Čtvrtek 18. dubna 2024, svátek má Valérie
130 let

Lidovky.cz

Jeden pixel možná postačí

Věda

  12:43
PRAHA - Pokud si dnes koupíte digitální fotoaparát, bude jeho srdce tvořit senzor s šesti, osmi nebo i dvanácti miliony světlocitlivých bodů. Reklamy tvrdí, že čím více pixelů, obrazových bodů, tím lépe. Ignoruje se fakt, že čím dál větší množství buněk na stejné ploše znamená při současné technologii vyšší obrazový šum.

Jak vypadá obraz nasnímaný jednopixelovou kamerou: Originál - obraz složený z 1300 bodových měření - obraz složený z 3000 bodových měření. foto: Reprofoto

Neřeší se ani největší slabina dnešních fotoaparátů, dynamický rozsah, tedy schopnost zachytit na jednom snímku jak velmi jasná, tak i tmavá místa. Navíc výkonné procesory nutné ke zpracování záplavy dat z milionů obrazových buněk vyžadují velké množství energie, což se podepisuje na výdrži baterií. Čím dál větší rozlišení vyžaduje i vyšší kapacitu paměťových karet. Při ukládání snímku ve standardním formátu jpeg pak dochází ke ztrátové kompresi, při níž se v případě použití 10 megapixelového senzoru „zahodí“ až 90 procent informací.

Američtí výzkumníci Richard Baraniuk a Kevin Kelly z univerzity v texaském Houstonu pracují na přístroji, který současnou koncepci obrací na hlavu a některé nevýhody odstraňuje. Vyvíjejí fotoaparát s jedním jediným obrazovým bodem. „Místo toho, abychom zachycovali obraz předmětu v objektivu a soustřeďovali ho na matici obrazových bodů na čipu, odrážíme paprsek soustavou zrcadel,“ vysvětluje princip nového přístroje Richard Baraniuk.

Obraz zrozený z chaosu

Veteráni digitální fotografie pamatují časy, kdy snímač jejich přístroje měl jen několik set tisíc snímacích buněk. Kvalita nebyla valná, a proto každé zvýšení vítaly ovace. Padla hranice jednoho megapixelu, brzy dvou a dnes se i u malých kompaktů setkáme s desetimegapixelovým rozlišením. Výrobcům ani většině zákazníků přitom nevadí, že optika levných kompaktů na čip přenese obraz už zkreslený a že se velká část detailů ztratí.

Pole mikrozrcadel obsahuje miliony odrazových plošek o velikosti srovnatelné s bakterií. „Odražené paprsky druhá čočka zaostřuje na jediný fotodetektor,“ uvedl vynálezce v rozhovoru BBC. Obrazová buňka zaznamenává jas i barvu. Jednotlivá zrcadélka se v náhodném sledu rychle překlápějí, takže senzor zachytává fotony odražené z celého snímaného objektu.

Aby trik s náhodně se přepínajícími zrcadly fungoval, musí se signál interpretovat s pomocí složitých matematických metod. „Povedlo se prokázat, že z těchto náhodných měření lze sestavit celistvý obraz,“ doplňuje Baraniuk.

Vývoj zařízení je zatím v počáteční fázi. Prototyp má velikost kufru a dopočítání obrazu na připojeném počítači trvá minuty. Také rozlišení výsledného obrazu ještě nesnese srovnání s vyspělými čipy typu CCD a CMOS.

Pro vědce je ale lákavé, že přístroj dokáže snímat široký rozsah netradičních vlnových délek světla. Jediný senzor lze lehce vyměnit a snímat ultrafialové paprsky a následně třeba infračervené záření. Pro využití například na satelitech je taková vlastnost neocenitelná.

Autor:
Témata: fotoaparát, BBC, Houston