Sony wil grootte rgb-fotodiodes afstemmen op lichtgevoeligheid

Sony heeft in Japan een nieuwe beeldsensortechnologie gepatenteerd. In plaats van de subpixels voor rood, groen en blauw dezelfde grootte te geven, stemt Sony de grootte van de fotodiodes af op de lichtgevoeligheid voor deze kleuren.

Uit het onlangs vrijgegeven Japanse patent blijkt dat Sony in de subpixelmatrix de grootste oppervlakte heeft gegeven aan de fotodiode voor de kleur rood. Dit is omdat de fotodiodes voor deze kleur het minst gevoelig zijn. Voor blauw is de kleinste fotodiodeoppervlakte gereserveerd. Voor de groene component worden twee subpixels gebruikt, wat te maken heeft met de manier waarop de sensor wordt uitgelezen. Ondanks de verschillende groottes van de fotodiodes, zijn de pixels op de sensor vierkant. De gebruikte RGbGrB-pixelstructuur is onder meer al in een ander patent van Sony beschreven. Ook bij dat patent wordt Hideho Une als uitvinder genoemd.

De nieuwe sensortechnologie moet problemen met de conversie van de analoge lichtsignalen naar digitale beeldinformatie verminderen. Mogelijk wordt hierdoor de kleurechtheid van foto's bij hogere lichtgevoeligheden van de beeldsensors vergroot.

Reacties (32)

[base_]

Eigenlijk heel logisch, dat er nog niemand eerder met dit idee gekomen is verbaast mij nogal! Ik neem aan dat kleurruis bij hoge ISO /gevoeligheid hierdoor behoorlijk afneemt.

[Verwijderd]

Misschien omdat het voorheen technisch lastig was om op zo'n kleine schaal zulke variaties te introduceren ?

[D.oomah]

Dat het erg lastig om te doen is of zelfs onmogelijk om te doen is was eerder nooit een reden om een idee te patenteren

[Verwijderd]

Inderdaad erg logisch als je er even bij stilstaat. Maar eerst maar even afwachten wat voor verbeteringen dit in petto heeft, of wat voor prijzen er aan de nieuwe technologie gaan hangen.

[TD-er]

Eigenlijk heel logisch, dat er nog niemand eerder met dit idee gekomen is verbaast mij nogal! Ik neem aan dat kleurruis bij hoge ISO /gevoeligheid hierdoor behoorlijk afneemt.

Ik verwacht van wel.

Een beeldsensor werkt op subpixelniveau analoog en dat gaat dan naar een A/D convertor die het omzet in bijvoorbeeld een 10 bit digitaal signaal.
Echter wanneer je fotodiodes gebruikt van gelijke grootte per subpixel, dan zul je bijvoorbeeld rood moeten vermenigvuldigen met een andere waarde dan groen of blauw om te compenseren voor de lagere gevoeligheid.
Dan houd je veel minder dan die 10 bit over.
Kortom, niet alleen krijg je hierdoor meer last van ruis bij donkere beelden (je vermenigvuldigt de ruis ook), maar je krijgt er ook een lagere resolutie in bits per subpixel door.

Eventueel zou je het nog op kunnen vangen door een eigen A/D convertor te gebruiken voor elke subpixelkleur, elk met een eigen analoog bereik. Daarmee voorkom je het verlies in bits per subpixel, maar je doet niets aan het grotere aandeel ruis voor de minder gevoelige kleuren.

Kortom dit is eigenlijk de enige logische oplossing om dat probleem aan te pakken.

[Skinkie]

En deed Fuji dit niet al in hun SuperCCD technologie?

[Fireshade]

Nee, die is anders. Maar zeker ook mooie technologie.
Daar zijn de fotodiodes evengroot, alleen zodanig gerangschikt dat twee diodes van dezelfde kleur in paren naast elkaar liggen en zodanig als een enkele ('gepaard') of als twee aparte diodes licht kunnen verwerken.
Dat heeft tot gevolg dat in de 'gepaarde' stand de resulterende resolutie halveert.
In donkere situaties heeft dat tot voordeel dat de sensor als geheel "lichtgevoeliger" is: 2 diodes vangen licht op voor 1 beeldpixel. Een ander voordeel is dat de sensor twee foto's met twee belichtingsinstellingen kan nemen op hetzelfde moment (voor HDR fotografie).

[Reactie gewijzigd door Fireshade op 24 juli 2024 20:28]

[PaulC]

Fuji had ook al sensoren met S en R pixels die NIET even groot zijn.
deeplink :-p
http://en.wikipedia.org/w...nsor_Layout_Evolution.png

[Fireshade]

Ah, da's waar ook. Ik dacht alleen aan de SuperCCD EXR van Fuji.

[phonixor]

goede ontwikkeling... maar belachelijk dat dat te patenteren is...
behalve als het om een heel ingewikkelde productie techniek ofzo zou gaan, ipv het concept...

[FiVAL]

Het mooiste zou zijn dat het patent maar een paar jaar geldig zou zijn...

3 to 5 jaar?!

De techniek gaat immers zo hard!

[Verwijderd]

5 jaar is niks. Het duurt jaren om van een concept een product te maken. Zo heb je dus niks van voordeel meer tegenover de concurrentie, die jouw uitvinding zonder enige eigen investering nabouwt. Gevolg: Niemand investeert nog in onderzoek en alle innovatie valt stil. Daar heeft niemand baat bij.

De ideale geldigheidsduur van patenten is kort genoeg om nieuwe innovatie onbelemmerd van de vinding gebruik te laten maken na een periode die lang genoeg is om de uitvinder al z'n investeringen terug te laten verdienen.

Bemerk ook dat een groot aantal onderzoeken op niks uitdraaien. Het is dus niet omdat de ontwikkeling van één product pakweg een miljoen heeft gekost, dat het patent zou moeten vervallen nadat er een miljoen verdient is. De totale kost van innovatie is veel hoger.

[Concept8]

Er zijn echter ook mogelijkheden een patentaanvraag te doen en dit patent pas later openbaar te maken. Dat betekent dat er in het geheim doorontwikkeld kan worden, zodat Sony tegen de tijd dat het patent publiek wordt al een grote voorsprong heeft.

Bij zo'n patent als deze kan dat best wel eens helpen, aangezien het idee an sich interessant én eenvoudig genoeg is voor andere bedrijven om ermee te gaan experimenteren. Een kleine verandering en het geldt weer als een nieuwe uitvinding waarop iemand anders een nieuw patent kan aanvragen dat Sony misschien later in de vingers snijdt.

Als de voorsprong in de technische omzetting groot genoeg is voor Sony zullen andere bedrijven minder snel inspringen op de innovatie en houdt Sony de lead.


Ik had overigens liever gezien dat een ander bedrijf zo'n uitvinding als deze claimt. De historie van proprietary formaten en dure licenties beloven niet veel goeds voor de verspreiding van deze techniek.

[MSalters]

Die mogelijkheid is erg beperkt, en al gebruikt. Kijk maar op het linkje: aanvraagdatum 2008/11/25.

[Verwijderd]

Er zijn echter ook mogelijkheden een patentaanvraag te doen en dit patent pas later openbaar te maken.

Helemaal niet. Toegekende patenten zijn altijd openbaar. De enige uitzonderingen zijn zaken die staatsgevaarlijk zijn, als militaire systemen, nucleaire reactors e.d.

[DexterBelgium]

Dat is natuurlijk de klassieke stelling van de verdedigers van patenten, maar ik weet niet of je die zomaar kan aanvaarden (geen innovatie zonder patentbescherming). Er zijn intelligentere mensen als ik die verdedigen dat ook zonder enige IP bescherming hoog-innovatieve sectoren kunnen bestaan en het goed doen (kijk bijvoorbeeld de geweldige TED Talk over een bestaande industrie zonder IP maar eens)

[mjtdevries]

In een sector waarbij innovatieve zeer weinig investeringen vergt is dat uiteraard wel mogelijk.

Maar het is volstrekte belachelijk om dat te vergelijken met sectoren waarbij innovatie een investering van vele jaren en honderden miljoenen euros betekent.
(Wat vervolgens in een paar maand met een paar honderd duizend euro nagemaakt kan worden)

[KoudeAardbei]

Voortaan piratenpartij stemmen dan maar

[SuperDre]

Je kunt je stem beter op een zinnige partij uitbrengen...

[MadButcher]

Ben ik dus niet met je eens. Dit is een uitvinding in de basis.

Sony levert ook aan Nikon, als Nikon hiermee een groot voordeel krijgt op Canon, dan kom ik toch nog aan het switchen.

[Reactie gewijzigd door MadButcher op 24 juli 2024 20:28]

[Verwijderd]

Dan heb je zeker niet veel lenzen?

Mooie vinding, er staat echter niet bij tot op welke grootte dit zal werken. Wellicht zal het een probleempje opleveren in de race om de MP's? (En ja, ik weet erg goed dat meer niet altijd beter is, maar de consument...)

[vistu]

Belachelijk? Het is gewoon een heel goed idee, dat het nog niet gebruikt wordt bewijst dat het niet triviaal is.

[Elonoir]

Of bewijs dat de oplossing nog niet eerder nodig was.

[shaloca]

Patent: http://en.wikipedia.org/wiki/Patent 20 jaar tenminste en verschillende IP http://en.wikipedia.org/wiki/European_Patent_Office werken samen. Nu dan eerst een werkend product zien en zou graag zien dat Sony zelf hiermee ook wat betere ruis prestatie krijgt als ik mijn alpha 350 vervang door een navolger van de 700.

[Verwijderd]

Leuk, maar het oog is het gevoeligst voor groen, en dat heeft dan de meeste ruis.

[Adion]

Daarom dat er ook al 2 sub-pixels voorzien waren voor groen he, totale lichtgevoeligheid voor groen kan dus nog steeds hoger zijn in dit patroon.

Doordat de sub-pixels nu niet meer dezelfde grootte hebben zullen wel de algoritmes moeten aangepast worden om dit patroon om te zetten naar normale beelden.
Het lijkt me dat die algoritmes momenteel al een stuk beter ontwikkeld zijn voor een standaard Bayer patroon, dus het is nog afwachten of de kwaliteit hiervan al van het begin beter zal zijn dan een klassieke sensor.

[Anthracite]

Als het midden van de diodes op de zelfde afstand ligt, dan hoeft alleen de gevoeligheid van de verschillende kleuren aangepast te worden. Bayer-interpolatie werkt gewoon zoals bij een normale CCD. Het anti-aliasing filter en microlenzen zorgen voor de rest.

[Verwijderd]

Nee zo werkt dat volgens mij niet.

[humbug]

Uiteindelijk doen die algortimes niet meer dan de opgevangen hoeveelheid licht om te zetten naar een genormaliseerde waarde aan de hand van de lichtgevoeligheid. Ten opzichte van een simpel ontwerp met 1rode, 1 blauwe en1 groene subpixel komen daar nu dus factoren als aantal en oppervlakte van de subpixels bij maar heel ingewikkeld wordt het daardoor niet. Het is geen hogere wiskunde.

[js303]

Uit het onlangs vrijgegeven Japanse patent blijkt dat Sony in de subpixelmatrix de grootste oppervlakte heeft gegeven aan de fotodiode voor de kleur rood. Dit is omdat de fotodiodes voor deze kleur het minst gevoelig zijn

Is deze kleurongevoeligheid voor rood nu de reden dat rood op videobeelden (en digitale fotocamera's) altijd problemen geeft? Dat is namelijk echt een killer, rood. Telkens moeten mensen met rode kleren, props of andere elementen in beeld geweerd worden zodra het rood ook maar een beetje fel wordt. het effect is een soort digitale bleed - die rare kartels en videocompressie problemen veroorzaakt.

[kravis]

Dit heeft te maken met compressie technieken van digitale video beelden.
Dit is o.a. van toepassing bij DV compressie en MPEG compressie.
Dit heet chroma subsampling.
bron: http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling
Lees dat maar even.
De meest ideale subsampling is 4:4:4, maar het meest toegepast is 4:1:1 of 4:2:2 of 4:2:0
Bovenstaande zijn verhoudingsgetallen; en staan voor YCbCr oftewel helderheidsinformatie tov kleurinformatie.
In het Engels:

From Wikipedia, the free encyclopedia
(Redirected from Ycbcr)
Jump to: navigation, search
A color image and the Y, CB and CR elements of it. Note that the Y image is essentially a greyscale copy of the main image.

YCbCr or Y′CbCr, sometimes written YCBCR or Y′CBCR, is a family of color spaces used as a part of the color image pipeline in video and digital photography systems. Y′ is the luma component and CB and CR are the blue-difference and red-difference chroma components. Y′ (with prime) is distinguished from Y which is luminance, meaning that light intensity is non-linearly encoded using gamma.

Y′CbCr is not an absolute color space, it is a way of encoding RGB information. The actual color displayed depends on the actual RGB colorants used to display the signal. Therefore a value expressed as Y′CbCr is only predictable if standard RGB colorants or an ICC profile are used.

Ik hoop dat dit eea verduidelijkt

Zo makende meeste videomontage pakketten intern gebruik van 4:2:0 of 4:2:2.
Voor zover ik weet is Canopus de enige die met hun DV codec intern met 4:4:4 werken, Pinnacle doet of 4:2:2 of 4:2:0 bij DV codec (weet niet precies welk vd 2)


Oftewel de problemen zijn voornamelijk aanwezig bij rood in geval van 4:2:0. 4:2:2 is dan al beter.

[Reactie gewijzigd door kravis op 24 juli 2024 20:28]

[swampy]

Als je de grote van de sensor niet kan veranderen dan moet je andere dingen [zoals microlensen] gebruiken om het resultaat te verbeteren.

Of deze methode beter fotos oplevert dan de nu standard RGGB configuratie dat is iets wat testen moeten laten zien. Maar een hele nieuwe serie Sony DSLR's, compact cameras en videocameras met een sensor zoals deze waarom niet. En ja Sony levert sensoren ook aan anderen zoals Nikon dus elke verbetering verspreid zich ook onder andere gebruikers.