Как объединение пикселей делает ваши фотографии на Galaxy S22 великолепными

Индустрия смартфонов продолжает тотальную войну за превосходство в камерах: бренды пытаются втиснуть как можно больше пикселей в как можно больше камер. Из этих ничтожных 2-мегапиксельная камера для макросъемки и глубины по сравнению с 108-мегапиксельными камерами на таких телефонах, как Galaxy S22 Ultra, цифры, кажется, только растут.

Скоро, 200-мегапиксельный сенсор камеры Samsung. выведет вещи на новый уровень, но в основе всего этого мегапиксельного волшебства лежит технология, называемая объединением пикселей, и она является ключом к успеху камеры. Однако не все биннинги пикселей одинаковы. Samsung использует биннинг пикселей «тетра» 4-в-1 на своих устройствах. Галактика С22и биннинг пикселей «нона» 9-в-1 на Галактика С22 Ультра. Имеет ли все это какое-то значение? Мы обнаружили.

Зачем необходимо объединение пикселей

Что дает объединение пикселей? Короче говоря, это позволяет соседним пикселям работать как один большой «суперпиксель», собирая больше данных для получения более ярких фотографий с более точными цветами и меньшим количеством шума. Прежде чем мы углубимся в технические детали, важно понять, почему это вообще происходит.

Датчик камеры вашего телефона — это компонент, который собирает и обрабатывает всю оптическую информацию, поступающую на него от переднего объектива. Сенсор, в свою очередь, по сути представляет собой пластинку пикселей. На самом деле их миллионы. Как и клетки растения, пиксели поглощают свет, который затем преобразуется в сигнал. для создания изображения, которое мы видим на экране нашего телефона.

Но вот что самое странное. Чем больше количество пикселей, тем выше разрешение изображения, что обеспечивает больше деталей и резкости. Однако по мере того, как мы продолжаем добавлять больше пикселей, размер сенсоров также должен увеличиваться, чтобы их можно было разместить. Переход от 10 МП к 200 МП должен привести к увеличению сенсора камеры в 20 раз. Но поскольку внутри корпуса смартфона имеется ограниченное пространство для установки датчиков изображения, такое увеличение размера невозможно.

Чтобы решить эту проблему, размер пикселей уменьшается, помещая больше светочувствительных элементов на сенсорную пластину, не увеличивая ее размер слишком сильно. Однако чем меньше становится пиксель, тем хуже он поглощает свет, что приводит к тусклым деталям и цветам. Именно здесь на помощь приходит технология объединения пикселей, которая алгоритмически создает пиксели большего размера, способные поглощать больше света. Когда это произойдет, у тебя получаются более красивые фотографии.

Преимущества объединения пикселей легко увидеть

Когда этот алгоритм начинает действовать, создается более крупный суперпиксель, который поглощает больше световых данных. Это особенно важно в условиях низкой освещенности, где сенсору камеры необходимо собирать как можно больше света. В случае биннинга тетрапикселей на Galaxy S22, когда четыре соседних пикселя одного цвета объединяются в один, их светочувствительность увеличивается в четыре раза.

В результате фотографии с объединением пикселей получаются ярче, с большей резкостью и контрастностью. Изображение выше было снято с исходным разрешением 50 МП. основная камера Galaxy S22. Обратите внимание на уровень зернистости и размытость краев. Ниже представлен 12,5-мегапиксельный снимок того же объекта, снятый на S22, с четкими линиями и гораздо лучшей цветопередачей, а также более ярким профилем по краям.

Но преимущества объединения пикселей не ограничиваются фотографиями при слабом освещении. Фактически, эта технология также улучшает качество изображения HDR (расширенный динамический диапазон). При съемке высококонтрастного объекта или окружения технология объединения пикселей снова дает ощутимые преимущества.

Каждая группа пикселей (в зависимости от ее цвета) имеет разный уровень светочувствительности и времени экспозиции, что означает, что они собирают световую информацию в сегментированной форме и с более высокой точностью. В результате, когда обработка HDR применяется к оптическим данным, собранным каждым массивом пикселей, фотографии выглядят четкими, с более высокой точностью цветопередачи и улучшенным динамическим диапазоном.

Различные подходы Samsung к объединению пикселей

Масштаб биннинга пикселей зависит от количества самих пикселей. Например, камера с разрешением 48 МП объединяет четыре пикселя в один искусственно увеличенный суперпиксель для получения фотографий с разрешением 12 МП. Вот почему бренды позиционируют его как объединение пикселей 4-в-1. Аналогично, сенсоры камер с 50 миллионами или 64 миллионами пикселей создают изображения с разрешением 12,5 МП и 16 МП соответственно. На маркетинговом жаргоне Samsung вы можете встретить название «Tetracell», чтобы определить этот процесс.

На техническом уровне пиксели на самом деле не перемещаются и не объединяются физически. Вместо, это делается на программном уровне с использованием ремозаичных алгоритмов. Расположение отдельных пикселей остается обычным для RGB. Задача Tetracell — сгруппировать пиксели с одинаковым цветовым фильтром рядом друг с другом в массив пикселей 2×2 и объединить их для создания более крупного искусственного массива пикселей RGB для сбора большего количества света. Взгляните на изображение выше, чтобы увидеть, как это получается.

50-мегапиксельная камера Galaxy S22 использует пиксели размером 1 микрон, но когда вступает в действие технология объединения пикселей, она объединяет массив 2 × 2 соседних пикселей размером 1 микрон. Это дает нам более крупный суперпиксель размером 2 микрона в поперечнике. Это метод тетра. Но когда у вас есть 108-мегапиксельная камера на телефоне, таком как Galaxy S22 Ultra, размер пикселей становится еще меньше.

Вместо объединения пикселей 4-в-1 этот 108-мегапиксельный сенсор основан на технологии, которую Samsung называет «Nonacell». Он объединяет девять соседних пикселей в один. Это слияние массива пикселей 3×3 создает более крупный суперпиксель размером 2,4 микрона. При этом разрешение снижается с исходных 108 МП до 12 МП, но фотографии получаются ярче и с большей точностью цветопередачи. Это метод объединения пикселей нона.

Как упоминалось выше, пиксели меньшего размера плохо справляются со сбором данных об освещении, поэтому теряют детали на фотографиях. Изображение выше слева представляет собой фрагмент снимка с разрешением 108 МП в полном разрешении, сделанного основным датчиком камеры Galaxy S22 Ultra, который имеет пиксели меньшего размера (0,8 микрона). Справа — фрагмент кадра из 50-мегапиксельного снимка. снято основной камерой Galaxy S22, который содержит более крупные пиксели размером 1 микрон. Благодаря более крупным пикселям сенсор камеры Galaxy S22 собирает больше данных об освещении, и в результате вы можете увидеть больше деталей на кожаном браслете с улучшенной резкостью и гораздо лучшей экспозицией.

Однако когда вступает в действие объединение пикселей, датчик камеры Galaxy S22 Ultra создает более крупный суперпиксель размером 2,4 микрона. которая собирает больше данных об освещении, чем основная камера Galaxy S22, которая искусственно создает меньшую 2-микронную суперкамеру. пиксель. Неудивительно, что результаты обратные.

Как вы можете видеть на изображении выше, более крупный суперпиксель Galaxy S22 Ultra обеспечивает улучшенное разделение объектов, более высокий контроль над резкостью, больше деталей поверхности и лучшую точность цветопередачи. Но объединение пикселей предназначено не только для выделения деталей при слабом освещении. Он также играет огромную роль в воспроизведении цветов, управлении динамическим диапазоном и других важных параметрах.

На изображении выше слева Galaxy S22 гораздо лучше справляется с экспозицией объекта, оценкой глубины и цветом. воспроизведение снимка с разрешением 50 МП в полном разрешении по сравнению со снимком той же сцены с разрешением 108 МП, сделанным на Galaxy S22. Ультра. Меньшие пиксели на основной камере Galaxy S22 Ultra приводят к размытым цветам зданий и общему менее резкому профилю.

Как и в случае с низкой освещенностью, объединение пикселей снова подчеркивает разницу и переворачивает результаты. Благодаря более крупным суперпикселям, созданным сенсором камеры Galaxy S22 Ultra, изображение справа выше отображает на картинке кирпичные бороздки точнее и цвета получились ближе к реальности, чем на картинке, сделанной ванильным Гэлакси С22. Однако здесь стоит отметить, что объединение пикселей не является единственным фактором, определяющим качество изображения. Многое зависит от производителя датчика, базовые алгоритмы и апертура, а также другие факторы.

Будущее объединения пикселей на смартфонах

Поскольку конца пиксельным войнам не видно, следующей эволюцией станут сенсоры камер с разрешением 200 Мп. Фактически, по слухам, Motorola выпустит первый телефон с таким мощным оборудованием для обработки изображений. В этом случае алгоритмы ремозаики собираются объединить не менее 16 пикселей в один большой блок. Возьмем, к примеру, собственный 200-мегапиксельный сенсор ISOCELL HP-1 от Samsung, который представляет новую гибридную форму объединения пикселей.

В зависимости от ситуации с освещением он выполняет гибридный процесс объединения пикселей 4×4, который происходит в два этапа. Во-первых, датчик выполняет биннинг 4-в-1, который включает в себя массив 2×2 пикселей размером 0,64 микрона. Это создает более крупный суперпиксель размером 1,28 микрона и позволяет создавать фотографии с разрешением 50 мегапикселей. Затем датчик выполняет еще один раунд объединения 4-в-1, в котором используется массив 2×2 пикселей размером 1,28 микрона, создавая еще больший суперпиксель размером 2,56 микрона. В конце этого процесса окончательное разрешение изображения падает до приемлемых 12,5 мегапикселей.

Вот почему так необходимо объединение пикселей. Поскольку сенсоры камер смартфонов продолжают получать все больше и больше пикселей, необходимость в качественном объединении пикселей становится все более важной. И это технология, которая постоянно развивается. Будь то тетра, нона или гибридное объединение пикселей, упомянутое выше, компании все еще выясняют, какие методы лучше всего подходят для разных камер.

Рекомендации редакции

• Последний Android-телефон Asus может стать большой угрозой для Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra выглядит как один из самых интересных планшетов 2023 года
• Исправлена ​​проблема с основной функцией камеры Galaxy S23 Ultra.
• Что такое Биксби? Как использовать AI-помощник Samsung
• Лучшие защитные пленки для экрана Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 лучших вариантов