Przełom w technologii matryc. Nowy sensor pozwoli usunąć ostatnie mechaniczne elementy z aparatów

Nowa, przełomowa technologia matryc eliminuje kilka problemów, z którymi na co dzień użerają się filmowcy i fotografowie. Wkraczamy tu na dość zaawansowany poziom budowy aparatu, dlatego zacznijmy od wyjaśnienia sobie, co jest nie tak ze współczesnymi matrycami.

Trudno w to uwierzyć, ale mimo niebywałego stopnia zaawansowania dzisiejsze aparaty nie są w stanie zapisać całego obrazu z matrycy w jednej chwili. Podczas robienia zdjęcia aparat zapisuje obraz linijka po linijce, piksel po pikselu.

Można to porównać do skanera, który skanuje dokument fragment po fragmencie. Jeżeli podczas skanowania przesuniemy kartkę, skan będzie zniekształcony. To samo dzieje się ze zdjęciami. Odczyt z matrycy wydaje się błyskawiczny, ale szybki ruch w kadrze zawsze będzie zniekształcony. To zjawisko nosi nazwę rolling shutter.

Są wyjątki od tej reguły, ale taki problem dotyczy zdecydowanej większości konsumenckich aparatów, od smartfonów po lustrzanki. W smartfonach trzeba to zaakceptować, a w większych aparatach pojawia się mechanizm migawki mechanicznej, która odcina obraz poprzez dwie metalowe kurtyny przebiegające z góry na dół.

Przede wszystkim, jest to element… mechaniczny, który się zużywa. Jej przebiegi nie są idealnie równe, a z biegiem czasu mechanizm może się rozregulować. Taka migawka wywołuje drgania aparatu, narzuca ograniczenia w synchronizacji lamp błyskowych i nie pozwala osiągnąć tak niskich czasów naświetlania, jak migawka elektroniczna. Na dodatek jest głośna, podczas gdy migawka elektroniczna nie wydaje żadnych dźwięków.

Migawka mechaniczna występuje nawet w bezlusterkowcach, czyli aparatach, które wyeliminowały konieczność korzystania z ruchomego lustra. To ostatni ruchomy elementem wewnątrz bezlusterkowców. Niestety, nadal jest niezastąpiony. Większość bezlusterkowców oferuje tryb migawki elektronicznej (lub hybrydowej), ale wiąże się on z kilkoma problemami, więc element mechaniczny jest nieodzowny.

Elektroniczna migawka globalna umożliwia odczyt danych z całej matrycy w tej samej chwili, a więc eliminuje konieczność odczytu linijka po linijce. To bez wątpienia przyszłość fotografii i filmu. Dotychczas ten rodzaj migawki pojawiał się w niszowych, wyspecjalizowanych aparatach i kamerach, natomiast teraz Sony opracowało sposób na wdrożenie migawki globalnej na szerszą skalę.

Nowa matryca Sony jest wyprodukowana w technologii stacked BSI CMOS, czyli najlepszej, jaką dysponuje firma. Sensor jest wyposażony w elektroniczną globalną migawkę, w której zastosowano nowy, przełomowy sposób odczytu danych.

Każdy piksel ma swój własny przetwornik analogowo-cyfrowy (analog-to-digital converter, ADC), dzięki czemu dane z całej matrycy są odczytywane jednocześnie w momencie robienia zdjęcia. To znacznie lepsze rozwiązanie od dotychczasowej technologii, w której pod warstwą pikseli czułych na światło była warstwa pikseli-pamięci. Dane z górnej warstwy były zachowywane w jednej chwili w dolnej warstwie, z której były odczytywane linia po linii. To eliminowało zjawisko rolling shutter, ale system miał bezwładność i wymagał dłuższego czasu odczytu.

Pierwszy sensor tego typu ma rozdzielczość wynoszącą tylko 1,46 megapiksela. To bardzo niewiele jak na współczesne standardy, ale nowa matryca przeciera szlaki dla aparatów i kamer, na które fotografowie i filmowcy czekali właściwie od momentu powstania pierwszych aparatów cyfrowych.

Na co dzień prowadzę nierówną walkę ze zjawiskiem rolling shutter w trybie filmowym mojego Sony A6300, gdzie ten efekt jest wręcz monstrualny podczas nagrań w 4K. Wyeliminowanie tej przypadłości w nowych aparatach przyjmę z otwartymi ramionami.