ITtranslate

Немецкая компания Wingcopter подписала соглашение на поставку 12 000 дронов для доставки грузов в 49 африканских странах к югу от Сахары. Проект будет реализован в течение ближайших 5 лет и обещает стать крупнейшим коммерческим применением беспилотников в мире.

В Африке недостаточная инфраструктура является препятствием для экономического развития в целом, и здравоохранения в частности. Парк дронов будет доставлять товары, а также лекарства, лабораторные образцы и вакцины в отдаленные регионы континента.

Доставка грузов будет осуществляться дроном модели Wingcopter 198, который может взлетать и садиться вертикально, как мультикоптер, но в горизонтальном полете использует традиционную аэродинамическую схему самолета, что позволяет ему летать на большие расстояния.

Приводим технические данные беспилотника, относящегося к интенсивно развиваемому классу eVTOL (electric vertical take-off and landing — электрические летательные аппараты с вертикальным взлетом и посадкой).

Wingcopter 198 — машина с размахом крыльев 198 см, что дало название модели, способна перевозить грузы на расстояние от 75 км до 110 км в зависимости от нагрузки и развивает крейсерскую скорость 100 км/ч (при 144 км/ч — максимальной). Дрон может поднять груз до 6 кг, объемом до 57 литров, либо 5 кг в двух или трех контейнерах, используемых в попутных рейсах. Доставка может осуществляться без приземления аппарата — в точках выгрузки он зависает и опускает контейнеры на землю посредством 3-метрового троса.

Два вида подвесных контейнеров для доставки грузов

Конструкция дрона имеет 8 пропеллеров: 4 винта предназначены только для вертикального взлета и посадки и фиксируются во время основной части полета. Два передних винта отклоняются на 90 градусов для создания горизонтальной тяги. Позади них находятся также два отклоняемых винта, лопасти которых дополнительно складываются, с тем, чтобы не мешать воздушному потоку от передних пропеллеров.

Беспилотник может подниматься на высоту до 5 км и осуществлять полеты при скорости ветра до 15 м/с, с порывами до 20 м/с, в том числе и в дождь (но не грозу) при температуре воздуха от 0 до 45 градусов Цельсия. Телеметрия передается по сотовой связи 3G/4G/5G или по спутниковой системе IRIDIUM. В аппарат встроены несколько видеокамер, лидар и бортовой компьютер, который оценивает риски столкновения с препятствиями и подает команды для маневрирования и уклонения. Два литий-ионных аккумулятора емкостью 814 ватт-часов приспособлены для быстрой замены, осуществляемой в один клик. На одной зарядке дрон может находиться в горизонтальном полете до 90 минут или зависать на 15 минут.

Дроны предназначены для полностью автономной работы, но в качестве альтернативы, оператор может пилотировать и мониторить до 10 аппаратов одновременно. Все жизненно важные системы беспилотника зарезервированы и спроектированы с избыточной архитектурой.

Летательный аппарат получил одобрение федерального управление гражданской авиации США (FAA) по критериям летной годности и после сертификации типа сможет летать по обычным маршрутам через регламентированное воздушное пространство и над населенными пунктами.

Поясняющее видео.

Источники:

- Wingcopter

- New Atlas

Материал подготовлен дата-центром и веб-студией ITSOFT.

Корпорация Intel в конце этого года планирует поднять цены на большую часть своей полупроводниковой продукции. Пойти на этот шаг ее вынудил рост затрат в цепочке поставок. Инфляция затронет серверные и сетевые процессоры, чипы Wi-Fi модулей и средств связи, а также широкий спектр потребительских продуктов.

Биржа Nikkei первой сообщила об увеличении цен, которое впоследствии подтвердила и сама компания. Ссылаясь на свои источники, Nikkei Asia предполагает, что повышение цен может варьироваться от нескольких процентов до 10 и даже 20%.

Ценовые подвижки Intel происходят на фоне всплеска инфляции, как в США, так и во всем мире. В Соединенных Штатах, например, потребительские цены в июне выросли на 9%, что является 40-летним рекордом.

Азиатский аналог Intel — Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) — крупнейший в мире контрактный производитель микросхем заявил, что с 2023 года также поднимет свои цены. О повышении стоимости своей продукции говорит и китайский производитель Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC).

Поставщики сырья и материалов для чипов, такие как Shin-Etsu Chemical, Sumco, Showa Denko и GlobalWafers заявили клиентам, что увеличат цены на 20 и даже более процентов.

Ожидается также, что в течение некоторого времени по-прежнему будет наблюдаться нехватка процессоров для серверов, устанавливаемых в ЦОДах и корпоративных серверных. Такой тип процессоров пользуется большим спросом и требуют самых передовых технологических разработок.

На этом фоне клиенты Intel, такие как Samsung, Acer и Asustek, сократили заказы от производителей чипов, опасаясь глобального экономического спада. Причем потенциальное падение спроса и рост цен происходит как раз в тот момент, когда Intel пытается построить собственный полупроводниковый бизнес, разрабатывая чипы не для себя, а для сторонних заказчиков. Компания надеется построить крупнейший в мире завод по производству полупроводников в штате Огайо, но отложила закладку фундамента из-за того, что ожидаемые государственные субсидии пока еще не материализовались. Компания надеется профинансировать строительство за счет IPO дочерней компании Mobileye, но и это пошло не по плану — израильское подразделение данной компании отложило дебют на фондовом бирже на неопределенный срок до стабилизации рынка.

Комментарий дата-центра ITSOFT. Производитель Intel доминирует в нише процессоров для серверов. Клиенты хорошо знают процессоры Xeon Scalable второго и третьего поколения серий Silver и Gold, разработанные специально для ЦОДов. Эти чипы обладают встроенными функциями искусственного интеллекта и оптимизированы для выполнения облачных и сетевых задач. Повышение цен на эти и другие продукты, безусловно, никого не будут радовать, тем более, что на российском рынке существуют и логистические проблемы, с которыми многие столкнулись в марте этого года. В тот период пришлось налаживать новые каналы поставок на локальном рынке (напомним, что сейчас Intel остановила свою деятельность в России). Теперь проблема уже глобальная, но мы надеемся, что производитель компенсирует повышение цен увеличением производительности чипов и выпуском новых продуктов. По крайней мере под руководством генерального директора Пэта Гелсингера (Pat Gelsinger) Intel взяла на себя обязательство значительно увеличить свои капиталовложения и вывести их на уровень в десятки миллиардов долларов.

Источники

- DCD

- Nikkei

- Barrons

В отрасли наблюдается странная тенденция. Центры обработки данных, которые обычно считаются тихими и чистыми соседями, обеспечивающими экономический бум в сельских районах, встречают негатив. Подобная реакция имеет обобщенное название NIMBY (not in my back yard) — “только не у меня на заднем дворе”, обычно присущее торговым центрам и приютам для бездомных. Тему раскрывает Шэрон Фишер (Sharon Fisher) в журнале Data Center Knowledge.

Вот лишь несколько недавних примеров:

- Амстердам: Запланированное строительство центра обработки данных компании Facebook Meta было отменено из-за экологических соображений;

- Вирджиния: В этом штате самая высокая плотность ЦОдов в США, жители округов Лаудон, Принс-Уильям и Калпепер отклоняют предложения из-за экологических проблем, а также близости к историческим местам;

- Коннектикут: Штат принял закон о предоставлении дата-центрам налоговых льгот, призванных стимулировать их размещение, но такие города, как Гротон, отвергают предложения на их размещение;

- Аризона: Рассматривается возможность введения моратория на строительство центров обработки данных из-за нанесения вреда природе и шума;

- Нидерланды: Голландские фермеры выступили против возведения нового дата-центра Microsoft;

- Люксембург: Жители не хотят допустить строительство дата-центра Google, в результате столкнувшись с рядом препятствий проект стоимостью 1 млрд евро продвигается с «большим скрипом».

Что вызывает недовольство?

Участники кампании против центров обработки данных, некоторые из которых, как это ни странно звучит, используют Facebook для организации протестов против ЦОДов Meta, говорят, что у них нет проблем с концепцией центров обработки данных, а только с их расположением.

“Я вообще не возражаю против центров обработки данных, — говорит Карен Шихан, директор Коалиции в защиту округа Принс-Уильям – Мы все используем данные, любим наши телефоны, любим выходить в интернет. Но мы должны быть честными и заявить о влиянии, которое они оказывают”.

В Северной Вирджинии есть район площадью более 40 квадратных километров, предназначенный для размещения центров обработки данных, и он не заполнен. ИТ-компании пытаются размещать ЦОДы за пределами этого района, потому что в других местах земля дешевле. Земля в промзоне стоит более 400 тыс. долларов за гектар и 10 тыс. долларов за гектар в сельской местности, где граждане собственно и протестуют. Коалиция также обеспокоена и тем, что местные жители вынуждены платить за инфраструктуру, необходимую для центров обработки данных.

Что центры обработки данных делают для реагирования

В ответ центры обработки данных более тесно сотрудничают с сообществами, публикуя информацию о том, как они поддерживают регион. Например, в округе Лаудон дата-центры дают тысячи рабочих мест, а также полмиллиарда долларов местных налоговых поступлений только за последний год.

После того как у застройщиков появится площадка, им необходимо создать общественную коалицию с тем, чтобы помочь процессу утверждения. Дата-центры должны знать о демографии сообщества и соответствующим образом продвигать свои предложения. Например, богатые сообщества будут больше озабочены сохранением открытых пространств и проблемами шума. С этой точки зрения их необязательно будут убеждать разговоры о высокооплачиваемых технических должностях. А вот в отношении шумового загрязнения — проблемы, которая становится все более актуальной, операторы ЦОДов должны рассмотреть вопрос, что они могут предложить для снижения шума: как вариант, применение систем жидкостного, а не воздушного охлаждения.

Главная проблема заключается в том, что индустрия центров обработки данных недостаточно открыта, она нуждается в образовательных программах и пропаганде. Закрытость индустрии из соображений безопасности не удивительна. Она не делает много рекламы, не размещает вывески, не делает экскурсии для заинтересованных сторон. И как закрытая отрасль она вызывает много вопросов. Что происходит за этими стенами? Какие воздействия существуют? Что мы не знаем?

Однако сейчас есть определенные подвижки. Например, некоторые центры обработки данных теперь размещают вывески и логотипы там, где их раньше не было, и проводят экскурсии от школьников до пожилых людей и политиков с тем, чтобы они могли увидеть, что происходит внутри.

Встреча со студентами также помогает решить задачу набора персонала. В округе были центры обработки данных, которые изо всех сил пытались заполнить вакансии. В то же время студенты каждый день проезжая на автобусе мимо ЦОДов думали, что это пустые здания, в которых нет сотрудников. В местных колледжах студенты могли бы получить сертификат инженера дата-центра с хорошими условиями оплаты труда и перспективами карьерного роста. Да и жителям будет гораздо проще смотреть на здания, зная, что в них работают их соседи.

Дата-центры совершенно верно уделят время и силы на благотворительную деятельность. В прошлом году в округе Лаудон была проведена акция вакцинации от COVID-19 и каждый центр обработки данных спонсировал грузовик с едой, который доставил более 700 обедов в течение недели. Основная проблема заключается в том, чтобы спонсорские акции не были разовыми.

Важно понимать, что отзывы сообщества являются частью процесса работы дата-центров. В качестве положительного примера, Коалиция центров обработки данных округа, в которую входит 19 членов, утвердила почти 1 миллион квадратных метров площадей и получила отказ лишь в строительстве одного объекта.

Комментарий дата-центра ITSOFT. В настоящее время стоит задача дать реальное представление о работе центров обработки данных и развеять некоторые мифы, например, таких, как облучение местности ионизирующим излучением от электрического и телекоммуникационного оборудования. В то же время требуется правдиво рассказать и о минусах, т.е. о достаточно серьезном энергопотреблении серверами, СХД и иным оборудованием, а также системами охлаждения ЦОДов. Дата-центры потребляют около 1% мировой выработки электроэнергии и соответственно косвенно загрязняют окружающую среду.

Необходимо рассказать и об усилиях дата-центров, направленных на снижение так называемого углеродного следа и переход на потребление от возобновляемых источников электроэнергии. Многие дата-центры уже применяют технологии зеленой энергетики: солнечные и ветровые электростанции. Помимо этого дата-центры стараются оптимизировать энергопотребление с помощью методик на базе искусственного интеллекта.

До ковидных ограничений центры обработки данных организовывали экскурсии на свои объекты. Посещение машинных залов сейчас ограничено, потому задача СМИ, да и самих дата-центров восполнить этот пробел и правдиво рассказать о себе, пояснить, почему например ЦОДы, оказывающие услуги colocation должны быть рядом со своими клиентами, почему объекты, где происходит хранение и обработка данных должны быть приближены к местам генерации этих данных, иначе говоря к мегаполисам.

Конкурс фотографий BigPicture подвел итоги этого года и представил победителей в нескольких номинациях. Эти снимки не только хороши сами по себе, но и помогают людям глубже узнать законы дикой природы и популяризировать идею сохранения окружающей среды. Предлагаем ознакомиться с редкими кадрами и краткими рассказами о пойманных моментах.

На заглавном фото вы видите атлантического групер-голиафа, которого запечатлел фотограф-эколог Tom Shlesinger, что помогло победить ему в номинации “Водная жизнь”. Каждый год груперы собираются на нерест у восточного побережья Флориды. Темными ночами самцы размером с холодильник издают низкочастотные гулкие звуки, сокращая свои плавательные пузыри, призывая других морских окуней-великанов также собираться вокруг затонувших кораблей или скалистых рифов. Пятьдесят лет назад на зов могли откликнуться более сотни рыб. Но к 1990 году этот малоподвижный вид был почти полностью истреблен, а брачные скопления часто сокращались до горстки особей. В том же году груперы-голиафы были защищены федеральными запретами на ловлю рыбы и популяция постепенно начала восстанавливаться.

Фото победителя Гран-при конкурса — Karine Aigner, научного сотрудника международной лиги фотографов-экологов. На снимке редкий момент — кактусовые пчелы сбиваются в клубок для спаривания, где каждый самец стремится стать компаньоном самки. Соотношение полов у этого вида крайне неравномерно: когда появляются одинокие самки, десятки патрулирующих самцов находят ее за считанные секунды, образуя гудящий, крутящийся «брачный шар». Примерно через 20 бурных секунд клубок пчел рассеивается и самка улетает. Эти пчелы считаются одиночными видами, поскольку строят индивидуальные гнезда, а не живут в улье, т.е. они живут без иерархической структуры своих коллективных собратьев, которых мы хорошо знаем.

Победитель в номинации “Наземная природа” — Bence Mate, венгерский фотограф, разрабатывает специальные укрытия, позволяющие не беспокоить обитателей дикой природы. Когда-то бобры были широко распространены в Европе и Азии, но в 1800-х годах охота на крупных грызунов их почти полностью уничтожила. В Венгрии последний бобр был убит в 1865 году. Судьба вида начала меняться в 1922 году, когда Швеция приступила к реинтродукции. Со временем их примеру последовали более 20 европейских стран. Вернувшись на евразийский ландшафт и построив плотины, животные увеличили запасы воды, уменьшили ущерб от пожаров и создали водно-болотные угодья, фильтрующие сельскохозяйственные источники загрязнения. Также увеличилось и биоразнообразие: в местах обитания бобров замечено больше других видов фауны, чем в соседних районах.

Финалист в номинации “Водная жизнь” фотограф-самоучка — David Slater.

Калифорнийские морские львы — знаковые представители экосистемы залива Монтерей. На снимке мертвый морской лев нашел свое последнее пристанище на морском дне и множество морских звезд облепили его тело. Рецепторы на лучах звезд помогают им улавливать запах разлагающейся плоти и ползти в ее направлении. И хотя они не двигаются быстро, замедленная съемка показала ожесточенную борьбу, которая завязалась, когда падальщики, толкая друг друга, стали бороться за место на туше, как будто они участвовали в замедленном поединке. Морские звезды прикрепляясь к добыче выделяют ферменты для переваривания ее плоти. По нашим временным меркам это медленный процесс, который может длиться от нескольких часов до нескольких дней.

Финалист в номинации “Наземная природа” — Jose Grandio со снимком “Игра горностая”. В предрассветные часы холодным зимним утром во французских Альпах горностай вылез из норы и устроил захватывающее шоу. Ученые называют такое поведение танцем, хотя их мнения разделились относительно того, что толкает животное на прыжки и повороты. Иногда танцы исполняются перед кроликом или крупной птицей, для того, чтобы сбить с толку и отвлечь потенциальную добычу. В других случаях танец кажется просто выражением хорошего настроения. Третья гипотеза состоит в том, что танцы на самом деле являются непроизвольной реакцией на заражение, поскольку известно, что горностаи являются хозяевами черепных паразитических червей.

Финалист номинации «Водная жизнь» ‍Tony Wu запечатлел, если так можно сказать интимный момент — нерест морской звезды. Морские беспозвоночные обоих полов в относительно короткий период выпускают в толщу воды большое количество сперматозоидов и яиц. С тем, чтобы увеличить шансы на оплодотворение гамет, животные синхронизируют свои усилия с соседними представителями своего вида, анализируя температуру, свет и лунные циклы. И пока гаметы уплывали вдаль мелководной бухты фотограф размышлял вечном стремлении этого вида к бессмертию и о том, что несмотря на внешние различия, мы по сути все одинаковы.

Предлагаем также посмотреть работы финалистов прошлых лет.

Конкурсные снимки подчеркивают биологическое разнообразие Земли и косвенно сигнализируют об угрозах, с которыми сталкивается наша планета. А каждая фотография в отдельности по-своему подвигает зрителей к защите и сохранению жизни на Земле.

Источники:

- Сайт BigPicture

- Портал New Atlas

- Журнал Biographic

Материал подготовлен дата-центром и веб-студией ITSOFT

Исследователи из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана и Саарского университета продемонстрировали квантовую запутанность двух атомов, разделенных волоконным кабелем длиной более 30 км. Это рекордное расстояние для такого рода связи и знаменует прорыв к быстрому и безопасному квантовому интернету.

Квантовая запутанность — явление, при котором две частицы могут стать неразрывно связанными настолько, что изучение одной может дать данные о состоянии другой. Еще более странно, что изменение параметров в одной частице мгновенно изменит ее партнера, независимо от того, как далеко находятся они друг от друга. Это приводит к шокирующему выводу о том, что информация «телепортируется» быстрее скорости света — идея, которая была слишком велика даже для Эйнштейна.

Несмотря на кажущуюся невозможность, квантовая запутанность постоянно подтверждалась в экспериментах на протяжении десятилетий — ученые использовали ее причудливую природу для быстрой передачи данных на большие расстояния. А в новом эксперименте исследователи побили рекорд расстояния для квантовой запутанности.

Для будущих сценариев квантовой связи жизненно важно, чтобы узлы связи, использующие долгоживущую квантовую память обеспечивали четко определенный сигнал. До сих пор это ограничивалось длиной волокна 1,7 км. Но недавно команда ученых добилась большого прогресса. В экспериментах были взяты радиоактивные изотопы рубидия-87, которые помещались в оптические дипольные ловушки в двух разных узлах зданий, отстоящих друг от друга на 400 м. Расстояние искусственно наращивалось оптоволоконным кабелем до 32,4 км за счет последовательно соединенных 700-метровых бобин.

Эксперимент начинался с запутывания спинового состояния атома с поляризацией фотона в каждом узле. Оба атома синхронно возбуждались (накачивались) лазерным импульсом, после чего они спонтанно возвращаются в свое основное состояние, испуская каждый по фотону. Из-за сохранения углового момента спин атома был связан с поляризацией излучаемого им фотона. Таким образом создавалась запутанность свет-материя или атомно-фотонная запутанность. Далее одиночные фотоны, излучаемые на длине волны 780 нм с помощью объективов собирались и передавались по одномодовым волокнам к квантовым преобразователям частоты. Там в волноводе из ниобата лития они преобразовывались в уже телекоммуникационную длину волны 1517 нм, причем сохранением поляризационно-квантового состояния фотона.

После преобразованные фотоны направлялись на промежуточную станцию по оптоволоконным каналам длиной 16,5 км, где выполнялось измерение состояния Белла с тем, чтобы передать запутанность атомам. Затем атомы анализировались, с учетом задержки, соответствующей времени двусторонней связи со станцией.

Ключевым моментом серии экспериментов являлось то, что промежуточные фотоны были преобразованы — их длина волны была увеличена с тем, чтобы они могли передаваться по оптоволокну с меньшим затуханием. Напомним, что их естественная длина волны составляла 780 нм, а это означает, что они обычно теряются через несколько километров, поскольку 10-кратное затухание происходит уже на расстоянии в 2,5 км. Поэтому прежде, чем путешествие фотонов началось, команда прогнала их через преобразователь и увеличила длину волны до 1517 нм, что близко к 1550 нм — телекоммуникационному S-диапазону, обычно используемому для передачи данных по стандартному оптоволокну, о чем мы говорили чуть выше. В этом диапазоне передача света в оптических волокнах имеет наименьшие потери — преобразование частоты с сохранением поляризации, происходит с теми же десятикратными потерями, что на исходной длине волны, но на дистанции 50 км. Команда справилась с преобразованием с беспрецедентной эффективностью в 57%.

Исследование знаменует собой новый рекорд расстояния для запутывания двух атомов, которые могут функционировать, как узлы квантовой памяти при передаче данных по оптоволокну. Результаты ясно указывают на возможность перехода к крупномасштабным квантовым сетям и увеличению расстояния между узлами до десятков километров за счет использования эффективных квантовых преобразователей частоты.

Команда говорит, что это важный шаг на пути к реализации практического квантового интернета. Такие коммуникационные сети будут намного быстрее и безопаснее (защита от атак на физическом уровне), чем нынешние, и к тому же новые сети могут работать на базе существующей волоконно-оптической инфраструктуры. Исследование также может быть связано и со спутниковыми технологиями, которые ранее демонстрировали способность излучать и передавать запутанные фотоны на тысячи километров.

Источники:

- Статья Майкла Ирвинга на сайте New Atlas

- Журнал Nature

- Сайт университета LMU

Материал подготовлен дата-центром и веб-студией ITSOFT

Решили проанализировать данные ЕГРЮЛ и ЕГРИП. Сравним открытые и закрытые организации и ИП с 24.02.2022 с аналогичным периодом прошлого года.

Новые организации

SELECT COUNT(*) FROM org2 WHERE reg_date >= '2022-02-24';

94434

SELECT COUNT(*) FROM org2 WHERE reg_date >= '2021-02-24' AND reg_date<'2021-07-11';

127003

(94434-127003)/127003=-0.2564 — отрицательный рост на 25.64% или говоря по-русски количество вновь созданных организация сократилось на 25.64% по отношению к аналогичному периоду прошлого года.

Закрывшиеся организации

SELECT COUNT(*) FROM org2 WHERE end_date >= '2022-02-24';

103891

SELECT COUNT(*) FROM org2 WHERE end_date >= '2021-02-24' AND end_date<'2021-07-11';

76219

(103891-76219)/76219=0.3630 — положительный рост к прошлому году на 36.3% или же говоря по-русски в этом году закрылось на 36.3% больше организаций по отношению к аналогичному периоду прошлого года.

Открывшиеся индивидуальные предприниматели

SELECT COUNT(*) FROM person WHERE ogrnip!=0 AND reg_date >= '2022-02-24';

265197

SELECT COUNT(*) FROM person WHERE ogrnip!=0 AND reg_date >= '2021-02-24' AND reg_date<'2021-07-11';

263785

(265197-263785)/263785=0.0053 — рост на 0.53% Можно сказать, что без изменений.

Закрывшиеся индивидуальные предприниматели

SELECT COUNT(*) FROM person WHERE ogrnip!=0 AND end_date >= '2022-02-24';

207149

SELECT COUNT(*) FROM person WHERE ogrnip!=0 AND end_date >= '2021-02-24' AND end_date<'2021-07-11';

234548

(207149-234548)/234548=-0.1168 Меньше на 11.68% к прошлому году закрылось ИП. Количество закрывшихся ИП уменьшилось на 11.68% по отношению к аналогичному периоду прошлого года.

Хотите больше аналитики?

Пишите. Открыты вашим идеям.

Большинство современных цифровых камер для обработки света применяют матрицы, использующие технологию CMOS, но не все матрицы одинаково эффективны. Разобраться в ситуации предлагает Джим Фишер, корреспондент журнала PC Magazine, в котором размещен его обзор КМОП-датчиков, а также приведены их отличия от ПЗС-матриц и чипов Foveon.

Сердцем цифровой камеры является сенсор изображения. Сейчас мы наблюдаем развитие нескольких различных технологий, но в большинстве современных аппаратов используется та или иная версия Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, сокращенно CMOS (или КМОП — комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). КМОП-чипы имеют некоторые преимущества по сравнению с датчиками с зарядовой связью (ПЗС), распространенными на заре цифровой фотографии. К плюсам CMOS относятся улучшенная энергоэффективность и контроль нагрева, которые проложили путь для видео 4K (и выше) в камерах со сменными объективами.

Однако существует более одного типа CMOS-датчиков и если вы покупаете новую беззеркальную камеру, можете быть удивлены наличием различных архитектур и возможно не сразу поймете, почему камеры Stacked CMOS стоят намного дороже, чем базовые модели. Разберем, чем отличаются разные варианты CMOS.

Архитектурные различия

По большей части цифровые датчики построены на похожей концепции, даже если есть и различия в конструкции чипа. В имидж-сканере используются светочувствительные фотоэлементы и фильтр с повторяющимися узорами из красных, зеленых и синих квадратов, образующих цвет. В большинстве датчиков используется массив цветных фильтров (CFA) четыре-на-четыре, называемый Bayer CFA (в честь его создателя), но в некоторых моделях Fujifilm используется более сложный X-Trans CFA шесть-на-шесть.

Иллюстрация, показывающая разницу между массивами фильтров для получения цветных фотографий. Bayer CFA (слева) имеет простой повторяющийся рисунок 4х4, а Fujifilm X-Trans (справа) использует сетку 6х6.

Вы также можете столкнуться с датчиками Quad Bayer, типичными для смартфонов (а также экшн-камер и дронов) с огромным количеством пикселей. Эти сенсоры содержат большое количество пикселей (обычно 48 МП), но выдают изображения с более низким разрешением при помощи метода, называемого объединением пикселей. Эта функция пусть немного по-другому, но также внедряется в датчики камер со сменными объективами (ILC). Например, Leica M11 опирается на объединение пикселей для создания фотографий с разрешением 60MP, 36MP или 18MP.

Иллюстрация, показывающая объединение пикселей в более крупные группы.

КМОП-чипы отличаются от ПЗС-матриц предыдущего поколения несколькими важными параметрами. Например, КМОП-чипы считывают данные попиксельно в так называемом вращающемся электронном затворе, а не все сразу, как в ПЗС-матрицах. Но есть технические преимущества, которые заставили фотоиндустрию отказаться от ПЗС: CMOS-чипы поместили свой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на плату вместо того, чтобы выполнять его отдельным блоком. Единые чипы потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла, чем ПЗС-матрицы, что хорошо как для улучшения качества изображения при слабом освещении, так и для времени автономной работы.

CMOS, BSI CMOS и Stacked CMOS

Существует три основных типа КМОП-сенсоров. Базовый CMOS сегодня используется в камерах начального и среднего уровня, т.е. в моделях, которые получают новейшие функции через пару поколений после того, как они появились в моделях высокого класса.

Усовершенствованная конструкция с задней подсветкой — BSI CMOS, аналогична концепции обычных CMOS, но эти микросхемы располагают компоненты иначе. Фотоэлементы находятся дальше на кристалле, и скорость построчного считывания выше. Это изменение дает практические преимущества — BSI CMOS примерно на диафрагму лучше, если речь идет о шуме изображения. Это означает, что BSI CMOS дает столько же шума при ISO 12800, сколько аналогичный CMOS-чип при ISO 6400. Это также означает, что камеры APS-C и Micro Four Thirds с чипами BSI работают на равных с полнокадровыми CMOS-камерами. Это не жесткие правила, но хорошие ориентиры, которым нужно следовать.

Иллюстрация, показывающая разницу между датчиками CMOS, BSI CMOS и Stacked CMOS. (Приведенные иллюстрации от Bob Al-Greene)

Более высокая скорость считывания делает возможным применить полностью электронный затвор для моделей BSI CMOS, а также обеспечивает быструю реакцию автофокуса для наибольшей скорости серийной съемки с автофокусом. Fujifilm X-T3 была первой потребительской камерой, которая действительно использовала эти функции. Аппарат дебютировал с фокусировкой 20 кадров в секунду с полностью электронным затвором в 2018 году. Хотя вам по-прежнему нужно использовать механический затвор, чтобы надежно “заморозить” движущиеся объекты с большинством CMOS-камер BSI, но бесшумный электронный затвор пригодится для портретной съемки и других неподвижных объектов.

Стекированные (stacked) микросхемы CMOS продвигают концепцию BSI CMOS на шаг вперед. Они размещают компоненты в аналогичном расположении, но конструкция также объединяет процессор сигналов изображения и его сверхбыструю память DRAM в один и тот же кремний. Это делает скорость считывания еще выше. Первая массовая многослойная CMOS-камера, Sony A9 2019 года, произвела фурор, дав возможность фотографировать без перерыва — вы можете использовать ее для съемки фотографий со скоростью 20 кадров в секунду, не теряя из виду свою сцену.

Многослойный CMOS-датчик Nikon Z 9 считывает данные достаточно быстро и исключает необходимость в механическом затворе, что является настоящим достижением для камеры, предназначенной для фиксации движущихся объектов на месте.

Поскольку технология делает этот тип фотографии возможным, чипы Stacked CMOS стали стандартом де-факто для высококлассных ILC, которые профессионалы используют для фотографирования со стороны или пресс-ложи. Мы видели, как некоторые камеры достигают 30 кадров в секунду (Sony A1), а Nikon Z9 справляется с 11-мегапиксельными фотографиями со скоростью 120 кадров в секунду из-за многоярусного чипа и двух процессоров. Сверхбыстрое считывание и вычислительная мощность также улучшают автофокус. Стекированные чипы теперь превосходят датчики BSI CMOS по скорости фокусировки, точности и распознаванию объектов. Все это работает для того, чтобы гарантировать, что стекированные камеры не просто делают кучу фотографий подряд, а делают кучу фотографий в фокусе подряд.

Подводя итоги, можно сказать, что чипы CMOS являются основными для современных цифровых камер. Переход на модель с датчиком BSI CMOS повышает скорость считывания и улучшает качество изображения при слабом освещении. А многослойные, т.е. стекированные CMOS-чипы еще больше расширяют диапазон скоростей и сохраняют идеальный обзор объекта, пока камера формирует изображение.

Камеры CCD, Foveon, монохромные и полноспектральные

Ранее мы говорили о ПЗС-сенсорах. Эти чипы были стандартом для потребительских камер в нулевые, но в последующие годы уступили место CMOS. Правда у ПЗС всё еще есть сторонники, но, за исключением очень недорогих компактов, вы не видите этот сенсор в современных потребительских моделях.

Foveon — это еще один тип сенсора, который используется исключительно в камерах Sigma X3, Merrill и Quattro. Чипы Foveon по-разному записывают цвет с помощью трех светочувствительных слоев, а не массива цветовых фильтров. Положительным моментом является то, что этим камерам не нужно выполнять интерполяцию для заполнения отсутствующих цветов, что означает, что они могут захватывать гораздо больше деталей, чем датчик Байера с аналогичным количеством пикселей. Но есть и недостатки: приложения для обработки Raw не поддерживают файлы от многих камер Foveon, а фотографии показывают очень сильный шум при средних значениях ISO. Сегодня на рынке представлена только одна модель Foveon — Sigma dp Quattro.

Гараж сфотографирован сенсорной камерой Foveon. Камера Sigma DP2 Merrill, которая использовалась для этой фотографии, улавливает цвета с помощью трехслойного датчика Foveon.

В специальных камерах, таких как Leica M10 Monochrom, отсутствует массив цветных фильтров с тем, чтобы запечатлеть мир только в черно-белом цвете.

Черно-белая фотография, сделанная с помощью Leica M10 Monochrom. Фото в зеркале с помощью M10M и послевоенного объектива Elmar 5cm F3.5. (Здесь и выше фото Джима Фишера)

Монохромные камеры — еще один вариант. Leica предлагает несколько специальных опций, которые отказываются от массива цветных фильтров и снимают исключительно черно-белые изображения. M10 Monochrom и Q2 Monochrom мучительно дороги, но специалисты по монохромной печати могут счесть, что они того стоят. Эти камеры демонстрируют преимущество в деталях, как и чипы Foveon, но превосходят параметры цветных снимков при высоких значениях ISO — отключение фильтра Байера почти удваивает количество света, попадающего на матрицу.

Инфракрасные камеры полного спектра вы не найдете на полке местного магазина, но они существуют. Бытовые камеры имеют фильтр над сенсором, который отсекает невидимый свет. Но такие компании, как KolariVision и MaxMax может удалить этот фильтр или продать вам предварительно переделанную камеру, которая может видеть инфракрасные и ультрафиолетовые волны. Пейзажисты любят использовать эти датчики, чтобы снимать сюрреалистичные, инопланетные сцены прямо на Земле.

Инфракрасный снимок дерева. (Фото: Getty / Justin Reznick Photography)

Камеры, преобразованные для работы в инфракрасном, ультрафиолетовом или полном спектре изображений, захватывают световые волны с длинами волн, в т.ч. невидимыми для глаз.

Заглядывая вперед, Sony Semiconductor Solutions Group разрабатывает многослойную CMOS чип следующего поколения, который изменяет расположение встроенных транзисторов и обещает лучший динамический диапазон и более низкий уровень шума ISO, чем в моделях текущего поколения. Объявление о разработке было сделано в конце 2021 года, но мы рассчитываем подождать несколько лет, прежде чем эта технология появится в камере, которую смогут купить простые смертные.

Panasonic также разрабатывает датчик нового типа. Объявленный еще в 2018 году, компания работает над тем, что она называет органическим датчиком, который использует органическую фотопроводящую пленку (Organic Photoconductive Film — OPF) вместо отдельных пикселей для сбора света.

Теперь вы знаете о сенсорах больше и сможете подобрать для себя лучшую из беззеркальных и полнокадровых камер со сменным объективом.

Материал подготовлен дата-центром и веб-студией ITSOFT