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Empujando píxeles
La semana pasada, Kodak lanzó el primer sensor de cámara de 50 megapíxeles. Si bien una resolución tan alta va más allá de las necesidades de la mayoría de los consumidores, para los fotógrafos profesionales el nuevo sensor permitirá tomar fotografías con un nivel de detalle sin precedentes.
Cincuenta megapíxeles: El nuevo sensor de cámara de 50 millones de píxeles de Kodak se las arregla para incluir más píxeles en una matriz al mismo tiempo que aumenta la velocidad y reduce el consumo de energía del dispositivo.
Por ejemplo, en una imagen tomada de un campo de una milla y media de ancho, el sensor haría posible que un espectador detecte un objeto que mide solo un pie de ancho.
Este tipo de resolución solo es realmente esencial y está dirigido a la fotografía profesional de alta gama, en la que las imágenes de alta calidad a menudo deben ampliarse. Pero también podría ser útil para algunas otras aplicaciones, como la fotografía aérea que se utiliza para servicios como Google Earth. La capacidad de tener más píxeles permite que el avión vuele más alto, por lo que no necesita tantas imágenes, dice Mike DeLuca , gerente de marketing de Kodak 'S Image Sensor Solutions, con sede en Rochester, NY.
El sensor, que produce una matriz de 8.176 por 6.132 píxeles, cierra aún más la brecha entre la película tradicional y la fotografía digital. Estamos muy cerca de cómo se operaba la película, dice DeLuca. Está muy cerca. Ahora, dice, es solo una cuestión de preferencia personal del fotógrafo.
Normalmente, cuanto más pequeño es un píxel, peor es la calidad, dice Albert Theuwissen , experto en imágenes digitales y fundador de Harvest Imaging, con sede en Bree, Bélgica. Eso es cierto tanto para los dispositivos de consumo como para los profesionales. DeLuca afirma que, en el caso del sensor de ruptura de Kodak, los nuevos pigmentos en realidad aumentan la calidad del color representada por el sensor, mientras que otros mecanismos permiten que los píxeles sean tan sensibles como los más grandes y, sin embargo, se procesan más rápido que en diseños anteriores. Es más, afirma que el nuevo sensor usa menos energía que sus predecesores. Cada solución o paso que hace que el sensor sea más rápido y consume menos energía es un paso adelante, dice Theuwissen.
Kodak ya tiene un sensor en el mercado con una resolución de 39 millones de píxeles. Pero para aumentar aún más la resolución, la compañía no solo tuvo que reducir el tamaño de cada píxel de 6,8 micrones a 6 micrones, sino también cambiar radicalmente la forma en que funcionan estos sensores de dispositivos acoplados cargados (CCD), dice DeLuca.
Es relativamente sencillo reducir los píxeles, dice. Pero debido a que estos dispositivos comprenden mucho más que elementos de detección de luz, dice DeLuca, pueden sufrir caídas en el rendimiento si todo lo que hay dentro de ellos no se reduce junto con los píxeles.
Cada píxel tiene múltiples estructuras, dice. Algunos están diseñados para pasar una carga de un píxel al siguiente, para permitir que la imagen se lea en el dispositivo. Otras estructuras aseguran que cualquier exceso de carga producido por condiciones de iluminación brillante no se derrame en los píxeles vecinos.
Otro desafío es mantener el rango dinámico del sensor, es decir, su capacidad para detectar la luz y la oscuridad simultáneamente. En el sensor, esto es básicamente un problema de señal a ruido, dice DeLuca. Cuando hace que el píxel sea más pequeño, hay menos señal que puede capturar, porque físicamente hay menos capacidad para almacenar electrones en ese píxel. Si no hacemos nada más, lo que obtenemos es una señal más pequeña con el mismo perfil de ruido. Para contrarrestar esto, Kodak ha tenido que mejorar el amplificador a la salida del dispositivo, lo que reduce el ruido.
Además, al aumentar el número de píxeles, se vuelve más difícil acceder a la información una vez que se ha detectado. Cincuenta millones de píxeles son una gran cantidad de datos, dice DeLuca, y un fotógrafo debe poder leerlos en el sensor en un período de tiempo razonable.
Hasta ahora, Kodak ha utilizado un proceso que implicaba volcar la información de una fila de píxeles a la siguiente y desplazar la información a lo largo de la fila, leyéndola en el borde, un píxel a la vez. Este es un proceso relativamente lento, que normalmente se lleva a cabo en dos filas a la vez. Entonces, para hacer frente a la cantidad adicional de datos, el nuevo sensor viene con cuatro canales de salida para que se pueda leer cuatro veces la cantidad de datos a la vez. Esto permite que el sensor aumente la velocidad a la que se pueden capturar imágenes de 0,9 a 1,0 fotogramas por segundo, aunque se esté capturando más información. Y, sin embargo, esto también permite que el ciclo de reloj en el que se leen los datos se reduzca para cada salida, lo que mejora aún más la relación señal / ruido.
Los ahorros de energía se logran mediante la forma en que el sensor se reinicia antes de tomar cada fotografía. Esto se lleva a cabo justo antes de tomar una foto para garantizar que no haya carga residual o ruido eléctrico en los píxeles que pueda reducir la calidad de la nueva imagen. En sensores anteriores, Kodak simplemente había leído cada uno de los píxeles fila por fila, como si recopilara los datos de una imagen, pero luego arrojaba la información en lugar de almacenarla. Lo que hemos incluido ahora es una nueva estructura en el píxel que permite borrar todos los píxeles de la matriz en un solo pulso de reloj, dice DeLuca. Por lo tanto, en lugar de tener que vaciar todo el sensor fila por fila, se vacía toda la matriz de una sola vez, dice.
Esto mejora drásticamente el clic para capturar el tiempo: la demora entre presionar el obturador y el sensor que captura la imagen. En lugar de ser milisegundos, toma microsegundos, dice DeLuca. Y además de ahorrar tiempo, también reduce la energía que se requiere para realizar un reinicio.
Esta tecnología no es barata. El sensor solo costará al menos $ 3500. Pero eso no parece haber desanimado a ningún fabricante de cámaras. Hasselblad ha anunciado planes para lanzar una nueva cámara con sensor en los próximos meses. Los 50 megapíxeles tampoco van a permanecer a la vanguardia por mucho tiempo. Esta misma semana, unos días después del anuncio de Kodak, otra empresa de imágenes digitales, DALSA , con sede en Waterloo, Canadá, anunció que ha desarrollado un sensor de 60 megapíxeles.