Интерполяция пикселов. SuperCcd
Интересно, что в некоторых случаях при перемножении количества точек по горизонтали и вертикали можно получить число, большее количества элементов ПЗС-матрицы. В данном случае имеет место обычный рекламный трюк. Когда качества матрицы не хватает на «полноценное» разрешение, оно достигается путем интерполяции точек (причем такое же «улучшение» снимка может быть достигнуто с помощью программного обеспечения для обработки изображения на компьютере). Поэтому всегда следует различать количество элементов ПЗС-матрицы и так называемое разрешение файла — о реальном качестве кадра можно судить только по первому значению.
Фирмой FujiFilm была разработана SuperCCD — ПЗС-матрица с элементами октагональной формы (в отличие от обычных, прямоугольной формы).
a).
b).
a).
b).
Рис. 3.14. Расположение фотоэлементов и регистров сдвига: а — в обычной матрице, b— в матрице SuperCCD
При этом каждые четыре пиксела (два зеленых, синий и красный ) располагались как бы внутри квадрата, развернутого на 45°. Количество горизонтальных строк определялось пикселами в верхнем и нижнем углах квадрата, количество вертикальных -элементами в левом и правом углах.
Рис. 3.15. Процесс обработки кадра в матрице SuperCCD
Поскольку в файле точки располагаться так не могут, требовалось программно «развернуть» каждый такой квадрат. В результате этой операции за счет дополнительных горизонтальных и вертикальных строк, образуемых точками в левом/правом и верхнем/нижнем углах квадрата, количество точек изображения удваивалось. После этого компанией FujiFilm была проведена обширная рекламная кампания, в процессе которой провозглашалось, что переход на новую матрицу позволит получать изображения со вдвое более высоким разрешением. Однако, поскольку дополнительные пикселы образуются на основе интерполяции, с таким же уcпехом подобная операция может быть проведена и с обычной матрицей.
Возможна лишь единственная ситуация, при которой разрешение SuperCCD будет реально больше. Для этого изображение снимаемого объекта после прохождения через оптическую систему должно быть меньше расстояния между строками ЭОП, которое, как уже было сказано выше, составляет не более 30 % площади пиксела. При этом изображение должно попадать как раз между строками, то есть состоять из строго вертикальных и горизонтальных линий. В этом случае матрица FujiFilm за счет расположения элементов может «уловить» промежуточные линии. Большинство тестовых изображений, рассчитанных на измерение разрешения камер, состоит как раз из таких линий, поэтому ожидаемый эффект наблюдался.
В то же время если это же изображение будет ориентировано по диагонали, то обычная матрица его «увидит», а вот SuperCCD «пропустит». Причем большинство реальных объектов содержит как раз наклонные детали. Но человеческое зрение в первую очередь выделяет вертикальные и горизонтальные линии, именно на эту особенность восприятия и было ориентировано расположение пикселов SuperCCD.
В определенном смысле качество кадра улучшалось — в первую очередь, за счет большего размера элементов реально возросла чувствительность. Фирмой FujiFilm анонсировалась модель FinePix 4700 с разрешением файла 4,7 мегапиксела, при этом разрешение SuperCCD матрицы составляло 2,3 мегапиксела. Возникновение этой модели было своевременным, поскольку остальные производители задерживались с выпуском настоящих трехмега-пиксельных камер. С появлением фотоаппаратов с ПЗС-матри-цей из трех мегапикселов стало возможным сравнить получаемые кадры. Выяснилось, что улучшение реальных, а не тестовых изображений по сравнению с «обычной» ПЗС-матрицей того же разрешения составляет 20-30 %, в то время как трехмегапиксель-ные камеры обеспечивали рост качества любых изображений в полтора раза. В общем, какими бы ни были форма и размещение элементов матрицы, ее настоящее разрешение зависит только от количества пикселов.
К концу 2001 года Fuji анонсировала SuperCCD третьего поколения. К отличительным особенностям этой матрицы относится возможность суммировать заряды четырех соседних пикселов одного цвета и за счет этого увеличивать чувствительность. Разумеется, что при этом разрешение кадра уменьшается в два раза как по вертикали, так и по горизонтали.