Lepsze cyfrowe zdjęcia z oszczędniejszych aparatów

Zespół profesorów Marka Bocko i Zeljko Ignjatovica z University
of Rochester zaprojektował prototypowy układ CMOS, który od razu
przekształca każdy obraz w postać cyfrową oraz pozwalający na
kompresję obrazów przy mniejszej ilości obliczeń.

Pierwsza technologia to udoskonalenie istniejących układów CMOS -
dzięki maleńkim przetwornikom umieszczonym na matrycy każdy piksel
wytwarza od razu sygnał cyfrowy. W dzisiejszych układach CMOS
sygnały analogowe z poszczególnych elementów światłoczułych są
przekazywane do umieszczonego poza światłoczułą matrycą
przetwornika analogowo-cyfrowego.

Układy z przetwornikami umieszczonymi tuż obok elementów
światłoczułych zabierały dotychczas zbyt dużo cennego miejsca
kosztem elementów rejestrujących światło. Nowa matryca ma mieć
wyjątkowo małe przetworniki zbudowane z trzech tranzystorów
przypadających na każdy piksel. Zapewnia to duża rozdzielczość
przy zachowaniu odpowiedniej światłoczułości.

W nowym układzie poszczególne elementy światłoczułe zużywają
mniej energii ze względu na zmodyfikowany sposób pomiaru.
Uwolniony z fotodiody ładunek nie jest tracony, tylko wraca do
niej gdy już zmierzy go przetwornik.

Pierwsze testy wykazały pobór mocy 50-krotnie niższy w porównaniu
z najoszczędniejszymi dotychczas matrycami. Sto razy lepsza jest
dynamika, czyli różnica między najsłabszym i najsilniejszym
światłem jakie taki układ rejestruje - wynosi 1 do 100 000, gdy w
dzisiejszych aparatach cyfrowych nie przekracza 1000.

Drugi wynalazek to całkowicie nowy sposób kompresji obrazu.
Typowa matryca jest prostokątną siatką światłoczułych elementów.
Dane o obrazie odpowiadające stanowi każdego z nich zajmowałyby
bardzo wiele pamięci, więc poddaje się je skomplikowanemu
przetwarzaniu - kompresji. W rezultacie wielkość pliku z danymi o
zdjęciu spada na przykład 10-krotnie. Jednak duże obciążenie
procesora aparatu pochłania wiele energii.

Tymczasem specyficzne rozmieszczenie elementów obrazowych matrycy
samo w sobie pozwala uzyskać dane odpowiadające obrazowi po
kompresji. Wymaga to tylko 1/100 mocy obliczeniowej której
potrzebują do kompresji dzisiejsze aparaty. 

Na początku nowe technologie mają być wypróbowane w
bezprzewodowych kamerach do obserwacji, które muszą zapewniać
dobry obraz i działać w oparciu o ograniczone zasoby energii. Z
czasem powinny trafić do telefonów komórkowych i aparatów
cyfrowych. (PAP)