Коротко о новом: Samsung анонсировала новую пиксельную CMOS-технологию — ISOCELL

    Добрый день, Хабр!

    На прошлой неделе Samsung Electronics представила передовую пиксельную технологию CMOS для фотосенсоров под названием ISOCELL. Новая разработка компании существенно повышает светочувствительность и эффективно контролирует поглощение электронов, что значительно повышает точность цветопередачи даже в условиях плохой освещенности.

    image

    Качество фоточувствительного датчика определяется объемом поступаемого на диоды света и точностью его захвата. Развитие современных мобильных устройств постоянно требует наращивания разрешения и качества изображения, при этом еще и нужно избегать увеличения размеров фотомодуля. Проще говоря, количество пикселей нужно сокращать, одновременно повышая их производительность, а это довольно сложная инженерная задача.

    Предыдущие решения в области фотосенсорных технологий были направлены на улучшение возможностей поглощения света каждым пикселем. Для этого слой фотодиодов был перемещен наверх, перейдя от сенсоров с фронтальной засветкой (FSI, Front Side Illumination) к сенсорам с задней засветкой (BSI, Back Side Illumination). Будучи очень эффективной для своего времени, технология BSI, тем не менее, столкнулась с ограничениями в процессе улучшения качества изображения по мере того, как размеры пикселей продолжали уменьшаться.

    Разработанная компанией Samsung технология ISOCELL — это новый виток развития фотосенсоров. Ее суть заключается в создании физического барьера между соседними пикселями (фотодиодами), таким образом, разделяя их. Подобная изоляция позволяет большему числу фотонов точно поступать с конкретной микролинзы и собираться в нужном фотодиоде с минимальным уровнем нежелательных электрических перекрёстных помех между пикселями. Также значительно уменьшается блюминг — эффект «растекания» избыточного заряда от пересвеченных областей матрицы в соседние ячейки из-за ограниченной ёмкости потенциальной ямы для фотоэлектронов в ячейке.

    image

    По сравнению с BSI-матрицей, ISOCELL-пиксели испытывают на 30% меньше перекрестных помех, что способствует более точной цветопередаче, повышению реалистичности отображения цветов с высокой резкостью изображения и богатством оттенков, а также способствует повышению параметров FWC (Full Well Capacity) на 30%, что ведет к увеличению динамического диапазона матрицы.

    Кроме того, высота модуля фотокамеры, созданного с применением матрицы на основе ISOCELL, может быть уменьшена на 20% благодаря тому, что датчики ISOCELL способны воспринимать лучи, падающие под большими углами (Chief Ray Angle, CRA). Само собой, это должно быть очень востребовано в тонких мобильных устройствах недалекого будущего.

    Технология ISOCELL уже нашла применение в восьмипиксельной матрице S5K4H5YB с физическими размерами 1/4" и размерами датчиков 1,12 мкм. В настоящее время Samsung уже поставляет образцы S5K4H5YB клиентам, а массовое производство намечено на четвертый квартал этого года.

    По данным аналитической компании Techno System Research, в 2014 году примерно 66% смартфонов на рынке получат фотосенсоры с разрешением 8 Мп или выше.
    Samsung
    Компания

    Комментарии 41

      0
      А как на счет стоимости производства?
        +11
        > примерно 66% смартфонов на рынке получат фотосенсоры с разрешением 8 Мп или выше
        Да кому эти мегапиксели нужны? В 99% фотки с телефона дальше социальных сетей не уйдут, т.е. ужмутся примерно до 2 Мп или меньше. Лучше пойдите в другую сторону и уменьшите число пикселей — и rolling shutter менее выраженный станет, и качество картинки поднимется. Пихают 100500 мегапикселей, цветопередача и ДД никакой, а картинка как будто с VGA сенсора интерполированна.
          +2
          Абсолютно согласен. 20Мп фотки Xperia Z1 все равно будут попадать в Instagram например.
            0
            Мне лично есть разница к мегапикселям, но к реальным не:
            >картинка как будто с VGA сенсора интерполированна.
            Вспоминаю историю с покупкою фотоапарата на 5Мп (его я сдал обратно), который хуже снимал, чем мой телефон на 1,3Мп. После чего я просто перестал доверять цифрам. Такое впечатление буд-то их просто ради красоты пишут. А кто будет снимать матрицу и считать пиксели на ней под микроскопом? Но и в этом случае они могут быть фейковыми или бракованными и ничего не докажешь все равно.
              0
              Большое число мегапикселей — чистый маркетинг. Они влияют на размер фотографии и на удобство кадрировать. А в телефонах от большее числа мегапикселей один вред — матрица и оптика никакие, поэтому при плохом освещении и шумы, и размыто все. Даже на фотоаппаратах — если не особо увлекаетесь фотографированием, больше 12 не нужно, т.к. без кадрирования можно без потери качества печатать на А4. А большое число можно увидеть на проф. зеркальных фотоаппаратах — там и плакаты печатать можно.
                0
                Для А4 без кадрирования достаточно 6 Мп. Проверено неоднократно на Canon 10D :)
                0
                Проблема то как раз в том что уменьшение размера пикселя не приводит к увеличению четкости картинки (без пост обработки).
                Пруфа ради…
                BSI MOS 16Мп, в мыльнице (мелкая матрица), RAW не вытащить, поэтому еще хуже чем могло бы быть
                Live MOS 16Мп, в micro 4/3 (большая матрица)
                CMOS 23Мп, ФФ матрица (картинка справа)
                  +1
                  Я не совсем с вами согласен. Если сравнивать, например, Galaxy S4, LG G2 и HTC One, но на кадрах последнего деталей ощутимо меньше, например, надписи через дорогу уже нечитабельны. Все картинки можно кликнуть и посмотреть фуллсайз. Так что «меньше пикселей» — не всегда лучше. (Разумеется, как и «больше пикселей»).

                  LG G2:
                  Скрытый текст

                  Galaxy S4:
                  Скрытый текст

                  HTC One:
                  Скрытый текст
                  image

                  И, для сравнения, Panasonic GH2, фотоаппарат:
                  Скрытый текст
                    0
                    Всё должно быть в пределах разумного. В данном случае 4 Мп против 13Мп, само собой детализация будет выше… А вот будели ли выше детализация (особенно в сложных условиях), если взять сенсоры одинакого размера, сделанные по одинаковой технологии, имеющих одинаковую оптическую систему, но один 8Мп, а другой 40Мп. Не говоря уже про шумы и динамический диапазон.
                  +1
                  вы просто не те цифры смотрите, самое простое как минимум посмотреть размер матрицы при покупке фотоаппарата
                    0
                    Самое лучшее — посмотреть примеры фотографий с фотоаппарата в разных условиях, например на dpreview, на 100% не гарантирует что купится качественная техника, но большую часть откровенной фигни отсеить можно (даже среди крутых фотоаппаратов).
                      0
                      5Мп это и был размер матрицы, а интерполировать фотик мог до 12Мп. Когда я его покупал хотел делать простые фотографии (9 на 12, по моему, про стандарты «прыгали» и какой именно размер был помню), причиной тому была покупка фотопринтера. Допустим фотобумага 10 на 15 при 300dpi нам нужно (10/2,54*300 ~ 1182, 15/2,54*300 ~ 1772, 1182*1772=2'094'504п) т.е. чуть больше, чем 2 Мп, а я купил фотоапарат на 5Мп с расчетом, что у меня еще и запас есть и что он по-любому лучше будет снимать, нежели мой телефон с его 1,3Мп :) но как же обламался я тогда. Долго игрался с настройками, а потом сдал его обратно.
                      Могу ошибаться, но по-моему этот market.yandex.ua/model.xml?modelid=6179420&hid=91148
                      Тогда он около 150$ был, на цену, я, собственно и клюнул. Я б не здавал его обратно будь он хоть немного лучше моего гогдашнего телефона (siemens cx 75).
                        +1
                        физический размер матрицы в миллиметрах
                          0
                          Я, так понял это: Физический размер 1/2.3"
                          К стате, продавщица совсем ничего не понимала в характеристиках, как и я, собственно.
                          Слишком много нюансов может быть, а производители так и норовят сыграть на цифрах и надуть покупателя…
                          Я думаю самый действенный метод это фоткать цветную газету или журнал и смотреть на ее читаемость, таким методом можно и приблизительно определить «реальные» мегапиксели, т.е. которые камера действительно может выдавать с потерями на сжатие и шум, а цифры могут быть и выдуманными производителями…
                            0
                            Много нюансов, например сейчас есть много крошечных матриц для телефонов, которые хорошо снимают при ярком свете, при этом зайдя в помещение начинается кошмар. Но если есть возможность потестировать аппарат в разных условиях — это много лучше любых цифр, к тому же эргономика фото аппарата — очень важная вещь и цифрами ее не померяешь.
                        0
                        Размер матрицы тоже не главный показатель. Особенно хорошо это видно, если сравнивать старые фотоаппараты с новыми. Например, Panasonic G3 отличается от Nikon D3000 меньшей матрицей и большим количеством мегапикселей. Несмотря на это, детализация фотографий у него намного выше.
                          0
                          абсолютно верно, но это самое простое и при сравнении фотоаппаратов примерно одних годов вполне показатель, но если есть время и желания вникнуть, то лучше вникнуть
                        0
                        так и есть, чем больше мегапикселей, тем меньше площадь каждого из них, соответственно, тем меньше попадает света на каждый, т.е. слабее полезный сигнал и больше паразитных шумов.
                        У меня первый цифровой фотик был какой-то Olympus 2 Мп, там там цветопередача до сих пор лучше многих современных телефотомыльниц с их 8-12 Мп. Жаль аккумулятор сдох.
                          –1
                          Купите новый Олимпус например XZ-2 — у них до сих пор цветопередача хорошая.
                        0
                        То что большинству людей 100500 мегапикселей не нужны я согласен. Печатают фото единицы, а мониторы резрешением более 2-3 мегапикселей редкость.

                        Однако мне кажется не совсем коректно сравнивать мегапиксели фотоаппарата с мегапикселями монитора напрямую. В мониторе речь идет о полноцветных RGB пикселях. В фотоаппарате же говоря о 8 мегапикселях подразумевается 4 миллиона зеленых и по 2 миллиона красных и синих пикселей, плюс АА фильтр.
                          –1
                          Помойму маркетологи суммируют «точки» в «пискели» с RGGB (или подобные варианты). Т.е. если глянуть какой нибудь фотик, то видим
                          Число эффективных пикселов = 16.2 млн, Максимальное разрешение = 4608 x 3456
                          Перемножаем 4608 x 3456=15 925 248, т.е. почти 16 млн пикселей. Т.е. принимающая свет «точка со светофильтром» еще меньше в 4 раза.
                            0
                            Пиксели на матрице как раз одноцветные. А желаемые пользователем 16 мегапикселей получаются путем интерполяции (грубо говоря берем один красный пиксель и при получении полноцветного соеденим его сначала с зеленым пикселем справа, потом сверху, потом снизу и слева, получили 4 разных полноцветных пикселя). Это легко проверить. Берем Canon6D, у которого заявлена матрица 20,6 мегапикселей, умножаем на 14 бит на пиксель для RAW и получаем около 36 мегабайт. Смотрим на размеры получаемых файлов и видим от 20 до 30 мегабайт на файл (что примерно похоже учитывая, что CanonRAW2 использует сжатие без потерь). А теперь сохраним фотку в 8 битный TIFF и получим размер около 60 мегабайт.
                              0
                              Кстати из этого следует еще один косяк многомегапиксельных фотоаппаратов. 20 мегапиксельный TIFF с минимальным сжатием получился весом около 60 мегабайт. Для мыльниц такой размер файла неприемлим. Пользователь хочет 3-5 мегабайт на файл, чтобы их можно было удобно выкладывать во вконтактик. Решение понятно агресивные методы сжатия.
                                0
                                Косяков многомегаписельных матриц очень много, поэтому смысла в увеличении числа пикселей при том же размере матрицы нет никакого (кроме похвастаться что в телефоне больше пикселей чем в зеркалке), при условии что не сделан какой-то супер-пупер мега прорыв, меняющий физические законы. Реальное разрешение увличиваться не будет, соседние пикселы будут тупо сливаться, шумы увеличиваться, размер файла расти. Но главное что эти 20-40 Мп фотки никто печатать не будет огромными плакатами (да и всеравно ужасно выйдет), а ужмут вконтакте или напечатают мелкую фотоку, которой и 2-4Мп за глаза хватило бы. Единственный возможный плюс — цифровой зум, но лучше бы сделали прорыв в оптике.
                                  0
                                  Есть вполне возможный юз-кейс использования этих мегапикселей: нужно снимать с большим разрешением с последующим автоматическим уменьшением и увеличением резкости.
                                  Подозреваю именно это позволяет GO PRO снимает с такой четкостью:
                                  image
                                    +1
                                    Камерам вроде GoPro (расчитаных в первую очередь на видео) вообще противопоказано увеличение мегапикселей, пока это поняли только Panasonic с новой HX-A100, остальные по старинке лепят over9000 мегапикселей, при том что на видео rolling shutter (и сопутствующее «желе»), а на фото стремное качество (на 100% кропе).
                                    Посмотрите эту фотографию при масштабе 1:1, там явно видно что детализация страдает, не говоря о программной резкости, которую очень хорошо видно например на колесе:
                                      0
                                      Значит нужно эти 4000x2667 пикселей уменьшить вдвое. Выйдет отличная 2.7 Мп картинка.
                                      Как-раз то, о чем я говорю.
                                      Только уменьшать само-собой нужно до jpg сжатия.
                                        0
                                        если изначально снять на матрицу с меньшим числом пикселей, вышла бы еще более отличная картинка 2,7 Мп — меньше желе, лучше цветопередача и светочувствительность (т.к. при той же площади матрицы размер каждого пикселя больше).
                                        Но народ упорото покупает там, где больше мегапикселей.
                                          0
                                          А вот это спорно. Если не брать во внимание светочувствительность (т.е. взять такие параметры съемки, при которым матрица с большим количеством пикселей не будет испытывать нехватку освещенности), то результат скорее всего будет хуже у матрицы с меньшим количеством пикселей (при одинаковом физическом размере матрицы). Иначе никто бы не делал 40 мегапиксельные сенсоры. Другое дело, что для таких матриц нужны более качественные объективы…
                                          Вот я не поленился сделал пару снимков на iPhone 5

                                          и HTC One:
                                            0
                                            Да вы правы. Если уже говорить о светочуствительности и объективах, то светочуствительность можно компенсировать увеличением линз объектива. Чем больше линза — тем больше света соберет и сфокусирует на матрицу.
                                              0
                                              Чем больше линз — тем меньше света объектив соберёт на матрицу.
                                              Решающий фактор — оптическая схема + диаметр передней линзы. Линзы сами по себе имеют такой параметр как коэффициент пропускания света. Простым наращиванием линз проблему не исправишь.
                                                0
                                                >Чем больше линз — тем меньше света объектив соберёт на матрицу.
                                                Я не околичестве, а о размере линзы (диаметре)… К стате, я еще вспомнил, что чем больше линза увеличивает тем меньше света фокусирует… Та ладно, не будем лезть в дебри…
                                              0
                                              Не спорю, но речь была о применении в камерах мобильных устройств, а там гораздо критичнее не мегапиксельность, а светочувствительность -съемка часто в помещениях и движении.
                                    +2
                                    >Решение понятно агресивные методы сжатия.
                                    Причем это сжатие (тем более на апаратном уровне, что уже неисправимо прошивкой) на нет сводит все эти мегапиксели.
                                  +1
                                  Вы не правы. Каждая точка участвует в конечном изображении. Ключевая фраза — фильтр Баера.
                                    0
                                    Признаю, был не прав. Но это не отменяет того, что увеличение числа точек (после определенного предела) не будут давать значимого прироста детализации, при сохранении размера матрицы и технологии (утрируя, иначе бы мы могли расматривать строение атома в обычный оптический микроскоп). Более того, поведение такой матрицы в сложных условиях может только ухудшиться, как и другие важные параметры.
                                +2
                                Использую зеркалку середины 2000ых
                                10 мегапикселов хватает за глаза.
                                И если сравнивать с продолжением модельного ряда, новые матрицы(15, 20мп при сравнении 100% кропов) мылят и шумят намного больше на низких исо.
                                P.S вообще использование фотоаппаратов с матрицей более 10мп смысла в повседневной фотографии не имеют,
                                  0
                                  А теперь представьте, что эти 10Мп помножили на 2..4 и запихнули в малюсенькую матрицу на телефоне.
                                    0
                                    Да тут никакой шумодав не поможет. С ужасом смотрю на Sony с их 20мп, а уж тем более на Nokia. Может снимают они не плохо, но если уменьшить количество пикселов раза в 2 + те же технологии постобработки снимка. Уверен, что результат был совсем другой.
                                    0
                                    Для матриц DSLR есть нюансы. 18 Mp в сравнении с 6 Mp дают больше шума, но, как это не странно картинка в результате получается приятнее — шум становится больше похож на мелкое плёночное зерно.
                                  0
                                  Проще говоря, количество пикселей нужно сокращать, одновременно повышая их производительность, а это довольно сложная инженерная задача.

                                  Может не количество, а размер?
                                  А то таким только HTC занимается.

                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                  Самое читаемое