Sony’s camerasensor neemt beelden aan 1.000 frames per seconde

Sony heeft een nieuwe camerasensor aangekondigd voor smartphones die alle bestaande records verbreekt. De sensor is opgebouwd uit drie lagen, waardoor het video’s kan maken aan maar liefst 1.000 frames per seconde, terwijl nog steeds een resolutie van 1.920 bij 1.080 pixels wordt gehaald. Ter vergelijking: De iPhone 6 haalt een framerate van 240 fps bij een lagere resolutie van 720p, wat een verdubbeling in framerate is ten opzichte van de oudere iPhone 5S. Beide toestellen komen nog niet in de buurt van de specificaties van Sony’s nieuwe sensor.

Dynamic random-access memory

Om tot deze indrukwekkende resultaten te komen, heeft Sony een extra verwerkingslaag in zijn sensor gestopt. Normaal gezien bestaan camerasensoren slechts uit twee lagen, namelijk een CMOS-beeldsensor en een circuitlaag. Sony stopt tussen deze lagen nog een laag dynamic random-access memory. Dit type RAM wordt dynamisch genoemd omdat de opgeslagen lading in het geheugen weglekt, waardoor het periodiek moet worden uitgelezen en teruggeschreven. Aangezien de DRAM bij deze toepassing slechts een erg kort geheugen moet hebben, past het ideaal in de camerasensor van Sony.

Bovendien hebben DRAM-chips als extra voordeel dat er weinig componenten per bit nodig zijn. Iedere bitcel in het geheugen bestaat uit enkel een transistor en een condensator. De tegenhanger van DRAM, SRAM genaamd, heeft daarentegen zes transistoren per bit. In DRAM’s kan hierdoor meer informatie worden opgeslagen per oppervlakte-eenheid.

Snelle verwerking

Behalve DRAM heeft Sony eveneens extra circuits om het analoge videosignaal om te zetten in digitale informatie toegevoegd aan zijn chip. Bij klassieke camerasensoren wordt er gebruik gemaakt van een 2-tierconstructie. Om de verwerkingskracht van de chip te verbeteren, heeft Sony dit aantal opgedreven tot een 4-tierconstructie.

In samenwerking met de DRAM, waarin signalen tijdelijk worden opgeslagen, kan het circuit de data sneller verwerken. Hierdoor kan de camerasensor een stilstaand beeld van 19,3 miljoen pixels in 1/120 van een seconde inlezen. Volgens Sony is dit vier keer sneller dan wat de IMX318-sensor haalde, welke een jaar geleden werd gelanceerd.

Voordelen

De hogere verwerkingssnelheid van de camerasensor heeft als voordeel dat vervorming in foto’s van bewegende voorwerpen drastisch zal verminderen. Sony toont dit aan met een foto van een bewegende modeltrein. Wanneer de foto aan 1/30 seconde wordt gemaakt, zie je dat het lijkt dat de trein scheef is. Dit is met name duidelijk te zien aan de voorkant en de cijfers op het treinstel. Wanneer de foto wordt genomen aan 1/120 van een seconde zijn de cijfers wel recht en zie je dat de locomotief een rechte voorkant heeft.

De hoge framerate zorgt er dan weer voor dat je video’s in slow-motion kan afspelen. Je neemt de beelden op aan 1.000 fps, waarna de data wordt gestockeerd in de DRAM. Van het geheugen zal de informatie naar een externe beeldverwerkingsprocessor worden gebracht, waar ervoor wordt gezorgd dat je levendige beelden krijgt. Deze beelden kan je nadien aan een lagere framerate afspelen, met indrukwekkende slow-motion video tot gevolg.

Sony Xperia

Bij de aankondiging van de nieuwe camerasensor heeft Sony niet meegedeeld welke smartphones de sensor zullen krijgen. Apple gebruikt al jaren sensoren van Sony en staat waarschijnlijk te springen om het nieuwste exemplaar van het bedrijf in handen te krijgen. Ook Sony’s Xperia’s zouden echter voorzien kunnen worden van de indrukwekkende sensor. Hoogstwaarschijnlijk leren we tijdens het Mobile World Conference eind deze maand meer.