A pixel binning hogyan teszi nagyszerűvé Galaxy S22 fotóit

Az okostelefon-ipar folytatja a fényképezőgép-fölényért folytatott harcát, és a márkák igyekeznek minél több képpontot bezsúfolni a lehető legtöbb kamerába. Azoktól a silányoktól 2 megapixeles makró és mélységi kamerák az olyan telefonok 108 megapixeles snappereihez képest, mint a Galaxy S22 Ultra, a számok csak emelkedni látszanak.

Hamar, A Samsung 200 megapixeles kameraérzékelője magasabb szintre emeli a dolgokat, de ennek a megapixel varázslatnak a középpontjában a pixel binning nevű technológia áll – és ez a kamera sikerének kulcsa. Azonban nem minden pixel binning egyforma. A Samsung „tetra” 4 az 1-ben pixel binninget használ a készüléken Galaxy S22, és a „nona” 9 az 1-ben pixel binning a Galaxy S22 Ultra. Van ennek az egésznek bármi különbsége? Rájöttünk.

Miért szükséges a pixel binning?

Mit csinál a pixel binning? Röviden: lehetővé teszi, hogy a szomszédos képpontok egyetlen nagy „szuper pixelként” működjenek, több adatot gyűjtve fényesebb fényképek készítéséhez, pontosabb színekkel és kisebb zajjal. Mielőtt belemennénk a technikai részletekbe, fontos megérteni, miért történik ez először.

A telefonon lévő kameraérzékelő az az alkatrész, amely összegyűjti és feldolgozza az összes optikai információt, amelyet az elöl lévő objektív táplál. Az érzékelő pedig lényegében egy pixelekből álló lemez. Valójában milliók. Csakúgy, mint a növény sejtjei, a pixelek elnyelik a fényt, amely aztán jelátalakításon megy keresztül hogy előállítsuk azt a képet, amit a telefonunk képernyőjén látunk.

De itt van a furcsa rész. Minél nagyobb a képpontok száma, annál nagyobb a kép felbontása – több részletet és élességet tesz lehetővé. Azonban ahogy egyre több képpontot adunk hozzá, az érzékelők méretének is növekednie kell, hogy elférjen. 10 MP-ről 200 MP-re váltva 20-szor nagyobb kameraérzékelőt kell eredményeznie. De mivel az okostelefon házában korlátozott hely áll rendelkezésre a képérzékelők elhelyezéséhez, ez a méretnövekedés nem történhet meg.

A probléma megoldása érdekében a pixelek méretét lecsökkentik, és több ilyen fényérzékeny elemet illesztenek az érzékelőlapra anélkül, hogy a mérete túlságosan megnőne. Azonban minél kisebb lesz egy pixel, annál rosszabbul nyeli el a fényt – ami halvány részleteket és színeket eredményez. Itt jön a segítség a pixel-binning technológia, amely algoritmikusan nagyobb képpontokat hoz létre, amelyek több fényt képesek elnyelni. Amikor ez történik, szebb képeket kapsz.

A Pixel binning előnyei könnyen észrevehetők

Amikor ez az algoritmus működésbe lép, egy nagyobb szuperpixel jön létre, amely több fényadatot nyel el. Ez különösen fontos gyenge fényviszonyok mellett, ahol a kamera érzékelőjének a lehető legtöbb fényt kell összegyűjtenie. A Galaxy S22 tetrapixel binning esetén, ha négy azonos színű szomszédos pixelt egyesítenek, fényérzékenységük négyszeresére nő.

Ennek eredményeként a pixelbe foglalt fotók világosabbak, nagyobb élességgel és kontraszttal. A fenti kép natív 50 MP felbontással készült a Galaxy S22 elsődleges kamerája. Figyelje meg a szemcsézettséget és az elmosódott éleket. Az alábbiakban az S22-vel rögzített, pixelbe osztott 12,5 MP-es felvétel látható ugyanarról a témáról, amely jól definiált vonalakat és sokkal jobb színvisszaadást kínál, a szélek körül világosabb profillal.

A pixel binning előnyei azonban nem korlátozódnak a gyenge fényviszonyok melletti fotózásra. Valójában a technológia növeli a HDR (High Dynamic Range) kimenetet is. Ha nagy kontrasztú témáról vagy környezetről készít képeket, a pixel-binning technológia ismét kézzelfogható előnyökkel jár.

Minden pixelcsoport (színe alapján) eltérő fényérzékenységi és expozíciós idővel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy szegmentált formában és nagyobb pontossággal gyűjtik a fényinformációkat. Ennek eredményeként, ha HDR-feldolgozást alkalmaznak az egyes pixeltömbök által gyűjtött optikai adatokra, a fényképek ütősnek tűnnek, nagyobb színpontossággal és jobb dinamikatartománnyal.

A Samsung különböző megközelítései a pixel-binninghez

A pixel-binning mértéke maguktól a pixelek számától függ. Például egy 48 MP-es kamera négy képpontot kombinál egy mesterségesen felnagyított szuperpixelbe, hogy 12 MP-es fényképeket készítsen. Ezért a márkák 4 az 1-ben pixel binningként forgalmazzák. Hasonlóan, az 5o millió vagy 64 millió pixeles kameraérzékelők 12,5 MP-es, illetve 16 MP-es képeket készítenek. A Samsung marketinges nyelvezetében találkozhat a „Tetracell” névvel ennek a folyamatnak a meghatározására.

Technikai szinten a képpontok fizikailag nem mozognak és nem kombinálódnak. Helyette, szoftver szinten történik remosaic algoritmusok segítségével. Az egyedi pixelelrendezés továbbra is a szokásos RGB-ügy. A Tetracell feladata, hogy az azonos színszűrővel rendelkező pixeleket egymás mellé csoportosítsa egy 2×2 pixeles tömbbe, és összevonja őket, hogy nagyobb mesterséges RGB pixeltömböt hozzon létre több fény gyűjtésére. Vessen egy pillantást a fenti képre, hogy megtudja, hogyan alakul.

A Galaxy S22 50 megapixeles kamerája 1 mikronos képpontokat használ, de amikor a pixel-binning technológia működésbe lép, a szomszédos 1 mikronos pixelek 2×2-es tömbjét egyesíti. Ez egy nagyobb szuperpixelt ad, amely 2 mikron átmérőjű. Ez a tetra módszer. De ha van egy 108 MP-es kamera egy olyan telefonban, mint a Galaxy S22 Ultra, a pixelek mérete még kisebb lesz.

A 4 az 1-ben pixel binning helyett ez a 108 MP-es érzékelő a Samsung által „Nonacell” technológiának nevezett technológiára támaszkodik. Kilenc szomszédos pixelt egyesít egybe. A 3×3 pixeles tömb összevonása egy nagyobb szuperpixelt hoz létre, amely 2,4 mikron méretű. Ennek során a felbontás a natív 108 MP-ről 12 MP-re csökken, de a fényképek világosabbak és jobb színpontosság mellett. Ez a nem pixel binning módszer.

Ahogy fentebb említettük, a kisebb képpontok nehezen gyűjtik a fényadatokat, így elveszítik a fényképek részleteit. A bal felső kép egy teljes felbontású, 108 MP-es kép részlete, amelyet a Galaxy S22 Ultra elsődleges kameraérzékelője készített, amely kisebb, 0,8 mikronos pixelekkel érkezik. A jobb oldalon egy 50 MP-es felvételből kivágott szegmens látható a Galaxy S22 fő kamerája készítette, amely nagyobb, 1 mikronos pixeleket tartalmaz. A nagyobb pixeleknek köszönhetően a Galaxy S22 kameraérzékelője több fényadatot gyűjt, és ennek eredményeként több részletet láthat a bőr karkötőn, jobb élességgel és sokkal jobb expozícióval.

Amikor azonban működésbe lép a pixelkombináció, a Galaxy S22 Ultra kameraérzékelője nagyobb, 2,4 mikronos szuperpixelt hoz létre. amely több fényadatot gyűjt, mint a Galaxy S22 elsődleges kamerája, amely mesterségesen hoz létre egy kisebb, 2 mikronos szupert pixel. Nem meglepő módon az eredmények fordítottak.

Amint a fenti képen is látható, a Galaxy S22 Ultra nagyobb szuperpixeleje jobb témaelválasztást tesz lehetővé, jobban szabályozza az élességet, több felületi részletet és jobb színpontosságot biztosít. De a pixel binning nem csak a részletek kiemelését jelenti gyenge fényviszonyok mellett. Hatalmas szerepet játszik a színek reprodukálásában, a dinamikatartomány kezelésében és más döntő paraméterek kezelésében is.

A bal oldali képen a Galaxy S22 sokkal jobban teljesít a téma expozíciójában, a mélységbecslésben és a színekben. reprodukció teljes felbontású 50 MP-es felvételben, összehasonlítva a Galaxy S22 ugyanazon jelenetének 108 MP-es felvételével Ultra. A kisebb pixelek a Galaxy S22 Ultra elsődleges kameráján kimosott színeket eredményez az épületeken és összességében kevésbé ütős profilt.

Csakúgy, mint a gyengén megvilágított forgatókönyv, a pixel binning ismét kiemeli a különbséget, és megfordítja az eredményeket. A Galaxy S22 Ultra kameraérzékelője által létrehozott nagyobb szuperpixeleknek köszönhetően a jobb felső képen látható a képen pontosabban barázdál a tégla és a színek is közelebb kerültek a valósághoz, mint a vanília Galaxy által készített képen S22. Itt azonban érdemes rámutatni arra, hogy a pixel-binning nem az egyedüli tényező a képminőség eldöntésében. Sok függ az érzékelő gyártmányától, a mögöttes algoritmusok és a rekeszérték, többek között.

A pixel-binning jövője az okostelefonokon

Mivel a pixelháborúnak még nincs vége, a következő fejlesztés a 200 MP-es kameraérzékelők. Valójában a híresztelések szerint a Motorola piacra dobja az első ilyen erős képalkotó hardvert. Ebben az esetben a remosaic algoritmusok nem kevesebb, mint 16 pixelt fognak egy nagy egységbe egyesíteni. Vegyük például a Samsung saját 200 MP-es ISOCELL HP-1 érzékelőjét, amely a pixel-binning új hibrid formáját vezeti be.

A világítási helyzettől függően hibrid 4×4 pixel-összevonási folyamatot hajt végre, amely két lépésben történik. Először az érzékelő 4 az 1-ben binninget hajt végre, amely egy 0,64 mikronos pixelből álló 2×2-es tömböt foglal magában. Ez egy nagyobb, 1,28 mikronos szuperpixelt hoz létre, és 50 megapixeles felbontású fényképeket készít. Ezután az érzékelő egy újabb 4 az 1-ben binning kört hajt végre, amely 1,28 mikronos pixelekből álló 2×2-es tömböt foglal magában, és egy még nagyobb, 2,56 mikronos szuperpixelt hoz létre. A folyamat végén a végső képfelbontás kezelhető 12,5 megapixelre csökken.

Ebben rejlik, hogy miért olyan szükséges a pixel-binning. Ahogy az okostelefonok kameráinak érzékelői egyre több képpontot kapnak, a minőségi pixel-binning egyre fontosabbá válik. És ez egy olyan technológia, amely folyamatosan fejlődik. Legyen szó tetra-ról, nona-ról vagy a fent említett hibrid pixel-binningről, a cégek még mindig azon dolgoznak, hogy melyik módszerek működnek a legjobban a különböző kameráknál.

Szerkesztői ajánlások

• Az Asus legújabb Android telefonja nagy veszélyt jelenthet a Galaxy S23 Ultra számára
• A Galaxy Tab S9 Ultra úgy néz ki, mint 2023 egyik legizgalmasabb táblagépe
• A legjobb Galaxy S23 Ultra kamerafunkcióval kapcsolatos probléma kijavításra került
• Mi az a Bixby? A Samsung AI-asszisztensének használata
• A legjobb Samsung Galaxy S23 Ultra képernyővédők: a 12 legjobb választás