В прошлом месяце Apple подала патент на интересную технологию создания датчика изображения, в котором описывается многослойный датчик изображения с широким динамическим диапазоном и очень низким уровнем шума.
В патенте описывается датчик изображения с динамическим диапазоном 120 дБ, что эквивалентно примерно 19,9 ступеням ДД, что находится на нижней границе динамического диапазона обычного человеческого глаза. Если бы Apple разработала этот сенсор, он стал бы лидером в своем классе и превзошел бы даже лучшие широкоформатные кинокамеры, представленные сегодня на рынке.
Однако стоит отметить, что тот факт, что компания подала заявку на патент, вовсе не означает, что описанная технология обработки изображений когда-либо увидит свет. Apple, как и любая другая технологическая компания, регулярно подает заявки на патенты, многие из которых так и не приводят к созданию коммерчески жизнеспособного продукта, так что мечты о создании собственного сенсора могут так и остаться мечтой.
Если оставить в стороне этот важный нюанс, то что же на самом деле описывается в патенте? “Датчик изображения с наложенными друг на друга пикселями, обладающий высоким динамическим диапазоном и низким уровнем шума”, состоящий из двух компонентов. Сам датчик изображения оснащен набором детекторных элементов (фотодиодов). Он также включает в себя схему интегрального конденсатора с боковым переливом (LOFIC) для улучшения динамического диапазона в сложных ситуациях. Каждый фотодиод соединен с пиксельной схемой на матрице, которая имеет схему, определяющую уровень шума на уровне распознавания изображения.
На базовом уровне патент Apple касается многослойного датчика изображения, который может сохранять различные уровни освещенности в каждом пикселе, позволяя различным фотодиодам заряжаться в большей или меньшей степени в зависимости от яркости сцены. Таким образом, если пиксель должен быть более чувствителен к уровню падающего на него света, в то время как другой может оставаться менее чувствительным, чтобы избежать выгорания при попадании на него бо̍̍льшего количества света.
В этом патенте есть два особенно интересных аспекта. Во-первых, каждый пиксель, по-видимому, может управляться независимо от уровня падающего на него света, включая индивидуальные уровни шумоподавления и чувствительности. Еще одним интересным элементом является то, что Apple внедряет обработку изображений на уровне сенсора, которая не только необходима для обеспечения производительности на уровне пикселей, описанной выше, но и позволяет сенсору достигать экстремального динамического диапазона и качества изображения, что в противном случае невозможно при использовании современных технологий обработки изображений.
Компьютерная фотосъемка, которая в настоящее время помогает преодолеть ограничения, связанные с использованием небольших датчиков изображения в смартфонах, требует отдельного конвейера обработки изображений, который может объединять несколько изображений одной и той же сцены для получения расширенного динамического диапазона. Однако патент Apple не только переносит этот процесс обработки на сам датчик изображения, но и открывает возможности для достижения аналогичных или лучших результатов с динамическим диапазоном при съемке одного изображения, что сделало бы его гораздо более полезным для серийной фотосъемки и видеосъемки в приложениях.
Конечно, теоретически Apple могла бы использовать подобный сенсор на устройстве гораздо большего размера, чем смартфон, что было бы довольно эффектно. Хотя, повторимся, эта специфическая сенсорная технология, возможно, никогда не увидит свет, вполне вероятно, что компания Apple разработает свои собственные датчики изображения.
По материалам PetaPixel.
