Hvordan pixel binning gjør Galaxy S22-bildene dine flotte

Smarttelefonindustrien fortsetter sin fullstendige krig for kameraoverlegenhet, med merker som prøver å stappe så mange piksler i så mange kameraer som mulig. Fra de sølle Makro- og dybdekameraer på 2 megapiksler til 108 megapikslers snappere på telefoner som Galaxy S22 Ultra ser det ut til at tallene bare går oppover.

Snart, Samsungs 200 megapikslers kamerasensor vil ta ting til neste nivå, men i hjertet av all denne megapiksel-trolldomen er en teknologi kalt pixel binning - og det er nøkkelen til et kameras suksess. Imidlertid er ikke all pixel binning den samme. Samsung bruker "tetra" 4-i-1 piksel binning på Galaxy S22, og "nona" 9-i-1 piksel binning på Galaxy S22 Ultra. Gjør alt dette noen forskjell? Vi fant ut.

Hvorfor pixel binning er nødvendig

Hva gjør pixel binning? Kort sagt lar det tilstøtende piksler fungere som én stor "superpiksel", og samler inn mer data for å levere lysere bilder med mer nøyaktige farger og mindre støy. Før vi går inn på de tekniske detaljene, er det viktig å forstå hvorfor det skjer i utgangspunktet.

Kamerasensoren på telefonen din er komponenten som samler inn og behandler all den optiske informasjonen som mates til den av linsen foran. Sensoren er på sin side egentlig en plate med piksler. Millioner av dem, faktisk. Akkurat som celler på en plante absorberer piksler lyset, som deretter gjennomgår signalkonvertering for å produsere bildet vi ser på telefonens skjerm.

Men her er den rare delen. Jo høyere antall piksler det er, desto høyere er oppløsningen på bildet – noe som gir flere detaljer og skarphet. Men ettersom vi fortsetter å legge til flere piksler, bør størrelsen på sensorene også øke for å imøtekomme dem. Å gå fra 10 MP til 200 MP bør resultere i en 20 ganger større kamerasensor. Men fordi det er begrenset plass inne i en smarttelefons chassis for å passe bildesensorer, kan ikke denne størrelsesøkningen skje.

For å løse problemet krympes størrelsen på piksler, slik at flere av disse lysfølsomme elementene passer på sensorplaten uten å øke størrelsen for mye. Men jo mindre en piksel blir, jo dårligere blir den til å absorbere lys – noe som resulterer i matte detaljer og farger. Det er her piksel-binning-teknologien kommer til unnsetning ved å algoritmisk lage større piksler som er i stand til å absorbere mer lys. Når dette skjer, du får flottere bilder.

Pixel binning-fordelene er enkle å se

Når denne algoritmen starter, skapes en større superpiksel som absorberer mer lysdata. Dette er spesielt viktig i miljøer med lite lys der kamerasensoren trenger å samle så mye lys som mulig. Når det gjelder tetra pixel binning på Galaxy S22, når fire nabopiksler av samme farge slås sammen til én, økes lysfølsomheten deres med fire ganger.

Som et resultat blir de pikselbaserte bildene lysere med høyere skarphet og større kontrast. Bildet ovenfor ble tatt med den opprinnelige 50 MP-oppløsningen på Galaxy S22s primære kamera. Legg merke til nivået av korn og uskarpe kanter. Nedenfor er et 12,5 MP-bilde med piksler av samme motiv tatt av S22, som tilbyr veldefinerte linjer og mye bedre fargegjengivelse, med en lysere profil rundt kantene.

Men fordelene med pixel binning er ikke begrenset til lavlysfotografering. Faktisk hever teknologien også HDR-utgangen (High Dynamic Range). Når du tar bilder av et motiv eller omgivelser med høy kontrast, gir piksel-binning-teknologien igjen konkrete fordeler.

Hver pikselgruppe (basert på fargen) har et annet nivå av lysfølsomhet og eksponeringstid, noe som betyr at de samler lysinformasjon i segmentert form og med høyere presisjon. Som et resultat, når HDR-behandling brukes på de optiske dataene som samles inn av hver pikselmatrise, ser bildene kraftfulle ut, med høyere fargenøyaktighet og forbedret dynamisk område.

Samsungs forskjellige tilnærminger til pikselbinning

Skalaen til pikselbinning avhenger av selve antallet piksler. For eksempel kombinerer et 48 MP-kamera fire piksler til en kunstig forstørret superpiksel for å levere 12 MP-bilder. Det er derfor merker markedsfører det som 4-i-1 piksel binning. På samme måte produserer kamerasensorer med 5o millioner eller 64 millioner piksler henholdsvis 12,5 MP og 16 MP bilder. I Samsungs markedsføringsspråk kan du komme over navnet "Tetracell" for å definere denne prosessen.

På et teknisk nivå beveger eller kombinerer ikke piksler seg fysisk. I stedet, det gjøres på programvarenivå ved hjelp av remosaikkalgoritmer. Det individuelle pikselarrangementet fortsetter å være den vanlige RGB-saken. Tetracells jobb er å gruppere piksler med samme fargefilter ved siden av hverandre i en 2×2 pikselmatrise og slå dem sammen for å lage en større kunstig RGB-pikselmatrise for å samle mer lys. Ta en titt på bildet over for å se hvordan det blir.

50 MP-kameraet på Galaxy S22 bruker 1-mikron piksler, men når piksel-binning-teknologien setter i gang, slår det sammen en 2×2-serie med tilstøtende 1-mikron piksler. Dette gir oss en større superpiksel som måler 2 mikron på tvers. Dette er tetrametoden. Men når du har et 108 MP-kamera på en telefon som Galaxy S22 Ultra, blir størrelsen på piksler enda mindre.

I stedet for 4-i-1 piksel-binning, er denne 108 MP-sensoren avhengig av det Samsung kaller "Nonacell"-teknologi. Den kombinerer ni nærliggende piksler til én. Denne sammenslåingen av en 3×3 pikselmatrise skaper en større superpiksel som er 2,4 mikron stor. Ved å gjøre det kommer oppløsningen ned fra den opprinnelige 108 MP til 12 MP, men bildene blir lysere med bedre fargenøyaktighet. Dette er nona pixel binning-metoden.

Som nevnt ovenfor, sliter mindre piksler med å samle lysdata, og taper derfor på detaljer i bilder. Bildet ovenfor til venstre er et segment fra et 108 MP-bilde i full oppløsning tatt av Galaxy S22 Ultras primære kamerasensor, som kommer med mindre piksler på 0,8 mikron. Til høyre er et segment beskåret fra et 50 MP-bilde tatt av Galaxy S22s hovedkamera, som pakker større piksler på 1 mikron. På grunn av større piksler samler kamerasensoren til Galaxy S22 mer lysdata, og som et resultat kan du se flere detaljer på lærarmbåndet, med forbedret skarphet og langt bedre eksponering.

Men når pixel binning starter, skaper Galaxy S22 Ultras kamerasensor en større 2,4 mikron superpiksel som samler mer lysdata enn Galaxy S22s primærkamera, som kunstig skaper en mindre 2-mikron super piksel. Ikke overraskende er resultatene snudd.

Som du kan se på bildet ovenfor, tilbyr Galaxy S22 Ultras større superpiksel forbedret motivseparasjon med høyere kontroll over skarphet, flere overflatedetaljer og bedre fargenøyaktighet. Men pixel binning handler ikke bare om å få frem detaljer i lite lys. Den spiller også en stor rolle i å gjengi farger, administrere dynamisk rekkevidde og andre viktige parametere.

På bildet over til venstre gjør Galaxy S22 en mye bedre jobb med motiveksponering, dybdeestimering og farge reproduksjon i et fulloppløsningsbilde på 50 MP, sammenlignet med 108 MP-bildet av samme scene fra Galaxy S22 Ultra. De mindre pikslene på Galaxy S22 Ultras primærkamera resultere i utvaskede farger på bygningene og en generelt mindre punchy profil.

Akkurat som lowlight-scenariet, fremhever pikselbinning igjen forskjellen og snur resultatene. Takket være de større superpiksler skapt av Galaxy S22 Ultras kamerasensor, fanger bildet til høyre ovenfor mursteinspor mer nøyaktig i bildet og fargene viste seg nærmere virkeligheten enn på bildet tatt av vaniljegalaksen S22. Det er imidlertid verdt å påpeke her at pixel binning ikke er den eneste faktoren som bestemmer bildekvaliteten. Mye avhenger av sensorens fabrikat, de underliggende algoritmene og blenderåpningen, blant andre faktorer.

Fremtiden for pixel binning på smarttelefoner

Med ingen ende på pikselkrigene i sikte, er neste utvikling 200 MP kamerasensorer. Det ryktes faktisk at Motorola lanserer den første telefonen med så kraftig bildebehandlingsmaskinvare. I dette tilfellet kommer de remosaiske algoritmene til å kombinere ikke mindre enn 16 piksler til en stor enhet. Ta for eksempel Samsungs egen 200MP ISOCELL HP-1-sensor, som introduserer en ny hybrid form for pikselbinning.

Avhengig av lyssituasjonen, utfører den en hybrid 4×4 piksel-binning-prosess som skjer i to trinn. Først utfører sensoren 4-i-1-binning som involverer en 2×2-matrise på 0,64 mikron piksler. Dette skaper en større superpiksel som måler 1,28 mikron og produserer bilder med en oppløsning på 50 megapiksler. Deretter gjør sensoren en ny runde med 4-i-1-binning som involverer en 2×2-matrise med 1,28 mikron piksler, og skaper en enda større superpiksel som måler 2,56 mikron. På slutten av denne prosessen faller den endelige bildeoppløsningen til håndterbare 12,5 megapiksler.

Det ligger i hvorfor pixel binning er så nødvendig. Ettersom smarttelefonkamerasensorer stadig får flere og flere piksler, blir behovet for kvalitetspikselbinning desto viktigere. Og det er en teknologi som er i stadig utvikling. Enten det er tetra, nona eller hybrid pixel binning nevnt ovenfor, finner selskaper fortsatt ut hvilke metoder som fungerer best for forskjellige kameraer.

Redaktørenes anbefalinger

• Asus sin nyeste Android-telefon kan være en stor trussel mot Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra ser ut som et av 2023s mest spennende nettbrett
• Et problem med en topp Galaxy S23 Ultra-kamerafunksjon er løst
• Hva er Bixby? Slik bruker du Samsungs AI-assistent
• De beste Samsung Galaxy S23 Ultra-skjermbeskytterne: topp 12 valg