作为国内极少数真正用过适马FOVEON传感器相机的人，我来说几句。
X3传感器的概念就不复述了，总之就是多层传感器。大家可以看其他人的回答。最简单的做法是看适马公司官网的标准解释。
我要解释的是国人用一些不科学眼光产生的谬误。
其中最大的谬误就是以为X3传感器和胶片一样，在不同的层之间是有色掩膜的，因此很多人认为X3传感器对于安置在最下层的红色感光层性能就最差劲了。
其实这是错的。
因为X3传感器用的基本原理请牢记：
光线在通过硅片时，在不同的厚度具有不同的吸收性能。到最下层时，只有红色波长的能量还剩下。
这才是X3传感器用的基本原理。
所以，X3传感器对色彩的还原并不存在厚此薄彼的问题。
上面这幅曲线图才是X3系列传感器真正的原理。
和很多技术路线一样，X3传感器有有点就有缺点。
我自己用sd Quattro很长一段时间。
这台相机发热量巨大，反应速度慢（几乎不能连拍），体积巨大，高感几乎没有，这些都是X3传感器的先天缺点带给相机设计的问题。
但是，它也有画质色彩非常纯净，而且厚实的特点。画面立体感表现力强的特点。
这种相机，爱的人非常爱，爱到几乎全盘接受它的缺点，比如我；恨得的人可以非常恨，恨到绝对不会使用的。
适马的x3系列传感器有什么特点，是一种先进的理念吗？
感谢悟空小秘邀请！
作为副厂而言，适马这个公司真是“奇葩”一般的存在。经常奇思妙想的不按常理出牌，尤其以其“堆料”和自诩的“黑科技著称”。
说到适马的 X3 系列传感器，曾经一度有过关注，与传统的“拜尔阵列CMOS传感器”不同，适马的 Foveon X3 传感器实在是别具一格，因为相关内容实在过于枯燥乏味，我们从以下三个方面尽量简单明了的聊一聊适马的这款传感器。
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传统胶片的感光结构
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拜耳列阵传感器
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适马 Foveon X3 传感器
传统胶片的感光结构
从上图中我们可以看到：“传统彩色胶片片基表面涂有三个感色图层，从上至下分别为蓝色、绿色和红色的感光涂层。每个涂层内有卤化银颗粒和成色剂染料颗粒。和大家认知可能不太一样的是，实际上每一层的成色剂染料颗粒呈现的颜色是这一层的补色。譬如蓝色层使用的是黄色染料，绿色是品红染料，而红色则是青染料。实际当胶片曝光时，某一涂层内的卤化银颗粒受光转变为黑色的金属银，同时附近的成色剂颗粒也对应转变为相等比例的染料，染料以这种颜色的补色形式进行转化。后期胶卷冲洗时，黑色的金属银被药液洗掉，而每一个涂层内的燃料颜色则被固定下来”（资料来自于《美国纽约摄影学院摄影教材（上册）》。
拜尔列阵传感器
所谓拜尔阵列指的是 CCD（Charge Coupled Device）或 CMOS （Complementary Metal Oxide Semiconductor）作为感光元件时，采集数字图像时用到的一种常见的方法。
拜尔阵列传感器是由柯达公司的工程师——布莱斯·爱德华·拜尔（Bryce Edward Bayer）发明并于1976年注册专利，这位伟大的发明家已于2012年末在美国缅因州与世长辞。
由于影像传感器的基本单元光电二极管可测量光线强弱变化，却不能感应色彩，只能拍摄黑白照片，拜尔创造性地设计了50%绿色、25%的红色、25%蓝色的色彩滤镜矩阵，覆盖在光电二极管上方，实现了拍摄彩色照片的目的。
这种设计只用一块图像传感器，就解决了颜色的识别。做法是在图像传感器前面，设置一个滤光层（Color Filter Array），上面布满了一个个滤光点，与下层的像素一一对应。每个滤光点只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色，这意味着在它下层的像素点只可能有三种颜色：红、绿、蓝，或者什么也没有（黑）。不同颜色的滤光点的排列是有规律的：每个绿点的四周，分布着2个红点、2个蓝点、4个绿点。这意味着，整体上绿点的数量是其他两种颜色点的两倍。这是因为研究显示人眼对绿色最敏感，所以滤光层的绿点最多。
如果一个像素只可能有三种颜色，那么怎么能拍出彩色照片呢？前面说了，每个滤光点周围有“规律”地分布其他颜色的滤光点，那么就有可能结合它们的值，判断出光线本来的颜色。以黄光为例，它由红光和绿光混合而成，那么通过滤光层以后，红点和绿点下面的像素都会有值，但是蓝点下面的像素没有值，因此看一个像素周围的颜色分布——有红色和绿色，但是没有蓝色——就可以推测出来（插值计算）这个像素点的本来颜色应该是黄色。
这种计算颜色的方法，就叫做"去马赛克"（Demosaicing）。上图的下半部分是图像传感器生成的“马赛克”图像，所有的像素只有红、绿、蓝、黑四种颜色；上半部分是“去马赛克”后的效果，即用插值算法处理的结果。目前，绝大部分的数码相机的感光元件都采用拜尔列阵来生成彩色数码照片。为了纪念发明者布赖斯·拜尔，它被称作“拜尔模式（Bayer Pattern）”或“拜尔滤光法（Bayer filter）”，同时，拜尔也被誉为“数字图像之父”。
拜尔阵列CMOS传感器最大的问题便是会产生摩尔纹和伪色，解决方案是在传感器表面安装低通滤镜以降低摩尔纹和伪色的程度，代价则是降低画面细节的画质。不过这几年随着拜尔阵列CMOS传感器大量的像素堆积以及相机去掉低通滤镜的设计，这样的问题一定程度上得到了解决。
适马 Foveon X3 传感器
（1）Foveon X3 传感器的来源
Foveon X3传感器最初是由加州理工学院的 Carver Andress Mead 教授创立的 Foveon 公司研发，当时首席工程师 Dick Merrill 和首席科学官 Dick Lyon领导的团队，共同发明了Foveon X3传感器，并成功将其商品化。
2008年，适马公司正式收购了Foveon公司和Foveon X3技术。后又于2012-13年，整整一代的SD系列单反相机、DP系列便携式数码相机型号均被冠以“Merrill”这个姓氏，来纪念Foveon X3之父Dick Merrill（资料来源于适马官网）。
第一款配备 Foveon X3 传感器的相机是在 2002 年发布的适马 SD9 数码单反相机。适马 SD9 配备了一块 20.7×13.8mm 尺寸的 APS-C 画幅 Foveon X3 传感器，单层像素数约 350万，共三层像素排列。
（2）Foveon X3 传感器的原理
由上图中可以看到，Foveon X3 运用硅吸收光波之特性：接近表面吸收较短光波，而较长光波则可进入较深位置。因此，Foveon X3 建构成垂直三层硅制造的传感器，分别吸收蓝、绿、红光之三原色，在每一个单独像素组件上，以纵向方式撷取全部色彩讯息。（资料来源于适马官网）
Foveon X3传感器的这种结构与胶片的结构类似，每个像素其实是由红绿蓝三层像素叠加而成，每个像素都能完整地感知三种色彩，而传统的拜耳式列阵传感器只有一层像素，上面分布着红绿蓝三种像素点，每个独立的像素点都只能感应一种颜色，而损失掉其他两种，最终的颜色是通过后期插值计算（猜色）完成。
简单地说，由于不同颜色的光波长不同，红色的波长大于绿色波长，绿色波长大于蓝色波长，排列顺序是则是按照短波在前长波在后的顺序，并不是像胶片那样直接的感色层，而是依靠感受不同的波长并吸收相应色彩波长来计算出相应的色彩；X3 传感器的三层结构中，第一层感受的是包含红绿蓝三基色的全色彩，在通过第一层后的蓝色光被传感器吸收掉，剩下的红绿色光到达第二层传感器被感受并吸收掉绿色光波，到达最底层的光波只有红色，被传感器的第三层感受到产生唯一的不需要计算就可识别色彩——红色电信号。
所以，从理论上讲，Foveon X3 传感器理论上每一个像素位置便可直接计算出RGB值，高采样率也意味着摩尔纹的发生率大大降低，因此也不需要低通滤镜来滤除高频信息，能够展现出丰富的色彩和惊人的细节。
按道理说，因为不需要插值计算RGB数据、去马赛克，Foveon X3 传感器的数据存储速度应该要更快，但实际上极高的采样率伴随的则是数据量的大量攀升；同时光线在穿透每一层像素后必然导致数据损失，因此每层像素所感应到的光量并不一样（最底层的红色像素最吃亏），这就导致三种色彩信息在最终合成的时候会有所偏差，反映到照片上就是较为容易偏色；此外伴随这种三层像素排列结构带来的光信号损失，必然就是信噪比降低、高感能力的下降。
（3） Foveon X3 Quattro全色彩图像传感器
为了解决 RAW 格式在每一像素位置储存 RGB 讯息的影像数据时，图像文件容量过分庞大的问题，新一代 Foveon X3 Quattro 传感器在结构上做出了改变，从以往 1:1:1 变化为 1:1:4 的比例来分配红、绿和蓝的像素组成，顶层负责记录蓝色光和明暗信息的光电二极管的数量分别是记录绿色和红色的4倍，中层和下层的光电二极管只负责记录对应颜色色光，不参与记录明暗信息。随后在数据处理过程中，上层的明暗信息也同样被应用于中层和底层。根据官方资料，新结构的 Foveon X3 Quattro 传感器解析度增加了30%，数据处理速度也更快、相机续航也有效提升。
以适马的 SD Quattro为例，蓝色顶层是1960万像素，绿色与红色层是490万像素，将顶层的亮度信息加权到下面两层后，实现“APS-C 画幅却依然可以展现出等效3900万像素的画质（来源适马官网）”，其实这也是适马 Foveon X3 传感器最大的争议——三层叠加算法。
虽然结构上的变化的确降低了传感器获取的整体数据量，数据处理速度也更快，但这种垂直方向铺设三层光电二极管的方式有着天然的致命缺陷，就是“绝对灵敏度阈值”偏高。绝对灵敏度阈值是使“信号等同于由传感器产生的噪声”的光子数。这是一个重要指标，因为它代表了能够观察到任何有意义的信号、理论上所需要的最小光量。在弱光环境下，随着进入传感器绝对光量的减少，必然伴随的是光量的逐层衰减，换言之，与传统的拜尔式列阵的 CMOS 传感器相比，X3 传感器需要更多的入射光子才能获得同样的信噪比，最终导致 X3 传感器的高感能力极为羸弱，再简单点讲，实际的可用 ISO 范围只是最低档—— ISO 100。
综上所述
总而言之，适马的 X3结构在设计理念上的确有其独到之处，在环境光量充足，低感静态环境（ISO 100）下，的确可以获得更加细腻和清晰的影像，“丰富的色彩和惊人的细节”，为了更加强调这一能力，适马随后又推出了 SFD（Super Fine Detail 超精细细节）拍摄模式，即是所谓的“Foveon Quattro 传感器从图像中提取出最大细节数量，同时将图像噪点控制到极低的水平”；其实际上就是以标准测光为中心，相机自动拍摄 7 张照片，曝光范围从 -3 EV 到 +3 EV（即正负 3EV 的包围曝光），随后将其保存为单个 X3I 文件，在适马专用的 RAW 图像转换软件 SIGMA PhotoPro（SPP）中合成 HDR 图像。不过这种多帧曝光及后期合成的方式仅仅适用于静物或完全无风的环境，被摄物体稍有移动，后期合成中适马就显得相当简单粗暴，拖动的残影和动态模糊完全无法避免。
虽然适马不断强调其 Foveon X3 Quattro 的“提供的完整数据是从每个像素单元所撷取，不需计算机插值方式来补充，具有忠实呈献所见景致的特性。（来源适马官网）”但其天然的结构缺陷导致的高感能力羸弱，短期内没有看到技术上解决的可能。所以，基于 X3技术开发的适马相机，也注定不会成为主流市场的宠儿，只能是追求极致另类的少数派选手，正所谓“爱的人爱不释手，恨的人嗤之以鼻”吧。
一家之言，挂一漏万，欢迎大家留言指正补充。
没有愚蠢的问题，只有无趣的回答。
我是摄影师“知非”，但愿我的回答足够有趣而严谨。
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