Sigma FP_L 將使用imx455 (A7 R4 低電壓imx551 ) , ISO64 10fps@12bit ,
http://xjrumo.com/2021/03/01/fp-l-imx455/?variant=zh-hanthttps://zhuanlan.zhihu.com/p/351855688为何适马放弃研发更锐、更有胶片质感的Foveon X3传感器
改 Sony IMX455 ??
Foveon X3的优势
适马的Foveon X3使用了和在单个像素上使用单色滤光片的拜尔滤镜CMOS完全不同的思路。
Foveon X3利用可见光不同的波长的穿透力不同的原理,让光波穿过硅晶圆,将晶圆分为不同深度的蓝、绿、红三层,达到分离和采集颜色的目的。
这是一种非常先进的思路。
Foveon X3的致命缺陷
使用晶圆直接分光,1:1色度采样,“每一个像素都是实的”,看起来Foveon技术十分完美。是这样吗?显然不是,不然适马为啥放弃开发呢。
首先,这种传感器的吸收光谱和人眼相去甚远。传统拜尔滤镜可以通过改变滤光片的材料来改变CMOS的光谱灵敏度,但Foven直接通过硅晶圆的不同深度感光,其吸收波峰相对于一般的RGB有很大不同,因此色域转换的代价非常大 [公式] 。下图实线为Foveon X3的吸收光谱,而虚线为传统拜尔滤镜CMOS。
大幅度的色域转换也会造成不可避免的色彩损失以及噪点,以及由于波峰相差太多造成的色偏。
硅晶圆的透光率低,造成了Foveon的量子效率很低。传感器的灵敏度低,高感性能大打折扣,同时处于最底层的红色更是有不可避免的衰减。更加剧高感问题的是,Foveon这种设计不允许片上ADC的存在。不仅读出噪声高,且所有“高感”都是通过ISO100下的图像数字放大得来,后端读出噪声也一并被放大了。本身量子效率就不高、红色灵敏度极低、读出噪声也高,暗光下能获取的信息就有限,再经过数字放大,高感根本不能看。同样,其高感就是暗部细节提亮,其宽容度和动态范围也是不及格的。
当然适马也意识到了这个问题,dp2 Quattro(上图右上方)便采用了四个蓝像素下一个红像素和一个绿像素的Foveon X3 Quattro设计,也就是4:1:1的采样,以补偿红绿色偏。但这种降采样率的设计没有了原本全采样的锐利观感,且高感噪点的问题仍在。除了摩尔纹表现比传统cmos好以外,其余全部性能都比不上拜尔滤镜下的CMOS
首先,它能做到单个像素同时采集RGB信息,不需要拜尔滤镜的插值去马赛克,自然也没有摩尔纹和伪色问题,不需要低通滤镜。
索尼的Exmor全系搭载了OCADC技术,也就是在CMOS上直接完成数模转换。片上ADC相比于片外ADC,带来更低的功耗,更高的速度,和更低的噪声。代表机型为2010年发布的、搭载IMX071的尼康d7000以及后来搭载IMX094的d800、d810、a7R。当年的“尼康宽容度好”也是这一技术带来的优势,因为不需要引入模拟信号传输所带来的噪声。佳能到2015年才实现OCADC,发布80D,但此时背照式、双增益的a7rii已经发布了。
背照式设计
索尼ExmorR采用了背照式设计。和前照式的光线先透过电路层不同,背照式CMOS让光线首先进入感光二极管,从而大幅提高传感器的量子效率,不论是高感还是宽容度都有较大提升。代表机型为a7r2、a7r3、d850等,在高像素的同时做到高感好,背照式功不可没。佳能19年有背照式专利,但至今仍未发布。
双增益(DCG)技术
一般来说,在工艺相同的情况下,满阱容越高,动态范围越高;但满阱容高了传输噪声也更加明显,从而对高感有负面影响,比如同样是imx094的传感器,iso64的d810高感打不过d800。因此早期的相机设计都是在低感动态范围和高感表现中二选一。而搭载双增益技术,在某个增益点上切换阱容的a7r2、a7r3、d850则是低感高感均优秀。双增益的特点是噪声在某个iso值后大幅降低,如增益点在iso400的d850:
佳能的1dx2、1dx3、r5、r6也搭载了双增益,相比于1dx/5d4/eosR的高感也有不小提升