كيف يجعل تجميع وحدات البكسل صورك في هاتف Galaxy S22 رائعة

تواصل صناعة الهواتف الذكية حربها الشاملة من أجل التفوق على الكاميرا، حيث تحاول العلامات التجارية حشر أكبر عدد ممكن من وحدات البكسل في أكبر عدد ممكن من الكاميرات. من تلك التافهة كاميرات ماكرو وعمق بدقة 2 ميجابكسل بالنسبة إلى الكاميرات التي تبلغ دقتها 108 ميجابكسل على هواتف مثل Galaxy S22 Ultra، يبدو أن الأرقام في ارتفاع.

قريباً، مستشعر كاميرا سامسونج بدقة 200 ميجابكسل سوف تأخذ الأمور إلى المستوى التالي، ولكن في قلب كل هذا السحر الذي تبلغ دقته ميجابكسل توجد تقنية تسمى تجميع البكسل - وهي مفتاح نجاح الكاميرا. ومع ذلك، ليست جميع وحدات البكسل المترابطة متماثلة. تستخدم سامسونج نظام تجميع البكسل "tetra" 4 في 1 على جالاكسي اس22و"nona" 9 في 1 بكسل على جالكسي اس 22 الترا. هل كل هذا يحدث أي فرق؟ لقد اكتشفنا.

لماذا يعد تجميع البكسل ضروريًا؟

ماذا يفعل تجميع البكسل؟ باختصار، فهو يسمح لوحدات البكسل المتجاورة بالعمل كـ "بيكسل فائق" واحد كبير، وجمع المزيد من البيانات لتقديم صور أكثر سطوعًا بألوان أكثر دقة وضوضاء أقل. قبل أن ندخل في التفاصيل الفنية، من المهم أن نفهم سبب حدوث ذلك في المقام الأول.

مستشعر الكاميرا الموجود على هاتفك هو المكون الذي يجمع ويعالج جميع المعلومات البصرية التي تغذيها العدسة الأمامية. المستشعر، بدوره، هو في الأساس لوحة من البكسلات. الملايين منهم، في الواقع. تمامًا مثل الخلايا الموجودة في النبات، تمتص وحدات البكسل الضوء، والذي يخضع بعد ذلك لتحويل الإشارة لإنتاج الصورة التي نراها على شاشة هاتفنا.

ولكن هنا الجزء الغريب. كلما زاد عدد وحدات البكسل، زادت دقة الصورة - مما يسمح بمزيد من التفاصيل والحدة. ومع ذلك، مع استمرارنا في إضافة المزيد من وحدات البكسل، يجب أيضًا زيادة حجم المستشعرات لاستيعابها. يجب أن يؤدي الانتقال من 10 ميجابكسل إلى 200 ميجابكسل إلى مستشعر كاميرا أكبر 20 مرة. ولكن نظرًا لوجود مساحة محدودة داخل هيكل الهاتف الذكي لتناسب مستشعرات الصور، فإن هذه الزيادة في الحجم لا يمكن أن تحدث.

لحل المشكلة، تم تقليص حجم البكسلات، مما يسمح بتركيب المزيد من هذه العناصر الحساسة للضوء على لوحة المستشعر دون زيادة حجمها كثيرًا. ومع ذلك، كلما أصبح البكسل أصغر، أصبح امتصاصه للضوء أسوأ، مما يؤدي إلى ظهور تفاصيل وألوان باهتة. وهنا يأتي دور تقنية تجميع وحدات البكسل للإنقاذ من خلال إنشاء وحدات بكسل أكبر حجمًا قادرة على امتصاص المزيد من الضوء خوارزميًا. عندما يحدث هذا، تحصل على صور ذات مظهر أفضل.

من السهل رؤية فوائد Pixel binning

عندما تبدأ هذه الخوارزمية في العمل، يتم إنشاء بكسل فائق أكبر يمتص المزيد من بيانات الضوء. وهذا مهم بشكل خاص في البيئات ذات الإضاءة المنخفضة حيث يحتاج مستشعر الكاميرا إلى جمع أكبر قدر ممكن من الضوء. في حالة تجميع رباعي البكسلات في هاتف Galaxy S22، عندما يتم دمج أربعة بكسلات مجاورة من نفس اللون في بكسل واحد، تزداد حساسية الضوء الخاصة بها بمقدار أربع مرات.

ونتيجة لذلك، تصبح الصور المجمعة بالبكسل أكثر سطوعًا مع وضوح أعلى وتباين أكبر. تم التقاط الصورة أعلاه بدقة 50 ميجابكسل الأصلية الكاميرا الأساسية لهاتف Galaxy S22. لاحظ مستوى الحبوب والحواف الباهتة. يوجد أدناه لقطة بدقة 12.5 ميجابكسل مثبتة بالبكسل لنفس الموضوع الذي تم التقاطه بواسطة S22، مما يوفر خطوطًا محددة جيدًا وإعادة إنتاج ألوان أفضل بكثير، مع ملف تعريف أكثر سطوعًا حول الحواف.

لكن فوائد تجميع وحدات البكسل لا تقتصر على التصوير الفوتوغرافي في الإضاءة المنخفضة. في الواقع، تعمل التقنية أيضًا على رفع مستوى إخراج HDR (النطاق الديناميكي العالي). عند التقاط صور لهدف أو محيط عالي التباين، تنتج تقنية تجميع وحدات البكسل مرة أخرى فوائد ملموسة.

تتمتع كل مجموعة بكسل (اعتمادًا على لونها) بمستوى مختلف من الحساسية للضوء ووقت التعرض، مما يعني أنها تجمع معلومات الضوء في شكل مجزأ وبدقة أعلى. ونتيجة لذلك، عند تطبيق معالجة HDR على البيانات البصرية التي تم جمعها بواسطة كل مجموعة بكسل، تبدو الصور مذهلة، مع دقة ألوان أعلى ونطاق ديناميكي محسّن.

أساليب سامسونج المختلفة في تجميع وحدات البكسل

يعتمد حجم تجميع وحدات البكسل على عدد وحدات البكسل نفسها. على سبيل المثال، تجمع الكاميرا التي تبلغ دقتها 48 ميجابكسل أربعة بكسلات في بكسل فائق واحد موسع بشكل مصطنع لتقديم صور بدقة 12 ميجابكسل. لهذا السبب تقوم العلامات التجارية بتسويقها على أنها تجميع 4 في 1 بكسل. وبالمثل، تنتج مستشعرات الكاميرا التي تحتوي على 5 مليون أو 64 مليون بكسل صورًا بدقة 12.5 ميجابكسل و16 ميجابكسل على التوالي. في لغة التسويق لشركة سامسونج، قد تجد اسم "Tetracell" لتعريف هذه العملية.

على المستوى الفني، لا تتحرك وحدات البكسل فعليًا أو تتحد فعليًا. بدلاً من، يتم ذلك على مستوى البرمجيات باستخدام خوارزميات ريموسايك. لا يزال ترتيب البكسل الفردي هو أمر RGB المعتاد. تتمثل مهمة Tetracell في تجميع وحدات البكسل التي تحتوي على مرشح اللون نفسه بجوار بعضها البعض في مصفوفة 2 × 2 بكسل ودمجها لإنشاء مصفوفة بكسلات RGB اصطناعية أكبر لجمع المزيد من الضوء. ألق نظرة على الصورة أعلاه لترى كيف ستظهر.

تستخدم الكاميرا بدقة 50 ميجابكسل الموجودة في هاتف Galaxy S22 وحدات بكسل بحجم 1 ميكرون، ولكن عندما تبدأ تقنية تجميع وحدات البكسل في العمل، فإنها تدمج مجموعة 2 × 2 من وحدات البكسل المجاورة مقاس 1 ميكرون. وهذا يعطينا بكسلًا فائقًا أكبر يبلغ عرضه 2 ميكرون. هذه هي طريقة التترا. ولكن عندما يكون لديك كاميرا بدقة 108 ميجابكسل على هاتف مثل Galaxy S22 Ultra، يصبح حجم البكسل أصغر.

بدلاً من تجميع 4 في 1 بكسل، يعتمد هذا المستشعر بدقة 108 ميجابكسل على ما تسميه سامسونج تقنية “Nonacell”. فهو يجمع بين تسعة بكسلات مجاورة في بكسل واحد. يؤدي هذا الدمج لمصفوفة 3 × 3 بكسل إلى إنشاء بيكسل فائق أكبر يبلغ حجمه 2.4 ميكرون. عند القيام بذلك، تنخفض الدقة من 108 ميجابكسل إلى 12 ميجابكسل، لكن الصور تصبح أكثر سطوعًا مع دقة ألوان أفضل. هذه هي طريقة تجميع البيكسلات بدونا.

كما ذكرنا أعلاه، تواجه وحدات البكسل الأصغر صعوبة في جمع بيانات الضوء، وبالتالي تفقد التفاصيل في الصور. الصورة اليسرى أعلاه عبارة عن جزء من صورة كاملة الدقة بدقة 108 ميجابكسل تم التقاطها بواسطة مستشعر الكاميرا الأساسي لهاتف Galaxy S22 Ultra، والذي يأتي مع وحدات بكسل أصغر بحجم 0.8 ميكرون. يوجد على اليمين مقطع تم اقتصاصه من لقطة بدقة 50 ميجابكسل تم التقاطها بواسطة الكاميرا الرئيسية لهاتف Galaxy S22، والتي تحتوي على وحدات بكسل أكبر بحجم 1 ميكرون. نظرًا لوحدات البكسل الأكبر حجمًا، يجمع مستشعر الكاميرا في Galaxy S22 المزيد من بيانات الضوء، ونتيجة لذلك، يمكنك رؤية المزيد من التفاصيل حول السوار الجلدي، مع وضوح محسّن وتعريض أفضل بكثير.

ومع ذلك، عندما يبدأ تجميع وحدات البكسل في العمل، يقوم مستشعر الكاميرا في هاتف Galaxy S22 Ultra بإنشاء بكسل فائق أكبر يبلغ 2.4 ميكرون التي تجمع بيانات ضوئية أكثر من الكاميرا الأساسية لهاتف Galaxy S22، والتي تنشئ بشكل مصطنع صورة فائقة الدقة أصغر بقطر 2 ميكرون. بكسل. ومن غير المستغرب أن يتم عكس النتائج.

كما ترون في الصورة أعلاه، توفر وحدة البكسل الفائقة الأكبر حجمًا في هاتف Galaxy S22 Ultra فصلًا محسنًا للموضوع مع تحكم أعلى في الحدة ومزيد من تفاصيل السطح ودقة ألوان أفضل. لكن تجميع وحدات البكسل لا يقتصر فقط على إبراز التفاصيل في الإضاءة المنخفضة. كما أنه يلعب دورًا كبيرًا في إعادة إنتاج الألوان وإدارة النطاق الديناميكي والمعلمات المهمة الأخرى.

في الصورة أعلاه على اليسار، يقوم Galaxy S22 بعمل أفضل بكثير في التعرض للموضوع وتقدير العمق واللون إعادة الإنتاج في لقطة بدقة 50 ميجابكسل كاملة الدقة، مقارنةً بلقطة بدقة 108 ميجابكسل لنفس المشهد من هاتف Galaxy S22 فائقة. البيكسلات الأصغر على الكاميرا الأساسية لهاتف Galaxy S22 Ultra يؤدي إلى ألوان باهتة على المباني ومظهر عام أقل قوة.

تمامًا مثل سيناريو الإضاءة المنخفضة، يقوم تجميع وحدات البكسل مرة أخرى بإبراز الفرق وقلب النتائج. بفضل وحدات البكسل الفائقة الأكبر حجمًا التي أنشأها مستشعر كاميرا هاتف Galaxy S22 Ultra، توضح الصورة الموجودة على اليمين أعلاه أخاديد الطوب في الصورة أكثر دقة وظهرت الألوان أقرب للواقع مما هي عليه في الصورة التي التقطتها مجرة ​​الفانيليا S22. ومع ذلك، تجدر الإشارة هنا إلى أن تجميع وحدات البكسل ليس هو العامل الوحيد في تحديد جودة الصورة. يعتمد الكثير على نوع المستشعروالخوارزميات الأساسية والفتحة، من بين عوامل أخرى.

مستقبل تجميع البكسل على الهواتف الذكية

مع عدم وجود نهاية لحروب البكسل في الأفق، فإن التطور التالي هو مستشعرات الكاميرا بدقة 200 ميجابكسل. في الواقع، يُشاع أن موتورولا ستطلق أول هاتف مزود بأجهزة تصوير قوية كهذه. في هذه الحالة، ستقوم خوارزميات الريموساييك بدمج ما لا يقل عن 16 بكسل في وحدة واحدة كبيرة. خذ على سبيل المثال مستشعر ISOCELL HP-1 بدقة 200 ميجابكسل من سامسونج، والذي يقدم شكلاً هجينًا جديدًا لتجميع وحدات البكسل.

اعتمادًا على حالة الإضاءة، فإنها تنفذ عملية تجميع هجينة 4×4 بكسل والتي تحدث على مرحلتين. أولاً، يقوم المستشعر بإجراء عملية تجميع 4 في 1 تتضمن مجموعة 2 × 2 من وحدات البكسل بحجم 0.64 ميكرون. يؤدي هذا إلى إنشاء بكسل فائق أكبر يبلغ قياسه 1.28 ميكرون وينتج صورًا بدقة 50 ميجابكسل. بعد ذلك، يقوم المستشعر بجولة أخرى من 4 في 1 تتضمن مجموعة 2 × 2 من البكسلات بحجم 1.28 ميكرون، مما يؤدي إلى إنشاء بيكسل فائق أكبر يبلغ قياسه 2.56 ميكرون. وفي نهاية هذه العملية، تنخفض دقة الصورة النهائية إلى 12.5 ميجابكسل.

وهنا يكمن سبب ضرورة تجميع وحدات البكسل. مع استمرار مستشعرات كاميرا الهاتف الذكي في الحصول على المزيد والمزيد من وحدات البكسل، أصبحت الحاجة إلى تجميع وحدات البكسل عالية الجودة أكثر أهمية. وهي تقنية تتطور باستمرار. سواء أكان ذلك رباعي أو نونا أو تجميع البكسل الهجين المذكور أعلاه، لا تزال الشركات تكتشف الطرق التي تعمل بشكل أفضل مع الكاميرات المختلفة.

توصيات المحررين

• قد يشكل أحدث هاتف يعمل بنظام Android من Asus تهديدًا كبيرًا لجهاز Galaxy S23 Ultra
• يبدو جهاز Galaxy Tab S9 Ultra وكأنه أحد أكثر الأجهزة اللوحية إثارة في عام 2023
• تم إصلاح مشكلة تتعلق بميزة الكاميرا العليا في Galaxy S23 Ultra
• ما هو بيكسبي؟ كيفية استخدام مساعد سامسونج للذكاء الاصطناعي
• أفضل واقيات شاشة Samsung Galaxy S23 Ultra: أفضل 12 اختيارًا