Jak pixel binning dělá vaše fotografie Galaxy S22 skvělými

Průmysl smartphonů pokračuje ve své totální válce o nadvládu ve fotoaparátech, přičemž značky se snaží nacpat co nejvíce pixelů do co největšího počtu fotoaparátů. Od těch mizerných 2megapixelové makro a hloubkové kamery u 108megapixelových snímačů na telefonech, jako je Galaxy S22 Ultra, se zdá, že čísla jen stoupají.

Již brzy, 200megapixelový snímač fotoaparátu Samsung posune věci na další úroveň, ale jádrem všech těchto megapixelových kouzel je technologie zvaná pixel binning – a ta je klíčem k úspěchu fotoaparátu. Ne všechny pixel binning jsou však stejné. Samsung používá „tetra“ 4-v-1 pixel binning na Galaxy S22a „nona“ 9-v-1 pixel binning na Galaxy S22 Ultra. Dělá tohle všechno nějaký rozdíl? Zjistili jsme.

Proč je pixel binning nezbytný

Co dělá pixel binning? Stručně řečeno, umožňuje sousedním pixelům fungovat jako jeden velký „super pixel“ a shromažďovat více dat a poskytovat jasnější fotografie s přesnějšími barvami a menším šumem. Než se dostaneme k technickým detailům, je důležité pochopit, proč se to děje.

Snímač fotoaparátu na vašem telefonu je komponenta, která shromažďuje a zpracovává všechny optické informace, které do něj dodává přední objektiv. Senzor je zase v podstatě deska pixelů. Vlastně miliony z nich. Stejně jako buňky na rostlině pohlcují pixely světlo, které následně prochází signálovou konverzí vytvořit obrázek, který vidíme na obrazovce našeho telefonu.

Ale tady je ta zvláštní část. Čím vyšší je počet pixelů, tím vyšší je rozlišení obrázku – umožňuje více detailů a ostrosti. Jak však neustále přidáváme další pixely, měla by se zvětšit i velikost senzorů, aby se jim přizpůsobila. Přechod z 10 MP na 200 MP by měl vést k 20krát většímu snímači fotoaparátu. Ale protože je uvnitř šasi smartphonu k dispozici omezený prostor pro umístění obrazových snímačů, k takovému zvětšení nemůže dojít.

Aby se problém vyřešil, velikost pixelů se zmenšila a na desku snímače se vešlo více těchto fotocitlivých prvků, aniž by se její velikost příliš zvětšila. Čím je však pixel menší, tím hůře absorbuje světlo – výsledkem jsou nevýrazné detaily a barvy. To je místo, kde technologie pixel-binning přichází na záchranu tím, že algoritmicky vytváří větší pixely, které jsou schopny absorbovat více světla. Když se to stane, získáte lépe vypadající fotografie.

Výhody pixel binningu jsou snadno viditelné

Když se tento algoritmus spustí, vytvoří se větší super pixel, který pohltí více světelných dat. To je důležité zejména v prostředí se slabým osvětlením, kde snímač fotoaparátu potřebuje zachytit co nejvíce světla. V případě tetra pixel binningu na Galaxy S22, kdy jsou čtyři sousední pixely stejné barvy sloučeny do jednoho, je jejich světelná citlivost zvýšena čtyřikrát.

V důsledku toho jsou fotografie složené z pixelů jasnější s vyšší ostrostí a větším kontrastem. Obrázek nahoře byl pořízen v nativním rozlišení 50 MP primární fotoaparát Galaxy S22. Všimněte si úrovně zrnitosti a rozmazaných okrajů. Níže je 12,5Mpx snímek stejného objektu zachycený fotoaparátem S22, který nabízí dobře definované linie a mnohem lepší reprodukci barev s jasnějším profilem kolem okrajů.

Ale výhody pixel binningu nejsou omezeny na fotografování při slabém osvětlení. Ve skutečnosti tato technologie také zvyšuje výstup HDR (High Dynamic Range). Při fotografování vysoce kontrastního předmětu nebo okolí přináší technologie slučování pixelů opět hmatatelné výhody.

Každá skupina pixelů (na základě své barvy) má jinou úroveň fotosenzitivity a expoziční doby, což znamená, že shromažďují světelné informace v segmentované formě a s vyšší přesností. Výsledkem je, že když se na optická data shromážděná každým polem pixelů použije zpracování HDR, fotografie vypadají působivě, s vyšší přesností barev a vylepšeným dynamickým rozsahem.

Různé přístupy Samsungu k pixel binningu

Rozsah pixel binning závisí na počtu pixelů samotných. Například 48MP fotoaparát kombinuje čtyři pixely do jednoho uměle zvětšeného super pixelu a poskytuje 12MP fotografie. To je důvod, proč jej značky prodávají jako 4-v-1 pixel binning. Podobně senzory fotoaparátu s 5o miliony nebo 64 miliony pixelů produkují 12,5MP a 16MP snímky. V marketingovém žargonu společnosti Samsung se můžete setkat s názvem „Tetracell“, který tento proces definuje.

Na technické úrovni se pixely ve skutečnosti fyzicky nepohybují ani nekombinují. Namísto, provádí se na softwarové úrovni pomocí remosaických algoritmů. Uspořádání jednotlivých pixelů je i nadále obvyklou RGB záležitostí. Úkolem Tetracell je seskupit pixely se stejným barevným filtrem vedle sebe do pole 2×2 pixelů a sloučit je, aby se vytvořilo větší umělé pole pixelů RGB pro shromažďování více světla. Podívejte se na obrázek výše, jak to dopadne.

50MP fotoaparát na Galaxy S22 využívá 1mikronové pixely, ale když se technologie slučování pixelů spustí, sloučí pole 2×2 sousedních 1mikronových pixelů. To nám dává větší super pixel, který měří napříč 2 mikrony. Toto je metoda tetra. Ale když máte 108MP fotoaparát na telefonu, jako je Galaxy S22 Ultra, velikost pixelů se ještě zmenší.

Namísto slučování pixelů 4 v 1 se tento 108MP snímač spoléhá na technologii, kterou Samsung nazývá „Nonacell“. Kombinuje devět sousedních pixelů do jednoho. Toto sloučení pole 3×3 pixelů vytvoří větší super pixel o velikosti 2,4 mikronů. Rozlišení se tak sníží z původních 108 MP na 12 MP, ale fotografie budou jasnější s lepší přesností barev. Toto je metoda nona pixel binning.

Jak již bylo zmíněno výše, menší pixely se potýkají se sběrem světelných dat, a proto přicházejí o detaily na fotografiích. Obrázek vlevo nahoře je segmentem z obrázku v plném rozlišení 108MP pořízeného primárním snímačem fotoaparátu Galaxy S22 Ultra, který je dodáván s menšími 0,8mikronový pixely. Vpravo je segment oříznutý z 50MP snímku pořízený hlavním fotoaparátem Galaxy S22, který obsahuje větší 1mikronové pixely. Díky větším pixelům shromažďuje snímač fotoaparátu Galaxy S22 více světelných dat a v důsledku toho můžete na koženém náramku vidět více detailů s vylepšenou ostrostí a mnohem lepší expozicí.

Když se však spojování pixelů spustí, snímač fotoaparátu Galaxy S22 Ultra vytvoří větší 2,4mikronový super pixel. který shromažďuje více světelných dat než primární fotoaparát Galaxy S22, který uměle vytváří menší 2mikronový super pixel. Není překvapením, že výsledky jsou obrácené.

Jak můžete vidět na obrázku výše, větší super pixel Galaxy S22 Ultra nabízí vylepšené oddělení objektů s vyšší kontrolou nad ostrostí, více detailů povrchu a lepší přesnost barev. Pixel binning však není pouze o zviditelnění detailů při slabém osvětlení. Hraje také obrovskou roli při reprodukci barev, správě dynamického rozsahu a dalších zásadních parametrech.

Na obrázku nahoře vlevo odvádí Galaxy S22 mnohem lepší práci při expozici objektu, odhadu hloubky a barev. reprodukce v plném rozlišení 50MP záběru ve srovnání se 108MP snímkem stejné scény z Galaxy S22 Ultra. Menší pixely na primárním fotoaparátu Galaxy S22 Ultra výsledkem jsou vybledlé barvy na budovách a celkově méně výrazný profil.

Stejně jako ve scénáři slabého osvětlení, pixel binning opět zvýrazní rozdíl a převrátí výsledky. Díky větším super pixelům vytvořeným snímačem fotoaparátu Galaxy S22 Ultra zachycuje obrázek vpravo nahoře cihlové drážky na obrázku přesněji a barvy se ukázaly blíže realitě než na obrázku pořízeném vanilkovou galaxií S22. Zde však stojí za zmínku, že pixel binning není jediným faktorem při rozhodování o kvalitě obrazu. Hodně záleží na značce snímače, základní algoritmy a clona, ​​mezi další faktory.

Budoucnost pixel binningu na chytrých telefonech

Další evolucí jsou 200MP kamerové senzory, protože válek pixelů v nedohlednu nekončí. Ve skutečnosti se říká, že Motorola uvede na trh první telefon s tak výkonným zobrazovacím hardwarem. V tomto případě algoritmy remosaic spojí ne méně než 16 pixelů do jedné velké jednotky. Vezměme si například vlastní 200MP ISOCELL snímač HP-1 společnosti Samsung, který představuje novou hybridní formu pixel binningu.

V závislosti na světelné situaci provádí hybridní proces slučování 4×4 pixelů, který probíhá ve dvou fázích. Za prvé, snímač provádí binning 4 v 1, který zahrnuje pole 2 × 2 pixelů o velikosti 0,64 mikronů. To vytváří větší super pixel, který měří 1,28 mikronů a produkuje fotografie v rozlišení 50 megapixelů. Poté senzor provede další kolo binningu 4 v 1, které zahrnuje pole 2×2 1,28 mikronů, čímž vznikne ještě větší super pixel, který měří 2,56 mikronu. Na konci tohoto procesu konečné rozlišení snímku klesne na zvládnutelných 12,5 megapixelů.

V tom spočívá důvod, proč je pixel binning tak nezbytný. Vzhledem k tomu, že snímače fotoaparátů smartphonů získávají stále více a více pixelů, je potřeba kvalitního slučování pixelů o to důležitější. A je to technologie, která se neustále vyvíjí. Ať už jde o tetra, nona nebo hybridní pixel binning zmíněný výše, společnosti stále zjišťují, které metody fungují nejlépe pro různé fotoaparáty.

Doporučení redakce

• Nejnovější telefon Asus Android by mohl být velkou hrozbou pro Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra vypadá jako jeden z nejzajímavějších tabletů roku 2023
• Byl opraven problém se špičkovou funkcí fotoaparátu Galaxy S23 Ultra
• Co je Bixby? Jak používat asistenta AI společnosti Samsung
• Nejlepší chrániče obrazovky Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 nejlepších