Nouveaux capteurs couleur à filtrage actif : la couleur avec la résolution du monoch

[xs_man]

Ca n'est pas un poisson d'avril, ni une nouvelle vraiment fraiche d'ailleurs mais ça commence

à arriver, du moins sur les capteurs des appareils numériques. C'est une alternative

possible aux capteurs Foveon ou tri-CCD.

 

Chez Sony, l'IMX189, mais on est encore dans le domaine de la rumeur :

 

http://www.sonyalpharumors.com/sr4-hot-news-sony-revolutionizes-the-sensor-world-makes-worlds-first-active-pixel-sensor-apcs/

 

http://www.sonyalpharumors.com/sr4-detailed-spec-sheet-of-the-new-sony-apcs-active-pixel-color-sampling-sensor/

 

Chez Ricoh et Olympus:

 

http://image-sensors-world.blogspot.fr/2015/03/ricoh-pixel-shift-increase-resolution.html

 

http://www.focus-numerique.com/ricoh-devoile-sa-technologie-pixel-shift-news-6666.html

 

En gros l'idée est de déplacer les pixels (ou la matrice de Bayer) pour que chaque pixel

soit exposé aux 3 composantes R,V,B afin de reconstruire l'image couleur. Donc au final 3

plans couleur à pleine résolution comme avec un Tri-CCD.

 

Avantages en astro :

- pas d'interpolation, résolution d'un capteur monochrome, ou très proche d'un capteur monochrome,

- à priori, nettement moins bruité qu'un capteur à matrice de bayer,

 

Inconvénients :

- sauf erreur de compréhension, le procédé me semble séquentiel, donc ça revient à enchainer 3 ou 4

brutes pour reconstruire une seule image. Si c'est bien ça, le frame rate en sera réduit d'autant, 3 ou 4 fois.

- quid des poussières qui pourraient bloquer le mécanisme ultra-précis ?

 

Ca avance, et j'espère que cette techno se révèlera à la hauteur

de nos attentes d'astrams.

 

 

Albéric

[charpy]

cool. s'ils pensent à intégrer un filtre clair sur l'une des 4 positions de la matrice c'est bonnard pour l'astro!

[Moot]

Ça n'a rien de très nouveau, certains dos numériques pour la photo en studio fonctionnaient de cette façon.

[xs_man]

cool. s'ils pensent à intégrer un filtre clair sur l'une des 4 positions de la matrice c'est bonnard pour l'astro!

 

Hum, à voir en effet.

 

Ça n'a rien de très nouveau, certains dos numériques pour la photo en studio fonctionnaient de cette façon.

 

Le problème c'est de l'appliquer maintenant à des capteurs exploitables en astro. Est-ce que ce sera dans ce cas une petite révolution ou alors une FBI (fausse bonne idée) ?

 

Albéric

[jim]

Comment ça va se passer pour les poses longues ?

[easybob08]

mal je suppose.

[Tromat]

Merci pour l'info.

Avec un capteur à matrice de Bayer on peut déjà appliquer le même principe, et sans aucun frais supplémentaire, ça s'appelle le Bayer Drizzle. J'en parle régulièrement et personne ne relève jamais donc retente le coup. Le principe est d'utiliser les décalages du dithering pour aligner les couches RGB. L'intérêt est le même à savoir utiliser la pleine résolution du capteur sans interpolation.

Un peu de lecture : l'intégration dans Pixinsight, dans DSS (tout en bas), un exemple pour DSS.

[Fred_76]

Oui, le Bayer Drizzle permet de récupérer de la résolution mais on capte malgré tout moins de lumière. En effet il n'y a que 1 photosite sur 4 qui capte le bleu, 1 sur 4 qui capte le rouge, et 1 sur 2 qui capte le vert. On a au global et en gros 2 fois plus de signal en vert que dans le bleu ou le rouge. Pour rééquilibrer il faudra multiplier par 2 le signal rouge et bleu. Si on ajoute les pertes, les capteur ne reçoit qu'1/5 à 1/6 de la lumière incidente en rouge et bleu, et 1/3 en vert. Comme il faut rééquilibrer le signal reçu dans les plans bleu et rouge avec le signal reçu dans le vert (2x plus important), on augmente d'autant le bruit dans le rouge et le bleu. Le Bayer drizzle ne règle pas ce problème.

 

Avec un système TriCCD, un ensemble de prismes détourne les bandes de lumière RVB vers 3 capteurs N&B dédiés. La résolution est maximale mais chaque capteur ne reçoit qu'un 1/4 environ de la lumière incidente dans chaque plan de couleur. Comme chaque plan de couleur reçoit la lumière de la même façon, le bruit est homogène.

 

Avec un système à matrice active, c'est difficile de dire ce qui sera reçu car on ne sait pas comment sera cette matrice. Il y aura deux pertes : les pertes optiques et les pertes associées au temps de déplacement de la matrice. On devrait cependant se rapprocher de la qualité des TriCCD, mais avec un seul capteur.

 

Plus de détails ici : http://ww1.sinaimg.cn/large/9611ef54gw1embpcsa790j21gs22oqlq.jpg

 

Maintenant, petit exercice de physique. En résumé, ce capteur dispose d’une matrice colorée au dessus des photosites qui se déplace 3 fois à chaque pose pour exposer alternativement chaque photosite à chacun des 3 plans de couleur Rouge, Vert et Bleu.

Le déplacement de la matrice se fait en 1/192 ms, sur une distance d’une largeur de photosite, soit 4.89 µm, et la cadence maximale avec le mode APC-S (à ne pas confondre avec APS-C), est de 240 ips.

Le capteur a une résolution de 2163 (H) x 2226 (V) pixels rectangulaires de 9.78 µm (H) x 4.89 µm (V). La matrice colorée (color filter) et les microlentilles qui l’accompagnent (on chip lenses) est constituée d’une résine de type formaldehyde de phénol, dont la densité est de l’ordre de 1200 kg/m3. On peut estimer l’épaisseur totale du système à environ 4 µm.

 

Muni de toutes ces informations, on peut commencer à s’amuser sur la cinématique d’un tel système.

 

La matrice colorée se déplace en 1/192 ms d’une largeur de photosite, soit 4.89 µm. Cela correspond à une vitesse moyenne de 0.939 m/s. Mais ce n’est qu’une vitesse moyenne car en réalité la matrice doit passer d’une vitesse nulle à t=0 ms, et retourner à une vitesse nulle à t=1/192 ms pour qu’une acquisition puisse se réaliser. On peut supposer de façon très approchée qu’il suffit que la vitesse croisse régulièrement pour atteindre le double de la vitesse moyenne quand la matrice est à mi-chemin puis qu’elle décroisse jusqu’à 0 arrivée au bout.

 

On en déduit alors l’accélération : a = 2 x 0.939 / (1/192/2/1000) ~= 720 000 m/s², ou 73 500 G.

C’est énorme ! En comparaison, l’accélération d’une fusée Ariane V est de l’ordre de 50 G…

 

La masse de cette plaque mobile est cependant très faible. On peut l’estimer car on connait vaguement ses dimensions qui sont de 21x11 mm et environ 4 µm d’épaisseur. Le matériau est vraisemblablement une résine de type formaldehyde de phénol dont la densité est de l’ordre de 1200 kg/m3.

On arrive donc à une masse de : M = (1200x1000)x(0.021x0.011x4e-6) ~= 0.001 g.

 

Quand on multiplie cette masse à l’accélération, on connait la force exercée par la matrice en mouvement sur son support : F = Ma = (0.001/1000)x(720000) ~= 0.80 N.

 

C'est-à-dire que la force correspond à l’impact d’un objet de 800 g en chute d’une hauteur de 1 m !

Cela survient 3 fois à chaque prise de vue. Et comme en mode APC-S, le capteur peut prendre des images à une cadence de 240 images par seconde, cela fait 720 impacts par seconde.

 

A noter que ce capteur est surtout dédié au cinéma plutôt qu'à la photo. Un seul mode de fonctionnement utilise la matrice active et il ne peut pas filmer à plus de 240 ips. Comme Foveon, Sony extrapole le nombre de pîxels à ceux d'un capteur de type Bayer normal et dans le mode APC-S, Sony annonce une résolution de 6144x2160 px alors que le capteur est utilisé à une résolution réelle de 2048x720 px.

Modifié 7 avril 2015 par Fred_76