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Fujifilm Super CCD EXR
Ilse Jurriën : 5 novembre 2008 - 15:50 CET
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FujifilmLe capteur Fujifilm Super CCD EXR : Fujifilm célèbre le 10ème anniversaire de sa marque FinePix en levant le voile sur le " Super CCD EXR ", un nouveau capteur révolutionnaire développé dans la perspective d'une amélioration radicale de la qualité des images. Depuis des années, Fujifilm s'est imposé grâce à des capteurs " HR " de haute résolution et de capteurs " SR " de haute sensibilité et large gamme dynamique. La nouvelle orientation a été d'associer les technologies HR et SR afin de proposer un capteur universel.
Fujifilm Super CCD EXR

Augmentant la densité des photodiodes
La demande du marché pour des capteurs de haute résolution ne cesse de progresser. Le nombre de pixels proposés sur un appareil numérique est devenu un critère d'achat déterminant. Fujifilm a décidé d'aller encore plus loin en augmentant la densité des photodiodes pour produire d'excellents appareils numériques de 12 Mégapixels, tels que les FinePix F50fd et FinePix F100fd, et en optimisant la sensibilité et le contrôle du bruit électronique. Cette optimisation de la qualité globale des images a été intégrée dans un plan de recherche et développement désigné sous l'expression " Technologie Image Réelle ".

Fujifilm Super CCD EXR

Fujifilm Super CCD EXR - Technologie Image Réelle
La "Technologie Image Réelle" s'appuie sur la certitude que les photographes avertis ont bien compris que la qualité réelle d'une image est la résultante de plusieurs facteurs tels que la gradation, la saturation, la fidélité des couleurs, la gamme des valeurs enregistrables, la définition et la résolution. Il est largement admis que la " haute résolution " et la " haute sensibilité " sont des caractéristiques antagonistes souvent impossibles à optimiser conjointement sur le même capteur, et ceci particulièrement sur les appareils compacts. Plus les photodiodes sont petites, plus il y a des problèmes de bruit électronique, de diffusion, de diffraction et de cassures.

Fuji Super CCD EXR

Le capteur Fujifilm Super CCD EXR
Parallèlement à cela, il faut considérer que les caractéristiques à privilégier sont souvent dépendantes du sujet à photographier. En effet, la haute sensibilité est attendue pour les situations de faible luminosité, les sujets très contrastés nécessitant une large gamme dynamique, tandis que la restitution des très fins détails (les feuilles des arbres ou les mèches de cheveux) exige une forte résolution. S'appuyant sur ce constat, Fujfilm s'est attaché à mettre au point un capteur au comportement flexible susceptible de s'adapter aux attentes du photographe, le but ultime étant de proposer un capteur épousant au plus près le fonctionnement de l'oeil humain. Le " Super CCD EXR ", la dernière génération de Super CCD, est pour l'essentiel un capteur modulable, modifiant son comportement en fonction du sujet à traiter. Ses caractéristiques changent à la demande du photographe afin de proposer, sans compromis, la meilleure image possible en toute situation.

La technologie du Super CCD EXR
Le Super CCD EXR propose trois changements majeurs par rapport aux précédents capteurs Fujifilm:
• Une nouvelle organisation de la matrice des filtres R. V. B.
• Une nouvelle méthode de combinaison de photodiodes
• Une révision complète du mode de contrôle de transfert des charges

Diagram of Super CCD EXR and comparison of previous and EXR color filter arrangements

Haute sensibilité & Faible bruit
Gagner en sensibilité par l'amplification du gain électronique produit inévitablement une augmentation du bruit aléatoire. Les traitements conventionnels pour le minimiser conduisent à des images dégradées et de faible résolution. Pourtant un signal présentant un faible bruit électronique peut être obtenu par regroupement de pixels (pixel binning). L'approche classique du " pixel binning " (selon les axes horizontaux et verticaux) produit malheureusement des artéfacts colorés liés au trop grand éloignement des pixels de même couleur combinés. La nécessité de supprimer ces artéfacts conduit à une perte importante de résolution.

Pour palier ce phénomène, le Super CCD EXR modifie la disposition des filtres colorés au sein de la matrice. Avec cette nouvelle technologie dénommée " concentration de pixels inclinés adjacents ", le Super CCD EXR prévient l'apparition de ces artéfacts par la fusion de deux pixels immédiatement voisins. Selon ce principe, la surface de l'élément sensible est doublée. La sensibilité résultante est deux fois la valeur nominale tandis que le " bruit dans les zones noires " reste très faible. Cette technique, se substituant à l'amplification du signal, permet de bénéficier d'une forte sensibilité tout en maintenant le bruit à un faible niveau.

Conceptual Diagram of EXR High Sensitivity and Low Noise Technology

La plage dynamique étendue
Le Super CCD EXR met à profit la flexibilité et la précision de son contrôle d'exposition pour enregistrer simultanément deux images de la même scène : la moitié des photodiodes assurant la capture en haute sensibilité, l'autre moitié en faible sensibilité. Il suffit ensuite de fusionner ces deux aspects de l'image pour aboutir à une photo d'une grande profondeur et d'une large échelle de valeurs.

Très proche du principe mis en oeuvre sur le Super CCD SR (FinePix S20-pro, S5-Pro) le nouveau capteur EXR procède par " Contrôle d'une Double Exposition " (Dual Exposition Control). Cette technologie impose à deux pixels de même couleur adjacents deux sensibilités différentes via le contrôle de leur temps d'exposition (le temps durant lequel les charges sont accumulées). Contrairement à la technologie SR, les deux éléments sensibles sont de même taille, le potentiel d'extension de la plage dynamique est donc plus grand ainsi que le potentiel d'expression offert au photographe autour de cette caractéristique.

Fujifilm Super CCD EXR Wide Dynamic Range Technology

La haute résolution
La structure spécifique du nouveau Super CCD EXR permet d'exploiter la totalité des photodiodes en amont de la matrice de filtres de sélection R.V.B. et de tirer le meilleur profit du traitement optimisé du signal via le nouveau processeur RP offrant ainsi une image de la plus haute résolution possible. Bien que ce capteur ait été conçu pour étendre la gamme dynamique via la " double exposition ", et la maîtrise du bruit à travers la " fusion des pixels ", il est tout aussi performant que les capteurs Super CCD de 12 Mégapixels actuels par le jeu combiné de sa nouvelle mosaïque de filtres et de son nouveau concept de photodiodes. Lorsque l'enregistrement des détails les plus fins d'un sujet correctement éclairé est nécessaire, le Super CCD EXR restitue toutes les finesses d'un paysage, d'un monument ou les éléments les plus subtils d'un vêtement, d'un portrait, d'une chevelure ou d'un bijou.

Fujifilm Super CCD EXR - Le futur
Plutôt que de poursuivre dans des directions séparées le développement de la haute sensibilité et de la haute résolution, Fujifilm a choisi, avec le Super CCD EXR, d'inaugurer une voie ingénieuse. Fujifilm se propose maintenant d'introduire cette nouvelle technologie au coeur d'une gamme de boîtiers numériques avec la certitude de voir la qualité générale des images produites faire un bon en avant.
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