Закон Мура и фотография
Feb. 22nd, 2007 10:34 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
birdwatcherВот, наконец, толковое объяснение (все тот же Кен Роквелл), почему не делают фотоаппаратов с большими сенсорами. И никогда не будут! А я-то ломился в открытые двери.
Оказывается, потому не делают, что это дорого. Как-то я этот момент упускал из виду. Компьютеры-то дешевеют потому, что становятся меньше. А один квадратный миллиметр микросхемы стоит одинаково во все времена. Просто, чтобы сделать компьютер, теперь требуется меньше этих квадратных миллиметров, чем двадцать лет назад.
При этом в компьютерном деле никто не огорчается, что процессор слишком мал геометрически; другое дело, формат фотографического кадра. Так вот, кусок пленки вдвое большей площади стоит приблизительно вдвое дороже. А сенсор вдвое большей площади, по оценкам Роквелла - в 20 раз.
Оказывается, потому не делают, что это дорого. Как-то я этот момент упускал из виду. Компьютеры-то дешевеют потому, что становятся меньше. А один квадратный миллиметр микросхемы стоит одинаково во все времена. Просто, чтобы сделать компьютер, теперь требуется меньше этих квадратных миллиметров, чем двадцать лет назад.
При этом в компьютерном деле никто не огорчается, что процессор слишком мал геометрически; другое дело, формат фотографического кадра. Так вот, кусок пленки вдвое большей площади стоит приблизительно вдвое дороже. А сенсор вдвое большей площади, по оценкам Роквелла - в 20 раз.
no subject
Date: 2007-02-22 05:02 pm (UTC)может, именно как раз потому, что в 20 раз дороже - и будут делать
ну, дать людям возможность хуями меряться
no subject
Date: 2007-02-22 05:04 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 08:55 pm (UTC)И почему собственно "не денется"? Он вроде приводит аргументы за то что 35мм сенсор никому не нужен, но чем это поможет плёнке?
no subject
Date: 2007-02-22 09:09 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 09:58 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 10:06 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 09:17 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 11:26 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-24 01:43 am (UTC)Те сенсоры, которые сейчас ставят в потребительские камеры, на пару поколений отстают от state of the art. Который у астрономов и у вояк.
Сейчас просматривается несколько направлений, куда технология сенсоров может поехать - это отказ от пигментов, и использование нанокристаллов для ловли фотонов определённого цвета, это усиление света прямо в сенсоре (лавинные диоды в линейном режиме итп), и, пожалуй, самое интересное, - обработка изображения прямо в сенсоре (digital retinas).
(Вот ещё интересная статья - про использование сенсора с однофотонной чувствительностью и пикосекундным разрешением по времени для моментальной 3D фотографии: http://infoscience.epfl.ch/getfile.py?recid=82274&mode=best - время пролёта фотонов от вспышки до предмета и обратно измеряется с точностью около 1.8 миллиметра).
no subject
Date: 2007-02-23 06:29 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 11:16 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 03:58 pm (UTC)сейчас не могу найти примеры кадров, спешу, но типичный случай -- когда видно вращение звезд по небу на пейзаже. Нужно несколько часов.
no subject
Date: 2007-02-23 04:19 pm (UTC)no subject
no subject
Date: 2007-02-23 04:32 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 05:38 pm (UTC)w to wremja kak wnachale on soglashaetsja cho malen'kie CCD w deshewyh kamerah zametno huzhe.
Sledowatel'no, est' optimum, i odnostoronnie argumenty ne rabotajut.
no subject
Date: 2007-02-22 05:48 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 06:22 pm (UTC)Just realized, this is what we often call 'optimal' in our field :)
no subject
Date: 2007-02-22 09:58 pm (UTC)Чипы с электроникой увеличивают стоимость с размером потому что на них получается больше элементов. И, соответственно, растёт вероятность того, что в одном элементе будет дефект. Примерно экспоненциально от числа элементов.
Вероятность дефектов также сильно падает с увеличением размера элемента. Скорость уменьшается (за счёт увеличения длины проводов и паразитных ёмкостей).
Так что при том же самом количестве элементов чип размером больше будет с большей вероятностью работоспособен - и будет медленнее.
Собственно же чистые пластинки кремния стоят не так много. (Опять же, чем больше размер элементов - тем менее чистые они могут быть).
Именно поэтому никто не закрывает фабы со старыми процессами (только перемещают их в Китай) - они просто начинают клепать тонны дешёвых чипов для мест, где не нужна особая скорость, но важен каждый цент. (Я тут недавно приобрёл пару новых 20MHz микроконтроллеров с флэшем по 68 центов за штуку:) Чипы получаются довольно большие по размеру, просто потому что старые агрегаты не могут печатать мелкие детали.
Что касается сенсоров, то большие элементы - менее чувствительные (нужно больше фотонов на бОльшую ёмкость), но и менее шумные, ровно по той же причине. Реально же на стоимость камеры влияет стоимость механики и оптики, сенсор - далеко не самый дорогой компонент.
Ну и, конечно, линзы. Которые должны иметь лучше фокусировку, и меньше vignetting для получения того же качества картинки на большом сенсоре. Зато большие сенсоры менее чувствительны к маленьким аберрациям в оптике, и в принципе позволяют получить более высокое разрешение.
Опять же очень большая глубина резкости - тоже не подарок, скажем, в портретной съёмке. Иногда сильно хочется открыть диафрагму, чтобы фон не мельтешил, но некуда :)
Впрочем, всё это нужно только для профессионалов; для всех, кто вышел просто погулять с камерой, 24мм сенсоры более чем адекватны. Так что разница в цене камер с сенсорами в 35мм и 24мм - чисто маркетинговая; разные покупатели. Потом, не надо забывать делить цену профессиональной камеры на два для сравнения с ценой любительской камеры - это business expense, и налогом они не облагаются.
no subject
Date: 2007-02-22 10:01 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-22 11:28 pm (UTC)Себестоимость у больших сенсоров не отличается сильно от себестоимости сенсоров поменьше с тем же количеством пикселов. Цена - может отличаться сильно. Просто за то, что за них столько согласны платить.
no subject
Date: 2007-02-22 11:32 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 12:11 am (UTC)Сравните сейчас 1 Мбитную маленькую матрицу и 2Мбитную большую. Наверняка обе будут стоить тривиальные деньги.
no subject
Date: 2007-02-23 12:19 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 04:18 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 04:23 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-24 01:52 am (UTC)Сенсоры, в отличие от процессоров, могут иметь дефекты - дефекты в отдельных пикселах компенсируются при image processing, используя примерно тот же алгоритм, который используется для noise reduction на длинных выдержках.
no subject
Date: 2007-02-24 01:55 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-24 02:15 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 04:16 am (UTC)См. также http://www.dpreview.com/reviews/canoneos5d/page12.asp
no subject
Date: 2007-02-23 04:21 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 09:14 am (UTC)Если же считывать достаточно быстро, то можно использовать дрожание камеры для считывания изображения со сдвинутой сеткой пикселов - и потом восстанавливать саб-пиксельное разрешение. Или можно накапливать фотоны за время экспозиции не в сенсорах, а в счётчиках в процессоре - как это делают астрономы, и тем самым получать значительно больший динамический диапазон.
Примерно так это делают глаза. У них хорошее разрешение вообще только на маленьком участке, а одно пятно не видит вообще. И аберрации жуткие. Но результат выглядит замечательно:)
Кстати, как работает обработка картинки в мозгах (в LNG и V1-V5/MT) уже во многом известно.
Если вообще отвлечься от традиционной схемы фокусирующая линза-плоский сенсор, а делать фокусы с цифровым восстановлением изображения после линз странной формы, то можно, напрмер, упразднить фокусировку вообще, и глубину фокуса делать цифровую:
http://graphics.stanford.edu/papers/lfcamera/lfcamera-150dpi.pdf
http://www.cdm-optics.com/?section=Tutorials
(ещё см. http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_system)
Так что если где закон Мура в применении к камерам и релевантен, так это в image processor-ах :)
no subject
Date: 2007-02-23 11:13 am (UTC)no subject
Date: 2007-02-23 06:28 pm (UTC)no subject
Date: 2007-02-24 02:12 am (UTC)При увеличении размера компонента вероятность фатального дефекта компонента сильно падает. Т.е. при увеличении размера чипа с тем же количеством компонентов вероятность получить хороший чип возрастает.
Дефекты собственно в кремнии замечательно выявляются инспекцией wafer-ов ещё до того, как они попали в фаб, в подавляющем большинстве случаев. Основные проблемы связаны с пылью, металлическими перемычками или разрывами в дорожках, грязи на масках, подтекании фоторезиста, итп.
Ну и, конечно, не нужно забывать того, что фотосенсоры, в отличие от процессоров, могут иметь некоторое количество дефектов, и оставаться вполне пригодными к эксплуатации - несколько порченых пикселов из нескольких миллионов совершенно замечательно "исправляются" интерполяцией в image processor-е. Все изготовители камер это делают. Теперь они стали делать то же самое для "убирания" пыли (см. скажем описание "dust reduction" в Canon 400D) и уменьшения шума от "hot pixels" при ночной съёмке.
То есть, для сенсоров важно не наличие/отсутствие дефектов, а плотность дефектов. Которая от изменения физического размера сенсора при том же размере пикселов никак не изменяется.
no subject
Date: 2007-02-27 01:44 pm (UTC)можно проследить по ТВ панелям кстати - там тоже 20дюймов одна цена, а 28дюймов (площадь условно в два раза больше) стоит куда дороже чем в два раза, по тем же самым причинам
no subject