De 'klassieke' sensorconstructie gaat uit van vierkante veldjes waarin een lichtgevoelig elementje zit. Deze elementjes hebben geen vierkante vorm, dat is ook niet interessant, dat puntje, of het nu groot is of klein, is representatief voor de kleur van het vierkantje dat als 'pixel' wordt aangeduid.
Ruis en kleurvergrauwing
Iedere ouderwetse lithograaf kon je vertellen dat er kleurvergrauwing ontstaat bij een beeldopbouw met gelijke punten. Dit wordt door het Bayerpatroon in de hand gewerkt. Het effect is duidelijk zichtbaar wanneer je probeert het aantal zwarte stippen te tellen op de kruispunten van de illustratie hiernaast. (Alle afbeeldingen zijn te vergroten door aanklikken.)
Grotere sensoren hebben in principe ook last van meer ruis, dit wordt veroorzaakt door de hogere elektrische stromen door de sensor. En natuurlijk is er warmteontwikkeling, die nadelig uitwerkt op, de beeldkwaliteit. De grote professionele sensoren worden niet zelden gekoeld.
De onzin van het aantal pixels bezien vanuit de sensorgrootte
In feite is de sensorgrootte a priori niet verantwoordelijk voor de beeldkwaliteit. De meeste mensen denken klaarblijkelijk nog in film, hoe groter hoe beter want hoe minder korrels per millimeter. Tegenwoordig is de gangbare opvatting 'hoe meer pixels hoe beter'. In principe is het aantal pixels niet maatgevend voor de grootte van een vergroting. 8 Megapixel is in principe voldoende voor A4 en voor een billboard. Het is ook logisch, de optimale beschouwingsafstand van een foto is recht evenredig met de beelddiagonaal. Wanneer er van een bestand een A5 en een A4 worden gemaakt bekijk je de laatste vanaf een grotere afstand. Bij een billboard ga je helemaal ver achteruit. Hierdoor is het theoretische pixeltje in alle drie gevallen even groot op het netvlies van het oog. Gelukkig lijkt zo onderhand hier en daar het gezonde verstand te zegevieren.
Kleuter leert lopen
Het werd voor logisch aangenomen dat de pixels in de sensor in een bayerpatroon zijn gerangschikt. De drie hoofdkleuren worden over vier pixels verdeeld. Omdat het menselijk oog een verhoogde kleurgevoeligheid heeft voor groen werd er gekozen voor één roodgevoelige, één blauwgevoelige en twee groengevoelige pixels. Via een ingewikkeld algoritme worden dan de vier waarden omgerekend naar een signaal met drie kleuren.
De Super CCD had nog een andere speciale voorziening. Er werden tussen de normaal gevoelige pixels ook twee lichtwaarden (stops) minder gevoelige pixels geplaatst. Deze namen dan de functies van de 'normale' pixels over wanneer de kleurkanalen door overbelichting werden 'uitgeblazen. Hierdoor ontstond er een aanzienlijk hoger dynamisch bereik, een verruiming van 2 stops, met goede doortekening in de schaduwen én in de hoge lichten. Dit is handmatig, maar ook automatisch in te stellen.
Foveon en Dalsa
Bij de Foveon-chip kunnen de pixels niet op dezelfde manier geteld worden als bij de conventionele enkellaagssensor. Elke pixel bevat immers drie sensoren, terwijl bij een conventionele sensor elke pixel maar een enkele sensor bevat die ofwel voor rood, groen of blauw gevoelig is en waarbij de uiteindelijke RGB-waarde door interpolatie wordt bepaald. Net zoals bij de Super CCD kunnen beide systemen niet goed vergeleken worden, zoals in de "Megapixelrace" om marketingredenen de deelpixels apart worden geteld, een van de trucs waarmee consument en vakman rechtstreeks worden bedot. Een 14 MP Foveon sensor van (2652 x 1768 x 3 lagen) pixels levert een foto van 4,8 Megapixels op maar wordt als 14 MP op de markt gebracht. Hoe de beeldkwaliteit zich rekenkundig verhoudt tot de beeldkwaliteit van conventionele sensoren is daarom nog steeds een onderwerp van discussie.
De Dalsachip, zoals gebruikt in de Mamiya ZD heeft ook een bijzondere constructie. Deze bestaat uit twee lagen pixels met een sperlaag er tussen. Valt er te veel licht op de sensor zodat overbelichting ontstaat, dan gaat de sperlaag open. Dit doet denken aan de Super CCD, de invulling is alleen anders. De pixels op de chip zijn gerangschikt in het Bayerpatroon.
X-Pro1 en X-Trans CMOS sensor
Dit zou niet de eerste keer zijn dat Fuji de wereld wakker poogde te schudden. De X-Trans CMOS sensor, die in de X-Pro1 wordt aangetroffen maakt gebruik van een onregelmatig RGB-patroon om moiré te elimineren, zodat de noodzaak van een anti - aliasing filter niet meer aan de orde is.
Knop omzetten
Een ander kenmerk van het kruipend kleuterdom van de sensorfabrikanten is de aanname dat iedere pixel even groot moet zijn. De Fujifilm technici, kennelijk niet gehinderd door de gebruikelijke mentale beperkingen, kwamen op het idee dat deze aanname niet vanzelfsprekend is. Tenslotte zijn de korrels in de films ook niet even groot. Dus werd er een andere sensor ontworpen, die RGBW (Rood-Groen-Blauw-Wit) weergeeft en die grotere pixels voor witte en groene frequenties gebruikt.
Het basisidee lijkt te zijn dat de sensor werd geconstrueerd met de hogere gevoeligheid van het menselijk oog voor groen en wit in gedachten. Dit komt tot uiting komt in het sensor patroon. Het resultaat zou een vermindering van ruis en een betere kleurweergave zijn. Of voor de techies onder ons, je ruilt extra kleurruis in tegen een mindere luminantieruis.
Uiteraard, het gaat bij de RGBW sensor gewoon om een patent, dus er is geen zekerheid of en wanneer dit gebruikt gaat worden voor de productie van een nieuwe generatie sensoren. Of wellicht is het een tussenstap in de ontwikkeling van een geheel andere sensor dan wij gewend zijn. Bovendien, de productie moet ook haalbaar en rendabel zijn. Maar Fujifilm investeert niet voor niets in ontwikkeling. Wij moeten ons dus maar gewoon blij laten verrassen. Zelf stel ik de aanschaf van de X-Pro1, die hoog op mijn prioriteitenlijstje staat, nog maar even uit.