Optimisme tinggi pada sensor Fuji Super CCD EXR

Salah satu berita penting pada ajang Photokina 2008 silam adalah diperkenalkannya sensor CCD baru oleh Fujifilm, yang diberi nama Super CCD EXR. Sensor baru ini diklaim sebgai sensor 3-in-1, yaitu :

  • resolusi tinggi
  • sensitivitas tinggi
  • jangkauan dinamis tinggi

Terdengar menarik bukan? Bagaimana keunggulan sensor baru ini dan apa optimisme yang ada dibalik penemuan ini? Simak artikel saya berikut ini.

Masalah klasik yang dihadapi produsen kamera digital selama ini adalah kendala teknis pada bagian sensornya yang masih banyak kelemahan. Bagi yang terbiasa memotet memakai film, transisi ke digital akan membuat mereka terkejut akan betapa berbedanya kualitas foto yang dihasilkan bila dibanding dengan yang memakai film. Sensor pada kamera digital, yang terdiri dari jutaan piksel rangkaian peka cahaya, masih terkendala pada rendahnya resolusi, sensitivitas dan jangkauan dinamis. Sementara film yang dipakai pada kamera saku sekalipun mampu memeri resolusi yang amat halus, sensitivitas tinggi dan jangkauan dinamis yang baik; sebaliknya sensor pada kamera digital saku (dan sebagian kamera digital prosumer) masih banyak berkutat pada noise, blooming dan highlight cipping.

Untuk dapat mendekati resolusi foto yang diambil dari kamera film, sensor kamera digital masa kini telah dipaksa untuk melampaui kemampuan teknisnya, meski selama ini tidak ada perubahan berarti pada teknologi sensor itu sendiri. Pemaksaan yang paling umum adalah resolution-cramping,  atau menjejali sekeping sensor yang kecil dengan jutaan piksel. Selanjutnya adalah pemaksaan sensitivitas, yaitu saat semua pihak sadar kalau sensor kecil akan noise di ISO 200 keatas, demi alasan persaingan dagang, produsen kamera justru makin berambisi untuk membuat sensor tersebut bisa memberi sensitivitas hingga ISO 10.000 (ya, sepuluh ribu!). Situasi ini benar-benar membuat konsumen frustasi dan terpaksa menerima kenyataan kalau kemajuan teknologi masa kini belum sepenuhnya sejalan dengan kemajuan kualitas gambar dari kamera digital saku. Artinya, selama tidak ada terobosan baru dalam hal teknologi sensor, kamera digital saku akan terus berkutat dengan masalah yang sama.

Ambisi Fuji untuk mewujudkan sensor yang berkualitas telah dirintis beberapa tahun silam dengan teknologi Super CCD yang merubah penyusunan pikselnya menjadi sistem heksagonal. Konsep Super CCD telah terbukti mampu memberi solusi yang lebih baik untuk mengatasi noise pada sensor berukuran kecil, sehingga sebuah kamera saku bisa memberi hasil foto yang lebih baik pada ISO tinggi (seperti sensor Super CCD HR pada Fuji F31, F40, F50 dsb). Di kelas profesional, Fuji juga membuat sensor Super CCD yang khusus untuk memberi jangkauan dinamis yang tinggi, yang diberi nama Super CCD SR (seperti pada Fuji S5 Pro). Desain sensor SR ini lebih rumit karena terdapat dua jenis piksel yang saling bersinergi, yaitu piksel ‘S’ yang menjadi piksel utama dan piksel ‘R’ yang lebih kecil namun punya jangkauan dinamik yang tinggi. Sayangnya kedua jenis sensor Fuji ini (tipe HR dan SR) tidak bisa digabungkan menjadi satu sensor karena perbedaan desain internalnya, sehingga kamera yang memakai sensor tipe HR tidak bisa memberi hasil foto yang jangkauan dinamisnya sebaik sensor tipe SR.

Pada ajang Photokina 2008 silam, Fuji membuat kejutan dengan pengumuman kehadiran sensor Super CCD EXR. Singkatnya, Fuji berhasil menggabungkan kedua jenis sensor lamanya, HR dan SR, kedalam satu sensor (EXR) berkat desain piksel barunya. Desain baru ini termasuk susunan filter warnanya, metoda pixel-binning baru dan revisi pada rangkaian listriknya. Secara sederhana, pada sensor ini Fuji merubah susunan pola filter warna RGB sehingga piksel merah dan biru selalu berpasangan, dan memperbanyak piksel warna hijau (lihat gambar dari DP review dibawah). Artinya, dua piksel yang berwarna sama akan dianggap sebagai satu piksel (pixel-binning) yang mampu memberi sensitivitas dua kali lipat lebih baik. Dengan demikian kinerja gabungan piksel ini akan lebih baik saat sensitivitasnya dinaikkan (ISO tinggi) dan noisenya akan lebih rendah. Sebenarnya teknik pixel-binning telah lama dicoba oleh produsen CCD lainnya sebagai harapan untuk memberi hasil baik pada ISO tinggi, namun pada teknik yang dibuat oleh Fuji pada sensor Super CCDnya, ternyata efektivitasnya lebih baik karena penggunaan prinsip piksel heksagonal.

Untuk urusan jangkauan dinamis yang tinggi, Fuji memperkenalkan sistem Dual Exposure Control yang akan mengambil satu foto menjadi dua eksposure, yaitu satu dengan sensitivitas tinggi dan satu dengan sensitivitas rendah. Kedua hasilnya lantas digabung untuk mendapat satu foto dengan jangkaun dinamis yang tinggi. Prinsip ini sebenarnya sama dengan prinsip sensor SuperCCD SR, namun pada sensor Super CCD EXR adanya susunan piksel yang baru menyebabkan kedua elemen eksposure yang diambil didapat dari piksel yang ukurannya sama (ingat, pada teknik sensor SR ada piksel normal ‘R’ dan piksel kecil ‘S’). Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut (lagi-lagi dari DPreview) :

Setelah memahami prinsip ‘gabungan piksel’ untuk sensitivitas tinggi dan prinsip ‘dual capture’ untuk jangkauan dinamik yang tinggi, mungkin anda akan beranggapan kalau resolusi efektif dari sensor ini akan menjadi setengah dari jumlah piksel totalnya. Dugaan ini memang wajar, namun nyatanya kekuatiran ini segera dibantah oleh Fuji. Fuji mengklaim kalau sensor EXR ini akan memberi resolusi tinggi apa adanya, sesuai jumlah piksel yang ada di sensor itu. Jadi sensor EXR 12 MP akan memberi ketajaman yang benar-benar 12 MP, bukan 6 MP. Hal ini diraih berkat engine RP processor yang telah dioptimasi untuk desain piksel baru ini. Sehingga urusan ketajaman dan detail foto tak perlu dikorbankan demi peningkatan kinerja pada ISO tinggi atau area yang kontras.

Berita baik lainnya, Fuji meyakinkan kalau kinerja sensor ini akan lebih baik daripada sensor Super CCD pada Fuji Finepix F31 yang telah dinobatkan sebagai kamera saku dengan hasil ISO tinggi terbaik. Maka itu, Fuji akan memasarkan kamera saku dengan sensor EXR ini pada awal tahun 2009, dengan ukuran 1/1.6 inci dan beresolusi 12 MP. Bayangkan, sebuah kamera saku bersensor kecil, namun mampu memberi foto yang baik dan rendah noise pada ISO tinggi sekalipun, dengan jangkauan dinamik yang juga baik.

Berikut petikan seputar Sensor SuperCCD EXR :

Super CCD EXR is a combination of a re-arranged color filter array and data readout design that allows the sensor to offer high dynamic range or improved high-ISO performance for relevant shooting conditions. Its design allows it to operate in three modes – high resolution, high dynamic range or high ISO, low noise – depending on the shooting conditions.

The new color filter array is designed so that there are always adjacent pixels recording the same color. This allows pixel binning (the combination of information from adjacent pixels to make larger effective pixels and help reduce noise), of pixels recording the same color. The result should be 6 megapixel images with none of the false color that can appear in existing pixel-binning modes which combine information from different colored pixels. “We think the signal-to-noise ratio of the sensor means pixel quality in dark regions is superior to the F31fd,” Nishimura.

A dual readout system on the chip allows alternate pixels to be read-out part-way through the exposure. This means that half of the photodiodes are only exposed for a short period of time. These reduced-exposure pixels are less likely to become saturated and hence will retain highlight detail. This allows the sensor to record in up to an 800% dynamic range expansion mode even at its base sensitivity setting.

The premium-grade compact that will first use the technology will let users choose which mode the sensor operates in, though there will also be an automated mode that predicts which mode is needed, when the shutter is half-pressed. Future cameras may offer only the automated mode: “It will depend on the target user. Some users like their camera to be automatic,” said Hiroshi Kawahara, operations manager, product planning and technical service division.

Fujifilm will not be applying the technology to larger chips, though. “From a business point of view, compacts are most important to us,” said Nishimura: “and the technology is designed to address the challenges faced by small sensors. It could, technically be scaled up to APS-C size but the large pixels of those chips already have good performance.” It’s also unlikely that the technology will appear in other manufacturers’ products, he said: “For someone else to use this technology they’d have to use our sensor, our digital signal processor and our software, because it’s so different to conventional Bayer sensors. We can’t imagine others wanting to do that.”

Advertisements

Published by

Erwin M.

Saya suka mengikuti perkembangan teknologi digital, senang jalan-jalan, memotret, menulis dan minum kopi. Pernah bekerja sebagai engineer di industri TV broadcasting, namun kini saya lebih banyak aktif di bidang fotografi khususnya mengajar kursus dan tur fotografi bersama infofotografi.com.

6 thoughts on “Optimisme tinggi pada sensor Fuji Super CCD EXR”

  1. sebenarnya 6mp sudah cukup asalkan format RAW
    saya punya F20(sensornya sama seperti F30/31fd)
    noisenya baru kelihatan mulai di iso 800 keatas
    tapi… ketajaman pada kamera ini kurang sekali (perbandingan 350D 18-55is)
    catatan buat fuji untuk kamera sakuya:
    1. perlu ada image stabilizer beneran(di lensa/menggoyang sensor bukan bohongan dengan menaikkan iso sehingga kecepatan rana naik)
    2. RAW (koreksi, perbaikan image bahkan interpolasi mp semakin mudah)
    3. ketajaman lensa fuji harus lebih baik dari sebelumnya.
    4. mode manual, av, dan s harus ada
    5. tinggalkan storage XD ganti dengan CF atau SD
    6. pertahankan / tingkatkan daya tahan baterai
    7. perbaiki shutterlag dan percepat pengoperasian(startup dll)
    8. range lensa mulai dengan 28mm(wide)
    9. tidak boleh lebih mahal dari 3 juta rupiah berapapun kurs dolar nantinya…. he he he…

    terimakasih…-salam-

Comments are closed.