回答这个问题先来看看superCCD的原理,mosaic CCD的原理,以及为什么superCCD能拮取更多象素,先让我们首先来看看superCCD和mosaic CCD的样子区别。
首先,superCCD每个感光单元(目前我们讨论3代,之前的感光面积有不同)的感光面积,是mosaic CCD的2倍。
这说明了什么?superCCD将首先在色深度上更胜一筹。拮取更多的色彩和亮度信息,从而得到更高密度的图像,图像品质可以大大提高。
到现在为止,还不应该有异议。如果不了解的,上面的示意图是示意二代superCCD的,3代感光面积进一步提升到了2倍面积,可以试试计算一下能多得到多少图像信息。
用excel简单做了个mosaic ccd 的感光单元的色彩感光状况。
每个ccd的单元都是只能感受亮度的。为了能让它感受到色彩,目前采用的方法是在ccd单元上加上一个滤色镜,从而过滤所需要的颜色。由于对绿色不敏感,因而矩阵CCD通常使用的是2个绿色感光单元配合1个红和一个蓝感光单元。
现在我们看看,mosaic ccd是如何处理色彩信息的。我们需要显示的是,例如C3位置的信息。
但是C3自己只能感受该象素位置的“蓝色”信息。那么,这个象素点的红色、绿色,都没有了。我们最终看到的是一个五彩斑斓的怪图吗?不是。
这时候,就需要“插值”计算。这里用引号的意思是,在影像工业上,这目前并不被认为是插值。
C3位置的亮度信息没有被保留。C3位置的信息是通过对B2-D4的全部象素的加权计算得到的。(当然也有仅仅用例如B2-C3之间的加权计算,这取决于不同相机的计算状况,从而也有了各种相机不同的色彩纯净度)
此刻我们知道,其实C3这个点对于最终感光形成图像来说,意义并不重大。通过对B2-D4的加权计算,C3这个点本身是否存在都变得无所谓了……因为周围有8个点的信息来弥补。(这里引入另一个技术,就是对所谓CCD坏点的处理,相机内部的坏点表就是把这些坏点信息标注,从而在加权计算时候不利用改点的信息)
现在我们看看经过45度旋转以后,用superCCD实际感受到的各个ccd单元的样子。
这里我们需要注意:superCCD并没有跟mosaic ccd一样增加那个多余的绿色,由于superCCD本身更大的感光面积,获得的绿色实际已经足够进行分析处理了。
对应我们的输出和屏幕显示需要,我们发现superCCD有很多空位置是没有感光单元的,同时,每个有感光单元的位置同样需要进行计算才能得到全色RGB的信息,以得到纯彩色图像。
例如我们需要得到D5的图像,跟矩阵一样我们需要旁边其他象素参与才能得到该点的全部信息。于是,C4/e4/c6/e6都参与了计算,加权到D5信息点,并给出D5的图像数据。
那么我们需要得到E5的图像怎么办?
很简单:D5/E4/F5/E6参与计算。(注意,区别只是此刻E5点没有本身的数据)
所以,事实上,如果用mosaic ccd旋转45度,我们的确可以得到多出一倍的信息量的图像。
但是,用mosaic ccd能得到superCCD的品质吗?
答案是不能的。
为什么?回到头上我们仔细看。其实superCCD之所以敢于这样做45度旋转提升象素,而不怕mosaic ccd也同样进行45度旋转,实在是基于一个半导体技术上的提升:八边型的感光单元,从而得到比mosaic ccd更大的感光面积。
我们知道,半导体工业在ccd制造上已经进入一个技术屏障,难以逾越,就是每个感光单元被限制在3.5nm的尺寸上。而superCCD通过形状的变化,大大减少了ccd cell unit border的宽度,把更多的面积用来进行感光,从而得到更多的信息。
这样,进行旋转以提升象素成为了可能。(它并非仅仅提升了象素,更多是因为,原本那些光信号落在mosaic ccd的ccd border上没有被感受到,这些信息丢失了,而superccd增加的感光面积把这些信息一起捕捉了进来,因为border更窄、更多的信息被感受到了ccd上,从而,它真实的感受到了更多的细节,更高的分辨率,而不是仅仅计算)
这里可能是最难理解的部分:superCCD并非通过旋转而提高象素本身。它的形状决定了它感受更多信息,其中包括清晰度信息。我们假设一个物体的像的粗细刚好是mosaic ccd的border的宽度。那么当这个像刚好落在mosaic ccd上的时候,它能被感受到。当刚好落在border的时候,这个物体的像就彻底没有被感受,出图就看不到了。
而这个“像的粗细刚好与mosaic ccd的border一样粗”的像落在superCCD上的时候,不论superCCD是什么角度去感受的它,它都能被感受和捕捉下来并参与计算。结果,这个细节可以确定没有丢失。当然由于它被“锯齿状”的感受到,因此它可能被“锯齿状”的还原,所以superCCD特有的轻微失真(这个像是如此的小,小于1个象素)就体现出来。因此它不是真实的感受到2倍的象素,它感受到的是它实际感光单元的1.6倍的象素。
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