Компания Canon разработала новый 1-дюймовый сенсор с задней подсветкой, который, по словам производителя, способен передавать 24,6 стопа динамического диапазона в формате 4K. Для сравнения, большинство современных камер заявляют о 12-15 стопах динамического диапазона, а ARRI ALEXA 35 — о 17 стопах. Считается, что человеческий глаз имеет только 21 стоп динамического диапазона. Давайте посмотрим, как Canon удалось достичь таких впечатляющих результатов.

Инженеры Canon всегда поражают нас привлекательными заголовками — как, например, в 2015 году, когда они анонсировали датчик для съемки в условиях низкой освещенности с чувствительностью 4 миллиона ISO. Несмотря на то, что этот новый датчик предназначен в первую очередь для мониторинга, возможно, это проблеск того, что нас ждет в будущем.

Компания Canon разработала 1,0-дюймовый CMOS-датчик с задней подсветкой, который открывает новые возможности для обеспечения динамического диапазона более 24 стопов в разрешении 4K при 30 кадрах в секунду. Для этого инженеры разработали новый подход, который делит сенсор на 736 областей и определяет наилучшие настройки экспозиции для каждой из них.

Традиционные методы ультра-HDR основаны на съемке нескольких экспозиций и синтезе их в одно изображение, обычно в камере. Такая техника может привести к появлению артефактов движения и размытости при работе с движущимися объектами.

Метод, разработанный Canon для решения этой проблемы, позволяет каждой из 736 областей датчика экспонироваться независимо с оптимальным временем экспозиции в зависимости от уровня яркости.

“Новый датчик изображения Canon оснащен несколькими процессорами и специальными схемами обработки, что позволяет ему быстро и одновременно задавать условия экспозиции для всех 736 областей в пределах отведенного времени на кадр”.

Canon Inc. 12 января 2023 г.

Это похоже на локальное затемнение в LED-телевизорах, где несколько независимых зон освещают различные части изображения, а не один источник света. В телевизорах локальное затемнение позволяет ярким объектам быть видимыми на одном изображении без затемнения более темных участков.

Разделение матрицы на области позволяет правильно экспонировать все части изображения в сложных условиях освещения. Это также уменьшает объем обработки данных и позволяет осуществлять высокоскоростной захват изображения со скоростью около 60 кадров в секунду с количеством пикселей ~12,6 млн пикселей.

В ходе испытаний Canon удалось достичь динамического диапазона 148 дБ при 30 кадрах в секунду и 142 дБ при 60 кадрах в секунду. Математически это составляет 24,58 стопа и 23,58 стопа соответственно.

К сожалению для нас, этот датчик был разработан для использования в промышленности и системах безопасности. Но это не значит, что в один прекрасный день мы не увидим ультра-HDR в кинокамерах.

Если вы хотите прочитать все подробности об этом удивительном новом датчике, обязательно ознакомьтесь с выпуском новостей на сайте Canon.

Грэм Натресс:
Итак, 736 зон. Каждая из них получает свою выдержку (т.е. время интеграции), чтобы они не скрещивались. Поэтому подумайте о наложении сетки из примерно 32×23 макропикселей на матрицу 4k (каждый из которых имеет примерно 128×128 субпикселей), и каждый из них получает свое собственное время интеграции.

Эта схема позволит вам, как в их примере, увидеть лицо водителя в тени и ярко освещенный номерной знак, но теперь рассмотрим реальную сцену, где кто-то находится в тени перед окном. Если лицо полностью содержится в макропикселе, время интеграции будет высоким, и вы получите все детали тени. Если есть макропиксель, который заполнен ярким окном, он получит короткое время интеграции и не будет клипирован. Что же происходит, когда лицо не является идеальным квадратом или перемещается от одного макропикселя к другому… Вы получаете либо шум, либо клиппинг, и вы получите прерывистость текстуры/шум на границе края.

И если человек идет из тени на свет, вы получите разную выдержку при движении человека.

Это не кинематографический датчик…

И это нарушает определение DR. Помните, что в проекторах и телевизорах есть “полное включение / полное выключение” DR и специальный “шахматный” DR, который показывает вам адаптивные проблемы задней подсветки и прочее. Этот подход пройдет тест “полное включение / полное выключение” и провалит тест “шахматная доска” (при условии, что проверки не соответствуют точной форме и размеру макропиксельных областей экспозиции датчика).