Ako pixel binning robí vaše fotografie Galaxy S22 skvelými

Odvetvie smartfónov pokračuje vo svojej totálnej vojne o nadvládu vo fotoaparátoch, pričom značky sa snažia napchať čo najviac pixelov do čo najväčšieho počtu fotoaparátov. Od tých mizerných 2-megapixelové makro a hĺbkové kamery v prípade 108-megapixelových snímačov na telefónoch, ako je Galaxy S22 Ultra, sa zdá, že čísla len stúpajú.

čoskoro 200-megapixelový snímač fotoaparátu Samsung posunie veci na ďalšiu úroveň, ale jadrom celého tohto megapixelového kúzla je technológia nazývaná pixel binning – a tá je kľúčom k úspechu fotoaparátu. Nie všetky pixel binning sú však rovnaké. Samsung používa „tetra“ 4-v-1 pixel binning na Galaxy S22a „nona“ 9-v-1 pixel binning na Galaxy S22 Ultra. Robí toto všetko nejaký rozdiel? Zistili sme.

Prečo je pixel binning potrebný

Čo robí pixel binning? Stručne povedané, umožňuje susedným pixelom fungovať ako jeden veľký „super pixel“, pričom zbiera viac údajov, aby poskytoval jasnejšie fotografie s presnejšími farbami a menším šumom. Predtým, ako sa dostaneme k technickým detailom, je dôležité pochopiť, prečo sa to deje.

Snímač fotoaparátu na vašom telefóne je komponent, ktorý zhromažďuje a spracováva všetky optické informácie, ktoré mu dodáva predný objektív. Senzor je zasa v podstate doska pixelov. Vlastne milióny z nich. Rovnako ako bunky na rastline, pixely absorbujú svetlo, ktoré potom podlieha konverzii signálu na vytvorenie obrazu, ktorý vidíme na obrazovke nášho telefónu.

Ale tu je zvláštna časť. Čím vyšší je počet pixelov, tým vyššie je rozlíšenie obrázka, čo umožňuje viac detailov a ostrosti. Keďže však neustále pridávame ďalšie pixely, veľkosť snímačov by sa mala tiež zväčšiť, aby sa im prispôsobila. Prechod z 10 MP na 200 MP by mal viesť k 20-krát väčšiemu snímaču fotoaparátu. Ale pretože v šasi smartfónu je k dispozícii obmedzený priestor na umiestnenie obrazových snímačov, k takémuto zvýšeniu veľkosti nemôže dôjsť.

Aby sa problém vyriešil, veľkosť pixelov sa zmenšila, čím sa na dosku snímača zmestí viac týchto fotocitlivých prvkov bez toho, aby sa príliš zväčšila jej veľkosť. Čím je však pixel menší, tým horšie absorbuje svetlo, čo vedie k nevýrazným detailom a farbám. Práve tu prichádza na pomoc technológia spájania pixelov tým, že algoritmicky vytvára väčšie pixely, ktoré sú schopné absorbovať viac svetla. Keď sa to stane, získate krajšie fotografie.

Výhody pixelového binningu sú ľahko viditeľné

Keď sa tento algoritmus spustí, vytvorí sa väčší super pixel, ktorý absorbuje viac svetelných údajov. To je dôležité najmä v prostrediach so slabým osvetlením, kde snímač fotoaparátu potrebuje zhromaždiť čo najviac svetla. V prípade tetra pixel binningu na Galaxy S22, keď sa štyri susediace pixely rovnakej farby zlúčia do jedného, ​​ich svetelná citlivosť sa zvýši štvornásobne.

Výsledkom je, že fotografie zložené z pixelov sú jasnejšie s vyššou ostrosťou a väčším kontrastom. Obrázok vyššie bol zachytený v natívnom rozlíšení 50 MP primárny fotoaparát Galaxy S22. Všimnite si úroveň zrnitosti a rozmazané okraje. Nižšie je 12,5-megapixelová snímka rovnakého objektu zachytená fotoaparátom S22 s rozlíšením 12,5 MP, ktorá ponúka dobre definované čiary a oveľa lepšiu reprodukciu farieb s jasnejším profilom okolo okrajov.

Ale výhody pixel binningu sa neobmedzujú len na fotografovanie pri slabom osvetlení. V skutočnosti táto technológia tiež zvyšuje výstup HDR (High Dynamic Range). Pri fotografovaní objektu alebo okolia s vysokým kontrastom prináša technológia spájania pixelov opäť hmatateľné výhody.

Každá skupina pixelov (na základe svojej farby) má inú úroveň fotosenzitivity a expozičného času, čo znamená, že zbierajú svetelné informácie v segmentovanej forme a s vyššou presnosťou. Výsledkom je, že keď sa na optické údaje zhromaždené každým pixelovým poľom použije spracovanie HDR, fotografie vyzerajú pôsobivo, s vyššou presnosťou farieb a vylepšeným dynamickým rozsahom.

Rôzne prístupy spoločnosti Samsung k spájaniu pixelov

Mierka binningu pixelov závisí od počtu samotných pixelov. Napríklad fotoaparát s rozlíšením 48 MP kombinuje štyri pixely do jedného umelo zväčšeného super pixelu, aby vytvoril 12 MP fotografie. To je dôvod, prečo ho značky predávajú ako 4-v-1 pixel binning. Podobne snímače fotoaparátu s 50 miliónmi alebo 64 miliónmi pixelov vytvárajú obrázky s rozlíšením 12,5 MP a 16 MP. V marketingovom žargóne spoločnosti Samsung sa môžete stretnúť s názvom „Tetracell“, ktorý definuje tento proces.

Na technickej úrovni sa pixely v skutočnosti fyzicky nepohybujú ani nekombinujú. namiesto toho robí sa to na softvérovej úrovni pomocou remosaických algoritmov. Usporiadanie jednotlivých pixelov je naďalej bežnou RGB záležitosťou. Úlohou Tetracell je zoskupiť pixely s rovnakým farebným filtrom vedľa seba do poľa 2 × 2 pixelov a zlúčiť ich, aby sa vytvorilo väčšie umelé pole pixelov RGB na zhromažďovanie väčšieho množstva svetla. Pozrite sa na obrázok vyššie a uvidíte, ako to dopadne.

50-megapixelový fotoaparát na Galaxy S22 využíva 1-mikrónové pixely, ale keď sa spustí technológia spájania pixelov, zlúči pole 2×2 susedných 1-mikrónových pixelov. Získame tak väčší super pixel s priemerom 2 mikróny. Toto je metóda tetra. Ale keď máte 108MP fotoaparát na telefóne, ako je Galaxy S22 Ultra, veľkosť pixelov sa ešte zmenší.

Namiesto zlučovania pixelov 4 v 1 sa tento 108MP snímač spolieha na technológiu, ktorú Samsung nazýva „Nonacell“. Spája deväť susedných pixelov do jedného. Toto zlúčenie poľa 3 × 3 pixelov vytvorí väčší super pixel s veľkosťou 2,4 mikrónu. Pritom sa rozlíšenie zníži z pôvodných 108 MP na 12 MP, ale fotografie budú jasnejšie s lepšou presnosťou farieb. Toto je metóda nona pixel binning.

Ako už bolo spomenuté vyššie, menšie pixely zápasia so zhromažďovaním svetelných údajov, a preto strácajú detaily na fotografiách. Obrázok vľavo hore je segmentom z obrázka s plným rozlíšením 108 MP nasnímaného primárnym snímačom fotoaparátu Galaxy S22 Ultra, ktorý má menšie 0,8-mikrónové pixely. Na pravej strane je segment orezaný z 50 MP záberu nasnímané hlavným fotoaparátom Galaxy S22, ktorý obsahuje väčšie 1-mikrónové pixely. Vďaka väčším pixelom zhromažďuje snímač fotoaparátu Galaxy S22 viac svetelných údajov a výsledkom je, že na koženom náramku môžete vidieť viac detailov s vylepšenou ostrosťou a oveľa lepšou expozíciou.

Keď sa však zlučovanie pixelov spustí, snímač fotoaparátu Galaxy S22 Ultra vytvorí väčší 2,4-mikrónový super pixel. ktorý zhromažďuje viac svetelných údajov ako primárny fotoaparát Galaxy S22, ktorý umelo vytvára menší 2-mikrónový super fotoaparát pixel. Nie je prekvapením, že výsledky sú opačné.

Ako môžete vidieť na obrázku vyššie, väčší super pixel Galaxy S22 Ultra ponúka vylepšené oddelenie objektov s vyššou kontrolou nad ostrosťou, viac detailov povrchu a lepšiu presnosť farieb. Pixel binning však nie je len o zviditeľňovaní detailov pri slabom osvetlení. Tiež zohráva obrovskú úlohu pri reprodukcii farieb, správe dynamického rozsahu a ďalších dôležitých parametroch.

Na obrázku vyššie vľavo odvádza Galaxy S22 oveľa lepšiu prácu pri expozícii objektu, odhade hĺbky a farieb. reprodukcia v plnom rozlíšení 50 Mpx v porovnaní so 108 Mpx záberom rovnakej scény z Galaxy S22 Ultra. Menšie pixely na primárnom fotoaparáte Galaxy S22 Ultra výsledkom sú vyblednuté farby na budovách a celkovo menej výrazný profil.

Rovnako ako pri slabom osvetlení, pixel binning opäť zvýrazní rozdiel a prevráti výsledky. Vďaka väčším super pixelom vytvoreným snímačom fotoaparátu Galaxy S22 Ultra obrázok vpravo hore zachytáva tehlové drážky presnejšie na obrázku a farby vyšli bližšie k realite ako na obrázku, ktorý urobila vanilková galaxia S22. Tu však stojí za to zdôrazniť, že pixel binning nie je jediným faktorom pri rozhodovaní o kvalite obrazu. Veľa závisí od značky snímača, základné algoritmy a clona, ​​okrem iných faktorov.

Budúcnosť pixel binningu na smartfónoch

Bez konca vojen pixelov v nedohľadne, ďalšou evolúciou sú 200MP snímače fotoaparátu. V skutočnosti sa hovorí, že Motorola uvedie na trh prvý telefón s takým výkonným zobrazovacím hardvérom. V tomto prípade algoritmy remosaic spoja nie menej ako 16 pixelov do jedného veľkého celku. Vezmime si napríklad vlastný 200MP ISOCELL snímač HP-1 od spoločnosti Samsung, ktorý predstavuje novú hybridnú formu zlučovania pixelov.

V závislosti od svetelnej situácie vykonáva hybridný proces spájania 4×4 pixelov, ktorý prebieha v dvoch fázach. Po prvé, snímač vykoná binning 4 v 1, ktorý zahŕňa pole 2 × 2 0,64 mikrónových pixelov. To vytvára väčší super pixel, ktorý meria 1,28 mikrónu a vytvára fotografie s rozlíšením 50 megapixelov. Potom senzor vykoná ďalšie kolo binningu 4 v 1, ktoré zahŕňa pole 2 × 2 1,28 mikrónov, čím sa vytvorí ešte väčší super pixel s rozmermi 2,56 mikrónov. Na konci tohto procesu konečné rozlíšenie snímky klesne na zvládnuteľných 12,5 megapixelov.

V tom spočíva dôvod, prečo je pixel binning taký potrebný. Keďže snímače fotoaparátov smartfónov neustále získavajú viac a viac pixelov, potreba kvalitného spájania pixelov je o to dôležitejšia. A je to technológia, ktorá sa neustále vyvíja. Či už ide o tetra, nona alebo hybridný pixel binning spomínaný vyššie, spoločnosti stále zisťujú, ktoré metódy fungujú najlepšie pre rôzne fotoaparáty.

Odporúčania redaktorov

• Najnovší telefón Asus s Androidom by mohol byť veľkou hrozbou pre Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra vyzerá ako jeden z najzaujímavejších tabletov roku 2023
• Problém so špičkovou funkciou fotoaparátu Galaxy S23 Ultra bol vyriešený
• Čo je Bixby? Ako používať asistenta AI od spoločnosti Samsung
• Najlepšie chrániče obrazovky Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 najlepších