Компоновка пикселов

Хотя устройства отображения цифровых картинок «понимают» лишь один формат — в виде прямоугольной матрицы, — устройства считывания информации могут воспринимать ее по-разному, перекладывая ответственность за прямоугольную компоновку на процессор.

В идеале следовало бы применить гексагональное расположение подпикселов, поскольку оно обеспечивает наибольшую плотность компоновки, но на нынешнем уровне развития технологий такая компоновка представляется слишком сложной, требуя считывания информации не по двум координатам (вертикаль и горизонталь), а по трем (условно: горизонталь, +60 градусов, –60 градусов) и куда более сложной интерпретации данных. Вероятно, со временем эту трудность преодолеют, пока же компания Fujifilm⁵ нашла приемлемый паллиатив, названный матрицами SuperCCD (как легко догадаться, на базе технологии CCD), расположив восьмиугольные пикселы в виде ромба, что обеспечило более удобное (хотя и не более быстрое) считывание информации. Интерполируя полученные данные, можно теоретически получить разрешение в 1,4–1,7⁶ раз выше, чем у прямоугольной матрицы (то ли корень из 2, то ли корень из 3 — надо бы проделать геометрические выкладки, да все как-то лень).

А раз уж производством столь диковинных матриц может заниматься лишь компания, их породившая, на достигнутом она не остановилась, попытавшись еще больше уподобить их обычной пленке.

Размер зерна и чувствительность

В начале уходящего года Fujifilm объявила о создании матриц SuperCCD четвертого поколения. Правда, в отличие от предыдущих поколений, нынешнее породило два подвида: HR и SR. И то и другое решения основываются на элементарном удвоении каждого пиксела и суммировании сигналов, от них поступающих. Водораздел проходит по геометрическим размерам пикселов. В матрицах с индексом HR — оба пиксела одного и того же размера, что обеспечивает более высокую чувствительность. Куда интереснее решение SR, где один пиксел вчетверо меньше другого, за счет чего достигается высокая чувствительность в тенях (большой, или Н-пиксел) и низкая — в светах (малый, или S-пиксел). Благодаря этому динамический диапазон матрицы увеличивается в четыре раза, фактически соперничая с пленкой (заметим, достигающей такого результата за счет того же решения — сочетания больших [высокочувствительных] и малых [низкочувствительных] зерен галоидного серебра).

Физические пределы

Вследствие меньших физических размеров матриц объективы цифровых камер получаются меньше и легче, чем у пленочных, однако конструктора здесь подстерегают свои подводные камни: чем меньше размер линзы, тем труднее сделать ее качественной (тут есть свои хитрые ходы — к примеру, жидкостные линзы, но это отдельный разговор) и тем меньше отдельный пиксел! А когда размер пиксела сравним с длиной волны, как уже упоминалось, неизбежны дифракционные и интерференционные эффекты… Так что микроминиатюризация совершенно четко ограничена снизу длиной волны около 1000 нм (из-за чувствительности сенсоров к инфракрасному свету). И дальнейшее повышение качества возможно только за счет увеличения матрицы при сохранении геометрических размеров отдельного пиксела.

Попытка прорицания

Обобщив вышесказанное, можно нарисовать образ идеальной матрицы, устраняющей все недостатки и аккумулирующей все достоинства существующих и несуществующих (пока), но теоретически возможных матриц. Ей должна быть присуща гексагональная структура, причем каждый пиксел должен быть представлен двумя-тремя подпикселами разного размера (и, очевидно, чувствительности), а каждый пиксел должен представлять собой трех-четырехслойный «бутерброд» сообразно разным длинам волн. Можно дробить и мельче, пока не будет достигнут порог восприятия человеческого глаза. Вот и получится нечто вроде Foveon UltraSuperCCD x3. Только производители должны сперва договориться о перекрестном лицензировании технологий, а такие вопросы, увы, решаются куда медленнее, чем технические проблемы.

5 Следует читать Фудзифильм. Компания названа в честь знаменитого японского вулкана, а слово «Фуджи» — лишь вульгарная двойная транслитерация — с японского на английский, а с английского на русский.
6 По утверждениям производителя — в два раза, но практическая проверка показывает результат лишь около 1,5 раза. — А.Ф. Как владелец камеры на Ultra CCD 3, могу сказать, что частенько интерполяцию лучше отключать. — В.Г.