Новый видеочип: в 50 раз экономичнее

Новый чип для видеокамер, созданный специалистами Рочестерского университета, обладает высокими параметрами, и главным образом чрезвычайно низким энергопотреблением.
Появление видеокамер раз��ером с пуговицу, могущих трудиться годы без перезарядки, становится реальностью Уже в наши дни.

в Рочестерском университете раз��аботан чип для видеокамер, потребляющий в 50 раз меньше энергии, чем лучшие существующие образцы. Кроме впечатляюще низкого энергопотребления, качество получаемых с его помощью изображений существенно выше, чем у существующих аналогов.

Группа из профессоров Марка Боко (Mark Bocko) и Зелько Игнатовича (Zeljko Ignjatovic) раз��аботала прототип чипа, способного попиксельно оцифровывать изображение и сжимать его намного Более простыми, чем существующие, алгоритмами.

" Обе технологии совместно или каждая сама по себе способны сильно минимизировать энергозатраты, нужные для получения изображения, - говорит проф. Боко.- Одна из них является дальнейшим усовершенствованием существующих, другая - революционна и основывается на принципиально новом подходе к получению изображения ".

Первая технология предполагает раз��аботку отдельного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для каждого пикселя CMOS-матрицы. Новая конструкция АЦП позволила обойтись всего тремя транзисторами в расчете на пиксель. Уже первые эксперименты показали, что чип дает возможность оцифровывать видео со скоростью 30 кадров в секунду, потребляя при этом всего 0, 88 нВт на пиксель - Это в 50 раз меньше, чем у лучших из производимых сейчас аналогов. Динамический диапазон чипа из Рочестера на два порядка превышает такой же показатель у лучших из ныне выпускаемых чипов.

в традиционных детекторах падающий на матрицу свет регистрируется массивом светодиодов. Вырабатываемые ими сигналы усиливаются с помощью транзисторов и передаются на АЦП, расположенный вне самой светочувствительной матрицы. Конструкции, где преобразование аналогового сигнала в цифровой осуществляется конкретно на каждом пикселе, не новы. Однако для этого требуются транзисторные схемы с весьма высокими и однородными характеристиками, которые занимают большую часть площади пикселя, соответственно уменьшая его светочувствительную область. Новая конструкция, предложенная учеными из Рочестера, лишена этого недостатка - из-за применению современных технологий раз��еры транзисторов получилось минимизировать, не ухудшив при этом параметры аппарата. Более того - уменьшение раз��еров элементной базы открыло возможность увеличения частоты кадров.

Согласно имеющейся информации, конструкция нового чипа получилась схемотехнически элегантной из-за примененному в ней оригинальному принципу. Элемент обычного детектора представляет собой светодиод, потенциал на котором уменьшается под действием падающего на него света. Потом оставшийся на светодиоде заряд " снимается " транзистором, усиливается, после чего светодиод " перезаряжается " снова. В Конструкции Боко и Игнатовича заряд, оставшийся на светодиоде, определяется в отношении порогового значения ( " 0 " или " 1 " ), и с элемента выводится лишь Этот результирующий бит. Если результат измерения равен " 1 ", заряд поступает обратно на светодиод, по факту перезаряжая его. Этот прием позволил изобретателям существенно уменьшить энергопотребление прибора. Однако настоящей " изюминкой " явилась вторая идея, реализованная в революционном приборе.

Обычный детектор представляет собой матрицу из однородно распределенных по ее поверхности пикселей. Боко и Игнатович сделали предложение раз��ещать пиксели неоднородно - так, чтобы пространственный характер их распределения способствовал бы уменьшению объема математических операций, нужных для первичного сжатия изображения. В этом они достигли впечатляющих успехов - объем операций уменьшился пятикратно. Это также ведет к уменьшению энергопотребления прибора .