Foveonセンサーはどうなりましたか?


12

それはのように思えるFoveon社センサー、それはほとんどのデジタルカメラに存在するように独立した、赤、緑、青の各画素に依存しないので、より良い画像を生成することができるはずです。ただし、Foveonセンサーを搭載したカメラはほとんど存在しません。どうして?

(補足:この質問は、バイエルフィルターが潜在的に問題を引き起こす可能性のあるバイエルフィルターの答えに触発されました...)


シグマフォビオンセンサーの前世代のいくつかの技術的な欠点:pentaxforums.com/forums/pentax-news-rumors/...
Eruditass

回答:


10

起こったことは、シグマがFoveonを買収し、標準のDSLRセンサーと実際に競合できるセンサーを製造するためにFoveonに大きな圧力をかけたことです。シグマがカメラとセンサー全体を構築している今、魅力的な最終製品の生産により多くの焦点が置かれています。

昨年シグマは、1500万のフォトサイトを備えたAPS-C(1.5Xクロップ)センサーを使用するSD1を発表しました。Sigmaのカウント方法では、46メガピクセルのセンサーと呼ばれています。彼らは(少なくとも私には)報道関係者に多くの詳細を公表していないが、この夏までに利用可能になると予想されている。

450万個のフォトサイト(別名14メガピクセル)を備えた1.7X Foveonセンサーを使用するいくつかのシグマカメラ(DP1x、DP2s、SD15)がまだ生産されています。


6
ここでのメガピクセルの使用は、ベイヤータイプのセンサーのメガピクセルとの直接比較では使用できないことに注意してください。センサーには4,600万個の異なる感光素子がありますが、生成される画像は15メガピクセルの画像です。Foveonの利点は、各画像ピクセルでの色モアレの低減と色の鮮明度の向上です。
jrista

5
また、バイエルタイプのセンサーは、使用するMPの評価と最終出力画像との間に実際の関係はないことに注意してください。MPはフォトサイトカウントを提供するためです。さらに、どのベイヤーセンサーもAAフィルターの強度が異なるため、画像の鮮明さがさらに損なわれますが、出力で同じピクセルカウントが生成されます。FoveonセンサーはAAフィルターを使用しません。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

@Kendall:Bayerセンサーは、XYmpピクセルの「交差点」を持つものとして最も正確に説明されます。Bayerセンサーとそのイメージプロセッサは、各交差点で隣接するすべてのセンサーフォトサイトを補間してRGBイメージピクセルを生成し、イメージを生成します。つまり、4つの(3つではなく)ベイヤーフォトサイトが補間されて、単一のRGBピクセルが生成されます。15mpバイエルセンサーでは、補間の実行方法により、実際には15mpの「RGBピクセル交差点」があります。バイエルの画像サイズの幅と高さを掛けると、実際のバイエルMPの評価がわかります。
jrista

1
AAフィルターについては、画像の鮮明度を損なうかどうかはフィルターに依存します。フィルターの目的(これはローパスフィルターとしてより適切に説明されていると思います)は、センサーの空間解像度より低い空間周波数をフィルターで除去することです。センサーが「ナイキスト制限」以下の空間周波数を解決しようとすると、結果として生じるアーチファクトは、他の何よりも画像にはるかに大きな悪影響を及ぼします。ローパスフィルターは、適切に設計されていれば、最初は解決できない周波数のみをフィルターします。したがって、何も「さらに」損なうことはありません。
jrista

一部のDSLRには、強すぎるローパスフィルターがあります。しかし、一般的な場合(キヤノンとニコン)、それらはちょうど良いようです(ベイヤーセンサーの10年以上の製造と使用の後、予想されるでしょう)。ローパスフィルタについての苦情が唯一のフリンジ例に適用されますので、すべてが、絶対的な最高のレンズを-resolve(またはフィルタが不適切に設計されており、強すぎる場合インチ)
jrista

7

結局のところ、少なくともほとんどの人にとって、特に赤と青の場合、空間解像度(特に緑の色の範囲)は色解像度よりもはるかに重要です。前の回答に含まれていた色応答曲線は、少なくともこの理由の概念を示しています。

とき、これは特に関連がある広大な電子的に表示された保存された写真の大半は/ JPEGやMPEGフォーマットです。これらの形式は、とにかくクロマチャンネルを半分の解像度にダウンサンプリングすることをサポートします(特にMPEGの場合)。これがほとんどの画像の格納方法です。そのため、通常、FoveonセンサーからJPEGまたはMPEG形式にデータを変換すると、収集した追加情報のかなりの部分が失われます。

利点は必ずしも大きいわけではありませんが、一部のBayerセンサーカメラ(たとえば、ハイエンドリーフ/フェーズ1)は、センサーを異なる位置に移動して(固定被写体の)一連の4つの写真を撮影するセンサーシフトをサポートします、したがって、最終画像の各ピクセルにはフルカラー情報があります(さらに、緑または赤または青の2倍のビットがあるため、通常の視界に十分に適合します)。


初期のシグマカメラでは、センサーを最大限に活用できないJPEG圧縮設定(サブサンプリング)を使用していましたが、これを修正しました。問題の非常にグラフィックなデモンストレーションを見た場所を思い出せたらいいのにと思います。
マークランサム

位相シフトのアプローチは、実際には静止した被験者に対してのみ実用的であることに注意してください。すべてのデータを一度に収集することには多くの価値があります。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

1
35mmのボディと中型のボディを比較することはあまり意味がないと思います。とにかくまったく異なる方法で使用されるでしょう...センサーのシフトは、より小さなカメラであっても、実際の欠点があるという問題です。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

1
また、緑/緑の解像度は青/赤の解像度よりも重要であるという観察された理論に大きく依存しているため、鮮明に見えるが精度が低い画像が生成されることに注意してください。あらゆる種類のデータの圧縮にはトレードオフがあり、出力画像内の任意の空間位置の可視波長の2/3を捨てることは、RAW形式を使用することさえできないプレイメージ圧縮の形式であることが最も確実です回避してください。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

4
@Kendall:しかし、それを「2 / 3rds」と呼ぶのは少し欺de的です。明らかに、私たちは何があってもすべての電磁スペクトルを記録しているわけではありません。したがって、カバーされる人間の視覚の色空間の割合に注目すると、はるかに現実的です。
プロファイルを読んでください

3

Foveonセンサーは理論的には優れていますが、実際には魅力的な選択肢ではありません。通常、これらは非常に低い解像度であり、各ピクセル位置の3つのセンサーを個別のピクセルとしてカウントすることによってのみ競合できます。

シグマはまだFoveonセンサーを搭載したカメラを製造しています:http : //blog.sigmaphoto.com/2011/faqs-the-sigma-camera-and-its-foveon-x3-direct-image-sensor/


+1-解像度の低下は画質に影響しますか?確かに、ピクセル数は減りましたが、8ビットではなく、ピクセルあたり24ビットすべてを取得しています(いいえ、私はfoveonの仕事をしていません。ただ理解しようとしています;))
Billy ONeal

本当です。ほとんどの人が〜14MPixバイエル補間センサーを取得した色精度でより良い生活を送っていることがわかります。これは、5Mpix解像度しか持たないFoveon DSLRからの24ビットカラーです。
チェ

1
考えてみてください、ピクセルのカウントについてのあなたの声明は、ちょっと逆に思えます。15 MPベイヤーカメラには、任意の場所に正確に1つのフォトサイト(赤、緑、または青)がありますが、各場所(赤、緑、青の組み合わせ)で合計3つをカウントして、15 MPの出力番号を提供します。Foveonはあなたを誤解させていると言っているようですが、バイエルが反対側から同じことをしていることを認めず、彼らは本当に少ないときに15MPのデータを持っているふりをしています。赤いフィルターを装着すると、15MPバイエルカメラの解像度はどれくらいになりますか?3.75MPのデータが記録されました。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

1
@Kendall:技術的に言えば、15mpバイエルセンサーは、生成される画像に関して、ピクセルのクワッド間の交差をカウントします。Bayerは15mp未満ではなく、特定の方法で画像ピクセルを表す各ポイントの情報を単に解釈します。すべてが平等であるため、人間の目はFoveonよりもベイヤー配列のように機能し、視力/色覚は優れています。バイエルのサンプリングに負の重みをかけるのは当然のことですが、フォビオンのサンプリングにはボーナスがかかりすぎると思います。どちらの技術にも長所と短所があり、中心軸はバイエルとはまったく異なります。
jrista

1
@Kendallは、Bayer配列の各ピクセルの前にフィルターがありますが、依然として独自の空間特性を持つ個々のピクセルです。高度な補間により、赤チャンネルには緑チャンネルと青チャンネルからの情報も組み込むことができます。
マークランサム

3

Foveonセンサーに起こったことは、シグマが早い段階でテクノロジーを採用したことですが、他のカメラ会社はそうすることに消極的でした。

その状態は今日まで続いています。シグマはカメラの進化を続け、現在、SD-15 DSLR、固定焦点距離の大型センサーコンパクトカメラDP-1およびDP-2を提供しています。

しかし、最近ではFoveonテクノロジーが好転しているようです。別の投稿で述べたように、シグマは、SD-1で大幅に改善されたFoveonセンサーのリリースに近づいているようです。新しいセンサーは約46MPであることが知られています。これは、バイエル画像にほぼ等しい詳細のバイエル等価を意味します-つまり、SD-1から変換されたRAWから1500万ピクセルの出力画像を取得した場合、30メガピクセルにアップサンプリングすると、30メガピクセルのベイヤー画像と同じに見えます。Bayerセンサーが持つ可能性のあるカラーパターンの問題も欠けており、より詳細に減衰します。Foveonセンサーは従来、広いダイナミックレンジを保持しており、低ISOでのノイズも非常に低く、

それで、そのような進歩を可能にするより良いために何が変わったのでしょうか?Foveonでの研究開発の着実な成果が見られていることも、シグマがFoveonを買収し、より良い大型カメラセンサーの製造に全面的に注力していることも一因です。Foveonが写真市場のどのセグメントがこのテクノロジーの良い顧客になるかを見ようとする前は、その結果、目標がはるかに散らばっていました。

この焦点の結果は、前世代よりもセンサーからの大幅な解像度の向上に見られるだけでなく、ESAによって火星に行くためにテクノロジーが選択されたことも示しています。

http://translate.google.com/translate?hl=da&sl=ko&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.styledb.com%2Fbbs%2Fboard.php%3Fbo_table%3DB08_news%26wr_id%3D102

大まかな翻訳で申し訳ありませんが、私はそのニュースの他の単一のソースを見つけることができません。

つまり、基本的にFoveonテクノロジーで起きていることは、他のセンサーテクノロジーよりも一見遅いペースで進化しているということです。最近のFoveonテクノロジーの状態が実際にどこにあるかを確認するには、新しいセンサーで何ができるかを確認する必要があります。したがって、これはおそらく3か月後に検討すべき素晴らしい質問です。

1,500万フォビオン出力画像が30メガピクセルのベイヤー出力画像よりも多くの詳細を含むことができる方法についての詳細が本当に必要な場合は、4.7メガピクセルのフォビオンセンサーと12メガピクセルのベイヤーセンサー(Canon 5D ):

http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/

特に、カラーチャートの解像度に注意し、この興味深い質問を熟考してください。15MPバイエルカメラには、赤を検出するフォトサイトが375万個しかありません。したがって、B&Wカメラマンのような従来の赤いフィルターを使用したい場合、他のすべてのセンサーは黒く塗りつぶされ、3.75MPカメラで撮影しています。一方、赤/緑/青を検出する3層の1500万フォトサイトを備えた46MP Foveonセンサーは、その前にどのフィルターを配置してもかまいません。出力のすべてのピクセルは、1500万の異なる赤センサーからのデータを保持します。

それはarbitrary意的なケースのように思えるかもしれませんが、赤い車のようなもの、または青い空のような音の変化はどうでしょうか。

Foveonが技術レベルでどこに向かっているのか本当に疑問に思う人のために、基本的にSD-1センサーの基本をカバーするFoveonの最新の特許を読んでください。

http://www.freepatentsonline.com/y2010/0155576.html

最後に注意すべきことは、Foveonのデザインがイメージングの未来ではないにしても、何らかの形式のFoveonテクノロジーです-センサーをレイヤーする方法を検討しているソニーや他の企業から特許が届き始めています。


私の答えに対するコメントをご覧ください。リンク先の特許は、複数の「ピクセルセンサー」をグループ化して読み取り、配線の必要性を減らすためのスキームをカバーしています。より小さなスペースでより多くの配線が必要になることは、センサーを互いの上に積み重ねる場合の自然な問題であるため、これはその解決策です。残念ながら、SD-1センサーの基本については詳しく説明していません。
プロファイルを読んでください

@Kendall:「今日のほとんどすべての消費者DSLRを超える解像度」というステートメントを真剣に再検討する必要があると思います。SD1の46 mp仕様は、現在市場に出ている多くのデジタル一眼レフと同じように画像の解像度の点では異なります。解像度は詳細な解像度を意味し、シグマのセンサーでのMPの誤解を招く使用は、人々があなたが持っている非常に重大な間違いを犯すことにつながります。キヤノン5D IIは3744を解決し、ソニーA900は4032を解決しながら、SD1は、3200行を解決します
jrista

1
SD-1について話すときは、解像度とMPを個別に扱う必要があります。これは、シグマが各フォトサイトで3層のセンサーをすべてカウントして数46mpに達するためです。あなたのアップサンプリングコメントも非常に主観的であり、すべての事実に基づいているわけではありません。Foveonセンサーによって生成された15 mp画像は、モアレ、特にカラーモアレが低いことを示しますが、より詳細な詳細は解決されていません。簡単に言えば、3200行の解像度は3200行の解像度であり、4032行の解像度は4032行の解像度です...後者の詳細があります。アップサンプリングによって解像度が改善されることはありません。
jrista

また、人間の知覚は緑に最も敏感であり、赤にあまり敏感ではなく、青に最も敏感ではないことにも注意してください。バイエル設計の赤/青センシングピクセルの数が半分であるという事実は、人間の知覚の単純な事実で重み付けする必要があります。また、画像を作成するために使用されるベイヤー補間の欠陥は、モアレを示す高い空間周波数のオブジェクトを撮影する場合にのみ本当に問題であり、他のすべての場合、結果の画像は大多数の写真に十分であることにも注意する必要があります。
jrista

2
最後に、最新のCanonカメラでは、sRAWおよびmRAWを使用すると、各画像ピクセルで4つのベイヤーピクセルをすべて使用する低解像度画像を生成できることに注意する必要があります。sRAW / mRAWを使用すると補間は発生しませんが、画像の解像度は低くなります(Foveon画像サイズに近くなります)。Bayer補間は、フルRAWを使用する場合にのみ使用されます。これは、バイエルの汎用性の優れた証であり、キヤノンがまだFoveonに移行していない理由をよく示していると思います。
jrista

3

Foveon社のセンサーのために問題となっている二つの問題があり、他の空間分解能の問題よりは。これらは両方ともFoveonの重要なコンセプトに固有のものです。シリコンの異なる深さのスペクトル吸収を使用して色を分離します。

Bayer配列では、選択された赤、緑、青の原色に一致するように慎重に選択された染料で、さまざまなフィルターが作成されます。Foveonの場合、区別は完全にシリコンの物理学に基づいています。これは、マーケティング資料が示すほどきちんとしたものではありません。これにより、2つの問題が発生します。

まず、Foveonセンサーによって記録される3つの原色は、人間の目の錐体細胞が反応する原色から遠く、実際、各深度が反応する波長曲線の形状は視覚の形状とは大きく異なります。つまり、デバイスのネイティブの色空間は、sRGBや他の一般的な出力色空間とは異なる、または人間の視覚からシフトした形状です。センサーは、「想像上の色」(実際には見えない色)をその色範囲の一部で記録し、色範囲の他の部分は完全にはカバーされていません。これは欠けている色としてではなく、一種の色覚異常として表示されます(実際には同じ問題であるため、実際にはかなり良い例えです)。

第二に、低周波の赤色光は最も深いレベルで吸収されるため、ある程度の減衰が避けられません。これは、赤色チャネルのノイズが増えることを意味します。私が理解しているように、シグマカメラのノイズリダクションは、赤チャンネルをより強くぼかしてこれに対処します。私のBayerセンサーカメラは、チャネルのノイズが大幅に増加していることを知っています。それがBayerセンサーやCMOSセンサーに固有の問題なのか、それともFoveon の二重の問題なのかはわかりません。(私はそれを独自の質問にした。)

これはいずれも、広範なBayerテクノロジーが完璧であること、あるいはFoveonよりも絶対に優れていると言うことではありません。それはすべてが妥協を持っているということだけであり、Foveonは実際にいくつかの厳しいものを持っていることが判明しました。バイエルの大きな問題(エイリアシング、カラー解像度)は、ノイズ処理の対応する増加を考えると、問題でより多くのピクセルを投げることによって解決できます。これはこれまでのところ非常にうまく機能しており、もちろんメガピクセルベースのマーケティングにうまく対応することは偶然ではありません。

更新(2011年5月):シグマは、約9,700ドルの価格の新しい「SD1」モデルを発表しました。これは、Pentax 645D中判カメラのようなものですが、APS-Cサイズのセンサーを備えています。実際、これらの問題のいくつかに対処できたかどうかを確認するのは興味深いでしょう。私の推測では、彼らはおそらく持っているが、彼らがターゲット市場を変えることになったようなコストで。しかし、それでも、私は確信が持てません。最大ISOはまだ6400であり、これは現在のBayerセンサーの2ストップ先です。(もちろん、彼らが単により保守的な制限を決定した場合は、見逃されません。水晶玉を凝視しすぎない限り、伝える方法はありません。レビューが入ったときに、これを更新します。 '

免責事項:私はFoveonセンサーカメラを持っていません(私はそれを使用しましたが、それはクールでしたが!)。私はテクノロジーをあまり厳密にフォローしていません。シグマは、これらの問題を回避または解決するために多くの研究を行っています。


特許を見れば、あなたが言うことはすべて最新のセンサー設計で対処されているようです。現実世界の撮影では、グループで同じ被写体を撮影した他の人よりも、平均して、色データがより正確で、時にははるかに正確であることがわかりました。解像度に関しては、バイエルはより高い解像度カウントで先を行くことができましたが、SD-1センサーでは、バイエルセンサーはもはや解像度で先んじていません。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

改善点を要約できますか?彼らは基本的に回避策ですか、それよりも賢いものですか?
プロファイルをお読みください

私の回答に掲載した特許リンクをお読みいただければ、役立つかもしれません。しかし、それらの1つは、基礎となる赤/緑フォトサイトごとにわずかに異なるペア(おそらくペア以上)の青色センサーのようです。これは、波長を分離し、おそらく可視スペクトルによく一致するようにカバーされた範囲を移動するより良い仕事をします。また、デザインはおそらくノイズはかなり読み低減し、私たちは「ネイティブ」ISOは、今では100にするために使用200、であることをシグマからのインタビューで読んだことがある
ケンドールHelmstetter Gelnerを

うーん。特許は合法的な文書であるため、読むのは気が散りますが、簡単に説明すると、リンクするセンサーは、私が説明する問題ではなく、読み取りノイズを減らすためにセンサーを配線するより効率的な手段に関係しているようです。
プロファイルを読んでください

余分な青いセンサーは、あなたが話していたすべてを完全に変えます。今日、Foveonセンサーはすでに実世界で使用されている色をレンダリングする優れた仕事をしていることを忘れないでください。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

1

「誰も」がFoveonを使用しない最大の理由は、Foveonとはほとんど関係がなく、Sigmaと多くの関係があると思います。キヤノンまたはソニーがシグマの代わりに技術を買収した場合、それは今では主流になり、基本的なアイデアは良いものです。シグマはこの分野のビットプレーヤーであり、小さすぎて自分でそれをすべて実行することはできません。シグマのカメラは後天的な味です。


1
じゃあオーケー; なぜキヤノンやニコンはそれに飛び乗らなかったのですか?私はそれが彼らに売り込まれたと確信しています。彼らは...それを拒否するためにはそれにいくつかの問題を抱えている必要があります
ビリーONeal

これは非常に真実ですが、核となる質問の1つは、大手カメラメーカーがカメラでFoveonテクノロジーを使用しない理由と使用した理由です。
ケンドールヘルムステッターゲルナー

その理由は投資の基盤だと思います。他のセンサーメーカーは、デザイン、インフラストラクチャ、製造、およびベイヤータイプセンサーのサポートの広範な既存のベースを持っています。新しいCMOSの設計と製造に投資するには、数億から数十億の費用がかかります。ケンドールのFoveonへの見事な献身にもかかわらず、この2つの技術の違いは、多くの場合に判明しているほど大きくはありません。キヤノンとソニー(現在ニコンはソニーのセンサーを使用しているため)には、変更する理由がほとんどありません。
jrista

0

センサーは問題ありません...または少なくとも45Mp Merrillバージョンまででした。後期のQuattroバージョンでは、シグマは妥協のために各場所で3色をキャプチャする「純粋な」アプローチを放棄し、下層のセンサーを減らしました。

しかし、センサーは問題ではありません。これを使用する人は誰でも、低ISOで優れていることを知っていますが、高ISOで同等のREAL解像度を備えたBayerセンサーよりも劣っています。

本当の問題は、シグマのカメラがイライラするほど遅く、使用するのが不便であることです。特に書き込み時間がとてつもなく遅いためです。手頃な価格のデジタルカメラの初期の頃は、SD1に満足していましたが、ニコンまたはキヤノンの優れたデジタル一眼レフの速度に慣れると、2分間待ってから一瞬のバーストを待つことは困難ですカードに書き込む7枚のショット。それが完了するまで露出を確認することはできず、カメラのコントロールを完全に使用することはできません。

さらに、カメラメーカーは、バイエルテクノロジーの性能をますます強化しています。ポルシェ911を思い出させます。エンジンは間違った場所にありますが、十分に巧妙なエンジニアリングを行うことで、多くのバランスのとれたフロントまたはミッドエンジンマシンだけでなく、車を処理することができます。

弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.