Apple złożyło patent na nowy rodzaj czujnika obrazu, który może pozwolić przyszłym iPhone’om oraz innym urządzeniom firmy na rejestrowanie zdjęć i filmów z poziomem zakresu dynamicznego zbliżonym do ludzkiego oka. Nowa technologia, opisana w patencie zatytułowanym „Image Sensor With Stacked Pixels Having High Dynamic Range And Low Noise”, wprowadza zaawansowaną architekturę czujnika wykorzystującą stosowane warstwy krzemu, wielopoziomowe przechwytywanie światła oraz mechanizmy tłumienia szumów już na etapie układu scalonego. Dzięki temu sensor ma osiągać imponujący zakres dynamiczny aż do 20 stopni ekspozycji.
Dla porównania, zakres dynamiczny ludzkiego oka szacowany jest na około 20 do 30 stopni, w zależności od sposobu dostosowania źrenicy i sposobu przetwarzania światła przez mózg w czasie. Większość współczesnych aparatów w smartfonach radzi sobie z zakresem od 10 do 13 stopni. Jeżeli sensor Apple spełni swoje założenia, przewyższy nie tylko obecne modele iPhone’ów, ale także wiele profesjonalnych kamer filmowych, takich jak ARRI ALEXA 35, co stanowi ogromny krok naprzód w jakości rejestrowanych obrazów mobilnych urządzeń.
Patent opisuje konstrukcję czujnika opartą na dwóch warstwach – górna warstwa, zwana sensor die, odpowiada za przechwytywanie światła, natomiast pod nią znajduje się warstwa logic die, która zajmuje się przetwarzaniem obrazu, redukcją szumów oraz kontrolą ekspozycji. Obecnie Apple stosuje w swoich iPhone’ach czujniki produkowane przez Sony, które również mają dwu-warstwową budowę. Jednak wersja Apple zawiera szereg innowacyjnych rozwiązań, a jednocześnie zajmuje mniej miejsca, co jest bardzo ważne dla konstrukcji kompaktowych urządzeń mobilnych.
Kluczowym elementem tego czujnika jest system nazwany Lateral Overflow Integration Capacitor (LOFIC), który pozwala każdemu pikselowi na magazynowanie różnych ilości światła w zależności od jasności sceny – wszystko to w ramach jednego obrazu. Dzięki temu technologia doskonale radzi sobie z ekstremalnymi kontrastami, na przykład kiedy osoba stoi na tle jasnego okna – dzięki LOFIC szczegóły w cieniach i światłach pozostają wyraźne i nie ulegają utracie.
Kolejnym innowacyjnym rozwiązaniem jest układ eliminujący szumy i ziarnistość obrazu. Każdy piksel posiada własny wbudowany obwód pamięciowy, który na bieżąco mierzy i neutralizuje elektroniczne zakłócenia powstałe wskutek nagrzewania się czujnika. Proces ten zachodzi bezpośrednio na chipie, zanim obraz zostanie zapisany lub poddany dalszej obróbce w oprogramowaniu, co znacząco poprawia jakość finalnych zdjęć i filmów.
Warto podkreślić, że zgłoszenia patentowe nie muszą oznaczać, iż Apple niezwłocznie wprowadzi tę technologię do swoich produktów. Są one jednak wskazówką dla branży i użytkowników, na jakich kierunkach badań i rozwoju pracuje firma oraz jakie innowacje mogą pojawić się w kolejnych generacjach urządzeń. Dzięki takim rozwiązaniom możemy oczekiwać, że przyszłe smartfony zaoferują jakość zdjęć daleko przewyższającą to, co jest dziś dostępne na rynku mobilnym.
