Що таке бінінг пікселів? Функція Galaxy S22, яка робить ваші фото чудовими

Індустрія смартфонів продовжує тотальну війну за перевагу камер, бренди намагаються втиснути якомога більше пікселів у якомога більшу кількість камер. Від мізерних 2-мегапіксельних макро- та глибинних камер до 108-мегапіксельних камер на таких телефонах, як Galaxy S22 Ultra, цифри, здається, тільки зростають.

• Навіщо потрібне розбиття на пікселі
• Переваги дроблення пікселів легко побачити
• Різні підходи Samsung до розбиття пікселів
• Майбутнє піксельного розбиття в смартфонах

Незабаром 200-мегапіксельний сенсор камери Samsung виведе все на новий рівень, але в основі всього цього мегапіксельного чаклунства лежить технологія під назвою піксельне розбиття – і вона є ключем до успіху камери. Однак, не всі способи розбиття пікселів однакові. Samsung використовує “тетра” 4-в-1 піксельне розбиття в Galaxy S22 і “нона” 9-в-1 піксельне розбиття в Galaxy S22 Ultra. Чи має все це якесь значення? Ми з’ясовували.

Навіщо потрібне розбиття на пікселі

Для чого потрібен піксельний біннінг? Якщо коротко, це дозволяє сусіднім пікселям працювати як один великий “суперпіксель”, збираючи більше даних для отримання більш яскравих фотографій з більш точними кольорами і меншим рівнем шуму. Перш ніж ми перейдемо до технічних деталей, важливо зрозуміти, чому це відбувається в першу чергу.

• Що таке оперативна пам’ять? Ось все, що вам потрібно знати
• Кращі пропозиції Samsung Galaxy Tab на грудень 2022 року
• OnePlus 11 виходить на ринок 7 лютого з двома улюбленими фанатами функціями

Сенсор камери на вашому телефоні – це компонент, який збирає і обробляє всю оптичну інформацію, що подається на нього об’єктивом, розташованим спереду. Сенсор, в свою чергу, по суті є пластиною з пікселів. Насправді їх мільйони. Подібно до клітин на рослині, пікселі поглинають світло, а потім піддаються перетворенню сигналу для отримання зображення, яке ми бачимо на екрані нашого телефону.

Але ось дивна річ. Чим більша кількість пікселів, тим вища роздільна здатність зображення, що забезпечує більше деталей і чіткість. Однак, оскільки ми продовжуємо додавати більше пікселів, розмір датчиків також повинен збільшуватися, щоб вмістити їх. Перехід від 10 Мп до 200 Мп має призвести до 20-кратного збільшення датчика камери. Але через те, що в корпусі смартфона є обмежений простір для розміщення датчиків зображення, таке збільшення розміру не може відбутися.

Щоб вирішити цю проблему, розмір пікселів зменшується, що дозволяє розмістити більше світлочутливих елементів на сенсорній пластині, не збільшуючи її розмір занадто сильно. Однак, чим меншим стає піксель, тим гірше він поглинає світло, що призводить до нечіткості деталей і кольорів. Саме тут на допомогу приходить технологія розбиття пікселів, яка алгоритмічно створює більші пікселі, здатні поглинати більше світла. Коли це відбувається, ви отримуєте більш якісні фотографії.

Переваги дроблення пікселів легко побачити

Коли цей алгоритм вступає в дію, створюється більший суперпіксель, який поглинає більше світлових даних. Це особливо важливо в умовах низької освітленості, коли датчик камери повинен зібрати якомога більше світла. У випадку з тетрапіксельним бінінгом на Galaxy S22, коли чотири сусідні пікселі одного кольору об’єднуються в один, їх світлочутливість збільшується в чотири рази.

В результаті фотографії з тетрапіксельним бінінгом виходять яскравішими, з більшою різкістю і контрастністю. Зображення вище було зроблено з рідною роздільною здатністю основної камери Galaxy S22 в 50 Мп. Зверніть увагу на рівень зернистості та розмитість країв. Нижче наведено піксельний знімок того ж об’єкта з роздільною здатністю 12,5 Мп, зроблений на S22, з чітко окресленими лініями і набагато кращою передачею кольору, з більш яскравим профілем по краях.

Але переваги розбиття на пікселі не обмежуються зйомкою в умовах недостатнього освітлення. Насправді, ця технологія також підвищує вихідний рівень HDR (розширеного динамічного діапазону). При зйомці висококонтрастних об’єктів або оточення технологія розбиття пікселів знову дає відчутні переваги.

Кожна група пікселів (залежно від кольору) має різний рівень світлочутливості та час експозиції, а отже, збирає світлову інформацію в сегментованому вигляді та з більшою точністю. В результаті, коли до оптичних даних, зібраних кожним масивом пікселів, застосовується HDR-обробка, фотографії виглядають яскравими, з більш високою точністю передачі кольору і поліпшеним динамічним діапазоном.

Різні підходи Samsung до розбиття пікселів

Масштаб розбиття пікселів залежить від кількості самих пікселів. Наприклад, 48-мегапіксельна камера об’єднує чотири пікселі в один штучно збільшений суперпіксель для отримання 12-мегапіксельних фотографій. Саме тому бренди позиціонують її як камеру з розбивкою пікселів 4-в-1. Аналогічно, сенсори камер з 5 мільйонами або 64 мільйонами пікселів створюють зображення з роздільною здатністю 12,5 Мп та 16 Мп, відповідно. У маркетинговому жаргоні Samsung ви можете зустріти назву “Tetracell” для визначення цього процесу.

З технічної точки зору, пікселі не рухаються і не поєднуються фізично. Замість цього це робиться на програмному рівні з використанням алгоритмів ремозаїки. Розташування окремих пікселів залишається звичайною справою RGB. Робота Tetracell полягає в тому, щоб згрупувати пікселі з однаковим колірним фільтром поруч один з одним в масив пікселів 2×2 і об’єднати їх, щоб створити більший штучний масив пікселів RGB для збору більшої кількості світла. Погляньте на зображення вище, щоб побачити, як це виходить.

У 50-мегапіксельній камері Galaxy S22 використовуються 1-мікронні пікселі, але коли в дію вступає технологія об’єднання пікселів, вона об’єднує масив 2×2 сусідніх 1-мікронних пікселів. Це дає нам більший суперпіксель, який має розмір 2 мікрони в поперечнику. Це і є тетра-метод. Але коли у вас є 108-мегапіксельна камера на телефоні, як у Galaxy S22 Ultra, розмір пікселів стає ще меншим.

Замість розбиття пікселів 4-в-1, цей 108-мегапіксельний датчик покладається на те, що Samsung називає технологією “Nonacell”. Вона об’єднує дев’ять сусідніх пікселів в один. Це злиття масиву пікселів 3×3 створює більший суперпіксель розміром 2,4 мікрона. При цьому роздільна здатність знижується зі стандартних 108 Мп до 12 Мп, але фотографії виходять яскравішими з кращою точністю передачі кольору. Це метод непіксельного розбиття.

Як згадувалося вище, меншим пікселям складніше збирати дані про світло, тому вони втрачають деталі на фотографіях. Зображення вище зліва – це фрагмент знімка з повною роздільною здатністю 108 Мп, зроблений основним сенсором камери Galaxy S22 Ultra, який має менші 0,8-мікронні пікселі. Праворуч – фрагмент, вирізаний із знімка з роздільною здатністю 50 Мп, зробленого основною камерою Galaxy S22, яка містить більші 1-мікронні пікселі. Завдяки більшим пікселям датчик камери Galaxy S22 збирає більше даних про світло, і в результаті ви можете побачити більше деталей на шкіряному браслеті, з покращеною різкістю та набагато кращою експозицією.

Однак, коли в дію вступає функція розбиття пікселів, датчик камери Galaxy S22 Ultra створює більший 2,4-мікронний суперпіксель, який збирає більше даних про світло, ніж основна камера Galaxy S22, яка штучно створює менший 2-мікронний суперпіксель. Не дивно, що результати зворотні.

Як ви можете бачити на зображенні вище, більший суперпіксель Galaxy S22 Ultra пропонує покращене розділення об’єктів з більш високим контролем над різкістю, більшою кількістю деталей поверхні та кращою точністю передачі кольору. Але розбиття пікселів – це не лише виведення деталей в умовах недостатнього освітлення. Воно також відіграє величезну роль у відтворенні кольорів, управлінні динамічним діапазоном та іншими важливими параметрами.

На зображенні вище зліва Galaxy S22 набагато краще справляється з експозицією об’єкта, оцінкою глибини і передачею кольору на знімку з повною роздільною здатністю 50 Мп в порівнянні зі знімком тієї ж сцени з роздільною здатністю 108 Мп, зробленим на Galaxy S22 Ultra. Менші пікселі на основній камері Galaxy S22 Ultra призводять до розмитих кольорів на будівлях і загального менш яскравого профілю.

Так само, як і в сценарії з недостатнім освітленням, розбиття пікселів знову підкреслює різницю і змінює результати. Завдяки більшим суперпікселям, створеним сенсором камери Galaxy S22 Ultra, на зображенні праворуч вище на знімку більш точно передані цегляні пази, а кольори вийшли ближчими до реальності, ніж на знімку, зробленому ванільним Galaxy S22. Однак тут варто зазначити, що розбиття пікселів – не єдиний фактор, що визначає якість зображення. Багато що залежить від марки сенсора, закладених в нього алгоритмів, діафрагми та інших факторів.

Майбутнє піксельного розбиття в смартфонах

Оскільки війнам за пікселі не видно кінця, наступна еволюція – це 200-мегапіксельні сенсори камер. Подейкують, що Motorola випустить перший телефон з таким потужним апаратним забезпеченням. При цьому алгоритми ремозаїки збираються об’єднувати не менше 16 пікселів в один великий блок. Взяти хоча б власний 200-мегапіксельний сенсор ISOCELL HP-1 компанії Samsung, який представляє нову гібридну форму об’єднання пікселів.

Залежно від ситуації освітлення, він виконує гібридний процес розбиття пікселів 4×4, який відбувається у два етапи. Спочатку датчик виконує розбиття 4-в-1, яке включає в себе масив 2×2 пікселів розміром 0,64 мкм. Це створює більший суперпіксель розміром 1,28 мікрона, який створює фотографії з роздільною здатністю 50 мегапікселів. Потім датчик робить ще один раунд розбиття 4-в-1, який включає в себе масив 2×2 пікселів розміром 1,28 мкм, створюючи ще більший суперпіксель розміром 2,56 мкм. В кінці цього процесу остаточна роздільна здатність зображення знижується до 12,5-мегапікселів.

Датчик зображення ISOCELL HP1: Офіційне представлення | Samsung

Ось чому розбиття пікселів так необхідно. Оскільки датчики камер смартфонів отримують все більше і більше пікселів, потреба в якісному розбитті пікселів стає все більш важливою. І це технологія, яка постійно розвивається. Будь то тетра, нона або гібридне розбиття пікселів, згадане вище, компанії все ще з’ясовують, які методи найкраще працюють для різних камер.

Рекомендації редакції

• Samsung Galaxy S23: дата виходу, характеристики, ціна, чутки та новини
• Кращі ігрові планшети 2022 року: iPad Pro, Galaxy Tab S8 і не тільки
• Хтось продає планшет Google Pixel за кілька місяців до його виходу
• Скільки коштує iPhone 14? Ось скільки точно він коштує
• Що таке ЦАП і навіщо він потрібен?

Source: digitaltrends.com