek a nagy érzékenység, amely lehetővé teszi, hogy képeket még gyenge fényviszonyok mellett is. Azonban a tendencia nagyobb felbontású helyezi korlátozza a méret a képpont. Ez a mátrix a nagy felbontású (HD) kell lennie körülbelül két millió pixel. Ez azt jelenti, hogy a pixel mérete lesz 1/5 1/6 részben a pixelméret a mátrixban egy normál felbontású (SD) az azonos méretű. Ennek megfelelően a HD mátrix lesz lényegesen alacsonyabb érzékenység (ábra. 4).

Azt is meg kell jegyezni, hogy része a mátrix által elfoglalt terület a jelzési áramkör, nem kapcsolódik a fényérzékeny elemeket. CCD-mátrix az a hátránya, hogy szükség viszonylag széles töltés átviteli csatornák, amelyek közelében kell elhelyezni, hogy a pixelek. Ez viszont szükségessé teszi, hogy a pixelek vannak elrendezve egy négyszögletes rács. Ezzel szemben, a CMOS-mátrix segítségével egy vékony jelvezetékek amelynek helyét a chip lehet kiválasztani rugalmasabban, amely lehetővé teszi a létrehozását egy alternatív pixelszerkezet. Sony megvalósítani az előnyeit az alternatív, ami egy ClearVid tömb átlós elrendezése pixel.

Forgatás 45 ° szélességét csökkenti a pixel a 1/2 idők, ezáltal nagyobb beültetési sűrűség. Ez viszont azt jelenti, hogy a mátrix ClearVid pixel van területének kétszerese egyéni pixel összehasonlítva a hagyományos tömb azonos képpont szélességű (ábra. 5-1 és 5-2). Más szóval, a forgási pixel CMOS-érzékelő megnöveli tömb minden egyes pixel területet.
Így, 1/3-inches ClearVid érzékelő mátrix és a pixelek számát a 960 x 1080 rendelkezik területének kétszerese a pixel, összehasonlítva egy hagyományos mátrix 1920 x 1080. Így a pixel terület ClearVid megfelel a pixel területen egy hagyományos mátrix 1/1 89 inch, 1920 x 1080. más szóval, az új érzékelő kialakítás lehetővé teszi, hogy szerezzen egy nagyon nagy területen pixel tekintetében a mátrix méretét (ábra. 6-1 és 6-2). Így, ClearVid, annak ellenére, hogy a kis méret, magas sűrűségű szerkezet és a magas érzékenység. A nagyobb felület a mátrix pixelek ClearVid

lehetővé teszi, hogy nagyobb érzékenységet kétféleképpen: közvetlenül, azáltal, hogy nagyobb területet rögzítésére fényáram és közvetetten hatékonyabb felhasználása on-chip mikrólencse. A mikrolencsés felett minden egyes pixel összegyűjti a fény, amely egyébként fényérzékeny felületen kívül a területen, és irányítja a vevőnél (ábra. 7), amely az érzékenység növelését. Hatékonyság a mikrolencseréteg ClearVid technológia jelentősen javult, mivel a relatív növekedése területén pixel.

* A számítás alapja az elméleti értékek, és nem veszi figyelembe a relatív méretei jelátvitel áramkörök, és más területeken a mátrix kivételével a fényérzékeny felületre. Azt is meg kell jegyezni, hogy az érzékenysége a fényképezőgép vagy videokamera határozza meg nem csak a terület a mátrix, hanem a gyártás optikai technológiákat zajcsökkentő technikák, a jelfeldolgozó algoritmus és sok más tényező.

Jellemzők ClearVid mátrix három-chip képérzékelő CMOS-

Háromlapkás ClearVid rendszer jelenleg használt videokamera Sony HVR-Z7E, HVR-S270E, HVR-Z5E, HVR-V1EH HXR-NX5E. Mivel CMOS-mátrix ClearVid van cikcakkos elrendezése képpont, szomszédos sorok -kal eltolt fél pixel, ábrán látható módon. 8. Ez az elrendezés vezethet a hamis feltételezés, hogy a mátrix felhasználható egy hagyományos interpolációs pixeleltolás technológia. Tény, hogy a három-chip rendszer ClearVid használ egy kifinomultabb interpoláció mechanizmus, az alábbiak szerint. A hagyományos megközelítése pixelek interpolációjának eltolt chipek vannak szerelve a prizma úgy, hogy a mátrixok R és B kap egy elmozdulást a felére a pixel képest a mátrix G.

Így minden egyes pixel részt vesz a kialakulását a két jel. Ez ábrán látható. 9, ahol G pixel alkalmaznak jel előállítására a G + R1 + B1 és a G + R2 + B2. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy megduplázza a jelet. Valójában azonban egy jelentős javulás felbontás érhető csak azokon a területeken, ahol mind a három szín jeleket. Ez a módszer nem nyújt jelentős győzelem a forgatás monokróm eszközök, mint például a zöld gyep vagy vörös rózsa (ábra. 10).
A három chip ClearVid rendszer egy másik megközelítés, amely lehetővé teszi a maximális felbontás függetlenül a relatív szintje színjel. ClearVid három-chip rendszer teljes felbontású HD (1080 soros pixel) függőlegesen és vízszintesen 960 képpont.

Vízszintes felbontás növeljük a teljes HD (1920 minta) interpoláció révén hozzanak létre egy virtuális pixel minden pontján a rács; Ez a virtuális pixel generált adatok alapján négy szomszédos pixel. Az ilyen interpolációt végzünk függetlenül az egyes mátrix R, G és B jelű Ellentétben a hagyományos megközelítés, a hatékonyság nem teljesen kapcsolódik a színek keverése (ábra. 11-1 és 11-2). Ez a módszer egyformán hatékony raznots-vetnyh tárgyak és tárgyak bemutatott elsősorban monokróm virágok, mint a rózsa és a pázsit. Így a három-chip videokamerák ClearVid rendszer kiváló megoldás minden színkombinációk, ábrán látható. 12. A fenti interpoláció történik a fejlett Sony Processzor Enhanced Imaging Processor ™.

Ez a processzor használatát teszi lehetővé ClearVid mátrixa 960 x 1080 pixel, hozzon létre egy full-HD jel 1920 x 1080, gyönyörű színekkel.

A HRV-Z7E, HVR-Z5E, HVR-S270E és HXR-NX5E A 1/3-inches ClearVid három-chip rendszer, és a HVR-V1E elő 1/4-inch oldatot. Meg kell jegyezni, hogy a HVR-HD1000E van egy chip 1 / 2,9 hüvelyk elrendezésű transzducer ClearVid. A single-chip, 1/3-inches CMOS-érzékelő típusát HVR-A1E ClearVid mátrixot használunk.

Az érzékenység és zaj

Ahhoz, hogy a képek rögzítését a megfelelő expozíció gyenge fényviszonyok mellett két fő megközelítést.

1) javítása képérzékelő paraméterek
Az érzékenység javítható azáltal, hogy javítja a fotoelektromos konverziós hatékonyságot növeli a terület pixel, egy lencse szerkezet a lencse, és bevezeti egyéb fejlesztések érzékelő paramétert.

2) Elektronikus fényesség nyereség
Elektronikus erősítés fényerő növelheti az érzékenységet a kamera, de ez is növeli a zajszintet, amely már jelen van a jel, ahol a kép megszerzése szemcsés szerkezetet. Ezért zajcsökkentő nyújthat jelentős növekedést kamera érzékenysége miatt magasabb jel erősítés.

A zaj különböző jellegű. Az alábbiakban ismertetjük két tipikus zajforrás.

Fix minta zaj
CMOS-mátrix egy külön erősítő minden egyes pixel. Ezért a készülék HD CMOS-mátrix több mint egy millió ilyen erősítőket. Ez reális elvárni, hogy az összes ilyen erősítők lesz pontosan ugyanaz, mint a termelési folyamat elkerülhetetlen némi szórás paramétereit. Ez a különbözőség erősítők ad okot, hogy zavart, az úgynevezett „rögzített minta zaj”. Szerencsére ez a probléma is megoldható, hogy helyreállítja az hozzáadásával áramkör CDS (korrelációs Double Sampling - «korrelált kettős mintavétel") számára megszűnik a zaj és visszaállítja az eredeti jelet.

analóg zaj
Ha töltés át formájában egy analóg jelet, valamilyen külső zaj be az átvitel során is. Ez a zaj növekszik az átviteli távolság.

A technológia a Exmor ™ zajcsökkentés

Sony kifejlesztette kifejezetten az új CMOS-mátrix Exmor technológia. Ebben a rendszerben, egy analóg-digitális átalakító van beállítva közel minden sora pixel (ilyen szerkezet az úgynevezett „párhuzamos oszlopokban analóg-digitális átalakítás”, azaz a digitalizálása analóg jelek termelt szinte azonnal. Egy tipikus mátrixot analóg jelet az erősítő minden egyes pixel, először át kell menni egy távoli analóg-digitális átalakító (13.). az analóg jelek nagyon érzékenyek a zaj, és a zajszint ott van a nagyobb, annál nagyobb a jel átviteli távolság. a technológia Exmo újra analóg-digitális átalakítók vannak elrendezve olyan közel a pixel, ami csökkenti a külső zaj hatása. Szintén feltéve kifinomult digitális zajcsökkentés CDS, ami méri a zajt, mielőtt a konverziót, majd átváltás után termel zajcsökkentő. Ez az új rendszer működik előtt és után analóg-digitális átalakítás sokkal pontosabb, mint a hagyományos rendszerek CDS működő csak az analóg jel (ábra. 14).

Ennek eredményeként, videokamerák különböző technológiákkal Exmor csökkentett zaj képest alapján hagyományos videokamera HD CMOS-érzékelő. A különbség különösen érzékelhető gyenge fényviszonyok között, különösen akkor, ha a kamera érzékelője Exmor hatásos.

Új Exmor zajcsökkentő rendszer fel van szerelve egy három-chip rendszer Tiszta-Vid, használt videokamera Sony HVR-Z7E, HVR-Z5E, HVR-S270 és HXR-NX5E. Ezek az új generációs CMOS-mátrix lényegesen nagyobb értékek, mint a korábbi tervek.

10.12.11 Forrás: Sony