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

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?

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.

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

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

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

(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/

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).

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.