Kako združevanje pikslov naredi vaše fotografije Galaxy S22 odlične

Industrija pametnih telefonov nadaljuje svojo vsesplošno vojno za prevlado fotoaparatov, pri čemer blagovne znamke poskušajo stlačiti čim več slikovnih pik v čim več fotoaparatov. Od tistih pičlih Makro in globinska kamera z 2 milijoni slikovnih pik hlastačem s 108 milijoni slikovnih pik na telefonih, kot je Galaxy S22 Ultra, se zdi, da se številke le povečujejo.

kmalu, Samsungov senzor kamere z 200 milijoni slikovnih pik bo stvari popeljal na višjo raven, vendar je v središču vse te čarovnije megapikslov tehnologija, imenovana združevanje slikovnih pik – in je ključna za uspeh fotoaparata. Vendar ni vse združevanje slikovnih pik enako. Samsung uporablja »tetra« 4-v-1 združevanje slikovnih pik na Galaxy S22in »nona« združevanje slikovnih pik 9 v 1 na Galaxy S22 Ultra. Ali vse to kaj spremeni? Ugotovili smo.

Zakaj je združevanje pikslov potrebno

Kaj naredi združevanje slikovnih pik? Skratka, omogoča sosednjim slikovnim pikam, da delujejo kot ena velika »super slikovna pika«, zbira več podatkov za zagotavljanje svetlejših fotografij z natančnejšimi barvami in manj šuma. Preden se lotimo tehničnih podrobnosti, je pomembno razumeti, zakaj se to sploh zgodi.

Senzor kamere na vašem telefonu je komponenta, ki zbira in obdeluje vse optične informacije, ki jih dovaja leča pred njim. Senzor je v bistvu plošča slikovnih pik. Pravzaprav na milijone. Tako kot celice na rastlini piksli absorbirajo svetlobo, ki se nato pretvori v signal ustvariti sliko, ki jo vidimo na zaslonu telefona.

Ampak tukaj je nenavaden del. Večje kot je število slikovnih pik, večja je ločljivost slike – omogoča več podrobnosti in ostrine. Ker pa nenehno dodajamo več slikovnih pik, bi se morala povečati tudi velikost senzorjev, da bi jih lahko sprejeli. Prehod z 10 MP na 200 MP bi moral imeti za posledico 20-krat večji senzor kamere. A ker je v ohišju pametnega telefona na voljo omejen prostor za namestitev slikovnih senzorjev, do povečanja velikosti ne more priti.

Da bi rešili težavo, se velikost slikovnih pik zmanjša, tako da se na senzorsko ploščo namesti več teh fotoobčutljivih elementov, ne da bi se njena velikost preveč povečala. Vendar manjša ko je slikovna pika, slabše absorbira svetlobo, kar ima za posledico nejasne podrobnosti in barve. Tu na pomoč priskoči tehnologija združevanja slikovnih pik z algoritemskim ustvarjanjem večjih slikovnih pik, ki lahko absorbirajo več svetlobe. Ko se to zgodi, dobite lepše fotografije.

Prednosti združevanja pikslov so zlahka vidne

Ko ta algoritem začne delovati, se ustvari večji super piksel, ki absorbira več svetlobnih podatkov. To je še posebej pomembno v slabo osvetljenih okoljih, kjer mora senzor kamere zbrati čim več svetlobe. V primeru združevanja tetra slikovnih pik na Galaxy S22, ko so štiri sosednje slikovne pike iste barve združene v eno, se njihova svetlobna občutljivost poveča za štirikrat.

Posledično so fotografije z združenimi slikovnimi pikami svetlejše z večjo ostrino in večjim kontrastom. Zgornja slika je bila posneta z izvirno ločljivostjo 50 MP primarni fotoaparat Galaxy S22. Bodite pozorni na stopnjo zrnatosti in zamegljenih robov. Spodaj je posnetek istega motiva z ločljivostjo 12,5 milijona slikovnih pik, ki ga je posnel S22 in ponuja dobro definirane črte in veliko boljšo barvno reprodukcijo s svetlejšim profilom okoli robov.

Toda prednosti združevanja slikovnih pik niso omejene na fotografiranje pri šibki svetlobi. Pravzaprav ta tehnologija izboljša tudi HDR (visok dinamični razpon). Pri fotografiranju motiva ali okolice z visokim kontrastom tehnologija združevanja slikovnih pik ponovno prinaša oprijemljive prednosti.

Vsaka skupina slikovnih pik (glede na barvo) ima drugačno stopnjo fotoobčutljivosti in časa osvetlitve, kar pomeni, da zbirajo informacije o svetlobi v segmentirani obliki in z večjo natančnostjo. Posledično, ko je obdelava HDR uporabljena za optične podatke, zbrane z vsakim nizom slikovnih pik, so fotografije videti močne, z večjo barvno natančnostjo in izboljšanim dinamičnim razponom.

Samsungovi različni pristopi k združevanju pikslov

Lestvica združevanja slikovnih pik je odvisna od števila samih slikovnih pik. Na primer, kamera z ločljivostjo 48 MP združuje štiri slikovne pike v eno umetno povečano super slikovno piko, da zagotovi fotografije z ločljivostjo 12 MP. Zato ga blagovne znamke tržijo kot združevanje slikovnih pik 4 v 1. Podobno senzorji kamere s 5 milijoni ali 64 milijoni slikovnih pik ustvarijo slike 12,5 MP oziroma 16 MP. V Samsungovem marketinškem žargonu boste morda naleteli na ime »Tetracell« za opredelitev tega procesa.

Na tehnični ravni se slikovne pike dejansko fizično ne premikajo ali združujejo. Namesto tega se izvaja na programski ravni z uporabo algoritmov remosaic. Razporeditev posameznih pikslov je še naprej običajna zadeva RGB. Naloga Tetracella je združiti slikovne pike z enakim barvnim filtrom eno poleg druge v matriko pikslov 2 × 2 in jih združiti, da ustvarijo večjo umetno matriko pikslov RGB za zbiranje več svetlobe. Oglejte si zgornjo sliko, da vidite, kako se izkaže.

Kamera s 50 milijoni slikovnih pik na Galaxy S22 uporablja 1-mikronske slikovne pike, ko pa začne delovati tehnologija združevanja slikovnih pik, združi niz 2×2 sosednjih 1-mikronskih slikovnih pik. To nam daje večjo super slikovno piko, ki v premeru meri 2 mikrona. To je tetra metoda. Ko pa imate na telefonu, kot je Galaxy S22 Ultra, kamero s 108 milijoni slikovnih pik, postane velikost slikovnih pik še manjša.

Namesto združevanja slikovnih pik 4 v 1 se ta senzor s 108 MP opira na tehnologijo, ki jo Samsung imenuje "Nonacell". Združuje devet sosednjih slikovnih pik v eno. Ta združitev niza slikovnih pik 3 × 3 ustvari večjo super slikovno piko, ki je velika 2,4 mikrona. Pri tem se ločljivost zmanjša z izvirnih 108 MP na 12 MP, vendar so fotografije svetlejše z boljšo barvno natančnostjo. To je metoda združevanja brez slikovnih pik.

Kot že omenjeno, manjše slikovne pike težko zbirajo svetlobne podatke, zato izgubijo podrobnosti na fotografijah. Zgornja leva slika je segment slike polne ločljivosti 108 MP, ki jo je posnel primarni senzor kamere Galaxy S22 Ultra, ki ima manjše 0,8-mikronske slikovne pike. Na desni je segment, obrezan iz posnetka 50 MP posneto z glavno kamero Galaxy S22, ki vsebuje večje slikovne pike velikosti 1 mikrona. Zaradi večjih slikovnih pik senzor kamere Galaxy S22 zbere več podatkov o svetlobi, posledično pa lahko vidite več podrobnosti na usnjeni zapestnici z izboljšano ostrino in veliko boljšo osvetlitvijo.

Ko pa začne združevanje slikovnih pik, senzor kamere Galaxy S22 Ultra ustvari večjo 2,4-mikronsko super slikovno piko ki zbere več podatkov o svetlobi kot primarna kamera Galaxy S22, ki umetno ustvari manjšo 2-mikronsko super kamero piksel. Ni presenetljivo, da so rezultati obrnjeni.

Kot lahko vidite na zgornji sliki, večja super slikovna pika Galaxy S22 Ultra ponuja izboljšano ločevanje subjektov z večjim nadzorom nad ostrino, več površinskih podrobnosti in boljšo natančnostjo barv. Toda združevanje slikovnih pik ne pomeni le poudarjanja podrobnosti pri šibki svetlobi. Prav tako ima veliko vlogo pri reprodukciji barv, upravljanju dinamičnega razpona in drugih ključnih parametrov.

Na zgornji levi sliki Galaxy S22 veliko bolje opravi delo pri osvetlitvi motiva, oceni globine in barvi reprodukcija v posnetku polne ločljivosti 50 MP v primerjavi s 108 MP posnetkom istega prizora iz Galaxy S22 Ultra. Manjši piksli na primarni kameri Galaxy S22 Ultra povzročijo sprane barve na stavbah in na splošno manj prodoren profil.

Tako kot pri šibki svetlobi tudi združevanje slikovnih pik znova poudari razliko in obrne rezultate. Zahvaljujoč večjim super slikovnim pikam, ki jih ustvari senzor kamere Galaxy S22 Ultra, slika zgoraj desno prikazuje opečne žlebove na sliki natančneje in barve so se izkazale bližje realnosti kot na sliki, ki jo je posnel vanilla Galaxy S22. Vendar je tukaj vredno poudariti, da združevanje slikovnih pik ni edini dejavnik pri odločanju o kakovosti slike. Veliko je odvisno od proizvajalca senzorja, osnovni algoritmi in zaslonka, med drugimi dejavniki.

Prihodnost združevanja slikovnih pik na pametnih telefonih

Ker vojnam slikovnih pik ni videti konca, so naslednja evolucija senzorji kamere z 200 MP. Pravzaprav se govori, da bo Motorola predstavila prvi telefon s tako zmogljivo strojno opremo za slikanje. V tem primeru bodo algoritmi remosaic združili nič manj kot 16 slikovnih pik v eno veliko enoto. Vzemimo za primer Samsungov senzor ISOCELL HP-1 z ločljivostjo 200 MP, ki uvaja novo hibridno obliko združevanja pikslov.

Odvisno od svetlobne situacije izvede hibridni postopek združevanja slikovnih pik 4×4, ki poteka v dveh stopnjah. Prvič, senzor izvede združevanje 4 v 1, ki vključuje niz 2 × 2 0,64-mikronskih slikovnih pik. To ustvari večjo super slikovno piko, ki meri 1,28 mikrona in ustvarja fotografije v ločljivosti 50 milijonov slikovnih pik. Nato senzor izvede še en krog združevanja 4 v 1, ki vključuje niz 2 × 2 pikslov velikosti 1,28 mikrona, kar ustvari še večjo super slikovno piko, ki meri 2,56 mikrona. Na koncu tega postopka končna ločljivost slike pade na obvladljivih 12,5 milijona slikovnih pik.

To je razlog, zakaj je združevanje pikslov tako potrebno. Ker senzorji kamere pametnega telefona dobivajo vedno več slikovnih pik, postaja potreba po kakovostnem združevanju slikovnih pik še toliko bolj pomembna. In to je tehnologija, ki se nenehno razvija. Ne glede na to, ali gre za zgoraj omenjeno tetra, nona ali hibridno združevanje slikovnih pik, podjetja še vedno ugotavljajo, katere metode so najboljše za različne kamere.

Priporočila urednikov

• Asusov najnovejši telefon Android bi lahko bil velika grožnja za Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra je videti kot ena najbolj vznemirljivih tablic leta 2023
• Težava z vrhunsko funkcijo kamere Galaxy S23 Ultra je bila odpravljena
• Kaj je Bixby? Kako uporabljati Samsungovega pomočnika za umetno inteligenco
• Najboljše zaščite zaslona Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 najboljših izbir