matryce CCD [wyklad goscinny III]
Marek Lewandowski
postanowilem przerzucic kopie "luzem".
Uprasza sie o uzupelnianie/prostowanie niejasnosci i niescislosci.
Jedziemy. Bedzie dlugasnie.
Nie mam ochoty na wojne z ludzmi, ktorzy uwazaja, ze wystarczy, jak aparat nie
szumi przy ISO50 i 1/1000 sekundy, wiec nie bede sie wypowiadal na temat A2,
czy jakiegokolwiek aparatu w szczegolnosci, a naskrobie sobie o CCD i temu
podobnych.
Baedzie technicznie, ale jakies wnioski powinno sie dac wyciagnac bez slownika
wyrazow obcych i przeklenstw egzotycznych.
Zacznijmy od tego, co to jest CCD, ale od tej elektronicznej strony. Poniewaz
nie jest to moje zrodlo utrzymania, moja wiedza moze miec powazne merytoryczne
luki, wiec jesli ktos tu jest z tematem za pan brat, to prosze ewentualnie o
szybka korekte. Jednoczesnie zapewniam, ze w wyjasnienie tematu wlozylem
wiecej niz pogapienie sie w sufit, a pewne uproszczenia (nazwijmy to DALEKO
idace) sa celowe, fizyka polprzewodnikow nie jest mi calkowicie obca, ale jak
wyjedziemy tu z rownaniami to sie audiencja rozejdzie do domow. Kto ma ochote
na fizyke, niech wrzuci w google pare zapytan typu CCD structure, principle of
operation, physics itp. Jest dos╕ literatury ne temat. To jest pogadanka dla
humanistow ;D
Tak zgrubnie mozna podzielic CCD na takie, ktore do pracy potrzebuja
zewnetrznej migawki i takie, co jej nie wymagaja. W zyciu pokrywa sie to z
podzialem na kompakty i lustrzanki. Kompakty (z racji na celowanie na LCD)
musza byc wyposazone w matryce pozwalajaca "nagrywac" "video", tj. pracowac
bez klapania migawka.
CCD to w uproszczeniu jedna wielka dioda krzemowa. Podloze (tzw. substrat)
jest typu p, wierzchnia warstwa typu n.
Na takim waflu nalozona jest cieniutka warstwa izolatora a na to ... o tym
dalej.
Padajace na krzem swiatlo powoduje wybijanie pojedynczych elektronow z ich
orit i tworzenie w ten sposob par dziura-elektron (ladunek dodatni i ladunek
ujemny). Gdyby ten kawalek krzemu byl jednorodny, "naturalny" taka para
ladunkow zaraz by sie z powrotem polaczyla i czesc. Jedyny efekt, to
podgrzanie krzemu. My mamy jednak dwie "warstwy", jedna z "niedoborem"
ladunkow dodatnich, druga - ujemnych. W obrebie granicy tworzy sie wbudowane
pole elektryczne. Takie rozbite uderzajacym fotonem pary (+)(-) nie maja
szansy sie znowu polaczyc, bo to pole "ciagnie" je w przeciwne strony.
Elektrony w kierunku powierzchni, dziury w podloze.
Dziury nas nie interesuja. Gina w czelusciach substratu, papa im mowimy i
tyle. Zbieramy elektrony.
Jak juz napisalem, cala struktura p-n przykryta jest izolatorem. W ten sposob
uwiezilismy elektrony - w glab nie uciekna, bo ich stamtad pole elektryczne
wygania, w gore nie prysna, bo izolator ich nie przepusci... zaraz, ale na
boki moga pelzac... I beda pelzac.
W tym celu na wierzch izolatora naniesiemy elektrody. Podluzne, waskie paski
ciagnace sie przez cala szerokosc sensora. W rownych odstepach. Naladujemy je
dodatnio. Ladunki dodatnie i ujemne sie przyciagaja, wiec teraz (ujemne)
elektrony przyciagane dodatnim ladunkiem beda gromadzic sie pod nimi - jak pod
dachem. Wygenerowany fotonem elektron prysnie pod najblizszy "daszek". Gdyby
nie bylo tego izolatora, to elektrony dolazlyby do tych elektrod i uciekly.
Ale mamy izolator.
Zaraz. Ale to nam zalatwilo polowe problemu. elektrony nie uciekna na
powierzchnie, ani w glab, ani w gore, ani w dol, ale maja jeszcze swobode w
lewo i w prawo. Pomysl, aby paski elektrod poszatkowac w male kwardraciki
niestety nie zda egzaminu, bo jakos trzeba moc nimi sterowac, a doprowadzic
prad mozna tylko z brzegu sensora. Doprowadzenia beda tak samo przyciagac
ladunki, wiec sorry.
Rozwiazanie problemu to zaszyte pod powierzcnia izolatora pionowe waskie paski
domieszek, dzielace "rownine" sensora na "rowy". Taaa... widzicie juz
"pixele"? Wcale nie takie podzielone jak by sie wydawalo, nie? Podzial raczej
plynny i polegajacy na strefach oddzialywania...
OK, dosc chrzanienia, zebralismy ladunki na kupki, teraz czas cos z nimi
zrobic. Zebralismy, czyli naswietlilismy zdjecie - w miejscach, gdzie bylo
jasniej, wiecej fotonow padlo na nasz kawalek krzemu i wiecej elektronow
zostalo naprodukowanych i teraz siedza pod daszkiem. Tam, gdzie bylo bardzo
ciemno siedzi jeden, moze dwa samotne i trzesa sie z zimna.
Trzeba to jakos wydostac. Z racji na budowe sensora ladunki nie moga sie
poruszyc na boki, bo trafia na te kanaly, nie moga tez splynac w glab, wiec
musimy je wyprowadzic z gory na dol wzdluz kolumn. Jesli rozladujemy te
"daszki" przestana one przyciagac elektrony i pozwola im plynac. Niestety w
ten sposob rozplyna sie one "po kosciach". Aby je poprowadzic naniesiemy
miedzy kazdymi dwoma podluznymi elektrodami dwie ekstra. Normalnie
nienaladowane, wiec nie wplywajace na gromadzenie sie ladunkow. Teraz, przy
odczycie, pomoga nam wyciagnac ladunki na zewnatrz. Ruchem robaczkowym.
Ladujemy dodatnio sasiednie, oczko nizsze elektrody wzgledem tych, co mielismy
naladowane. Elektrony przyciagane sa ociupinke dalej. rozladowujemy "stara"
elektrode - elektrony przyciagane sa tylko przez te "nowa" - przesunely sie
znowu kawalek dalej. itd.
Poniewaz zawsze pomiedzy dwoma "naladowanymi" miejscami jest kawalek przerwy,
elektrony zebrane w roznych miejscach nie przemieszaja sie nam.
Na samym dole CCD czeka drugi taki dynks, tym razem przesuwaacy ladunki z lewa
na prawo. W ten sposob ostatecznie wyplywaja porcyjki elektronow pixel za
pixelem. Teraz trzeba te elektrony policzyc i git.
Dla tych, ktorym ten opis zrobil sie dziki, tutaj jest plik powerpointa
calkiem ladnie i czysto tlumaczacy sprawe:
www.ing.iac.es/~smt/CCD_Primer/Activity_1.ppt
Co nam z tego wynika?
1. w najlepszym wypadku dostajemy 1 elektron na 1 padajacy foton. W praktyce
jest gorzej, bo czesc fotonow sie od krzemu odbije, czesc zostanie pochlonieta
bez generacji wolnych elektronow, czesc bedzie miala za mala energie do
wybicia elektronu (swiatlo glebsze niz czerwone zasadniczo przelatuje przez
krzem bez przystankow po drodze).
Elektrony pozniej mozna tylko tracic. Nie ma zadnego manewru, ktory raz
stracone elektrony nam "urodzi". Mozna "namnozyc" te, ktore zostaly, ale nie
przywroci to informacji.
2. ilosc fotonow padajacych na cm2 powierzchni okresla, ile maksymalnie mozemy
dostac elektronow. Jest to niezalezne od budowy i technologii CCD. Przy danej
ilosci swiatla padajacego na kawalek krzemu (przyslona obiektywu, ilosc
swiatla w scenie) dostaniemy MAKSYMALNIE tyle a tyle elektronow. Finito.
3. Optymalizacje technologii moga nam dac "tylko" mniejsze straty.
Jedziemy dalej. Teraz bedzie mniej opisow.
Podstawowy sensor jak obsmarowany wyzej nie pozwala na prace bez migawki.
Trzeba go naswietlic, swiatlo zamknac i odczytywac. Inaczej do przesuwanych
ladunkow beda caly czas dolaczac nowe, generowane padajacym swiatlem. To sie
nadaje do lustrzanki, ale nie do kompakta. Trzeba sprawe ulepszyc.
Ulepszono to tak, ze kazda kolumne podzielono znowu na dwie czesci, jedna jest
swiatloczula, a druga przykryta paskiem metalu (nieprzezroczystym). Po
naswietleniu matrycy przesuwa sie zebrane ladunki najpierw na te ciemna strone
(tak samo, jak je przesuwalismy w dol), a dopiero potem robaczkowo ciagnie w
dol. W tym czasie swiatlo moze sobie dalej padac, bo nowe ladunki nie dolacza
do tych transportowanych. Niestety, placimy za to tym, ze czesc sensora jest
nieczula na swiatlo. Rada na to (i nie tylko na to) sa tzw. mikrosoczewki,
ktore lapia swiatlo znad calego "pixela" i skupiaja je na tej mniejszej
swiatloczulej powierzchni. Czula powierzchnia jest mniejsza, ale dostaje
silniejsze swiatlo, wiec strata jest w duzym stopniu skompensowana.
Dobra. A co to ma do nas?
1. mamy wiecej etapow transportu. Wiecej mozliwosci przecieku elektronow.
2. Rozmiar pixela... Wlasnie... co okresla jak duzy jest ten pixel!? Przeciez
wzglednie sztywne granice mamy tylko po bokach...
Ano w duzej mierze rozmiar pixela wynika z sily pola i struktury
domieszkowania krzemu, to w efekcie daje jakby "dolek" energetyczny, gdzie
zbieraja sie elektrony. "dolki" powinny byc jednakowe, bo pixele sa jednakowe
w zalozeniu. Niestety jak rozmiar dolka zaczynaja okreslac relacje sil pola
elektrycznego, to nawet male zmiany w rozmiarach i polozeniu elektrod moga nam
te granice poprzesuwac. Stad przy zadanej dokladnosci procesu produkcji CCD
dostaniemy jakis, zadany blad rozmiarow pixela.
A jak to sie ma do fotografii?
Zalozmy, ze fotografujemy rownomiernie biala plame. Kazdy pixel powinien
dostac taka sama ilosc elektronow. Poniewaz niektore pixele sa wieksze, zbiora
ich wiecej (maja wiecej powierzchni na lapanie). Po odczytaniu i zmierzeniu
zostana zinterpretowane jako JASNIEJSZE. Dostaniemy na obrazie tzw. fixed
pattern noise, czyli szum, ktory sie nie zmienia w czasie. To jest ta czesc
szumu, ktora mozna programowo skompensowac prawie zawsze, wystarczy zrobic
jedna pomiarowa ekspozycje idealnie rownego naswietlenia i na tej podstawie
obliczyc potrzebne wspolczynniki. Jest to robione niejako przy okazji podczas
dark frame substraction.
Tolerancje produkcji sa dla jednej generacji matryc podobne, wiec im mniejszy
pixel tym wiekszy rozrzut rozmiarow. Czyli 8MPIX bedzie gorsze od 4, czy
5MPIX.
Nastepna sprawa to tzw. prad ciemny, czyli te elektrony, ktore pojawiaja sie
"znikad" i nie maja nic wspolnego z tymi "zrobionymi" przez fotony. Nie da sie
odroznic jednych od drugich, wiec policzone beda wszystkie. Prad ciemny dla
danej technologii mozna przyjac za "stochastyczny staly", wiec ilosc
dorzucanych elektronow ni z gruszki ni z pietruszki jest (liczac na
powierzchnie) staly. Samo w sobie nie stanowi to problemu, bo fotony tez sa
nam dane na cm2 powierzchni, wiec bez roznicy, czy wytniemy male, czy duze
pixele, S/N powinien byc podobny. Ale niestety prad ciemny wplywa nam nie
tylko z substratu, ale tez przecieka przez "granice" pixela, wiec im wiecej
tych granic nastawiamy tym bedzie gorzej.
W dodatku domieszkowanie substratu nie jest idealnie jednorodne, drobne
niejednorodnosci maja wieksza szanse sie usrednic w obrebie duzego pixela,
maly zas moze sobie wyciac akurat nieprzyjemny kawalek.
Z tego wszystkiego wychodzi nierownomiernosc pradu ciemnego miedzy pixelami...
Tym razem zjawisko daje co prawda staly rozklad szumu, ale silnie zalezny od
czasu naswietlania i od temperatury. Mozna to redukowac przez odejmowanie
ciemnej klatki (tzn. po normalnym zdjeciu robimy drugie, zbierajac tylko te
przecikajace elektrony i korygujac poprzedni pomiar).
Zasadniczo im wiecej MPIX tym gorzej, bo wiecej przypadkowych ladunkow trafia
do pixela.
Tyle o akwizycji obrazu. Teraz kwestia wydobycia elektronow juz zebranych.
Kazde przesuniecie ladunkow "o oczko" niesie ze soba ryzyko strat. Jest to
wyliczalne i stanowi parametr dla danej technologii. Im wiecej transferow
trzeba zrbic, tym wiekszy blad (wiekszy margines elektronow, ktore mogly
wsiaknac). Srednio na odczyt matrycy N*M pixeli trzeba N+M/2 transferow. Dla
5MPIX potrzeba okolo 3 tysiecy przesuniec, dla 8MPIX potrzeba ok. 4 tysiecy.
Niy tylko 30% roznicy, ale sprawnosc przeniesienia trzeba podniesc DO TAKIEJ
POTEGI aby dostac wynikowa sprawnosc transprtu!!!
Ostatecznie docieramy do wzmacniacza/konwertera ladunek/napiecie, czyli
naszego licznika elektronow. Tu nie ma przepros. Tu mamy z jednej strony wymog
szybkosci (nie mozemy czekac godziny na odczyt), a z drugiej - dokladnosci.
Szum na poziomie 5 elektronow to praktycznie marzenia. Wiec jesli cela jest
mniejsza, zbiera mniej elektronow, to tu jest kasa, gdzie sie za to placi.
Slowem: im wieksza rozdzielczosc, tym mniejsze efektywne fotocele, tym wiekszy
wplyw pradu ciemnego, tym mniejsza odpornosc na cieplo, tym wieksze grzanie
wlasne, tym wieksze straty transportu, tym mniejszy uzyteczny sygnal, slowem,
tym gorzej dla zdjec.
Co robia producenci?
Maja jeszcze kilka pol do manewru.
Goly CCD odbija 1/3 swiatla padajacego prostopadle i wiecej, gdy pod katem.
Mikrosoczewki niweluja drugi czlon problemu, a pokrycia antyodblaskowe z
dwutlenku hafnu daja redukcje pierwszego czlonu, ale sa upierdliwe w CCD
oswietlanych od frontu. Mozna zwiekszac precyzje wykonania i jakosc
domieszkowania, ale to wszystko to MINIMALIZACJA STRAT. Zmniejszymi fotocelami
zawsze dostaniemy mniej mozliwych elektronow na pixel.
Wydaje sie, ze ze wzgledu na dotychczasowa nieskalowalnosc wzmacniaczy
odczytu, problemy z pradami uplywu itd. optimum lezy okolo 5MPIX na 2/3",
powyzej szumy narastaja raptowniej.
To, czy szumy uwidocznia sie na zdjeciu to nie tylko sprawa matrycy.
Producenci zdaja sobie sprawe z gorszego S/N dla matryc 8MPIX i wszyscy (poza
Sony) zaprzegli wydajne algorytmy redukcji szumu, wiec zdjecia bywa, ze nie
wygladaja zle. Ale matryca nie ma "zapasu" na cienie, na wyzsze czulosci, wiec
sie mozna ugryzc.
No, to teraz mi dowala, bo na pewno na grupie jest ktos, kto sie na tym dobrze
zna i mi zaraz wszystkie bledy powytyka...
pozdrowka
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0
[Odpowiadaj pod cytatem. Tnij cytaty. Podpisuj posty. !]
--
Wysłano z serwisu Usenet w portalu Gazeta.pl -> http://www.gazeta.pl/usenet/
Mikolaj Tutak
[ciaaaaach]
Brawo Marek, wkońcu ktoś napisał na tej grubie:
* ciekawie, interesująco
* na temat grupy
* nie wywołał kolejnego flame war'a
Tak trzymac :D
--
pozdrawiam
Mikolaj
Krzysiek [c3po]
porownac CCD z CMOS....;-)
Pozdr
Krzysiek
TO@o2.pl Kaleid
> Co robia producenci?
> Maja jeszcze kilka pol do manewru.
> Goly CCD odbija 1/3 swiatla padajacego prostopadle i wiecej, gdy pod
> katem.
> Mikrosoczewki niweluja drugi czlon problemu, a pokrycia antyodblaskowe z
> dwutlenku hafnu daja redukcje pierwszego czlonu, ale sa upierdliwe w CCD
> oswietlanych od frontu. Mozna zwiekszac precyzje wykonania i jakosc
> domieszkowania, ale to wszystko to MINIMALIZACJA STRAT. Zmniejszymi
> fotocelami
> zawsze dostaniemy mniej mozliwych elektronow na pixel.
Mają jeszcze inne: pierwsza to zastosowana juz bodajze w matrycy jakiegos
tam olka metoda umieszczania sciezek i tranzystorow pod elementem
fotoczulym..
fizycznie wiecej miejsca. Kolejna to samo zmniejszenie ilosci tranzystorow
na plytce
poprzez dzielenie funkcji miedzy nimi (przykladowo tranzystory JFET w
miejsce MOSFET)
Kolejne rozwiazanie to spora czestotliwosc odswiezania komorki. Z
reszta....temat pozostaje
dalej otwarty gdyz tradycyjna technologia polprzewodnikowa powoli sie
konczy..obecnie najwieksze naklady
ida na nanotechnologie (oddzialywanie czasteczek metali ze swialem) ktore
posiadaja rozmiar nanometrow,
czyli ok 1000 razy mniejsze niz od fotoczulych elementow dzisiejszych matryc
CCD.
--
Pozdrawiam
Michal Pisarewicz
"Kaleid"
Nikon - klub użytkownikow
www.nikon.org.pl
Nikon-Forum uzytkownikow
http://www.digital.pl/forum
Mattrick
"Marek Lewandowski" napisał ...
> Przy okazji watku o A2 sie mi napisalo, a jako ze ma to zwiazek nie tylko
z A2
> postanowilem przerzucic kopie "luzem".
> Uprasza sie o uzupelnianie/prostowanie niejasnosci i niescislosci.
>
> Jedziemy. Bedzie dlugasnie.
[ciach]
Gratuluje!! Takich postów trzeba tu zdecydowanie wiecej.
Bardzo przejrzyście napisane, ale troche zbyt gwałtownie zakończyłeś -
liczyłem na coś jeszcze ;-)
--
Pozdrawiam M a t t r i c k
"Fotografia jest tym, co sprawia, że każda
pora roku w naszych oczach jest piękna..."
====> www.MATTRICK.aq.pl <====
Marek Lewandowski
> > Co robia producenci?
> > Maja jeszcze kilka pol do manewru. [...]
> Mają jeszcze inne: pierwsza to zastosowana juz bodajze w matrycy jakiegos
> tam olka metoda umieszczania sciezek i tranzystorow pod elementem
> fotoczulym..
> fizycznie wiecej miejsca. Kolejna to samo zmniejszenie ilosci tranzystorow
> na plytce
> poprzez dzielenie funkcji miedzy nimi (przykladowo tranzystory JFET w
> miejsce MOSFET)
> Kolejne rozwiazanie to spora czestotliwosc odswiezania komorki. Z
> reszta....temat pozostaje
> dalej otwarty gdyz tradycyjna technologia polprzewodnikowa powoli sie
> konczy..obecnie najwieksze naklady
> ida na nanotechnologie (oddzialywanie czasteczek metali ze swialem) ktore
> posiadaja rozmiar nanometrow,
> czyli ok 1000 razy mniejsze niz od fotoczulych elementow dzisiejszych matryc
> CCD.
To wszystko niestety nie pomoze na jeden problem, ktory lezy niejako u podstaw
CCD: to, ze pomiar swiatla odbywa sie przez liczenie ladunku zbieranego
kubelkowo z matrycy. Zreszta nazwa CCD to wlasnie charge coupled device. Jesli
zmienimy te zasade, to to nie bedzie juz CCD, tylko inny (prawdopodobnie
lepszy) sensor (czego wam i sobie zycze). Tymczasem poki obastaniemy przy CCD,
to cy kanaly zagrzebane, czy oswietlanie od dupy strony, czy cokolwiek innego
- wszystko sprowadzi sie do lapania fotonow i zamieniania na elektrony, a
graniczna czulosc takiego elementu jest stala i okreslona fizyka - przy TAKIEJ
ilosci swiatla mamy MAKSYMALNIE tyle elektronow. Przy sprawnosci kwantowej
100% bylby to 1e na 1f. Jesli zmniejszymy fotocele 2x, to zmniejszymy uzysk
2x. Przy tej samej technologii (!!!! nie porownywac mi tu matryc 1kPix sprzed
10 lat i 5MPIX z dzis!!!) wykonania, oznacza to, ze ZAWSZE wieksze pixele
dadza mniejszy szum, bo dadza wiecej elektronow. Biorac pod uwage, ze DOBRE
CCD podjezdzaja ze sprwnoscia kwantowa pod 60-70% w okolicach 660nm, jest
jeszcze pole do popisu, wiec mozliwe, ze matyce 8MPIX da sie sprowadzic do
szumow tych znanych z 5MPIX, ale... jak dobra technologia stanieje to sie da w
niej zrobic 32MPIX o szumach takich, jak te 8MPIX, wiec zgadnijcie, co
wykombinuje marketing :/
pozdrowka!
--
Marek
Marek Lewandowski
> Gratuluje!! Takich postów trzeba tu zdecydowanie wiecej.
> Bardzo przejrzyście napisane, ale troche zbyt gwałtownie zakończyłeś -
> liczyłem na coś jeszcze ;-)
juz sie balem, ze widownia poszla spac :P
A powaznie, to musialem z pracy wyjsc. Jesli dzis po poludniu bede mial troche
luzu, to sprobuje cos doklepac, ale na razie sie nie zapowiada :P
--
Pozdrowienia
Marek
TO@o2.pl Kaleid
sie nie konczy i sie nie skonczy:)
ja pozwolilem sobie na nieco szersze dywygacje wybiegajac
nieco w przyszlosc :) Z reszta nawet tradycyjne uklady CCD
posiadaja nieco rezerwy...obecnie najlepsze uklady osiagają sprawnosc
bodajze ok 60% jesli sie nie myle.
Mattrick
> > Gratuluje!! Takich postów trzeba tu zdecydowanie wiecej.
> > Bardzo przejrzyście napisane, ale troche zbyt gwałtownie zakończyłeś -
> > liczyłem na coś jeszcze ;-)
>
> juz sie balem, ze widownia poszla spac :P
> A powaznie, to musialem z pracy wyjsc. Jesli dzis po poludniu bede mial
troche
> luzu, to sprobuje cos doklepac, ale na razie sie nie zapowiada :P
takie Mark's Conclusion na końcu by sie przydało :))
Janko Muzykant
Forma na tyle uniwersalna, że fachowca nie znudzi a amatora nie odstraszy.
Wyrazy uznania :)
--
pozdrawia Adam
muzyka, foto: http://www.adamsmialek.prv.pl/
Sikor
> Jedziemy. Bedzie dlugasnie.
Fakt, jest :)
Na poczatku dzieki za przystepny opis "jak to dziala".
Mysle, ze ze szczegolowoscia i sposobem wylozenia
tematu trafiles dobrze :)
> Jest to robione niejako przy okazji podczas
> dark frame substraction.
...subtraction
Literowka, ale jakby kto szukal dalej na sieci na ten temat,
to znajdzie wicej informacji :)
> No, to teraz mi dowala, bo na pewno na grupie jest ktos, kto sie na tym dobrze
> zna i mi zaraz wszystkie bledy powytyka...
Nie kokietuj ;)
Dzieki za fajny artykul i czekam na nastepny odcinek :)
--
S.I.K.O.R. - "Synthetic Intelligent Killing and Observation Replicant"
(===SC=Duo=Metropolis=166===) & (===K2=Access=Wide=158===)
http://www.pl-rec-sport-zimowe.net
http://www.snwbrd.info
*darek
Użytkownik "Kaleid" <michal-pUSUN T...@o2.pl> napisał w wiadomości
news:cnch0e$3u$1...@inews.gazeta.pl...
: nieco w przyszlosc :) Z reszta nawet tradycyjne uklady CCD
: posiadaja nieco rezerwy...obecnie najlepsze uklady osiagają sprawnosc
: bodajze ok 60% jesli sie nie myle.
z tego co pamietam dochodza do 50-60%. sprawnosc rzedu 60-80% jest osiagany
dla ukladow zbudowanych na krzemie amorficznym. wykorzystuje sie je do ogniw
fotowoltaicznych. raczej nie znajda zastosowania w CCD ze wzgledu na
amorficzna budowe
darek
darek
Walkul
Biedne te elektrony trzesace sie z zimna pod daszkiem ;)
thx
Walkul
Marek Lewandowski
>
> Użytkownik "Kaleid" <michal-pUSUN T...@o2.pl> napisał w wiadomości
> news:cnch0e$3u$1...@inews.gazeta.pl...
> : nieco w przyszlosc :) Z reszta nawet tradycyjne uklady CCD
> : posiadaja nieco rezerwy...obecnie najlepsze uklady osiagają sprawnosc
> : bodajze ok 60% jesli sie nie myle.
Kaleid, nie mylisz sie, napisalem o tym w cytacie, ktory wyciales :P
Quantum Efficiency czyli sprawnosc kwantowa to wlasnie to :P
> z tego co pamietam dochodza do 50-60%. sprawnosc rzedu 60-80% jest osiagany
> dla ukladow zbudowanych na krzemie amorficznym. wykorzystuje sie je do ogniw
> fotowoltaicznych. raczej nie znajda zastosowania w CCD ze wzgledu na
> amorficzna budowe
Darek, ty znowu wyskoczyles, niech cie... Sprawnosc ogniw fotowoltaicznych
mimo, ze zwiazana z podobnym zjawiskiem, ma sie nijak do sprawnosci CCD bo ta
ostatnia jest ograniczana przez to, czego ogniwa fotovolt. nie maja -
strukture separacji i transportu ladunku.
Jacek.
J.
--
Jacek Tomczak - Janowski
Waldek
Ja mam matryce CMOS, to u mnie nie marzna,
tylko hulaja radosnie pijane od lewej do prawej.
Wprawdzie pixele troche rozmyte szczegoly maja, ale pelne finezjnego koloru!
Zawsze twierdzilem, ze CMOS jest lepszy! :-))
Waldek.
*darek
Użytkownik "Marek Lewandowski" <marekle...@gazeta.pl> napisał w
wiadomości news:cnckeb$g29$1...@inews.gazeta.pl...
: *darek <darek_z@***NO-SPAM***vp.pl> napisał(a):
:
: Darek, ty znowu wyskoczyles, niech cie... Sprawnosc ogniw fotowoltaicznych
: mimo, ze zwiazana z podobnym zjawiskiem, ma sie nijak do sprawnosci CCD bo
ta
: ostatnia jest ograniczana przez to, czego ogniwa fotovolt. nie maja -
: strukture separacji i transportu ladunku.
: --
to chyba genetyczne...
chodzilo mi o maksymalna zdolnosc na kreacje par e-h. jak dobrze pamietam to
prawdopodobienstwo anihilacji fotonu i kreacji e-h ma sie wlasnie do okolo
50-60% dla Si o strukturze uporzadkowanej and 60%-80% dla Si amorficznego.
ale moge sie mylic, musialbym poszukac tych prac... (to chyba bylo w PRB)
darek
Waldek
...No i dlatego w CMOSie szum przy zbyt duzych wartosciach ISO
ma postac duzych, roznokolorowych plackow, jakby ktos mi na matryce.... nie
wiem co... :-))
Waldek.
ps. ...a tak poza tym to doskonaly tekst! Kawal dobrej roboty, dzieki.
Adam
> Przy okazji watku o A2 sie mi napisalo, a jako ze ma to zwiazek nie tylko z A2
> postanowilem przerzucic kopie "luzem".
Hmm skoro CCD sa takie be to czemu poza Canonem chyba wszyscy robia CCD?
Dlaczego nie CMOS?
Pozdrawiam
Adam
Marek Lewandowski
> Hmm skoro CCD sa takie be to czemu poza Canonem chyba wszyscy robia CCD?
> Dlaczego nie CMOS?
A gdzie ja napisalem, ze CCD sa be?
--
Marek Lewandowski.
Rafał Gołębski
> Przy okazji watku o A2 sie mi napisalo, a jako ze ma to zwiazek nie tylko
z A2
> postanowilem przerzucic kopie "luzem".
> Uprasza sie o uzupelnianie/prostowanie niejasnosci i niescislosci.
>
> Jedziemy. Bedzie dlugasnie.
bylo...................dlugie ale sie podobalo
fajny post
pozdr
Rafal G
Jakub Witkowski
- kup aparat z jak największą matrycą o najmniejszej
(akceptowalnej) rozdzielczości...
--
Jakub Witkowski
z domeny gts /kropka/ pl
go...@astercity.net
adam
Marek, dobra robota !!! Dzieki !!!
Przy moich zasobach wiedzy z fizyki, matematyki i "co tam jeszcze", wreszcie
zaczyna mi stykac we lbie : ))))))
Powinienes napisac jakas ksiazke "dla opornych" na zasadzie howstuffworks
: )))
adam
Marek Lewandowski
> Czyli można podsumować tak: chcesz mieć mały szum
> - kup aparat z jak największą matrycą o najmniejszej
> (akceptowalnej) rozdzielczości...
zgrubsza. Prawdziwe "zasadniczo" i o ile porównujemy matryce jednej
"generacji"...
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0
[! Odpowiadaj pod cytatem. Tnij cytaty. Podpisuj posty. !]
Marek Lewandowski
> > Jest to robione niejako przy okazji podczas
> > dark frame substraction.
> ....subtraction
> Literowka, ale jakby kto szukal dalej na sieci na ten temat,
> to znajdzie wicej informacji :)
Dzięki, prześlizgnęło się :P
(jak i wiele innych :PPP)
> Dzieki za fajny artykul i czekam na nastepny odcinek :)
Zobaczymy, kiedy coś znowu wyklepie się :P
--
Marek Lewandowski ICQ# 10139051/GG# 154441
locustXpoczta|onet|pl
http://www.stud.uni-karlsruhe.de/~uyh0
[! Odpowiadaj pod cytatem. Tnij cytaty. Podpisuj posty. !]
Marek Lewandowski
Dzięki za tak duży odzew :) Szczerze nie spodziewałem się, że aż tyle
osób tego tasiemca przeczyta ;)
Pozdrawiam wszystkich i jak co się nardarzy - do przeczytania (następnej
części wykładów gościnnych :P)
KaNo
>
> Dzięki za tak duży odzew :) Szczerze nie spodziewałem się, że aż tyle
> osób tego tasiemca przeczyta ;)
>
> Pozdrawiam wszystkich i jak co się nardarzy - do przeczytania (następnej
> części wykładów gościnnych :P)
Bardzo fajnie czyta sie ten tekst. Tylko faktycznie urwany jak ktos wczesniej
zauwazyl, bo matryca, ktora opisujesz moze zrobic jedynie czarno-biale fotki.
Przydalby sie wiec nastepny krok w swiat kolorow.
Piszesz tez o wydajnosci matrycy rzedu 50-60%, to prawada z tym ze dotyczy
wydajnosci wzgledem fotonow, ktore wyzwolily elektron. Znacznie gorzej bedzie
to wygladalo w stosunku do fotonow zbieranych np. przez obiektyw. Ostroznie
przyjmuje sie, ze jeden na 5/6 fotonow wyzwala elektron. Wiec rzeczywista
wydajnosc spadnie drastycznie. Dla matryc pracujacych w modzie czarno-bialym
mozna zastosowac wzmacniacze obrazu (Image Intensifier), ktore sa bardzo
wydajne, ale "gubia" informacje o kolorze. Niedlugo pojawi sie zapewne
urzadzenia oparte o odzialywanie swiatla z partykulami metali (bardzo
wydajne) i zastapia skutecznie wzmacniacze obrazu. Niestety ciagle jeszcze
bedzie to w laboratoriach, gdzie mniej dba sie o kolor, a bardziej o czulosc
i stosunek sygnal/szumy i gdzie matryce CCD mozna skutecznie schladzac.
Tych kilka uwag to tylko maly wtret do fajnego wykladu, ktory zaserwowales
grupie. Tak trzymac.
Pozdrowienia.
KaNo
Jacek.
>> "generacji"...
No, jakbys dał się wrobić w omówienie istotniejszych odmian i cudownych
patentów, byłoby "zasadniczo" fajnie. Zasadniczo, bo fajnie z mojego
punktu widzenia, bo z Twojego - nie wiem :)
Tomek
> Bardzo fajnie czyta sie ten tekst. Tylko faktycznie urwany jak ktos wczesniej
> zauwazyl, bo matryca, ktora opisujesz moze zrobic jedynie czarno-biale fotki.
> Przydalby sie wiec nastepny krok w swiat kolorow.
Do kolorów chyba już niedaleko? Nie jest przypadkiem tak, że (pomijając
Foveon) opisana matryca jest pokryta matrycą kolorowych filtrów (po
jednym na piksel), a uzyskanie koloru to już zadanie oprogramowania?
Tomek
Marek Lewandowski
> Bardzo fajnie czyta sie ten tekst. Tylko faktycznie urwany jak ktos wczesniej
> zauwazyl, bo matryca, ktora opisujesz moze zrobic jedynie czarno-biale fotki.
> Przydalby sie wiec nastepny krok w swiat kolorow.
;)
Bedzie, jak bede mial jakis nudny cza.
Mysle, ze predzej naskrobie cos o budowie CMOSa, bo robienie kolorow
jest wspolne dla obu (przynajmniej z zasady...)
> Piszesz tez o wydajnosci matrycy rzedu 50-60%, to prawada z tym ze dotyczy
> wydajnosci wzgledem fotonow, ktore wyzwolily elektron.
jasne.
> Znacznie gorzej bedzie
> to wygladalo w stosunku do fotonow zbieranych np. przez obiektyw. Ostroznie
> przyjmuje sie, ze jeden na 5/6 fotonow wyzwala elektron.
No wlasnie to zalezy od zbyt wielu czynnikow, zeby mi sie chcialo wnikac
:P
> Wiec rzeczywista
> wydajnosc spadnie drastycznie. Dla matryc pracujacych w modzie czarno-bialym
> mozna zastosowac wzmacniacze obrazu (Image Intensifier), ktore sa bardzo
> wydajne, ale "gubia" informacje o kolorze.
I rozdzielczosc. Nie zapominajmy o tym, ze powielacze mikrokanalikowe
maja ja bardzo ograniczona, a powielanie na wolnej przestrzeni to mit i
legenda, rozdzielczosci tam tyz ni ma a rentgenem wali az piszczy,,,
Chyba, ze zle kojarze...
Za to sa powielacze dzialajace na wybijaniu ekstra elektronow juz po
akwizycji, w matrycy, ale nie daje to zysku na rozdzielczosci tonalnej.
> Niedlugo pojawi sie zapewne
> urzadzenia oparte o odzialywanie swiatla z partykulami metali (bardzo
> wydajne) i zastapia skutecznie wzmacniacze obrazu. Niestety ciagle jeszcze
> bedzie to w laboratoriach, gdzie mniej dba sie o kolor, a bardziej o czulosc
> i stosunek sygnal/szumy i gdzie matryce CCD mozna skutecznie schladzac.
No wlasnie... schladzac :P
> Tych kilka uwag to tylko maly wtret do fajnego wykladu, ktory zaserwowales
> grupie. Tak trzymac.
dzieki za uzupelnienia, pozdrowka!
Marek Lewandowski
> >> Prawdziwe "zasadniczo" i o ile porównujemy matryce jednej
> >> "generacji"...
>
> No, jakbys dał się wrobić w omówienie istotniejszych odmian i cudownych
> patentów, byłoby "zasadniczo" fajnie. Zasadniczo, bo fajnie z mojego
> punktu widzenia, bo z Twojego - nie wiem :)
wiele patentow to tajemnice firm, nie sadze, zeby sie dalo do tego
dotrzec. zreszta, optoelektroniki nie studiowalem, pracuje w innej
dziedzinie - chyba nie warto...
KaNo
> Bedzie, jak bede mial jakis nudny cza.
> Mysle, ze predzej naskrobie cos o budowie CMOSa, bo robienie kolorow
> jest wspolne dla obu (przynajmniej z zasady...)
Patrzac na ilosc watkow o lustrzankach Nikona i Canona, wiele osob bedzie
chyba zainteresowanych opisem roznic pomiedzy CCD i CMOS.
>
> I rozdzielczosc. Nie zapominajmy o tym, ze powielacze mikrokanalikowe
> maja ja bardzo ograniczona, a powielanie na wolnej przestrzeni to mit i
> legenda, rozdzielczosci tam tyz ni ma a rentgenem wali az piszczy,,,
> Chyba, ze zle kojarze...
> Za to sa powielacze dzialajace na wybijaniu ekstra elektronow juz po
> akwizycji, w matrycy, ale nie daje to zysku na rozdzielczosci tonalnej.
Ze wzgledu na "nierozroznialnosc" kolorow wzmacniacz obrazu moze byc pokryty
innym rodzajem warstwy swiatloczulej, bardziej wydajnej. Faktycznie gubi
rozdzielczosc i tutaj nadzieja w wykorzystaniu SPCE (Surface Plasmon Couple
Emission). Tutaj odleglosci mierzy sie w nanometrach. Ale to juz zbyt odlegly
temat od matryc CCD.
> No wlasnie... schladzac :P
To chyba aktualnie najbardziej "goracy" problem. Jezeli komus uda sie znalezc
efektywny sposob schladzania ukladow scalonych (matryce CCD, procesory,
pamieci itd.), bedzie to duuuzy skok w mikroelektronice.
KaNo
>
> Do kolorów chyba już niedaleko? Nie jest przypadkiem tak, że (pomijając
> Foveon) opisana matryca jest pokryta matrycą kolorowych filtrów (po
> jednym na piksel), a uzyskanie koloru to już zadanie oprogramowania?
>
Zgadza sie, najczesciej w ukladzie czworkowym RGGB, czerwony, zielony,
zielony, niebieski.
Pozdrowienia.
TommyJ
Użytkownik "Marek Lewandowski"
> Jedziemy. Bedzie dlugasnie.
Szczere wyrazy:
uznania - za CHĘCI
podziwu - za WIEDZĘ.
Lub na odwrót:
uznania - za WIEDZĘ
podziwu - za CHĘCI.
PS. Zaczyna się znów Grupa pl.rec.foto.cyfrowa. Nie sądzicie?!
Pozdrawiam ---> TommyJ...
Marek Lewandowski
> Patrzac na ilosc watkow o lustrzankach Nikona i Canona, wiele osob bedzie
> chyba zainteresowanych opisem roznic pomiedzy CCD i CMOS.
Właśnie, ale tego tematu wolałbym nie ruszać, wiesz, jakie wojny tym
można wywołać...
> Ze wzgledu na "nierozroznialnosc" kolorow wzmacniacz obrazu moze byc pokryty
> innym rodzajem warstwy swiatloczulej, bardziej wydajnej. Faktycznie gubi
> rozdzielczosc i tutaj nadzieja w wykorzystaniu SPCE (Surface Plasmon Couple
> Emission). Tutaj odleglosci mierzy sie w nanometrach. Ale to juz zbyt odlegly
> temat od matryc CCD.
Taaa... Jest też jeden problem: ile end-user za to jest gotów zapłacić
:)
> > No wlasnie... schladzac :P
>
> To chyba aktualnie najbardziej "goracy" problem. Jezeli komus uda sie znalezc
> efektywny sposob schladzania ukladow scalonych (matryce CCD, procesory,
> pamieci itd.), bedzie to duuuzy skok w mikroelektronice.
ale na razie prawa fizyki robią nieprzyjemnie...
(A)rturo
> Szczere wyrazy:
> uznania - za CHĘCI
> podziwu - za WIEDZĘ.
>
> Lub na odwrót:
> uznania - za WIEDZĘ
> podziwu - za CHĘCI.
>
>
> PS. Zaczyna się znów Grupa pl.rec.foto.cyfrowa. Nie sądzicie?!
>
Tak Panie Tomku lecz taki post zdarza sie na 1000 innych
Te 1000 innych to: Jaki aparat kupic, poszokuje instrukcjimm itp.
tier
taki rarytas...........
pozdro tier
rydzo
"> Wła¶nie, ale tego tematu wolałbym nie ruszać, wiesz, jakie wojny tym
> można wywołać...
ze tak powiem kazdym tematem mozna wywolac pieniactwo...
pieniaczy nie brakuje...
a rzeczowe - naukowe porownanie z przyjemnoscia przeczytam...
mam *ist D i np dopiero po zakupie przeczytalem o wyzszosci matrycy CMOS w
przypadku np astrofotografii (dlugie ekspozycje)
jednym slowem popieram w pelni inicjatywe
POzdrawiAM
rydzo
fotomania
Użytkownik "(A)rturo " <olympuscl...@gazeta.pl> napisał w wiadomości
news:cnglak$rq3$1...@inews.gazeta.pl...
> TommyJ <eks...@hot.pl> napisał(a):
>
>
> > Szczere wyrazy:
> > uznania - za CHĘCI
> > podziwu - za WIEDZĘ.
> >
> > Lub na odwrót:
> > uznania - za WIEDZĘ
> > podziwu - za CHĘCI.
> >
> >
> > PS. Zaczyna się znów Grupa pl.rec.foto.cyfrowa. Nie sądzicie?!
> >
>
> Tak Panie Tomku lecz taki post zdarza sie na 1000 innych
> Te 1000 innych to: Jaki aparat kupic, poszokuje instrukcjimm itp.
---- Arturo nie zapominaj o postach jakie akkuuu R 6 sa najlepsze i jakiego
CF wybrac po 7 razy na tydzien :)))
Jacek
(A)rturo
Sie smieje a sam pytalem o ladowarke :)
Ale kupilem: http://allegro.pl/show_item.php?item=34132602
Naladowalem kilka AA i AAA i wyglada na ok :)
proper...@gmail.com
Prawie nic nie zrozumiałam z tego wykładu, niemniej dzięki za próbę ;)
Mam parę pytań:
- czy dobrze rozumiem, że im więcej pikseli na matrycy, tym gorzej? Czy to reguła (którą można stosować dla Canona czy Nikona)?
- "im wieksza rozdzielczosc, tym mniejsze efektywne fotocele" czy to odnosi się (też?) do manualnej zmiany rozdzielczości?
Pozdrawiam,
Justyna
ps. nie liczmy wielkości pikseli, róbmy zdjęcia! ;)
Slon
Slon
"Paweł W."
> Prawie nic nie zrozumiałam z tego wykładu, niemniej dzięki za próbę ;)
> Mam parę pytań:
>
> - czy dobrze rozumiem, że im więcej pikseli na matrycy, tym gorzej? Czy to reguła (którą można stosować dla Canona czy Nikona)?
> - "im wieksza rozdzielczosc, tym mniejsze efektywne fotocele" czy to odnosi się (też?) do manualnej zmiany rozdzielczości?
Im więcej czegoś na tej samej powierzchni, tym musi to być mniejsze -
logiczne?
Im mniejsze są jakieś elektroniczne czujniki, tym mniej odbierają
sygnałów, które mają mierzyć, a same generują szumy, gdyż nie są
zrobione z doskonałych przewodników, w związku z czym stosunek sygnału
do szumu staje się bardziej niekorzystny.
Postęp w matrycach polega głównie na tym, że coraz lepiej producenci
radzą sobie z szumem, więc mogą zmniejszać rozmiar pojedynczego piksela.
Tak ja to rozumiem.
Manualna zmiana rozdzielczości - nie ma czegoś takiego. Kupujesz aparat
z określoną ilością fotokomórek(pikseli). Zmieniasz jedynie wielkość
pliku wyjściowego - przy zmniejszeniu wielkości obrazka wyjściowego,
możesz pozbyć się części zakłóceń(szumu). Nie jestem pewien tylko, czy
dzieje się to z automatu, przy każdym, dowolnym przeskalowaniu w dół,
czy wymaga to wcześniejszej obróbki(odszumiania), a potem zmniejszenia
pliku celem ukrycia artefaktów odszumiania.
Gotfryd Smolik news
> W dniu 2013-01-15 14:30, proper...@gmail.com pisze:
>> Hej :)
>> Prawie nic nie zrozumiałam z tego wykładu, niemniej dzięki za próbę ;)
>> Mam parę pytań:
>>
>> - czy dobrze rozumiem, że im więcej pikseli na matrycy, tym gorzej? Czy to
>> reguła (którą można stosować dla Canona czy Nikona)?
>> - "im wieksza rozdzielczosc, tym mniejsze efektywne fotocele" czy to odnosi
>> się (też?) do manualnej zmiany rozdzielczości?
>
> Jak wygrzebałaś ten stary wykład???
> Manualna zmiana rozdzielczości - nie ma czegoś takiego.
wyłożone :) (rozumiem że idzie o artykuły Marka Lewandowskiego)
> Kupujesz aparat z określoną ilością fotokomórek(pikseli).
> Zmieniasz jedynie wielkość pliku wyjściowego - przy zmniejszeniu
> wielkości obrazka wyjściowego, możesz pozbyć się części zakłóceń(szumu).
Elektronicznie, w znaczeniu obróbki na matrycy (analogowej),
a nie przetwarzania cyfrowego.
Problem w tym, że *chyba* we współczesnych aparatach producenci się
nie fatygują implementacją tej fukcjonalności w matrycy CCD, ale
(w CCD, nie w CMOS) jak najbardziej technologicznie można "łączyć"
piksele ze sobą na etapie zbierania światła.
To jest krytyczne - idzie o elektryczne zwieranie pikseli, co
powoduje, że ładunki sumowane są *przed* przesyłaniem po matrycy,
a tym samym przed dodawaniem szumów z tym związanych.
Szumy termiczne i inne szumy związane z samym istnieniem piksela
spadają pierwiastek ze spadku liczby pikseli, tak jak przy
konwersji rozdzielczości na wyjściu, ale pozostałe szumy, czyli
związane z przesyłaniem i próbkowaniem, maleją liniowo, czyli
bardziej.
Szukać pod hasłem "pixel binning" :D (ewentualnie dodać "on chip",
bo jakby marketoidzi nie przekręcili czegoś wzorem "stabilizacji
elektronicznej" to by chorzy byli, i już widziałem gdzieś
dyskusję takich napuszczonych na "binning" w Canonie 5D II).
Utrudnieniem (które pewnie przesądza o niestosowaniu w sprzęcie
powszechnego użytku) jest problem krzyżowania ścieżek które
powinny "zwierać piksele" z powodu konieczności osobnego zbierania
danych w trzech lub czterech kolorach.
Najprościej więc stosować w "osobnokolorowych" kamerach 3xCDD.
No i rzecz jasna takie cóś da się zrobić tylko w przeskalowaniu
dokładnie w podwielokrotności pikseli, czyli sensownie dla 1/4,
1/9 i tak dalej z liczby pikseli matrycy (1/2, 1/3 i tak
dalej rozdzielczości).
> Nie jestem pewien tylko, czy dzieje się to z automatu, przy każdym,
> dowolnym przeskalowaniu w dół,
pewien kłopot: jak zdjęcie jest już "JPG z aparatu", to szumy
dokłada wyostrzanie (robione w aparacie).
Aparat robiąc coś "w środku" może tego etapu uniknąć.
Gdzie te czasy kiedy zdjęcia "prosto z aparatu" przynajmniej
mogły być nie degradowane w środku :(
(a teraz nawet RAW bywa "poprawiany")
pzdr, Gotfryd
"Paweł W."
> Gdzie te czasy kiedy zdjęcia "prosto z aparatu" przynajmniej
> mogły być nie degradowane w środku :(
> (a teraz nawet RAW bywa "poprawiany")
hybryd. To ja wolę obecne "przerabiane" rawy i jpgi niż ówczesne, nie
degradowane w aparacie. ;)