La industria de los teléfonos inteligentes continúa su guerra total por la supremacía de las cámaras, con marcas que intentan meter tantos píxeles en tantas cámaras como sea posible. De esos miserables Cámaras macro y de profundidad de 2 megapíxeles Respecto a las cámaras de 108 megapíxeles de teléfonos como el Galaxy S22 Ultra, los números sólo parecen aumentar.
Contenido
- Por qué es necesaria la agrupación de píxeles
- Los beneficios de la agrupación de píxeles son fáciles de ver
- Los diferentes enfoques de Samsung para la agrupación de píxeles
- El futuro del pixel binning en los smartphones
Pronto, El sensor de cámara de 200 megapíxeles de Samsung llevará las cosas al siguiente nivel, pero en el corazón de toda esta magia de los megapíxeles hay una tecnología llamada agrupación de píxeles, y es clave para el éxito de una cámara. Sin embargo, no toda la agrupación de píxeles es igual. Samsung utiliza agrupación de píxeles “tetra” 4 en 1 en el Galaxia S22y agrupación de píxeles “nona” 9 en 1 en el Galaxy S22 Ultra. ¿Todo esto hace alguna diferencia? Nos dimos cuenta.
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Por qué es necesaria la agrupación de píxeles
¿Qué hace la agrupación de píxeles? En resumen, permite que los píxeles adyacentes funcionen como un gran “superpíxel”, recopilando más datos para ofrecer fotografías más brillantes con colores más precisos y menos ruido. Antes de entrar en detalles técnicos, es importante entender por qué sucede esto en primer lugar.
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El sensor de la cámara de su teléfono es el componente que recopila y procesa toda la información óptica que le proporciona la lente frontal. El sensor, a su vez, es esencialmente una placa de píxeles. Millones de ellos, en realidad. Al igual que las células de una planta, los píxeles absorben la luz y luego realizan una conversión de señal. para producir la imagen que vemos en la pantalla de nuestro teléfono.
Pero aquí está la parte extraña. Cuanto mayor sea el número de píxeles, mayor será la resolución de la imagen, lo que permitirá más detalles y nitidez. Sin embargo, a medida que seguimos agregando más píxeles, el tamaño de los sensores también debería aumentar para acomodarlos. Pasar de 10MP a 200MP debería dar como resultado un sensor de cámara 20 veces más grande. Pero debido a que hay un espacio limitado disponible dentro del chasis de un teléfono inteligente para colocar sensores de imagen, ese aumento de tamaño no puede ocurrir.
Para solucionar el problema, se reduce el tamaño de los píxeles, encajando más de estos elementos fotosensibles en la placa del sensor sin aumentar demasiado su tamaño. Sin embargo, cuanto más pequeño se vuelve un píxel, peor absorbe la luz, lo que da como resultado detalles y colores mediocres. Ahí es donde la tecnología de agrupación de píxeles viene al rescate al crear algorítmicamente píxeles más grandes que son capaces de absorber más luz. Cuando esto pasa, obtienes fotos más bonitas.
Los beneficios de la agrupación de píxeles son fáciles de ver
Cuando este algoritmo entra en acción, se crea un superpíxel más grande que absorbe más datos de luz. Esto es especialmente importante en entornos con poca luz donde el sensor de la cámara necesita recoger la mayor cantidad de luz posible. En el caso de la agrupación de tetrapíxeles en el Galaxy S22, cuando cuatro píxeles vecinos del mismo color se fusionan en uno, su sensibilidad a la luz aumenta cuatro veces.
Como resultado, las fotografías agrupadas en píxeles resultan más brillantes, con mayor nitidez y mayor contraste. La imagen de arriba fue capturada con la resolución nativa de 50MP de la cámara principal del Galaxy S22. Observe el nivel de veta y los bordes borrosos. A continuación se muestra una toma de 12,5 MP agrupada en píxeles del mismo sujeto capturada por el S22, que ofrece líneas bien definidas y una reproducción del color mucho mejor, con un perfil más brillante alrededor de los bordes.
Pero los beneficios de la agrupación de píxeles no se limitan a la fotografía con poca luz. De hecho, la tecnología también eleva la salida HDR (alto rango dinámico). Al tomar fotografías de un sujeto o un entorno de alto contraste, la tecnología de agrupación de píxeles vuelve a producir beneficios tangibles.
Cada grupo de píxeles (en función de su color) tiene un nivel diferente de fotosensibilidad y tiempo de exposición, lo que significa que recogen información luminosa de forma segmentada y con mayor precisión. Como resultado, cuando se aplica el procesamiento HDR a los datos ópticos recopilados por cada matriz de píxeles, las fotos tienen un aspecto impactante, con mayor precisión de color y rango dinámico mejorado.
Los diferentes enfoques de Samsung para la agrupación de píxeles
La escala de la agrupación de píxeles depende del número de píxeles. Por ejemplo, una cámara de 48 MP combina cuatro píxeles en un superpíxel ampliado artificialmente para ofrecer fotografías de 12 MP. Es por eso que las marcas lo comercializan como agrupación de píxeles 4 en 1. De manera similar, los sensores de cámara con 50 millones o 64 millones de píxeles producen imágenes de 12,5 MP y 16 MP, respectivamente. En la jerga de marketing de Samsung, es posible que encuentre el nombre "Tetracell" para definir este proceso.
A nivel técnico, los píxeles en realidad no se mueven ni se combinan físicamente. En cambio, se hace a nivel de software utilizando algoritmos remosaicos. La disposición de los píxeles individuales sigue siendo la habitual en RGB. El trabajo de Tetracell es agrupar píxeles con el mismo filtro de color uno al lado del otro en una matriz de 2×2 píxeles y fusionarlos para crear una matriz de píxeles RGB artificial más grande para recolectar más luz. Echa un vistazo a la imagen de arriba para ver cómo queda.
La cámara de 50MP del Galaxy S22 emplea píxeles de 1 micrón, pero cuando la tecnología de agrupación de píxeles entra en acción, fusiona una matriz de 2×2 de píxeles adyacentes de 1 micrón. Esto nos da un superpíxel más grande que mide 2 micrones de ancho. Este es el método tetra. Pero cuando tienes una cámara de 108MP en un teléfono como el Galaxy S22 Ultra, el tamaño de los píxeles se vuelve aún más pequeño.
En lugar de una agrupación de píxeles 4 en 1, este sensor de 108 MP se basa en lo que Samsung llama tecnología "Nonacell". Combina nueve píxeles vecinos en uno. Esta fusión de una matriz de 3 × 3 píxeles crea un superpíxel más grande de 2,4 micrones de tamaño. Al hacerlo, la resolución baja de 108MP nativos a 12MP, pero las fotos resultan más brillantes y con mejor precisión de color. Este es el método de agrupación de píxeles nona.
Como se mencionó anteriormente, los píxeles más pequeños tienen dificultades para recopilar datos de luz, por lo que pierden detalles en las fotografías. La imagen de arriba a la izquierda es un segmento de una imagen de 108 MP de resolución completa tomada por el sensor de cámara principal del Galaxy S22 Ultra, que viene con píxeles más pequeños de 0,8 micrones. A la derecha hay un segmento recortado de una toma de 50 MP. tomada por la cámara principal del Galaxy S22, que incluye píxeles más grandes de 1 micrón. Debido a los píxeles más grandes, el sensor de la cámara del Galaxy S22 recopila más datos de luz y, como resultado, puedes ver más detalles en la pulsera de cuero, con una nitidez mejorada y una exposición mucho mejor.
Sin embargo, cuando la agrupación de píxeles entra en acción, el sensor de la cámara del Galaxy S22 Ultra crea un superpíxel más grande de 2,4 micrones. que recopila más datos de luz que la cámara principal del Galaxy S22, que crea artificialmente una súper cámara más pequeña de 2 micrones. píxel. Como era de esperar, los resultados son los contrarios.
Como puede ver en la imagen de arriba, el superpíxel más grande del Galaxy S22 Ultra ofrece una separación de sujetos mejorada con un mayor control sobre la nitidez, más detalles de la superficie y una mejor precisión del color. Pero la agrupación de píxeles no se trata únicamente de resaltar detalles en condiciones de poca luz. También juega un papel muy importante en la reproducción de colores, la gestión del rango dinámico y otros parámetros cruciales.
En la imagen de arriba a la izquierda, el Galaxy S22 hace un trabajo mucho mejor en cuanto a exposición del sujeto, estimación de profundidad y color. reproducción en una toma de 50 MP de resolución completa, en comparación con la instantánea de 108 MP de la misma escena del Galaxy S22 Ultra. Los píxeles más pequeños en la cámara principal del Galaxy S22 Ultra El resultado son colores descoloridos en los edificios y un perfil general menos impactante.
Al igual que en el escenario con poca iluminación, la agrupación de píxeles nuevamente resalta la diferencia y cambia los resultados. Gracias a los superpíxeles más grandes creados por el sensor de la cámara del Galaxy S22 Ultra, la imagen de arriba a la derecha muestra el Las ranuras de los ladrillos se muestran con mayor precisión en la imagen y los colores resultaron más cercanos a la realidad que en la imagen tomada por Vanilla Galaxy. S22. Sin embargo, vale la pena señalar aquí que la agrupación de píxeles no es el único factor a la hora de decidir la calidad de la imagen. Mucho depende de la marca del sensor., los algoritmos subyacentes y la apertura, entre otros factores.
El futuro del pixel binning en los smartphones
Sin un final a la vista para la guerra de píxeles, la próxima evolución son los sensores de cámara de 200MP. De hecho, se rumorea que Motorola lanzará el primer teléfono con un hardware de imágenes tan potente. En este caso, los algoritmos remosaicos combinarán no menos de 16 píxeles en una unidad grande. Tomemos, por ejemplo, el sensor ISOCELL HP-1 de 200 MP de Samsung, que introduce una nueva forma híbrida de agrupación de píxeles.
Dependiendo de la situación de iluminación, realiza un proceso híbrido de agrupación de píxeles de 4×4 que se produce en dos etapas. En primer lugar, el sensor realiza una agrupación 4 en 1 que implica una matriz de 2×2 de píxeles de 0,64 micrones. Esto crea un superpíxel más grande que mide 1,28 micrones y produce fotografías con una resolución de 50 megapíxeles. A continuación, el sensor realiza otra ronda de agrupación 4 en 1 que involucra una matriz de 2×2 de píxeles de 1,28 micrones, creando un superpíxel aún más grande que mide 2,56 micrones. Al final de este proceso, la resolución final de la imagen cae a unos manejables 12,5 megapíxeles.
Sensor de imagen ISOCELL HP1: Introducción oficial | Samsung
Ahí radica por qué la agrupación de píxeles es tan necesaria. A medida que los sensores de las cámaras de los teléfonos inteligentes siguen obteniendo más y más píxeles, la necesidad de una agrupación de píxeles de calidad se vuelve aún más importante. Y es una tecnología que está en constante evolución. Ya sea tetra, nona o la combinación híbrida de píxeles mencionada anteriormente, las empresas todavía están averiguando qué métodos funcionan mejor para diferentes cámaras.
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