مستشعر Foveon X3

نظرًا لعدم الحاجة إلى إزالة التداخل اللوني لإنتاج صورة ملونة كاملة باستخدام مستشعر Foveon X3، فإن التشوهات اللونية (" الخطوط الملونة المسننة ") المرتبطة بهذه العملية غير مرئية. ولا حاجة إلى مرشح منع التعرج المنفصل ^{[ 14 ]} المستخدم عادةً ^{[ n1 ]} للتخفيف من هذه التشوهات في مستشعر باير؛ وذلك لأن التعرج يحدث بشكل طفيف عندما تقوم الثنائيات الضوئية لكل لون، بمساعدة العدسات الدقيقة ، بدمج الصورة البصرية على منطقة بحجم يقارب المسافة بين مستشعرات ذلك اللون. ^{[ n2 ] [ 15 ]} من ناحية أخرى، فإن طريقة فصل الألوان عن طريق عمق اختراق السيليكون تؤدي إلى مزيد من التداخل بين طبقات الألوان، مما يعني المزيد من المشاكل المتعلقة بدقة الألوان.

نظريًا، يستطيع مستشعر Foveon X3 الضوئي رصد عدد أكبر من الفوتونات الداخلة إلى عدسة الكاميرا مقارنةً بمستشعر الفسيفساء، لأن كل مرشح لوني يغطي كل موقع ضوئي في مستشعر الفسيفساء يسمح بمرور لون أساسي واحد فقط ويمتص اللونين الآخرين. مع ذلك، لا تستجيب الطبقات الفردية في مستشعر Foveon بنفس الحدة للألوان المعنية؛ لذا، تتطلب المعلومات الدالة على اللون في البيانات الأولية للمستشعر مصفوفة "فعّالة" (أي إزالة إشارات الوضع المشترك) لإنتاج بيانات لونية في فضاء لوني قياسي ، مما قد يزيد من تشويش الألوان في ظروف الإضاءة المنخفضة. ^{[ 16 ]}

وفقًا لشركة سيجما ، "كان هناك بعض الجدل حول كيفية تحديد عدد البكسلات في مستشعرات Foveon." ^{[ 17 ]} وقد دار الجدل حول ما إذا كان ينبغي على البائعين حساب عدد مواقع الصور أو العدد الإجمالي للثنائيات الضوئية، كعدد ميغابكسل، وما إذا كان ينبغي مقارنة أي منهما بعدد الثنائيات الضوئية في مستشعر مرشح باير أو الكاميرا كمقياس للدقة.

على سبيل المثال، تبلغ أبعاد مصفوفة الخلايا الضوئية في مستشعر كاميرا سيجما SD10 2268 × 1512 بكسل، وتنتج الكاميرا ملفًا أصليًا بنفس هذه الأبعاد (مضروبًا في ثلاث طبقات لونية)، أي ما يعادل 3.4 مليون بكسل ثلاثي الألوان تقريبًا. ومع ذلك، تم الإعلان عنها ككاميرا بدقة 10.2 ميجابكسل، مع الأخذ في الاعتبار أن كل خلية ضوئية تحتوي على ثنائيات ضوئية مُكدسة لاستشعار الألوان الأحمر والأخضر والأزرق، أو مستشعرات بكسل (2268 × 1512 × 3). في المقابل، تبلغ أبعاد مصفوفة الخلايا الضوئية في مستشعر باير بدقة 10.2 ميجابكسل في كاميرا نيكون D200 3872 × 2592 بكسل، ولكن يوجد ثنائي ضوئي واحد فقط، أو مستشعر بكسل واحد، في كل خلية. تحتوي الكاميرتان على عدد متساوٍ من الثنائيات الضوئية وتنتجان أحجام ملفات بيانات خام متشابهة، لكن كاميرا مرشح باير تنتج ملفًا أصليًا أكبر حجمًا عبر عملية إزالة التداخل اللوني .

إن الدقة الفعلية التي ينتجها مستشعر باير أكثر تعقيدًا مما قد يوحي به عدد خلاياه الضوئية أو حجم ملفه الأصلي؛ إذ تُستخدم عملية إزالة التداخل اللوني ومرشح منع التعرجات المنفصل بشكل شائع لتقليل حدوث أو شدة أنماط التداخل اللوني التي تنتجها خاصية التداخل اللوني لمستشعر باير. يؤدي تأثير هذا المرشح إلى تشويش الصورة الناتجة عن المستشعر، مما ينتج عنه دقة أقل مما قد يوحي به عدد الخلايا الضوئية. هذا المرشح غير ضروري في الغالب مع مستشعر Foveon X3، ولذلك لا يُستخدم . أظهرت أول كاميرا مزودة بمستشعر Foveon X3، وهي Sigma SD9 ، أنماط تداخل لوني مرئية دون تداخل لوني. ^{[ 18 ]}

تتميز الكاميرات اللاحقة المزودة بمستشعر X3 بانخفاض التشويش الناتج عن التعرجات، وذلك لاحتوائها على عدسات دقيقة توفر مرشحًا مضادًا للتعرجات من خلال حساب متوسط ​​الإشارة الضوئية على مساحة تتناسب مع كثافة العينة. هذا غير ممكن في أي قناة لونية لمستشعر من نوع باير. يقول نورمان كورين: "إن التعرجات الناتجة عن مستشعر Foveon X3 أقل إزعاجًا بكثير لأنه أحادي اللون". ^{[ 19 ]} نظريًا، من الممكن أن يحقق مستشعر Foveon X3، الذي يحتوي على نفس عدد الثنائيات الضوئية الموجودة في مستشعر باير، ولكن بدون مرشح مضاد للتعرجات منفصل، دقة مكانية أعلى من مستشعر باير. تشير اختبارات مستقلة إلى أن مصفوفة "10.2 ميجابكسل" في مستشعر Foveon X3 (في كاميرا Sigma SD10) تتمتع بدقة مماثلة لمستشعر باير بدقة 5 ميجابكسل ^{[ 20 ]} أو 6 ميجابكسل ^{[ 21 ]} . عند سرعات ISO منخفضة ، تكون دقتها مماثلة لمستشعر باير بدقة 7.2 ميجابكسل ^{[ 22 ] .}

مع طرح كاميرا سيجما SD14 ، حظيت دقة مستشعر Foveon X3 بدقة 14 ميجابكسل (4.7 ميجابكسل للأحمر + 4.7 ميجابكسل للأخضر + 4.7 ميجابكسل للأزرق) بتقييمات إيجابية من المراجعين مقارنةً بمستشعرات باير بدقة 10 ميجابكسل. فعلى سبيل المثال، يقول مايك تشاني من شركة ddisoftware: "تنتج كاميرا SD14 صورًا أفضل من كاميرات DSLR التقليدية بدقة 10 ميجابكسل، لأنها قادرة على الحفاظ على تفاصيل دقيقة حتى نقطة "التلاشي" عند 1700 خط في البوصة، بينما يبدأ التباين وتفاصيل الألوان والحدة بالتدهور قبل الوصول إلى حد 1700 خط في البوصة في كاميرات DSLR بدقة 10 ميجابكسل التي تعتمد على مستشعر باير." ^{[ 23 ]}

ويقيّم مقال آخر مستشعر Foveon X3 بأنه يعادل تقريبًا مستشعر Bayer بدقة 9 ميجابكسل. ^{[ 24 ]}

تُظهر المقارنة البصرية بين مستشعر Foveon بدقة 14 ميجابكسل ومستشعر Bayer بدقة 12.3 ميجابكسل أن مستشعر Foveon يتميز بتفاصيل أكثر وضوحًا. ^{[ 25 ]}

وصف اثنان من المراجعين المستقلين مستشعر Foveon X3، المستخدم في كاميرا Sigma SD10، بأنه أكثر ضوضاءً من المستشعرات الموجودة في بعض كاميرات DSLR الأخرى التي تستخدم مستشعر Bayer عند سرعات ISO أعلى ، ^{[ 26 ]} وخاصةً ضوضاء اللون . ^{[ 27 ] [ 28 ]} وأشار مراجع آخر إلى زيادة الضوضاء أثناء فترات التعريض الطويلة. ^{[ 29 ] [ n3 ]} ومع ذلك، لم يُبدِ هؤلاء المراجعون رأيًا حول ما إذا كانت هذه خاصية متأصلة في المستشعر أم في خوارزميات معالجة الصور الخاصة بالكاميرا.

فيما يتعلق بكاميرا Sigma SD14، التي تستخدم مستشعر Foveon X3 الأحدث، فقد قيّم أحد المراجعين مستويات الضوضاء فيها بأنها تتراوح من "منخفضة جدًا" عند ISO 100 إلى "متوسطة" عند ISO 1600 عند استخدام تنسيق صورة Raw الخاص بالكاميرا . ^{[ 30 ]}

يحتوي موقع Sigma SD14 على معارض صور عالية الدقة تُظهر الألوان التي تُنتجها تقنية Foveon. تُنتج شريحة Foveon بدقة 14 ميجابكسل ملفات RGB بحجم أصلي 4.7 ميجابكسل؛ بينما تُنتج كاميرات مرشح Bayer بدقة 14 ميجابكسل ملفات بحجم أصلي 14 ميجابكسل عن طريق الاستيفاء (أي إزالة التداخل اللوني). تُظهر المقارنة البصرية المباشرة للصور الملتقطة بمستشعرات Bayer بدقة 12.7 ميجابكسل ومستشعرات Foveon بدقة 14.1 ميجابكسل أن صور Bayer تتفوق في التفاصيل الدقيقة أحادية اللون، مثل الخطوط بين الطوب في مبنى بعيد، لكن صور Foveon تتفوق في دقة الألوان. ^{[ 31 ]}