Японцы сумели ускорить CMOS-матрицы

Японцы сумели ускорить CMOS-матрицы

Исследователи из японского Университета Тохоку нашли способ сделать CMOS-матрицы видеокамер пригодными для высокоскоростной съемки. Свою разработку, как сообщает IEEE Spectrum, исследователи представили на конференции IEDM в Сан-Франциско в начале декабря. Суть новой технологии заключается в выделении для каждого пикселя матрицы своей ячейки памяти. Получившаяся матрица способна вести съемку с частотой одного миллиона кадров в секунду без снижения разрешения съемки.

Современные CMOS-матрицы довольно медленны. Самые лучшие коммерческие образцы таких матриц могут вести съемку с частотой 25 кадров в секунду при полном разрешении и до 250 тысяч кадров в секунду — при сниженном разрешении. Это связано с тем, что во время съемки напряжение на пикселях матрицы считывается последовательно по рядам. При съемке очень быстрых объектов это может приводить к «располосовыванию» изображения — разделения объекта съемки на полосы.

Этого недостатка лишены CCD-матрицы. В них значение напряжения на всех пикселях во время съемки считывается одновременно. Однако, в отличие от CMOS-мариц, CCD во время простоя и во время съемки потребляют много энергии. Кроме того, CCD-матрицы при высокоскоростной съемке сильно нагреваются, что приводит к резкому и значительному усилению уровня шумов на изображении. Такие матрицы используются в дорогостоящей фото- и видеотехнике. Организация дополнительного охлаждения для них сделает аппаратуру еще дороже.

В ходе исследований японские разработчики создали CMOS-матрицу имеющую 128 пикселей по ширине и 96 пикселей по высоте. Каждый пиксель матрицы получил 480 ячеек аналоговой памяти (размер одной ячейки не уточняется). Сама память выполнена на основе конденсаторов, способных накапливать разное напряжение. Дело в том, что при съеме пиксели матрицы не способны выдавать фиксированное напряжение, а значит для хранения считываемых значений обычная память не подходит, поскольку она может записывать лишь логические 0 или 1.

Разработанная японскими исследователями матрица может быть объединена с другими такими же. В результате можно получить светочувствительный элемент с разрешением в несколько мегапикселей. Во время съемки чтение значений с пикселей происходит одновременно по всей матрице с одновременной записью этих значений в ячейки памяти. Такой подход позволили существенно улучшить качеству и частоту съемки.

Тем не менее, из-за использования памяти для каждого пикселя новая матрица имеет серьезное ограничение — она может последовательно сделать только 480 кадров. Затем потребуется чтение данных из памяти, их объединение и запись на уже стандартный носитель. Во время чтения из памяти матрицы съемка новых кадров невозможна. Это означает, что при непрерывной съемке каждые 480 кадров видеозапись будет прерываться.

В апреле прошлого года другие японские исследователи представили камеру, способную вести съемку с частотой одного триллиона кадров в секунду. В новой камере используется CCD-матрица, через сложную систему зеркал фиксирующая отраженное излучение от лазерной вспышки. Во всех подсистемах камеры используются только оптические компоненты, работающие со скоростями сравнимыми со скоростью света.

Василий Сычёв

N+1

Похожие новости:
Fujifilm и Panasonic создали органические датчики
Мы все пользовались преимуществами показов AMOLED в течение нескольких лет. Но пришло время сделать еще шире углы обзора и еще ярче цвета. Улучшение технологии было только вопросом времени. И теперь новые решения приходят вместе с органическими датчиками изображения. Fujifilm и Panasonic ..
2013-06-14 1351 0 Технология
0
Кремниевые матрицы для фотокамер заменят органикой
Ученые Мюнхенского Университета создали фотодатчики из органики, которые способны улучшить фотохарактеристики  видео и фотокамер, а также тепловизоров.Сейчас практически все камеры мобильных устройств и фотоаппаратов основаны на кремниевых датчиках, изготавливаемых по CMOS-технологии, по технологии, используемой для производства полупроводниковых чипов. Органические матрицы ..
2013-02-4 1865 0 Технология
0
Графеновая матрица обещает революцию в цифровой фотографии
Группа ученых из Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре разработала светочувствительную матрицу из графена, которая поможет делать качественные снимки в условиях низкой освещенности. Новый сенсор оказался в тысячу раз чувствительнее к свету, чем CMOS и CCD, и ему нужно в 10 раз меньше энергии. Исследование ..
2013-06-1 1783 1 Технология
1
Новое достижение ученых - гипоаллергенное молоко
Согласно статистике, примерно 1,5% детей страдают аллергией на бета-лактоглобуин, содержащийся в молоке. Отныне эта проблема осталась позади: в Новой Зеландии ученые сумели вырастить корову, которая дает особое молоко. Такое молоко не содержит бета-лактоглобуин и не вызывает аллергических ..
2012-10-5 1348 0 Технология
0
Японцы выпустили молекулярный поезд на рельсы из ДНК
Учёные из университета Киото научились отправлять миниатюрный молекулярный состав по разветвлённой сети рельсов из ДНК. Ранее японцы придумали, как заставить "мотор", состоящий всего из одной молекулы, двигаться по прямой. Теперь же исследователи из Страны восходящего солнца научились управлять движением ..
2012-01-25 1953 1 Технология
0
Японские ученые передали энергию по воздуху на 55 метров
Японским ученым из исследовательского центра JAXA удалось передать энергию беспроводным способом на расстояние в 55 метров. Как считают исследователи, это первый шаг на пути к получению солнечной энергии из космоса для ее применения на Земле.Но пока что речь идет об успешной передаче всего 1,8 киловатт энергии ..
2015-03-21 1999 0 Технология
2
Японцы выпустили душ, который существенно экономит воду, не ослабляя поток капель
Специалисты крупной японской компании TOTO разработали сменные головки для душа, которые позволяют сохранить до 35% воды, не изменяя при этом поток падающих капель. По заверениям создателей, технология такова, что пользователь не почувствует недостатка очищающей влаги. "Обычные экономичные головки для душа ..
2012-12-18 2471 0 Технология
0
Японцы хотят спасать здания от землетрясений при помощи подушек безопасности
Японская строительная компания Air Danshin Systems разрабатывает необычную технологию защиты зданий от землетрясений. Инженеры хотят использовать для этого подушки безопасности, отдалённо напоминающие те, что используются в автомобилях. Специалисты предлагают поднимать здания на гигантских воздушных подушках, как только датчики зафиксируют ..
2012-03-3 2266 1 Технология
0
500 фильмов в секунду: IBM разработала сверхбыстрый чип для передачи данных
Инженеры компании IBM создали прототип оптического процессора Holey Optochip, который способен передавать до одного терабита данных в секунду. По объему информации это равняется 500 фильмам в высоком качестве или всему интернет-архиву Библиотеки конгресса США. Сверхбыстрый чип был представлен на ежегодной конференции ..
2012-03-11 2216 0 Технология
0
Японцы заставили ездить автомобиль на воде
Что будут делать транснациональные углеводородные монополии? Японцы заставили ездить автомобиль на воде. Возникла реальная угроза углеводородному бизнесу. Что будут делать транснациональные углеводородные монополии: закрывать бензоколонки или скупать патенты и уничтожать конкурентов-разработчиков?Источник: za.zubr.in.ua ..
2012-07-30 1869 0 Технология
0
Создан первый транзистор на фосфорной альтернативе графена
Ученые из Мичиганского университета и Университета Пердью разработали первый в мире транзистор на фосфорене — двухмерном фосфоре. Описание устройства выложено в виде препринта в архиве Корнельского университета, кратко о нем пишет NewScientist. На основе фосфорена и сульфида молибдена ученые создали CMOS-инвертер ..
2014-01-27 1776 0 Технология
0
Японцы создали четвероногого робота для исследования АЭС "Фукусима-1"
Компания Toshiba представила четырёхногого робота, который может перемещаться по неровной поверхности, и предназначен для исследования внутренних помещений атомной электростанции "Фукусима-1". Как известно, в результате землетрясения и цунами 11 марта 2011 года на станции произошло расплавление топливных сборок в активной ..
2012-11-23 1531 0 Технология
0
Разработана новая технология сканирования
Национальная безопасность всегда находится в состоянии повышенной готовности, а система скрининга для поиска спрятанного оружия имеет решающее значение среди множества единиц оборудования. Но, зачастую эти системы являются слишком дорогими и ими невозможно снабдить все общественные места, такие как железнодорожные ..
2012-10-13 1739 0 Технология
0
Японцы изобрели особые очки для похудения
Японские ученые из Токийского университета разработали специальные очки, которые помогают своим владельцам похудеть. Изобретенные профессором Мичитакой Хиросе и его командой очки зрительно увеличивают или уменьшают пищу, которую ест человек, примерно на 50%, в то же время сохраняя нормальные пропорции ..
2012-04-22 2187 0 Технология
0
Кремний и вода дадут водород в 150 раз быстрее
Сверхмаленькие частицы кремния, вступая в реакцию с водой, практически мгновенно производят водород. Таковы результаты исследования, проведенного учеными из университета Буффало. В ходе серии экспериментов ученые создали сферические кремниевые частицы около 10 нанометров в диаметре. Объединенные с водой, ..
2013-01-26 2870 0 Технология
0