معرفی فناوری Stacked CMOS در دوربین های جدید نیکون

کمپانی نیکون اعلام نموده است که دوربین حرفه ای ورزشی جدید آن ؛ یک محصول میرورلس فول فریم خواهد بود و با توجه به سرمایه گذاری عظیم این شرکت در تولید دوربین های مانت Z ، تا بدین جا خبر شگفت انگیزی محسوب نمی شود. اما بنا بر اطلاعات به دست آمده در طراحی و فناوری دوربین های جدید نیکون ؛ از طراحی سنسور های Stacked CMOS استفاده خواهد شد .

Stacked CMOS چیست ؟

چیپ های سنسور Stacked CMOS نسل جدیدی از سنسور های دوربین هستند که پس از فناوری BSI  به بازار ارایه شده و با توجه به قابلیت های بسیار زیادی که دارند ؛ انعطاف پذیری و خلاقیت های بیشتری را در اختیار طراحان آن قرار می دهند . فناوری سنسور های BSI  به گونه ای بوده است که از یک لایه تراش خورده سیلیکونی بر روی سطح سنسور استفاده شده و اتصالات آن به گونه ای در محیط پیرامونی قرار داده می شوند که سطح پشتی سنسور نیز قادر به دریافت نور می باشد .

سنسور های Stacked CMOS یک گام فراتر نهاده اند . در این فناوری ؛ لایه ها و مدار های سنسور با دقت بسیار زیادی تراش خورده و بر روی هم قرار گرفته اند و استفاده از این طراحی بدین معنا خواهد بود که طراحان این چیپ ها قادرند تا در پشت پیکسل های حساس سطح سنسور ؛ لایه ها و ساختار های بیشتر و پیچیده تری را قرار دهند . چیزی که تاکنون مشاهده شده است آن است که ساختار RAM به صورت مستقیم در درون سنسور قرار داده شده و سرعت خوانش فوق العاده بالاتری را برای ذخیره سازی حجم زیادی از اطلاعات به وجود آورده است .

در واقع این سرعت خوانش بسیار بالا از اطلاعات به دست آمده است که موجب می شود تا سنسور های Stacked CMOS نسل بعدی دوربین های حرفه ای و دوران پس از DSLR ها را به وجود بیاورند .

تاکنون تنها کمپانی سونی از این فناوری برای تولید نسل جدید پرچمدار خود استفاده نموده است و اقدام سایر کمپانی ها برای استفاده از Stacked CMOS در دوربین های جدید خود ؛ یک خبر دلچسب برای بازار محصولات عکاسی به شمار می آید .

Stacked CMOS دقیقت چه چیزهایی را ارایه می دهد ؟

در نمونه های جدید از محصولاتی که تاکنون با استفاده ازاین فناوری به بازار عرضه شده اند ؛ از لحاظ کیفیت تصویر تغییر چندانی به وجود نیامده است و بهترین محصولات تولید شده با فناوری Stacked CMOS نهایتا کیفیتی در حد بهترین محصولات BSI ارایه داده اند . اما در زمینه سرعت ؛ قضیه کمی متفاوت خواهد بود .

سرعت خوانش اطلاعات از سطح سنسور پایه و اساس عملکرد دوربین های میرورلس در برابر دوربین های DSLR را تشکیل می دهد . به دلیل آنکه سنسور تصویر در مرکز تمام عملیات های یک دوربین میرورلس قرار می گیرد ، بنابراین سرعت خوانش سطح آن بر تمامی عملکرد های دوربین تاثیر گذار خواهد بود و از این روی در سبکهای عکاسی ورزشی ؛ این عملکرد تاثیرگذاری فوق العاده زیادی را به وجود می آورد.

در حال حاضر کمپانی های مختلف از ترفند های زیادی برای بهبود سرعت سنسور ها استفاده می کنند و از جمله آنها به استفاده از فید رزولوشن پایین تر برای افزایش سرعت اتوفوکوس و یا افزایش دامنه دینامیکی با کاهش  خوانش عمق بیت  می توان اشاره نمود . اما در نهایت این مسئله وجود دارد که هراندازه سرعت خوانش تمام سطح سنسور بالاتر باشد ؛ دقت خوانش آن نیز بالاتر بوده و و تمامی عملکرد های دیگر دوربین نیز دارای سرعت بالاتری خواهند بود .

سرعت خوانش چگونه سایر عملکرد ها را تحت تاثیر قرار می دهد ؟

اصلی ترین حالت ممکن آن است که افزایش سرعت خوانش سطح سنسور موجب افزایش سرعت عکاسی با دوربین خواهد شد . با حذف حرکت های مکانیکی آینه از درون ساختار دوربین ؛ سیستم های میرورلس در طول سالیان گذشته موفق شده اند تا سرعت عکاسی خود را به نحو قابل ملاحظه ای ارتقا ببخشند .

همچنین افزایش سرعت خوانش سطح سنسور ، افزایش سرعت عملکرد سیستم اتوفوکوس دوربین را نیز در پی خواهد داشت . هر اندازه که سرعت دوربین در ارزیابی صحنه بالاتر باشد  ؛ سرعت واکنش آن در برابر تغییرات سوژه درون کادر نیز بالاتر خواهد بود و این حالت یکی از کلیدیترین ویژگی های موجود در دوربین های حرفه ای ورزشی به شمار می آید .

افزایش سرعت عملکرد ؛ افزایش سرعت به روزرسانی تصویر قابل ملاحظه در ویزور را نیز به همراه داشته و زمان تاخیر مشاهده تصویر در ویزور الکترونیکی دوربین ها میرورلس را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می دهد .برای عکاسان حرفه ای ؛ تمرکز بر سوژه و تعقیب حرکت های آن اهمیت فوق العاده زیادی دارد و تعقیب سوژه از درون ویزور ؛ بدون وجود هرگونه تاخیر یکی از کلیدی ترین عوامل موفقیت دوربین های ورزشی حرفه ای می باشد .

به عنوان نمونه در دوربین جدید سونی alpha 1 افزایش سرعت خوانش از سطح سنسور ؛ بهبود عملکرد شاتر الکترونیکی را نیز به همراه داشته است و با از بین بردن حالت رولینگ شاتر ؛ استفاده از دوربین به همراه فلاش و انواع نور های مصنوعی دیگر را بدون هرگونه نگرانی در رابطه با حالت های فلیکر را امکان پذیر نموده است .

دوربین های جدید نیکون تا چه اندازه سریع خواهند بود ؟

افزایش سرعت خوانش سطح سنسور ؛ افزایش رزولوشن زمان فیلمبرداری را نیز به همراه خواهد داشت . بنا بر اعلام نیکون ؛ دوربین های جدید این کمپانی به رزولوشن 8K در حالت فیلمبرداری دست خواهند یافت و در این رزولوشن حتی اگر تصاویر 4K  با جزئیات بسیار بالا را بتوان استخراج نمود ؛ هنوز هم یک خبر شگفت انگیز برای عکاسان و تصویر برداران حرفه ای به شمار می آید .

برای به دست آوردن رزولوشن 8K  به سنسوری نیاز دارید که بتواند حداقل 33 میلیون پیکسل را در  41 میلی ثانیه یا نهایتا در کمتر از 33 میلی ثانیه بخواند تا بتواند یک حالت فیلمبرداری 30p را ارایه دهد . اما این اعداد فقط معادل نرخ بازخوانی 1.24 و 1.30 ثانیه هستند که یک مدت زمان طولانی به شمار می آید و در آن چیزهای زیادی می توانند تغییر کنند . اعوجاج ایجاد شده توسط پدیده رولینگ شاتر  هنوز هم در این سرعتها قابل توجه است.

اینکه دوربین نیکون قادر به  انجام چه چیزی باشد ، به سرعت سنسور آن بستگی دارد. سونی a1 از گروه های کانال خواندن برای خوانش سطح کل  سنسور خود در کمتر از 5 میلی ثانیه استفاده می کند. در حال حاضر این عملکرد را به عنوان یک معیار برای مقایسه سایر طراحی ها در نظر می گیریم .