Recientemente dos científicos de la Universidad Estadounidense de Rochester (Mark Bocko y Zeljko Ignjatovic) han presentado un nuevo diseño de sensor capaz de consumir tan sólo una fracción de la energía utilizada por los CMOS y CDDs convencionales. Esto permitiría, en principio, fabricar cámaras extremadamente pequeñas y que pudieran funcionar durante años o meses ininterrumpidamente. Por otra parte, junto con el nuevo sensor los científicos han creado un nuevo algoritmo de proceso de imágenes que posibilita comprimir la información captada de una forma mucho más eficiente que la actual y además utilizando mucho menos tiempo de cálculo del normal. La combinación de estas dos características (mínimo consumo y compresión increíblemente rápida y eficaz) se presenta como la panacea para el diseño de nuevas cámaras de seguridad o bien para la incorporación de los nuevos sensores en dispositivos tales como teléfonos móviles. Posteriormente, las cámaras digitales profesionales también podrían montar el nuevo sensor, con todas las ventajas que esto conllevaría.
Mark Bocko y Zeljko Ignjatovic; imagen propiedad de la Universidad de Rocheste
El equipo de Bocko e Ignjatovic ha logrado integrar un convertidor analógico-a-digital "sigma-delta" en la localización de cada píxel de un CMOS empleando tan sólo 3 transistores por píxel, lo que permite utilizar, más o menos, la mitad de la superficie de cada uno de ellos para captar la luz. El nuevo chip así diseñado es capaz de capturar vídeo a 30 fotogramas por segundo utilizando tan sólo 0,88 nanovatios por píxel (50 veces menos que los mejores sensores actuales). Por otra parte, el rango dinámico se ha incrementado desde el 1:1000 de los actuales CMOS hasta 1:100.000 con el nuevo dispositivo.
El diseño del chip es muy novedoso y parte de un sensor cuyos fotodiodos están cargados desde el incio y se descargan cuando la luz incide sobre ellos, al igual que sucede con los sensores actuales. Esta descarga, sin embargo, comprende una respuesta binaria, de 0 o 1 (dependiendo de la luz incidente), por parte del fotodiodo en cuestión. Posteriormente, el valor del bit llega a la unidad de proceso. Si es uno, mediante un sistema de retroalimentación positiva el fotodiodo vuelve a ser cargado elétricamente y pasa a estar listo para emitir otra respuesta. En los diseños convencionales los fotodiodos cargados reciben la luz y este fenómeno produce la liberación de parte de su carga. Posteriormente un transistor comprueba el nivel de carga restante en el fotodiodo y éste vuelve a ser cargado de nuevo.
El segundo avance que implica el uso de esta nueva tecnología es la compresión ultraeficiente de las imágenes obtenidas, propiciada por el ordenamiento de los fotodiodos sobre el sensor. A efectos prácticos, la capacidad de proceso requerida para la compresión es tan sólo el uno por ciento de la normal (lo cual preserva batería y aumenta enormemente la velocidad de la operación).
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