Quais são as diferenças entre o mosaico Bayer e o sensor de 3 camadas Foveon?

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Para encher meu apetite com as coisas da câmera, encontrei o site da Sigma e encontrei esse material de sensor de 3 camadas.

Alguém pode realmente explicar isso com base em sua experiência ou pesquisa sobre isso?

Alguém tem uma mão neste sigma SD15 ou sigma SD1 DSLR desde que fui direcionado e influenciado apenas pela grande marca desse setor?

Nazrul Muhaimin
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Obrigado rapazes, ele é inundado com tal opinião bom, pontos de vista e informações, todos resposta é boa e satisfazer ...
Nazrul Muhaimin

Respostas:

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O sensor Bayer usado pela grande maioria das câmeras é basicamente uma grade de sensores dois a dois com 1 sensor azul, 1 vermelho e 2 verde, conhecido como filtro Bayer, em homenagem ao cientista da Kodak Labs que o criou. Os dados desse sensor devem passar por um processo de remoção de degelo que converte os 4 pontos de dados em um pixel, resultando na combinação de três cores. A razão para dois locais verdes é que o olho humano é mais sensível ao verde e, portanto, a cor é enfatizada no sistema.

O modelo Foveon , que me fascina totalmente, é uma abordagem para seguir um estilo de filme mais tradicional. Nesse contexto, a idéia é que as três faixas principais de luz operem em diferentes comprimentos de onda e, assim, penetrem no material do sensor em diferentes profundidades, a premissa do filme colorido. Nesse caso, o azul é o menos penetrante e o vermelho é o maior; portanto, ao empilhar as camadas, elas podem detectar em cada site de foto o nível de cada uma das cores primárias. A tecnologia, como resultado, elimina o padrão de moiré que pode resultar dos algoritmos de desmembramento associados a um filtro Bayer e fornece um resultado mais preciso.

Estou realmente empolgado com a tecnologia Foveon e estou ansioso para ver aonde a Sigma a leva. Eles finalmente produziram uma câmera APS-C com esse sensor; portanto, quando as análises e amostras finalmente chegarem, eu as observarei de perto. Dito isto, acho que os fabricantes de câmeras fizeram um trabalho muito bom com o modelo Bayer, é um meio comprovado e bem compreendido de captura de imagem e que pode ser visto pelos resultados geralmente impressionantes. Se o Foveon exceder isso, estamos no nirvana da fotografia. :)

De qualquer forma, vinculei alguns artigos relevantes do Wiki aos dois, que acho que realmente ajudarão você a ver as diferenças.

John Cavan
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No mundo real, muitas fotos não parecem muito diferentes das fotos mais monótonas. A saturação da cor é semelhante, talvez um pouco de blues melhor. Uma das principais diferenças é a falta de moiré de cores em Foveon, e outra é a contagem de pixels de imagem relativamente baixa (14mp é a maior Foveon, enquanto estamos pressionando 24mp e mais além com o FF bayer, 80mp com MF). esse moiré monocromático NÃO é eliminado na foveon (apenas moiré colorido)! Qualquer dispositivo que tenha uma resolução limitada encontrará moiré quando as frequências de imagem ultrapassarem seu limite de nyquist, incluindo um Foveon.
jrista
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@ jrista-- Eu não poderia discordar de você mais sobre a aparência das imagens da Foveon. Eu tenho uma dp2 e uma nikon d300 e produzi impressões 13x19 com ambas as câmeras (usando imagens de chip completo de ambas). Primeiro, ninguém pode dizer que são tiradas em resoluções diferentes e, segundo, as pessoas podem definitivamente dizer que são câmeras diferentes. As saturações são diferentes, a resolução dos detalhes é diferente - a sensação é apenas diferente. Algumas pessoas preferem o d300, outras o dp2 - minhas paredes se tornaram um teste de Rorschach para o estilo de sensores.
MMR
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@jrista - eu não concordo. Primeiro, eu não acho que 14mp é "baixo" em um sensor APS-C, diabos, a Nikon está usando uma câmera full frame de 12mp e está recebendo críticas impressionantes. Evidências, mais uma vez, de que a contagem de megapixels não é a história toda. Segundo, a tecnologia Foveon está na infância em comparação com o modelo Bayer e está produzindo um resultado pelo menos tão bom e, em alguns casos, melhor. Isso é emocionante. Não vamos nos apegar a uma tecnologia aqui, a Sigma ainda pode produzir algo melhor do que a Kodak e isso é uma coisa boa.
John Cavan
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Eu era um fanático por BIG Foveon por um longo tempo antes de comprar uma câmera. Eu realmente gosto dos méritos da tecnologia e acho que ela tem potencial ... especialmente se a Canon e a Nikon puderem licenciá-la. Minha preocupação é que esteja nas mãos da Sigma. Levaram anos para anunciar o APS-C de 15.3mp, e o DP2 mal conseguiu decolar. O Sigma não funciona bem, mesmo que a tecnologia seja excelente, e isso poderia muito bem significar o fim da tecnologia. Eu adoraria vê-los licenciar a tecnologia e obter um Juggernaut como a Canon para lançar um Foveon de 21mp. Eu compraria um em um piscar de olhos.
jrista
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@jrista Você está falando de 14 milhões de photosites, ou 14 milhões no total de elementos sensores de cores? Um sensor Foveon com 14 milhões de photosites seria muito melhor que um Bayer com 14 milhões de photosites, provavelmente melhor que um Bayer de 24 MP e, portanto, não é de baixa resolução para os padrões atuais. No entanto, essa câmera (a SD1) ainda não foi lançada. Um sensor Foveon com 14 milhões de sensores de cores, mas apenas 4,5 milhões de photosites (como o SD15) terá um desempenho pior do que um Bayer de 14mp.
Matt Grum
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Eu tiro as DSLRs da Sigma há vários anos, desde o SD-9. Entrei no sistema quando estava saindo das SLRs dos filmes para o digital e fiz muita pesquisa antes de dar o salto. Também deparei com o chip Foveon e o design dele me pareceu muito mais som do que o design da Bayer em um nível conceitual; Além disso, gostei muito das imagens que vi provenientes da câmera.

A maneira de pensar sobre a diferença aqui é que um sensor tradicional da Bayer está realmente tirando três fotos separadas - uma verde, uma vermelha e uma azul. Para um sensor Bayer de 14MP, a foto verde possui 7 milhões de pixels, enquanto as imagens vermelha e azul possuem 3,5 milhões de pixels de dados. Nenhum desses dados se sobrepõe espacialmente; isto é, se um objeto tivesse apenas um pixel de altura capturado pelo sensor, ele poderia desaparecer em qualquer uma das imagens, dependendo da cor. Em qualquer localização espacial, 2/3 dos dados de cores são descartados. Portanto, enquanto a saída obtida de uma câmera de 14MP pode ter 14 milhões de pixels, é essencialmente uma versão re-amostrada e ampliada da imagem com mais detalhes - a imagem verde de 7 MP.

No lado do foveon, não há onde a cor na imagem possa "ocultar" porque em qualquer local de detecção, o espectro completo de luz é capturado pelas três camadas de sensores e, portanto, não há tanta necessidade de entrada dos vizinhos para resolver o que o sensor viu.

O efeito final é que os sensores da Foveon não serão enganados ao pensar que detalhes finos são realmente algum tipo de cor (moiré de cores), e o nível de detalhe capturado é constante porque nenhum detalhe fino é descartado acidentalmente. O sensor de camada que descarta 2/3 da luz a qualquer momento pode, às vezes, soltar detalhes finos que o chip Foveon resolverá - novamente depende da cor da cena.

Como o nível de detalhe em um sensor Bayer é variável, pode ser muito difícil comparar com o chip Foveon no que diz respeito aos detalhes capturados - mas uma regra geral é que uma imagem Foveon capturará o mesmo nível de detalhe que um Câmera Bayer com 2/3 da classificação Foveon MP (ou contagem de sensores). Assim, por exemplo, o próximo SD1 possui 46 milhões de photosites (sensores), o que significa que você pode esperar níveis de detalhes semelhantes a uma imagem de 30MP de camada. Mas essa é novamente uma imagem sem moiré colorido, sem um filtro AA na frente do filtro (quando você não se preocupa com moiré colorido, não precisa de um filtro AA).

Você pode ver alguns exemplos interessantes comparando a Canon 5D original com a Sigma SD-14 aqui:

http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/

Observe especialmente o que acontece ao fotografar alvos coloridos para ter uma idéia de como os detalhes podem variar.

Então, deixando de lado todo o material técnico, com o que o sensor se sai bem? Como está capturando todo o espectro em cada pixel e no mesmo nível de resolução, independentemente da cor, acho que captura muito bem as sutis mudanças de tons. Isso significa céus realmente agradáveis, ou qualquer outra coisa com mudanças graduais de cor ou tom. Como tal, eles também produzem imagens realmente agradáveis ​​para a conversão em preto e branco, devido às transições muito suaves entre tons.

http://www.pbase.com/kgelner/image/90304998 texto alternativo

http://www.flickr.com/photos/kigiphoto/5308324073/in/set-72157625711613108/ texto alternativo

http://www.pbase.com/kgelner/image/108588990 texto alternativo

(versões em tamanho real de cada uma dessas imagens podem ser encontradas nos links).

Onde o sensor teve problemas, é com ISO mais alto - as câmeras atuais podem executar a ISO 3200 quando solicitado:

http://www.flickr.com/photos/kigiphoto/4684772878/in/set-72157624236424558/ texto alternativo

mas, na verdade, 800 é um limite mais realista para a maioria das fotos (a menos que você esteja fotografando em preto e branco e, em seguida, essas imagens podem aguentar muito bem devido à natureza do ruído).

As câmeras Sigma não são realmente orientadas para as pessoas que começam com a fotografia, porque elas não oferecem muitos modos de assistência ou coisas dessa natureza ... portanto, esteja ciente disso se você estiver pensando em entrar no sistema. A maneira mais fácil de experimentar o sensor por si mesmo é o Sigma DP-1 ou DP-2. As versões anteriores das câmeras podem ser mais lentas, mas todas oferecem um bom gosto pelos detalhes e cores das imagens. capturar.

Note que eu obviamente não sou uma fonte imparcial, pois gosto de usar as câmeras há muito tempo. Portanto, a outra coisa a fazer antes de obter uma câmera é explorar as imagens do sensor com mais detalhes. Forneci algumas informações acima e você pode explorar meus sites, pois geralmente tiro apenas câmeras Sigma, mas você pode encontrar uma tonelada de imagens de exemplo de todas as várias câmeras que a Sigma produziu aqui (também com imagens em tamanho real):

http://www.pbase.com/sigmadslr

Além disso, você pode encontrar muitas informações excelentes no blog de Carl Rytterfalk:

http://www.rytterfalk.com/

Em algum lugar, ele tem amostras de pacotes RAW que você pode baixar e várias coisas falando sobre câmeras Sigma, lentes e o sensor Foveon. Ele é um ótimo fotógrafo e muito entusiasmado, como você verá se assistir a algum de seus vídeos.

Edição: Carl acaba de escrever um longo post de "Por que eu uso o Sigma", que se aplica diretamente a esta pergunta:

http://www.rytterfalk.com/2011/01/20/why-i-choose-sigma/

O resumo de suas razões são:

  1. Nuances (em cores)
  2. Densidade
  3. Micro contraste
  4. Nitidez verdadeira
  5. Faixa dinâmica

Sobre o qual ele entra com mais detalhes no link, além de mais algumas imagens.

Uma nota lateral que esqueci de mencionar, que não é realmente diretamente sobre o sensor, mas sim sobre as DSLRs específicas da Sigma que abrigam o chip Foveon - você pode usá-las facilmente para trabalhos de infravermelho apenas removendo o protetor de poeira da câmera ( construído para ser removível pelo usuário e reinstalado sem nenhuma ferramenta).

Kendall Helmstetter Gelner
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erhh, muito bom e abrangente! parabéns ...
Nazrul Muhaimin
Uma coisa que vou dizer sobre Foveon ... o blues realmente se destaca!
jrista
Devo observar que nenhuma dessas imagens teve qualquer pós-processamento aplicado; elas são praticamente retiradas do conversor RAW com mínimo ou nenhum ajuste.
Kendall Helmstetter Gelner
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Tenho muitos elogios à Sigma por tentar algo diferente e inovador, e no papel o sensor Foveon é uma ótima idéia. No entanto, eu discordo da maneira como a Sigma se refere ao seu modelo atual com 4,6 milhões de photosites (cada um deles sensível à cor e à intensidade), pois possui um sensor de 14 megapixels!

Multiplicar o número de photosites por três para obter o equivalente da Bayer seria bom se os canais de cores não estivessem correlacionados. No entanto, em cenas reais, os canais de cores variam de levemente correlacionados a fortemente correlacionados. Veja o seguinte exemplo:

Você possui um sensor Foveon de 5 MP e um sensor Bayer de 15 MP. Cada sensor possui 5 milhões de pixels vermelhos, 5 milhões de pixels verdes e 5 milhões de pixels azuis. Você está fotografando um gato cinza sentado em um grande bloco de concreto cinza. Como a luz que sai da cena é toda cinza, os pixels vermelho verde e azul em cada sensor recebem a mesma quantidade de luz. No entanto, no sensor Foveon, você termina três leituras idênticas umas sobre as outras, o que não é muito útil, fornecendo apenas 5 milhões de valores de dados exclusivos. No sensor Bayer, eles são deslocados lateralmente, proporcionando um potencial de 15 milhões de valores únicos. A imagem da Bayer nem precisaria de demosiação, por isso conteria muito mais detalhes.

Este é um exemplo bem elaborado, no entanto, os canais de cores correlacionados ocorrem com bastante frequência, e é por isso que as interpolações da Bayer funcionam. Ao fotografar um objeto amarelo, a leitura em vermelho fornece informações sobre o que seria a leitura em verde, embora, ao contrário da Foveon, não exista um pixel verde.

Nos testes do mundo real devido à correlação, a resolução é equivalente a pouco mais de duas vezes a Bayer, não a alegação de 3x Sigma. Isso significa que o atual modelo principal da Foveon, com 4,6 milhões de photosites, é aproximadamente equivalente a uma Bayer de 10 megapixels (embora ainda tenham qualidades ligeiramente diferentes, falta de cor Moiré na Foveon, por exemplo). Isso deixa a Foveon um pouco atrás das DSLRs de 24MP e 35mm. O atual Foveon também luta com pouca luz, pois a luz precisa penetrar duas camadas acima para alcançar a camada final.

O futuro:

Portanto, com base nisso, meu conselho atual seria usar uma câmera Bayer, mas será interessante ver o que o futuro reserva. Após um longo hiato, a Sigma anunciou o SD1 com 15,4 milhões de photosites. Ainda não há data de lançamento, mas se eles puderem fazer isso em um corpo decente, a Nikon D3x de 24MP será uma corrida séria por seu dinheiro!

Do outro lado da moeda, as resoluções da Bayer aumentam a um ritmo constante e são apoiadas pela simples economia (mais pessoas estão produzindo a Bayers em números maiores). À medida que a resolução do sensor aumenta, sem as melhorias correspondentes na nitidez da lente, o Moire e outros artefatos da Bayer se tornam muito menos problemáticos. Eventualmente, um sensor Bayer com contagem de megapixels alta o suficiente proporcionará o mesmo efeito que o Foveon, mas com os pixels lado a lado e não um em cima do outro.

Matt Grum
fonte
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No sensor Bayer, você possui 7,5 milhões de photosites verdes e 3,75 milhões de photosites vermelhos e verdes. Seu exemplo está correto, pois um assunto totalmente neutro fornecerá a quantidade máxima de dados, embora, mesmo nesse exemplo, porque não haja sobreposição entre os sensores vermelho / verde / azul, você possa ver alguma cor aparecer na demosiação quando houver diferença em luminância entre o gato e o fundo. Mas, na realidade, quantas coisas são cinzas e quantas mostram algum grau de cor? Você também está errado sobre o SD1, ele possui 45 milhões de photosites (sensores distintos).
Kendall Helmstetter Gelner
Kendall estaria correto aqui. Com uma Bayer de 15mp, você tem 7,5 milhões de verde e 3,75 cada vermelho e azul, em vez de um número par de vermelho, verde e azul. Isso faz sentido, pois nossa visão também é mais sensível ao verde. Eu não diria necessariamente que a Bayer reunir duas vezes mais informações verdes que informações vermelhas / azuis é um prejuízo de qualquer forma. @ Kendall: Quanto ao SD1, Matt está correto, pois possui 15,4 milhões de PHOTOSITES, ou locais fotossensíveis individuais no sensor. Cada PHOTOSITE é capaz de detectar três cores diferentes e, portanto, possui 46,2 milhões de SENSELS.
jrista
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Acho que cobrimos megapixels x sensels adequadamente na outra questão. No que diz respeito ao meu exemplo de gato, aceito que seja uma ocorrência muito rara ter uma cena totalmente monótona (um ponto que aceito na resposta), mas também continuo dizendo que, na maioria das cenas, você pode não ter três canais de cores. acordo completo, mas é provável que você tenha canais de cores que se correlacionam altamente entre si. Você poderia ter uma cena muito extravagante com ciano brilhante, rosa chocante e amarelo luminoso, e ainda ter duas leituras idênticas por photosite do Foveon!
Matt Grum
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Não é justo dizer que a desmosaicing do sensor Bater está efetivamente ampliando os canais de cores, o que está acontecendo com algoritmos como a interpolação adaptada dirigida à homogeneidade é muito mais sofisticada e explora fortes correlações estatísticas entre canais de cores que ocorrem em imagens reais para fazer muito melhor do que apenas preenchendo as lacunas.
quer
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Se você possui grandes áreas de diferentes intensidades de magenta pura, encontrará de fato os sensores vermelho e azul em cada pixel registrando os mesmos valores que magenta é a mistura de partes iguais de vermelho e azul. Sim, se você tiver uma linha de um pixel de largura, a Bayer não poderá vê-la, mas se você tiver três vezes o número de pixels em um sensor da Bayer, poderá cobrir a linha com mais de um pixel. Enfim um tópicos de pixels acentuadamente resolvidos pelas lentes são tão raros como gatos cinzentos ...
Matt Grum