Technologie Super CCD SR

Na konci ledna firma Fuji představila zajímavou technologii, kterou začne používat v nové generaci svých světlocitlivých Super CCD čidel. Nazvala ji Super CCD SR. Čipy Super CCD Fuji montuje do vyšší řady svých digitálních fotoaparátů již delší dobu.
Zkratka Super znamená, že světlocitlivý element (fotodioda) není čtvercový, ale je to osmiúhelník. Vykrytí plochy osmiúhelníkovými prvky je velmi výhodné pro dopočítávání pixelů matematickou interpolací díky tomu, že se dosahuje rovnoměrnějšího vykrytí plochy senzoru.
Přesto tvrzení, že 3 milióny osmihranných Super prvků představuje v kvalitě rozlišení to samé jako 6 miliónů čtvercových je marketingový slogan. Pořád se totiž jedná o dopočítávání bodů. Nedávno jsem se dohadoval s kolegou, zda lze z 4.12 Mpix prvků tisknout fotografie 30×40 cm. Tvrdil, že s pomocí plug-inu do Photoshopu to je v pohodě. Tisknout lze třeba 1×2m. Záleží, jak velké detaily chci zachytit a z jaké vzdálenosti se na fotografii budou diváci dívat. Super CCD je určitě chytrá inovace, ale fyzicky změřené pixely jsou fyzicky změřené pixely. Proto je pro fotografy náročné na kvalitu výbornou zprávou čidlo Fuji Super CCD HR s fyzickým rozlišením 6 Mpix, které firma ohlásila společně se Seper CCD SR.

A nyní k tomu, co znamená inovace SR. Zkratka SR je odvozena z anglického Super Dynamic range neboli super široký dynamický rozsah čidla. Víme, že lidské oko má dynamický rozsah kolem 12 EV (expozičních stupňů). Proto můžeme krásně pozorovat bílý obláček vedle extrémně jasného Slunce. Tohle žádný film nebo běžné světlocitlivé elektronické čidlo nezachytí. V případě, že světelný kontrast přesáhne dynamický rozsah čidla nebo filmu (5–6EV u inverzního filmu a kvalitních CCD sensorů), jsou výsledkem černá nebo bílá místa bez kresby. Elektronická čidla na rozdíl od klasických filmů mají navíc tu nepříjemnou vlastnost, že tento přechod je velmi ostrý. Je to známý jev tzv. vypálených světel. Nedávno jsme se tímto problémem podrobně zabývali u vlastností klasických filmových materiálů, kde jsme srovnávali expoziční rozsah inverzního a negativního barevného filmu, což je to samé jako dynamický rozsah u čidla. Závěr byl ten, že negativní film má o 3 až 4 EV širší dynamický rozsah než inverzní film. Bohužel se však tato výhoda ztrácí při přenosu z negativu na světlocitlivý fotografický papír, který má dynamický rozsah spíše o něco užší, než vyvolaný inverzní film tj. diapozitiv. Pouze u zvětšenin pořízených drahou technologií Cibachrome na příslušný papír to bude 1:1 (více o technologii Cibachrome, viz následující odkaz). Kvalitní světlocitlivá čidla montovaná do digitálních zrcadlovek jsou na tom podobně jako inverzní film.

Vlastníci klasických a digitálních zrcadlovek mohou s omezeným dynamickým rozsahem bojovat pomocí půlených šedých filtrů. Druhým běžným postupem je přisvětlování tmavých částí umělými zdroji světla. Oba postupy mají svá omezení. V tomto směru je technologie Fuji Super CCD SR mnohem výhodnější, neboť kontrastní přechody mohou být na výřezu snímku kdekoliv i na mnoha různých místech.

Technologie Fuji Super CCD SR

Jak vidíte na schématu, jsou první dvě vrstvy CCD čidla stejné jako u běžných typů. Na vrchu je vrstva mikročoček, které přes vrstvu barevných filtrů (filtrová mozaika) soustřeďují světlo na vrstvu světlocitlivých křemíkových fotodiod. A právě zde je hlavní rozdíl. Pod jednou ploškou barevné filtrové mozaiky není jedna, ale dvě fotodiody.

Primární fotodioda má větší plochu a je nastavena na užší rozsah expozic. Proto je také citlivější tj.změří množství světla, které na ni dopadne s větší přesností. Druhá tzv. sekundární fotodioda má menší plochu a je nastavena na širší dynamický rozsah intenzit světla. Proto měří méně přesně, než hlavní primární fotodioda. Na druhou stranu však změří hodnoty, které leží mimo rozsah primární fotodiody. Graficky je to ukázáno na následujících schématech. Ty zároveň ukazují, jak se liší charakteristika běžného čidla od čidla Super CCD SR.

Graf citlivosti primární fotodiody je shodný s charakteristikou běžného čidla. Po dosažení maximální hodnoty je přechod naprosto ostrý a všem vyšším hodnotám intenzit světla přiřadí čidlo stejnou hodnotu. Klasický film s pomalejším přechodem do bílé a černé se v tomto případě chová lépe. To si můžete ověřit jak na fotografiích, tak i na charakteristických křivkách filmů.

Díky sekundární fotodiodě technologie Super CCD SR nabízí plynulý přechod do světel tam, kde je primární fotodioda nasycena. U snímků s velkými kontrasty světla se takto odstraní nepříjemná bílá místa, která přitahují pozornost pozorovatele. Demonstrační fotografie sice nebyly pořízeny přístrojem se Super CCD SR, ale ukazují, jak je vypálení světel nepříjemné (snímek vlevo).

U scén s běžným kontrastem se sekundární čidlo neuplatní a dalo by se dokonce říci, že v těchto případech díky zbytečnému zabírání plochy může trochu i snížit citlivost primárních fotodiod. Nejlepším řešením jsou samozřejmě speciální velkoplošná čidla digitálních stěn, která žádné sekundární fotodiody nepoužívají. Díky mnohem větší ploše jednotlivých fotodiod je zde možno zachytit dynamický rozsah kolem 10 –12 EV a to bez omezení v citlivosti, jak je tomu u Super CCD SR. Digitální stěna je bohužel zatím zařízení s cenou přesahující milion korun.

Pokud to tedy shrneme. Nová technologie Fuji je chytrým vylepšením, kterou ocení fotografové v podmínkách s velkými světelnými kontrasty. Při výběru fotoaparátu však musíte vždy uvažovat i absolutní množství primárních fotodiod a velikost jejich plochy, což je parametr, který se většinou neuvádí, přestože víceméně určuje dynamický rozsah čidla. Proto se těšíme na Super SR CCD čidla s vyššími rozlišeními než úvodní 3 Mpix.