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传感器|期待N年 天才级的全画幅CMOS终于要大功告成了( 二 )


碰巧的是，根据它的颜色，给定的光子在被吸收之前在硅中传播了特定的距离 。这个“行进距离”与光子的能量有关，而光子的能量取决于它的波长 。短波长光子（蓝光、紫外光等）比长波长光子（红光、红外光等）能量更高，因此在硅中的较短行程后被吸收 。
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由于硅中的吸收深度提供了对光子波长的估计，因此吸收深度的测量在理论上提供了颜色信息 。Foveon 传感器的巧妙之处在于使用“深度滤镜”而不是并排的彩色滤镜 。
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至少在纸面上，移除任何滤色片应该会增加落在传感器上的光通量，并消除与滤色片相关的缺点 。
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早在 2002 年 Foveon 传感器在 Sigma SD9 DSLR 中首次进入市场时，大多数数码相机的分辨率都远低于 10MPx 。佳能 EOS-1D 有 4.2MPx，尼康 D100 有 6MPx 。由于滤色器阵列需要数字插值，因此对于给定数量的像素，滤色器阵列提供了巨大的清晰度升级 。
Sigma实际上试图通过声称 SD9 相机具有 3.43MP 输出图像但“1030 万有效像素”来推销这种图像质量差异，这意味着它们的像素表现要好 3 倍 。
几篇学术论文确实发现，由于缺乏插值和锐利边缘周围的颜色伪影，Foveon 传感器提供了更高的感知分辨率 。从这个角度来看，Foveon 传感器为用户提供了明确且可衡量的好处 。
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Sigma 声称的最后一点是，在色彩准确性方面，Foveon 传感器优于滤色片传感器 。该声明是由缺少颜色信息插值来解释的 。实际上，对于给定的 Foveon 像素，红色、绿色和蓝色数据记录在同一个位置，这与彩色滤光片阵列相反 。
至少在纸面上，Foveon 传感器具备一切：更好的光通量意味着更好的低光性能、更好的色彩准确度和更好的图像清晰度 。但是纸质规格从来没有完全讲述完整的故事……
从那以后真正的问题真的归结为：既然 Foveon 传感器背后的想法非常聪明，为什么我们不都使用 Foveon 传感器呢？
一、解析度
随着 CMOS 传感器的发展，对 Foveon 技术的一些兴趣消失了，因为像素密度的急剧增加降低了 Foveon 传感器的主要卖点之一 。
当然，这并不是一个真正的apple to apple的比较，因为像素数只影响最终图像质量的一小部分（连同镜头、可用光量等） 。由于即使是智能手机也可以提供至少 20MPx 的图像，所以 Foveon 的吸引力不如 2000 年代初期 。
二、颜色
Foveon 传感器的色彩优势在理论上是不可否认的，但实际上几乎没有什么好处 。在色彩校准显示器和实验室环境之外，色彩精度的差异很小，以至于大多数休闲摄影师都不会注意到 。它肯定比白平衡错误或创意 Instagram 过滤器的影响更微妙 。
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（三）噪点
这可能是最有争议的一点 。在纸面上，Foveon 传感器应该收集大约 3 倍的光，这应该转化为信噪比提高 1.7 倍 。也就是说，假设散粒噪声占主导地位 。然而，事实证明，在实际比较中，Foveon 传感器的弱光性能不足 。甚至 Foveon 总经理Shri Ramaswami 在 2014 年的一次采访中也承认了这一点：
“Foveon 方法的一个限制是图像噪声高于传统传感器，”他说 。“这可能部分是由于传感器架构本身的效率低下——也许一些光会丢失到分隔各层的内部结构中——也部分是由于必须进行处理才能从相当混合的信号中产生纯色芯片实际上捕捉到了 。
CMOS 传感器和 Foveon 传感器有一个相似的设计问题：一些光从一个像素泄漏到下一个像素 。在 CMOS 传感器中，这种串扰问题通过使用光电二极管之间的垂直隔离结构来解决 。
然而，在 Foveon 传感器中，不可能应用相同的技巧（否则，您将只能获得蓝色信息） 。因此，Foveon 传感器往往会遭受从一个光电二极管层到下一个光电二极管层的光子泄漏 。


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