Как комбинирането на пиксели прави вашите снимки на Galaxy S22 страхотни

Индустрията на смартфоните продължава своята тотална война за надмощие на камерата, като марките се опитват да натъпчат възможно най-много пиксели във възможно най-много камери. От тези нищожни 2-мегапикселови макро и дълбочинни камери за 108-мегапикселовите снимки на телефони като Galaxy S22 Ultra числата изглежда само се покачват.

Скоро, 200-мегапикселовият сензор на камерата на Samsung ще изведе нещата на следващото ниво, но в основата на цялата тази мегапикселова магия е технология, наречена пикселно групиране - и тя е ключът към успеха на фотоапарата. Въпреки това, не всяко групиране на пиксели е същото. Samsung използва „тетра“ 4-в-1 пикселно групиране на Galaxy S22, и “nona” 9-в-1 пикселно групиране на Galaxy S22 Ultra. Всичко това има ли някаква разлика? Ние разбрахме.

Защо е необходимо пикселно групиране

Какво прави пикселното групиране? Накратко, той позволява на съседните пиксели да работят като един голям „супер пиксел“, събирайки повече данни, за да предостави по-ярки снимки с по-точни цветове и по-малко шум. Преди да навлезем в техническите подробности, важно е да разберем защо се случва това на първо място.

Сензорът на камерата на вашия телефон е компонентът, който събира и обработва цялата оптична информация, подадена към него от обектива отпред. Сензорът от своя страна е по същество плоча от пиксели. Всъщност милиони от тях. Точно като клетките на растението, пикселите абсорбират светлината, която след това претърпява преобразуване на сигнала за да създадем изображението, което виждаме на екрана на телефона си.

Но ето странната част. Колкото по-голям е броят на пикселите, толкова по-висока е разделителната способност на изображението — позволява повече детайли и острота. Въпреки това, тъй като продължаваме да добавяме повече пиксели, размерът на сензорите също трябва да се увеличи, за да ги побере. Преминаването от 10MP към 200MP трябва да доведе до 20 пъти по-голям сензор на камерата. Но тъй като в шасито на смартфона има ограничено пространство за поставяне на сензори за изображения, това увеличение на размера не може да се случи.

За да се реши проблемът, размерът на пикселите се свива, като се поставят повече от тези фоточувствителни елементи върху сензорната плоча, без да се увеличава твърде много размерът му. Въпреки това, колкото по-малък става един пиксел, толкова по-зле абсорбира светлината – което води до бледи детайли и цветове. Това е мястото, където технологията за комбиниране на пиксели идва на помощ чрез алгоритмично създаване на по-големи пиксели, които са способни да абсорбират повече светлина. Когато това се случи, получавате по-добре изглеждащи снимки.

Лесно се виждат предимствата на пикселното групиране

Когато този алгоритъм влезе в действие, се създава по-голям супер пиксел, който абсорбира повече светлинни данни. Това е особено важно в среда с ниска осветеност, където сензорът на камерата трябва да събере възможно най-много светлина. В случай на комбиниране на тетра пиксели на Galaxy S22, когато четири съседни пиксела от един и същи цвят се сливат в един, тяхната светлочувствителност се увеличава четири пъти.

В резултат на това групираните пиксели снимки стават по-ярки с по-висока острота и по-голям контраст. Изображението по-горе е заснето при естествена разделителна способност от 50 MP основната камера на Galaxy S22. Обърнете внимание на нивото на зърнистостта и размазаните ръбове. По-долу е 12,5-мегапикселова снимка с пиксели на същия обект, заснета от S22, предлагаща добре дефинирани линии и много по-добро възпроизвеждане на цветовете, с по-ярък профил около краищата.

Но предимствата на групирането на пиксели не се ограничават до фотография при слаба светлина. Всъщност технологията също повишава HDR (висок динамичен обхват) продукция. Когато правите снимки на обект или среда с висок контраст, технологията за комбиниране на пиксели отново дава осезаеми ползи.

Всяка група пиксели (въз основа на цвета си) има различно ниво на фоточувствителност и време на експозиция, което означава, че те събират светлинна информация в сегментирана форма и с по-висока точност. В резултат на това, когато HDR обработката се приложи към оптичните данни, събрани от всеки пикселен масив, снимките изглеждат ефектни, с по-висока точност на цветовете и подобрен динамичен диапазон.

Различните подходи на Samsung за групиране на пиксели

Мащабът на групиране на пиксели зависи от броя на самите пиксели. Например, 48-мегапикселова камера комбинира четири пиксела в един изкуствено увеличен супер пиксел, за да предостави 12-мегапикселови снимки. Ето защо марките го предлагат на пазара като комбиниране на пиксели 4 в 1. По същия начин сензорите на камерата с 50 милиона или 64 милиона пиксела произвеждат съответно 12,5MP и 16MP изображения. В маркетинговия жаргон на Samsung може да срещнете името „Tetracell“, за да дефинирате този процес.

На техническо ниво пикселите всъщност не се движат или комбинират физически. Вместо, става на софтуерно ниво използвайки ремозаични алгоритми. Подредбата на отделните пиксели продължава да бъде обичайната RGB работа. Работата на Tetracell е да групира пиксели със същия цветен филтър един до друг в 2×2 пикселен масив и да ги обедини, за да създаде по-голям изкуствен RGB пикселен масив за събиране на повече светлина. Погледнете изображението по-горе, за да видите как се оказва.

50MP камерата на Galaxy S22 използва 1-микронни пиксели, но когато технологията за комбиниране на пиксели влезе в действие, тя обединява 2×2 масив от съседни 1-микронни пиксели. Това ни дава по-голям суперпиксел с размери 2 микрона. Това е тетра методът. Но когато имате 108MP камера на телефон като Galaxy S22 Ultra, размерът на пикселите става още по-малък.

Вместо 4-в-1 комбиниране на пиксели, този 108MP сензор разчита на това, което Samsung нарича "Nonacell" технология. Той комбинира девет съседни пиксела в един. Това сливане на масив от 3 × 3 пиксела създава по-голям супер пиксел с размер 2,4 микрона. По този начин разделителната способност намалява от естествените 108MP на 12MP, но снимките стават по-ярки с по-добра точност на цветовете. Това е методът за групиране без пиксели.

Както бе споменато по-горе, по-малките пиксели се борят със събирането на светлинни данни, поради което губят детайли в снимките. Горното ляво изображение е сегмент от 108MP снимка с пълна разделителна способност, направена от основния сензор на камерата на Galaxy S22 Ultra, който идва с по-малки пиксели от 0,8 микрона. Вдясно е сегмент, изрязан от 50MP снимка заснети от основната камера на Galaxy S22, който съдържа по-големи пиксели от 1 микрон. Благодарение на по-големите пиксели сензорът на камерата на Galaxy S22 събира повече светлинни данни и в резултат на това можете да видите повече детайли върху кожената гривна с подобрена острота и много по-добра експозиция.

Въпреки това, когато групирането на пиксели влезе в действие, сензорът на камерата на Galaxy S22 Ultra създава по-голям 2,4-микронен супер пиксел която събира повече светлинни данни от основната камера на Galaxy S22, която изкуствено създава по-малък 2-микронен супер пиксел. Не е изненадващо, че резултатите са обърнати.

Както можете да видите на изображението по-горе, по-големият суперпиксел на Galaxy S22 Ultra предлага подобрено разделяне на обектите с по-висок контрол върху остротата, повече повърхностни детайли и по-добра точност на цветовете. Но групирането на пиксели не е само за извеждане на детайли при слаба светлина. Той също така играе огромна роля при възпроизвеждането на цветовете, управлението на динамичния диапазон и други важни параметри.

На изображението горе вляво Galaxy S22 върши много по-добра работа при експозиция на обекта, оценка на дълбочината и цвят възпроизвеждане в 50MP снимка с пълна разделителна способност, в сравнение със 108MP снимка на същата сцена от Galaxy S22 Ултра. По-малките пиксели на основната камера на Galaxy S22 Ultra водят до избелени цветове на сградите и като цяло по-малко ясен профил.

Точно като сценария със слаба светлина, групирането на пиксели отново подчертава разликата и обръща резултатите. Благодарение на по-големите суперпиксели, създадени от сензора на камерата на Galaxy S22 Ultra, изображението вдясно по-горе улавя изобразява тухлените канали са по-точни на снимката и цветовете се оказаха по-близки до реалността, отколкото на снимката, направена от ваниловата галактика S22. Тук обаче си струва да се отбележи, че групирането на пиксели не е единственият фактор при определяне на качеството на изображението. Много зависи от марката на сензора, основните алгоритми и блендата, наред с други фактори.

Бъдещето на комбинирането на пиксели на смартфони

Без да се вижда краят на пикселните войни, следващата еволюция са сензорите за 200MP камера. Всъщност се говори, че Motorola ще пусне първия телефон с толкова мощен хардуер за изображения. В този случай алгоритмите за ремозайка ще комбинират не по-малко от 16 пиксела в една голяма единица. Вземете за пример собствения 200MP ISOCELL HP-1 сензор на Samsung, който въвежда нова хибридна форма на групиране на пиксели.

В зависимост от ситуацията на осветление, той изпълнява хибриден процес на комбиниране на пиксели 4 × 4, който се случва на два етапа. Първо, сензорът извършва групиране 4 в 1, което включва 2 × 2 масив от 0,64 микрона пиксела. Това създава по-голям суперпиксел с размери 1,28 микрона и създава снимки с резолюция от 50 мегапиксела. След това сензорът извършва още един кръг от групиране 4 в 1, което включва масив 2 × 2 от 1,28 микрона пиксела, създавайки още по-голям супер пиксел с размери 2,56 микрона. В края на този процес крайната разделителна способност на изображението пада до управляемите 12,5 мегапиксела.

Ето защо пикселното групиране е толкова необходимо. Тъй като сензорите на камерата на смартфона продължават да получават все повече и повече пиксели, необходимостта от качествено групиране на пиксели става още по-важна. И това е технология, която непрекъснато се развива. Независимо дали става въпрос за тетра, нона или хибридното групиране на пиксели, споменато по-горе, компаниите все още измислят кои методи работят най-добре за различни камери.

Препоръки на редакторите

• Най-новият Android телефон на Asus може да бъде голяма заплаха за Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra изглежда като един от най-вълнуващите таблети на 2023 г
• Отстранен е проблем с топ функция на камерата на Galaxy S23 Ultra
• Какво е Bixby? Как да използвате AI асистента на Samsung
• Най-добрите протектори за екран на Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 най-добри избора