Новый фильтр позволит камерам смартфонов делать качественные снимки в условиях слабого освещения - «Наука и технологии»

Инженеры и ученые из университета Юты разработали новый светофильтр, который предназначен для малогабаритных камер смартфонов и планшетных компьютеров. И использование такого фильтра поможет вылечить одну из главных "болезней" таких камер, наделив их способностью делать качественные цветные снимки в условиях слабого освещения. Этот фильтр обеспечивает высокое качество съемки, пропуская в три раза больше света, чем обычные светофильтры, которые пропускают свет только в узких частях диапазонов синего, красного и зеленого света, что означает, что фоточувствительного датчика достигает лишь небольшая часть от света, попавшего в объектив камеры.

"Используемый нынче способ получения цветных изображений является самым низкоэффективным способом" - рассказывает Рэджеш Менон (Rajesh Menon), профессор из университета Юты, - "Используемые сейчас светофильтры поглощают около двух третей от всего потока света. Эта технология была придумана в начале 1970-х годов и за прошедшие 40 лет в ней практически ничего не изменилось".

Результат неудовлетворительной работы камер при слабом освещении хорошо известен каждому человеку, имеющему цифровую камеру того или иного типа. Он проявляется в виде темных, зернистых и нечетких снимков. "Съемка при слабом освещении является неразрешенным вопросом у большинства камер в нынешнее время. И мы пытаемся передвинуть границы уровня освещенности, при котором камеры способны демонстрировать все свои способности".

Новый фильтр является своего рода комбинацией некоторых аппаратных и программных средств. Аппаратные средства позволяют практически полностью всему свету, попавшему в объектив камеры, попадать на поверхность датчика. Собственно фильтр представляет собой стеклянную пленку, толщиной в один микрон, которая преломляет свет определенным образом за счет наличия на ее поверхности оптических элементов различной формы и высоты. Падающий свет превращается фильтром в серии цветовых узоров, "кодов", которые расшифровываются при помощи программного обеспечения, превращаясь в традиционные пиксели изображения.

Комбинация оптических элементов нового фильтра позволяет ему производить 25 различных цветовых "кодов" для каждого пикселя датчика. Это, в свою очередь, позволяет датчику в условиях слабого освещения делать более контрастные изображения с высоким уровнем цветности, не имеющие никакой "цифровой зернистости". "Датчик, закрытый нашим светофильтром, получает намного больше информации, чем датчик обычной цифровой камеры. Датчик нормальной камеры видит только три составляющих цвета, красную, зеленую и синюю. Мы же получаем информацию о 25 разных таких составляющих" - рассказывает Рэджеш Менон, - "Это позволяет не только получать более точное представление цвета, но и делать снимки при низком уровне освещенности".

При условии массового производства новый светофильтр за счет простоты своей структуры может оказаться менее дорогим, нежели обычные светофильтры. Эта структура полностью создается за один производственный этап, в то время, как элементы обычных фильтров создаются за три последовательных этапа, по одному на каждый из основных цветов. Помимо камер смартфонов, такие светофильтры могут быть успешно использованы в ряде других областей и технологий, касающихся роботов, самоуправляемых автомобилей, камер видеонаблюдения, беспилотных летательных аппаратов и космической техники.