Zaledwie kilka dni temu fizycznego nobla dostali naukowcy, którzy wymyślili matrycę CCD, a już dziś New Scientist podaje, że stoimy u progu rewolucji w cyfrowej fotografii. Rewolucji tym większej, że poza znacznie lepszymi zdjęciami będzie można je robić znacznie taniej. Okazało się, że matrycę CCD czy CMOS można zastąpić... kością komputerowej pamięci. Trzeba tylko zdjąć jej wieczko.
Pomysł wydaje się tak prosty, że aż dziw, że nikt na to nie wpadł wcześniej. Udało się to grupie Edoardo Charbona z Politechniki w Delft w Holandii. W swojej pracy, którą przedstawił podczas konferencji poświęconej obrazowaniu w japońskim Kyoto, holenderski naukowiec zapowiada giga-pikselową rewolucję. Zdjęcia wysokiej jakości nie będą już wyłącznie domeną drogich lustrzanek, ale będą je potrafiły robić nawet małe telefony komórkowe. Nowe matryce będą bowiem znacznie mniejsze, tańsze i lepiej poradzą sobie z warunkami, gdzie światła jest za dużo lub jest go za mało. A z tym nawet dobre współczesne aparaty mają często kłopoty.
Idea „pamięciowych” matryc jest zupełnie nowa choć sama zasada działania jest znana od dawna. Do tej pory światłoczułość komórek pamięci była raczej przeszkodą w ich funkcjonowaniu niż zaletą. Fotony padające na komórki pamięci wzbudzają elektrony, co powoduje przepływ prądu niszcząc zapisaną w komórce informację. Taki sam efekt wywołuje promieniowanie kosmiczne na pamięci umieszczone na pokładzie statku kosmicznego.
Fotograficzna pamięć, według pomysłu Charbona, wykorzystuje światłoczułość komórek pamięci. Naukowcy zauważyli, że odpowiednio skierowane światło padające na kość pamięci wzbudza w komórkach różny prąd zależnie od tego czy komórka jest w oświetlona czy nie. Krótko mówiąc kość pamięci zapisuje obraz cyfrowy.
W dodatku jest to prawdziwie cyfrowy obraz. W normalnych matrycach (CCD i CMOS) światło jest zamieniane na prąd (upraszczając cały proces) i jest to, można powiedzieć, sygnał analogowy. Na cyfrowy obraz sygnały płynące z matrycy zamieniane są dopiero w przetworniku analogowo cyfrowym. Natomiast w „pamięciowej” matrycy światło generuje od razu cyfrowy sygnał – 0 albo 1, czyli jest światło, albo go nie ma. Nie jest zatem potrzebny przetwornik i cała masa tranzystorów, które „obsługują” piksele w „normalnych” matrycach.
W efekcie, pamięciowe matryce są dużo mniejsze i powinny generować znacznie mniej szumów. Szumy mogą się jednak pojawić w innym miejscu. Komórki pamięci są małe i niezbyt czułe. Wychwytują mało fotonów i to może zakłócać ich pracę.
Według wynalazców matryce nowej generacji będą mogły być 100 razy mniejsze. Albo patrząc na to inaczej mieć 100 razy więcej pikseli. Aparaty, które teraz mają 10 megapikseli osiągną wielkości 1 gigapiksela.
Jednak, jak to zwykle bywa zawsze jest jakieś ale. „Pmięciowe” matryce nie generują skali szarości, tak jak robią to matryce CCD czy CMOS. Na wyjściu dają sygnał 1 albo 0, czyli jest światło, albo go nie ma. Żeby uzyskać cyfrowy obraz konieczny jest algorytm, który utworzy całą skalę szarości ze 100 „pamięciowych” pikseli. Plus jest taki, że powstały obraz jest znacznie dokładniejszy.
Korzyści jakie niesie wydaj się przemawiać za rozwijaniem technologii. Nowe matyrce nie pojawią się w aparatach w bardzo bliskiej przyszłości, ale twórcy pomysłu zapowiadają, że na początku przyszłego roku powinni być w stanie stworzyć dużą działającą pamięciową matrycę.
Andrzej Szozda
