感光元件新设计,自动重设电路免过曝

德国斯图加特微电子研究所(The Institut für Mikroelektronik Stuttgart)的研究人员为解决像素变成「死白」的问题,开发出一种感光元件,能够在过曝时自动「重设」感应器,务求能準确地记录所有光线的亮度。

感光元件新设计,自动重设电路免过曝
▲引入自动重设机制的感光元件设计示意图。

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传统的 CMOS 感光元件都存有感光範围的限制,即所谓的动态态围,如:14 级光。简单来说,若然光线高于「14 级光」此一强度,由于已超出感光元件的负荷,因此感光元件只能以最大值作为记录。大家可想像仅能显示 8 位数字的计算机,若某条算式的结果是个 9 位数字,屏幕亦只能显示「99,999,999」。

在这个新感光元件上,当一个像素点达到亮度的最大值,它便会立即重置为零,并继续感应光线。与此同时,像素点重置次数也会记录下来,稍后连带「剩余值」,一併计算光线的总亮度。

感光元件新设计,自动重设电路免过曝
▲使用传统感光元件拍摄,若光线强度太高,会造成过度曝光,甚至变成「死白」。(Photo by nile @Pixabay)

由于引入了无限重设机制,意味着影像永远不会过度曝光,亦不会出现「死白」。「宁欠勿过」这条数码摄影的金科玉律(欠曝在后製时尚可加光,但过曝则完全无法挽回细节)也可能不再适用。

不过,首席研究员 Stefan Hirsh 指出,这一感光元件虽然可以拍摄照片,但比较适合用于影片拍摄。目前研究还处于早期阶段,而且感光元件仍有诸多限制,例如需要不少额外的电路。这意味着实际的光电二极体(用于感应用光线的部分)只能佔每个像素点表面面积的 13% 左右。

按这里可阅论文详细内容。

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