Foveon全幅要等到2024
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[115 楼] yanhe
[资深泡菜]
24-9-13 11:55
tianman 发表于 2024-09-09 23:02 拜尔是RGB或者加上华为的Y,它们在单个像素点的具体位置信息并不完整,还需要相邻位置的色彩信息才能补齐。相邻位置信息可靠与否,取决于该位置是不是高频信息。 而FoveonX3,虽然单像素也不完整,但是它依赖的是相同位置的色彩信息,所以信息是可靠的。缺点是受限于制造工艺,翻译计算回“正确”色彩的难度更大一些。 到了CCM这一步,拜尔的CCM与X3的CCM这个步骤都不算猜,因为目标明确,知道什么是对的。最终色彩可能不准确,有几个原因:一是CCM精度,一个3x3的矩阵无法照顾到所有的色彩还原要求,这个CCM其实是一个妥协的结果,在ISP处理中,后续还有别的手段来补齐;二是风格要求;三是前部积累误差,比如自动白平衡与自动曝光的偏差等等。 当然拜尔猜色未必就不好,因为拜尔的分辨率大到现在的程度,动不动四五千万甚至更多,像素一合并,那“猜”的程度就大大降低了,虐个1500万的APS X3,已经绰绰有余了。 目前的X3已经没有太大价值了,玩玩就好。一是商家玩,有闲钱为了情怀研发,不计成本,卖多少也不在意;而是我们玩,别太贵,用来找一些特定的场景来体现X3的价值,但这种场景越来越少了。 我们作为用户交流交流,各有理解哈。 |
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[114 楼] tianman
[泡菜]
24-9-9 23:02
yanhe 发表于 2024-09-09 21:02 “猜”这个词其实是有不同的理解的。 对于彩色摄影来说,感光元件的每一个像素的信号实际包含了两个方面的信息:一个是此色标的色彩分量,一个是此像素的亮度分量 拜耳结构亮度分量是确定的,而色彩分量则需要参考周围像素的信息来确定。因为周围像素色标确定,所以得到的色彩分量也不能算是“猜” 而对于X3结构来说,此像素的的色彩分量是确定的,但是每个色标的亮度分量还需要参考其它各层的亮度信息来确定(因为在不同厚度下光强度并不一样,所以需要综合各层的数值来决定)。因为都是同一个像素的位置,所以得到的亮度分量也不能算是“猜” 无论是拜耳结构De-Mozaic得到的像素信息,还是X3结构采样得到的像素信息,都不是真正的色彩信息。 我觉得,真正的“猜”就是CCM通过转换矩阵来得到RGB图像这一步。因为这是实验决定的。 当然,白平衡其实也是“猜”。 个见,请指正。 tianman 编辑于 2024-09-09 23:03 |
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[113 楼] yanhe
[资深泡菜]
24-9-9 21:02
tianman 发表于 2024-09-01 17:01 CCM做校正不算猜吧。如果算的话,那白平衡更得算猜,因为策略不同,白平衡的目标值并不是唯一确定的。 严格来说,CCM做的事情是RAW_RGB -> Gamut_RGB的转换 一般做法是基于Macbeth Color Checker(标准24色卡)制作一系列转换矩阵。 比如你的目标是BT2020色域,那可以做一个矩阵,完成从RAW RGB到BT2020 RGB的转换。 如果你的目标是Adobe RGB,或者P3,或者sRGB,都可以制作出对应的转换矩阵。 虽然使用矩阵没法做到极其精准,但是转换的目标都是明确的,并没有“猜”的过程。类比来说,属于方向是对的,但是胳膊太短,所以够不到。 当然后面配合其他的技术,可以再大大提升精度。 |
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[112 楼] melfes
[泡菜]
24-9-3 18:28
tianman 发表于 2024-09-03 17:31 单晶硅的能带间隙是1.124eV,400nm的紫光能量是3.1eV,700nm的红光是1.77eV,1200nm的红外是1.12eV,其实从这点上就能看出来为什么单晶硅下浅层也会吸收长波,X3的设想是好的,但是实际应用时候的做法并不完善 当然原理和结果不符合很正常的,目前的平面CIS达到如今的性能也花了多少年功夫才完成的,X3没有这么多玩家一起投入钻研自然也没法克服很多问题 melfes 编辑于 2024-09-03 18:33 |
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[111 楼] tianman
[泡菜]
24-9-3 17:31
melfes 发表于 2024-09-03 16:01 长波被吸收导致的衰减确实是X3的一个难以克服的问题。这是X3原理所决定的。 它的基本原理就是靠不同波长在均匀介质的不同厚度下衰减不同来分色的。 tianman 编辑于 2024-09-03 17:48 |
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[110 楼] melfes
[泡菜]
24-9-3 16:01
tianman 发表于 2024-09-03 13:54 目前平面传感器的结构里直接用于感光的PPD本身就是一个高掺杂的区域,单晶硅晶圆本身也是存在各向异性,所以不管是加工前还是加工后都不算是一个均匀介质 “短波进入不了下一层”只不过是foveon在理想情况里的表现,如果真的进入不了下一层那响应测试的结果里R的响应在500nm就应该是0,实际上R从490nm开始就有响应 而X3的最大的问题不是说短波进入了更深层,而是长波在浅层就已经开始被吸收了,最后导致进入G和R层的光子远比设想里的更少,能做到让每层只吸收对应的波长那X3的“混色”就能解决一大部分 当然,我这个“掺杂改进吸收率”的说法也没有实际去算过,所以也不知道能不能做到只针对单一波长提高灵敏度同时还能抑制其更长波长的吸收,就算真的能找到一个解决方案最后也不代表能投产 melfes 编辑于 2024-09-03 16:06 |
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[109 楼] tianman
[泡菜]
24-9-3 13:54
melfes 发表于 2024-09-03 01:48 当然和胶片原理不一样 硅晶片是一个质地均匀的介质,不存在胶片那样的乳剂层来吸收对应颜色的光 -- 无论如何控制掺杂,其光敏元件也不可能只对特定频段敏感。而且掺杂是会显著影响半导体性质,得不偿失。 况且,不需要控制掺杂区域内的能级带隙,短波长的光也到不了下一层的,能到达下一层的光必然是波长更长的光线。 对于X3结构,光线仅仅是依靠不同波长穿透相同介质的能力来分离的。 这是一个天才的设计。只是,它同时也带来了难以克服的缺陷。 tianman 编辑于 2024-09-03 14:06 |
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[108 楼] melfes
[泡菜]
24-9-3 01:48
tianman 发表于 2024-09-03 00:34 你自己这个说法里X3在理想情况下不就和胶片一样么,三个深度对应胶片的三层啊,现在的问题是对应频段的吸收并不是总发生在指定的区域里,BG两层里也有大量的R被吸收了所以导致R的信息大量丧失 掺杂的目的是通过要控制掺杂区域内的能级带隙,比如说让B层的掺杂控制到只有能量超过380nm的光子可以让电子进入导带,那就只有380nm以下的频谱会被吸收,能量更低的光子则只能通过散射的方式继续传播 不过实际操作里要做到精准控制不同厚度不同掺杂浓度和类型其实是挺困难的,就算模拟仿真有结果也不代表实际能做出来 ![]() melfes 编辑于 2024-09-03 01:48 |
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[107 楼] tianman
[泡菜]
24-9-3 00:34
melfes 发表于 2024-09-02 23:08 您所说的应该是彩色胶片的感光原理。 彩色胶片有三层不同性质的感光层,每一层都只对红、绿、蓝中的一种光敏感并吸收此颜色,其他颜色并不会显著受其影响。 但是,X3感光虽然也是三层感光,但是其感光原理和胶片完全不同。 因为CCD/CMOS无法对特定颜色的光敏感,它对所接受到的任何光线都同样转换为亮度信号。如果要让它反映颜色信号就必须从外部给它提供特定的光线。比如,拜耳结构是使用微滤镜来分色的、三片结构是使用三个滤色镜来分色的。 X3感光并不是靠滤镜或者色层来分色,而是利用光线通过硅晶片时,不同波长的光线在晶片的不同的厚度下被吸收的程度不同这一原理来分色的。 波长越长穿透力越强,可穿透厚度就越厚。那么,在晶片不同厚度下设置感光元件,就可以记录不同色彩组合的信号强度。由此就可推算出三原色的分量。 如果在晶片上针对不同深度上不同的掺杂来收窄频谱,就相当于在晶片上增加滤镜的操作,必然会影响下一层的光强度。参见左边的附图。 |
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[106 楼] melfes
[泡菜]
24-9-2 23:08
tianman 发表于 2024-09-02 20:23 你再想想就明白了,foveon对于光的吸收和滤镜正好相反,RGB三层理想情况下应该只吸收对应波长的光而让其他波段通过 |
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[105 楼] tianman
[泡菜]
24-9-2 20:23
melfes 发表于 2024-09-02 19:59 那也只是一个说法而已,不知真假。据说那是指为了解决偏色和饱和度问题的方案。 对于通过透视分色的光学设备来说,收窄频谱的方式是更多地吸收掉其它频谱。 比如说,要得到更纯的红光,就需要滤镜更多地吸收掉其它光线只允许红色光通过。 |
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[104 楼] melfes
[泡菜]
24-9-2 19:59
tianman 发表于 2024-09-02 18:40 说RYYB搞了三年我是不信的,非RGB的拜尔阵列这不是第一个,而之前实际应用的难度只在于主控的性能 前一层收窄频谱的意思是吸收的光谱范围更窄,这样可以让非所属频段的光更好通过 |
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[103 楼] tianman
[泡菜]
24-9-2 18:40
melfes 发表于 2024-09-02 18:11 据说华为为这些难点搞了3年的研究才得以解决。。。 X3要提高某一层的纯度应该不难。但问题在于前一层收窄频谱将使得下一层的信号严重衰减甚至无法接受信号。 拜耳结构中每一个微滤镜都是独立的,可以各自控制频谱范围。而X3就必须统筹考虑三层信号强度的平衡。 |
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[102 楼] melfes
[泡菜]
24-9-2 18:11
tianman 发表于 2024-09-02 17:47 G换成Y算是变相提高了QE,但是代价是G通道的饱和度会下降 X3还是可以提高每一层的纯度的,一个是我说的针对不同深度上不同的掺杂来收窄频谱,另外也能通过换其他量子材料来达到一样的效果,可惜这个想法距离实用需要做的太多而适马看样子也没有足够的力气去搞开发 |
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[101 楼] tianman
[泡菜]
24-9-2 17:47
melfes 发表于 2024-09-02 02:16 是这样的。 按照色彩原理并不一定需要使用仅包含基色的微滤镜。 比如华为的RYYB的CFA就是用了黄来替换了绿来提高感光灵敏度。当然这样做的代价就是:色彩校正环节要比RGGB结构复杂。 X3的问题确实在于频谱宽度过于宽泛。但这是因为其独特的分色原理所决定的,所以很难实现显著改善。 |
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[100 楼] eyesleft
[泡菜]
24-9-2 16:17
如果追求极致色彩,3cmos方式为什么没有厂商尝试发展发展呢。松下摄像机的3cmos方式不能用在相机上吗?主要问题就是体积太大吗?
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[99 楼] 数毛党
[泡菜]
24-9-2 13:31
yanhe 发表于 2024-08-31 22:26 |
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[98 楼] 无语之语
[注销用户]
24-9-2 13:29
用户已注销,历史内容不予显示
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[97 楼] 雨过天街
[资深泡菜]
24-9-2 13:27
yanhe 发表于 2024-08-31 22:26 |
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[96 楼] 数毛党
[泡菜]
24-9-2 13:23
melfes 发表于 2024-09-02 02:16 数毛党 编辑于 2024-09-02 13:26 |
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[95 楼] melfes
[泡菜]
24-9-2 02:16
tianman 发表于 2024-09-01 17:01 CF也不是只允许通过一个固定波长的,大部分猜色传感器的光谱响应会做到三个通道尽量衔接得上来保证QE 允许通过的频谱宽度也可以根据需求来定制,飞思就定制过窄频宽度的CF,当然代价就是牺牲QE foveon X3在这个方面实测下来是远不如CF纯度高的,尤其是G那块儿的频谱响应非常宽,等于说B漏出来的会被G吸收,R那边又会被吸走不少 当然这是04年的测试,就我所知拜尔阵列的传感器是会调整掺杂来实现尽可能宽频的响应的,不知道后来的X3有没有试过在不同深度用不同的掺杂来提高RGB的分离度 |
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[94 楼] tianman
[泡菜]
24-9-1 17:01
yanhe 发表于 2024-08-31 22:26 这个解释确有道理。 如果将拜耳的一组4个像素视为一个像素组,因为这四个像素的滤色罩色标是已知的(不一定是三原色)所以可以计算每个像素的色彩组合。 对于拜耳结构来说,De-Mozaic的作用是将相邻像素色彩差异转化为三个色标(色彩参考点)的分量。这三个色标(色彩参考点)由微滤镜决定,通常是尽量接近RGB的色彩(但也可以是其它三个色标的组合,比如华为的RYYB拜耳结构也同样能够解析出正确的色彩)。 从原理上来说这个步骤的基础是基于拜耳结构是连续规则排列,通过计算分离出色彩分量基于数学原理而不是“猜”。 而X3分色是通过不同色彩在不同厚度下吸收差异来得到不同的色彩分量的,所以每个像素上的色彩差别也不是对于三原色的色差。 简单地说,拜耳结构是在水平方向上取得像素色彩差异,而X3结构是从垂直方向取得像素色彩差异。 也就是说,拜耳结构需要通过4个像素来取得色彩差别,而X3结构单个像素即可取得色彩差异。 所以,在同样的分辨率下,X3的色彩表达更加细腻、色彩过渡也更加自然。 ---- 问题在于,如何得到正确的色彩表达。 如果感光元件的三个色彩参考点能够直接得到R、G、B值,那么自然就不用猜色了。 但是,无论是拜耳结构De-Mozaic得到的三个色标的分量,还是X3三层传感器取得的三层色彩的分量,都不是真正的R、G、B值。所以都需要CCM进行色彩校正步骤。 -- 这个过程就必然存在“猜色”的过程。 相对来说,拜耳结构De-Mozaic得到的三个色标的分量比较接近于色域图上的三个点,所以比较容易校正。 而X3取得的三层色彩的分量并不是三个“点”而是三个相对宽泛的区域。因为这三个数值是依据光线成分在三个厚度下吸收率不同来区分的,所以色彩校正就比较麻烦。 个见,请大家指正。 |
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[93 楼] yanhe
[资深泡菜]
24-8-31 22:26
tianman 发表于 2024-08-26 23:08 猜色,应该是说De-mozaic这一步,从拜尔或者类似的排列获得完整RGB的像素 这一步Fovoen X3确实没有。 色彩校正这一步是CCM,无论拜尔或者类似结构,还是Fovoen X3,都必须有。 X3只有CCM这一步,但是单单CCM其实不够,所以还原上,还不如拜尔结构+De-Mozaic 我自己觉得X3可以有更好的解析方式。 可惜既然X3没有了未来,那就不值得深入了。 |
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[92 楼] tianman
[泡菜]
24-8-28 15:41
卡车2007 发表于 2024-08-28 09:45 当年日本研制模拟高清失败的原因之一就是“混色”无法提高色彩准确性。。。 |
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[91 楼] tianman
[泡菜]
24-8-28 15:13
卡车2007 发表于 2024-08-28 09:45 你说的“混色”那是早期的模拟制式摄像机,那种设备在色彩准确度和分辨率上和现代数字摄像机相差几个层级呢。 比如说,分辨率只有数字摄像机的1/5甚至更低。而色度带宽是数字摄像机的1/6。 现代数字摄像机包括3片式都不再将三滤色片视为三原色,而是将一组三色信号经过数字变换来解析,而不是简单“混色”。 其实,foveon X3也是这样处理的。 |
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[90 楼] 卡车2007
[泡菜]
24-8-28 09:45
tianman 发表于 2024-08-28 01:38 而BAYER等滤镜组合的结构则完全不同,像元数据完全依赖区域外数据而形成,这就叫“猜”。 卡车2007 编辑于 2024-08-28 09:46 |
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[89 楼] tianman
[泡菜]
24-8-28 01:38
卡车2007 发表于 2024-08-27 17:21 严格地说,三片机结构其实也是“猜色”,因为三个滤色镜无法真正达到“三原色”,色彩还是需要通过计算得到。 F-X3感光得到的色彩其实也难准确,也是要靠数字解析来还原的。 |
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[88 楼] melfes
[泡菜]
24-8-27 20:22
卡车2007 发表于 2024-08-27 16:48 天大的笑话,什么时候半导体领域是国产=低价了,华为芯片换成了国产后是价格更低了还是性能更好了? |
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[87 楼] 卡车2007
[泡菜]
24-8-27 17:21
卡车2007 发表于 2024-08-27 16:48 到目前为止,高画质的像元级无猜色输出从原理上也就三种:1、F-X3感光,但是结构缺陷到目前还没有很好的办法解决;2、像素位移,需要精密的机械、光学及数字技术的配合,目前还没有完善;3、三片机结构,从技术上最能够实现的办法,只是受限于成本问题,价格居高不下。 国产CMOS成功量产后,正好把三片机的成本短板补上,以己之长,攻彼之短,有何不可? 卡车2007 编辑于 2024-08-27 17:28 |
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[86 楼] 卡车2007
[泡菜]
24-8-27 16:48
melfes 发表于 2024-08-27 15:40 你真是个歪题大王,看看我发出的这个议题的都知道我说的意思,就是你在这里抬杠。 三片机之所以不能普及根本就不是性能问题,而是成本问题,更不是什么光学难度问题,早在HD年代就已经在各大家普及了的3CCD技术,从来都是感光芯片的成本问题影响价格,所以,我才发出了话题:一旦国产CMOS芯片可以量产,感光芯片价格打破壁垒,白菜价的国产化后,我们的国产机可以从三片机这个切入点打进高画质拍照这块市场,这本来就是个畅想,就和本楼都在讨论的全画幅FoveonX3一样,都是通过曾经的辉煌畅想未来的发展而已。 |
