Kako spajanje piksela čini vaše Galaxy S22 fotografije izvrsnim

Industrija pametnih telefona nastavlja svoj sveobuhvatni rat za prevlast fotoaparata, s brendovima koji pokušavaju ugurati što više piksela u što je moguće više fotoaparata. Od onih beznačajnih Makro i dubinske kamere od 2 megapiksela hvatačima od 108 megapiksela na telefonima kao što je Galaxy S22 Ultra, čini se da brojke samo rastu.

Uskoro, Samsungov senzor kamere od 200 megapiksela podići će stvari na višu razinu, ali u središtu sve ove megapikselne magije je tehnologija koja se zove spajanje piksela - a ona je ključna za uspjeh fotoaparata. Međutim, nije svako združivanje piksela isto. Samsung koristi "tetra" 4-u-1 spajanje piksela na Galaxy S22, i “nona” 9-u-1 združivanje piksela na Galaxy S22 Ultra. Ima li sve ovo ikakvu razliku? Saznali smo.

Zašto je potrebno spajanje piksela

Što radi združivanje piksela? Ukratko, omogućuje susjednim pikselima da rade kao jedan veliki "super piksel", prikupljajući više podataka za isporuku svjetlijih fotografija s točnijim bojama i manje šuma. Prije nego što uđemo u tehničke detalje, važno je razumjeti zašto se to uopće događa.

Senzor kamere na vašem telefonu komponenta je koja prikuplja i obrađuje sve optičke informacije koje mu šalje leća ispred. Senzor je pak u biti ploča od piksela. Milijuni njih, zapravo. Baš kao i stanice na biljci, pikseli apsorbiraju svjetlost, koja zatim prolazi kroz konverziju signala kako bismo proizveli sliku koju vidimo na zaslonu telefona.

Ali evo čudnog dijela. Što je veći broj piksela, veća je razlučivost slike — omogućuje više detalja i oštrine. Međutim, kako nastavljamo dodavati više piksela, veličina senzora također bi se trebala povećati kako bi ih prilagodili. Prelazak s 10MP na 200MP trebao bi rezultirati 20 puta većim senzorom kamere. Ali budući da je unutar kućišta pametnog telefona ograničen prostor za ugradnju senzora slike, to povećanje veličine se ne može dogoditi.

Kako bi se riješio problem, veličina piksela je smanjena, postavljajući više ovih fotoosjetljivih elemenata na ploču senzora bez previše povećanja veličine. Međutim, što je piksel manji, slabije apsorbira svjetlost — što rezultira nedovoljno sjajnim detaljima i bojama. Tu u pomoć dolazi tehnologija spajanja piksela algoritamskim stvaranjem većih piksela koji mogu apsorbirati više svjetla. Kada se to dogodi, dobivate bolje fotografije.

Prednosti združivanja piksela lako su vidjeti

Kada ovaj algoritam krene u akciju, stvara se veći super piksel koji apsorbira više svjetlosnih podataka. Ovo je posebno važno u slabo osvijetljenim okruženjima gdje senzor kamere treba prikupiti što više svjetla. U slučaju tetra pixel binninga na Galaxy S22, kada se četiri susjedna piksela iste boje spoje u jedan, njihova svjetlosna osjetljivost se povećava četiri puta.

Kao rezultat toga, fotografije s kombiniranim pikselima ispadaju svjetlije s većom oštrinom i većim kontrastom. Gornja slika snimljena je u prirodnoj razlučivosti od 50 MP primarna kamera Galaxy S22. Primijetite razinu zrnatosti i zamućenih rubova. Ispod je snimka istog subjekta snimljena S22 od 12,5 MP s kombiniranim pikselima, koja nudi dobro definirane linije i puno bolju reprodukciju boja, sa svjetlijim profilom oko rubova.

Ali prednosti združivanja piksela nisu ograničene na fotografije pri slabom osvjetljenju. Zapravo, ova tehnologija također podiže HDR (High Dynamic Range) izlaz. Kada fotografirate subjekt ili okolinu visokog kontrasta, tehnologija kombiniranja piksela ponovno daje opipljive prednosti.

Svaka skupina piksela (na temelju svoje boje) ima različitu razinu fotoosjetljivosti i vremena ekspozicije, što znači da prikupljaju informacije o svjetlu u segmentiranom obliku i s većom preciznošću. Kao rezultat toga, kada se HDR obrada primijeni na optičke podatke prikupljene svakim nizom piksela, fotografije izgledaju prodorno, s većom preciznošću boja i poboljšanim dinamičkim rasponom.

Samsungovi različiti pristupi grupiranju piksela

Skala združivanja piksela ovisi o broju samih piksela. Na primjer, kamera od 48 MP kombinira četiri piksela u jedan umjetno uvećani super piksel za isporuku fotografija od 12 MP. Zato ga brendovi prodaju kao 4-u-1 pixel binning. Slično tome, senzori kamere s 5o milijuna ili 64 milijuna piksela proizvode slike od 12,5 MP odnosno 16 MP. U Samsungovom marketinškom žargonu možete naići na naziv "Tetracell" za definiranje ovog procesa.

Na tehničkoj razini, pikseli se zapravo ne pomiču niti spajaju fizički. umjesto toga, radi se na softverskoj razini koristeći remosaic algoritme. Raspored pojedinačnih piksela i dalje je uobičajena RGB stvar. Posao Tetracella je grupirati piksele s istim filtrom boje jedan pored drugog u nizu piksela 2×2 i spojiti ih kako bi se stvorio veći umjetni RGB niz piksela za prikupljanje više svjetla. Pogledajte gornju sliku kako biste vidjeli kako ispada.

Kamera od 50 MP na Galaxy S22 koristi piksele od 1 mikrona, ali kada tehnologija združivanja piksela krene u akciju, ona spaja 2×2 niz susjednih piksela od 1 mikrona. Ovo nam daje veći super piksel koji ima 2 mikrona u promjeru. Ovo je tetra metoda. Ali kada imate kameru od 108 MP na telefonu kao što je Galaxy S22 Ultra, veličina piksela postaje još manja.

Umjesto 4-u-1 spajanja piksela, ovaj senzor od 108 MP oslanja se na ono što Samsung naziva "Nonacell" tehnologijom. Kombinira devet susjednih piksela u jedan. Ovo spajanje niza piksela 3×3 stvara veći super piksel veličine 2,4 mikrona. Pritom se rezolucija s izvornih 108 MP smanjuje na 12 MP, ali fotografije ispadaju svjetlije s boljom preciznošću boja. Ovo je metoda združivanja bez piksela.

Kao što je gore spomenuto, manji pikseli imaju problema s prikupljanjem podataka o svjetlosti, stoga gube na detaljima na fotografijama. Gornja lijeva slika je segment slike pune rezolucije od 108 MP snimljene primarnim senzorom kamere Galaxy S22 Ultra, koji dolazi s manjim pikselima od 0,8 mikrona. S desne strane je segment izrezan iz snimke od 50 MP snimljene glavnom kamerom Galaxy S22, koji sadrži veće piksele od 1 mikrona. Zahvaljujući većim pikselima, senzor kamere Galaxy S22 prikuplja više podataka o svjetlu, a kao rezultat toga možete vidjeti više detalja na kožnoj narukvici, s poboljšanom oštrinom i daleko boljom ekspozicijom.

Međutim, kada združivanje piksela krene u akciju, senzor kamere Galaxy S22 Ultra stvara veći superpiksel od 2,4 mikrona koja prikuplja više svjetlosnih podataka od primarne kamere Galaxy S22, koja umjetno stvara manju super kameru od 2 mikrona piksel. Ne iznenađuje da su rezultati obrnuti.

Kao što možete vidjeti na gornjoj slici, veći super piksel Galaxy S22 Ultra nudi poboljšano odvajanje subjekta s većom kontrolom nad oštrinom, više detalja na površini i bolju točnost boja. No združivanje piksela nije samo isticanje detalja pri slabom osvjetljenju. Također igra veliku ulogu u reprodukciji boja, upravljanju dinamičkim rasponom i drugim ključnim parametrima.

Na gornjoj lijevoj slici, Galaxy S22 radi mnogo bolje u ekspoziciji objekta, procjeni dubine i boji reprodukcija u snimci pune rezolucije od 50 MP, u usporedbi sa snimkom od 108 MP iste scene s Galaxy S22 Ultra. Manji pikseli na primarnoj kameri Galaxy S22 Ultra rezultirati ispranim bojama na zgradama i ukupnim manje prodornim profilom.

Baš kao i scenarij slabog osvjetljenja, združivanje piksela opet naglašava razliku i okreće rezultate. Zahvaljujući većim super pikselima koje stvara senzor kamere Galaxy S22 Ultra, slika desno iznad prikazuje brazde od cigle točnije su na slici i boje su ispale bliže stvarnosti nego na slici koju je snimila galaksija boje vanilije S22. Međutim, ovdje vrijedi istaknuti da združivanje piksela nije jedini čimbenik u odlučivanju o kvaliteti slike. Puno ovisi o proizvođaču senzora, temeljni algoritmi i otvor blende, među ostalim čimbenicima.

Budućnost spajanja piksela na pametnim telefonima

Kako se ratovima piksela ne nazire kraj, sljedeća evolucija su senzori kamere od 200 MP. Zapravo, priča se da će Motorola lansirati prvi telefon s tako moćnim hardverom za obradu slika. U ovom slučaju, remosaic algoritmi će kombinirati ne manje od 16 piksela u jednu veliku jedinicu. Uzmimo za primjer Samsungov vlastiti 200MP ISOCELL HP-1 senzor, koji uvodi novi hibridni oblik združivanja piksela.

Ovisno o situaciji osvjetljenja, izvodi hibridni postupak spajanja piksela 4×4 koji se odvija u dvije faze. Prvo, senzor izvodi 4-u-1 binning koji uključuje 2×2 niz piksela od 0,64 mikrona. Ovo stvara veći super piksel koji mjeri 1,28 mikrona i proizvodi fotografije u rezoluciji od 50 megapiksela. Zatim, senzor radi još jedan krug 4-u-1 združivanja koji uključuje 2×2 niz piksela od 1,28 mikrona, stvarajući još veći super piksel koji mjeri 2,56 mikrona. Na kraju ovog procesa konačna razlučivost slike pada na podnošljivih 12,5 megapiksela.

Tu leži zašto je združivanje piksela toliko potrebno. Kako senzori kamere pametnog telefona dobivaju sve više i više piksela, potreba za kvalitetnim združivanjem piksela postaje sve važnija. I to je tehnologija koja se neprestano razvija. Bilo da se radi o gore spomenutom tetra, nona ili hibridnom združivanju piksela, tvrtke još uvijek shvaćaju koje metode najbolje funkcioniraju za različite kamere.

Preporuke urednika

• Najnoviji Asusov Android telefon mogao bi biti velika prijetnja Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra izgleda kao jedan od najuzbudljivijih tableta 2023
• Problem s vrhunskom značajkom Galaxy S23 Ultra kamere je riješen
• Što je Bixby? Kako koristiti Samsungov AI asistent
• Najbolje zaštite zaslona Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 najboljih izbora