Як об’єднання пікселів робить ваші фотографії Galaxy S22 чудовими

Індустрія смартфонів продовжує свою тотальну війну за перевагу камер, а бренди намагаються втиснути якомога більше пікселів у якомога більше камер. Від тих мізерних 2-мегапіксельна макрокамера та камери глибини для 108-мегапіксельних камер на таких телефонах, як Galaxy S22 Ultra, цифри, здається, лише зростають.

скоро, 200-мегапіксельний датчик камери Samsung підніме речі на наступний рівень, але в основі всього цього мегапіксельного чарівництва лежить технологія, яка називається об’єднання пікселів, і це ключ до успіху камери. Однак не всі пікселі є однаковими. Samsung використовує об’єднання пікселів «тетра» 4-в-1 Galaxy S22, і «nona» 9-в-1 об’єднання пікселів на Galaxy S22 Ultra. Чи все це має значення? Ми з'ясували.

Навіщо потрібен об’єднання пікселів

Що робить об’єднання пікселів? Коротше кажучи, це дозволяє суміжним пікселям працювати як один великий «суперпіксель», збираючи більше даних для отримання яскравіших фотографій із точнішими кольорами та меншим рівнем шуму. Перш ніж ми перейдемо до технічних деталей, важливо зрозуміти, чому це відбувається в першу чергу.

Датчик камери на вашому телефоні – це компонент, який збирає й обробляє всю оптичну інформацію, яку йому передає об’єктив попереду. Сенсор, у свою чергу, по суті є пластиною пікселів. Насправді їх мільйони. Подібно до клітин рослини, пікселі поглинають світло, а потім перетворюють сигнал створити зображення, яке ми бачимо на екрані телефону.

Але ось дивна частина. Що більша кількість пікселів, то вища роздільна здатність зображення — це забезпечує більше деталей і чіткості. Однак, оскільки ми постійно додаємо більше пікселів, розмір датчиків також має збільшуватися, щоб їх розмістити. Перехід від 10 МП до 200 МП повинен призвести до збільшення сенсора камери в 20 разів. Але оскільки в корпусі смартфона обмежений простір для розміщення датчиків зображення, збільшення розміру неможливе.

Щоб вирішити цю проблему, розмір пікселів зменшується, встановлюючи більше цих фоточутливих елементів на сенсорну пластину, не надто збільшуючи її розмір. Однак чим меншим стає піксель, тим гірше він поглинає світло, що призводить до тьмяних деталей і кольорів. Ось тут на допомогу приходить технологія об’єднання пікселів, яка алгоритмічно створює більші пікселі, які здатні поглинати більше світла. Коли це відбувається, ви отримуєте кращі фотографії.

Переваги групування пікселів легко побачити

Коли цей алгоритм починає діяти, створюється більший суперпіксель, який поглинає більше світла. Це особливо важливо в умовах слабкого освітлення, коли датчик камери повинен зібрати якомога більше світла. У випадку об’єднання чотирьох пікселів на Galaxy S22, коли чотири сусідні пікселі одного кольору об’єднуються в один, їх світлочутливість збільшується в чотири рази.

У результаті піксельні об’єднані фотографії виходять яскравішими з вищою різкістю та контрастністю. Зображення вище було зроблено з вихідною роздільною здатністю 50 МП основна камера Galaxy S22. Зверніть увагу на рівень зернистості та розмитість країв. Нижче наведено знімок того самого об’єкта з роздільною здатністю 12,5 Мп із роздільною здатністю 12,5 Мп, зроблений S22, із чіткими лініями та набагато кращим відтворенням кольорів із яскравішим профілем по краях.

Але переваги об’єднання пікселів не обмежуються фотографіями з недостатнім освітленням. Насправді ця технологія також покращує відтворення HDR (розширений динамічний діапазон). Під час зйомки висококонтрастного об’єкта чи оточення технологія об’єднання пікселів знову дає відчутні переваги.

Кожна група пікселів (залежно від кольору) має різний рівень фоточутливості та час експозиції, що означає, що вони збирають інформацію про світло в сегментованій формі та з вищою точністю. У результаті, коли обробка HDR застосовується до оптичних даних, зібраних кожним масивом пікселів, фотографії виглядають різкими, з вищою точністю кольору та покращеним динамічним діапазоном.

Різні підходи Samsung до об’єднання пікселів

Масштаб об’єднання пікселів залежить від кількості самих пікселів. Наприклад, 48-мегапіксельна камера об’єднує чотири пікселі в один штучно збільшений суперпіксель для створення фотографій у 12 мегапікселів. Ось чому бренди продають це як об’єднання пікселів 4 в 1. Подібним чином датчики камери з 50 мільйонами або 64 мільйонами пікселів створюють зображення 12,5 і 16 Мпікс відповідно. У маркетинговому жаргоні Samsung ви можете зустріти назву «Tetracell» для визначення цього процесу.

На технічному рівні пікселі фактично фізично не рухаються і не поєднуються. Натомість це робиться на програмному рівні з використанням алгоритмів ремозаїки. Розташування окремих пікселів залишається звичною справою RGB. Завдання Tetracell — згрупувати пікселі з однаковим кольоровим фільтром поруч один з одним у масив пікселів 2×2 і об’єднати їх, щоб створити більший штучний масив пікселів RGB для збору більше світла. Подивіться на зображення вище, щоб побачити, як це виходить.

50-мегапіксельна камера на Galaxy S22 використовує пікселі розміром 1 мікрон, але коли технологія об’єднання пікселів починає діяти, вона об’єднує масив 2 × 2 сусідніх пікселів розміром 1 мікрон. Це дає нам більший суперпіксель розміром 2 мікрони. Це метод тетра. Але коли у вас є 108-мегапіксельна камера на такому телефоні, як Galaxy S22 Ultra, розмір пікселів стає ще меншим.

Замість об’єднання пікселів 4-в-1, цей 108-мегапіксельний датчик використовує технологію, яку Samsung називає «Nonacell». Він об’єднує дев’ять сусідніх пікселів в один. Це злиття масиву пікселів 3×3 створює більший суперпіксель розміром 2,4 мікрона. При цьому роздільна здатність зменшилася зі стандартних 108 МП до 12 МП, але фотографії виходять яскравішими з кращою точністю кольору. Це метод об’єднання без пікселів.

Як згадувалося вище, менші пікселі погано збирають світлові дані, тому вони втрачають деталі на фотографіях. Зображення вгорі ліворуч — це фрагмент знімка з повною роздільною здатністю 108 Мп, зробленого сенсором основної камери Galaxy S22 Ultra, який має менші пікселі розміром 0,8 мікрона. Праворуч — сегмент, обрізаний зі знімка 50 Мп зроблено основною камерою Galaxy S22, який містить більші пікселі розміром 1 мікрон. Завдяки більшим пікселям датчик камери Galaxy S22 збирає більше даних про світло, і в результаті ви можете бачити більше деталей на шкіряному браслеті з покращеною різкістю та набагато кращою експозицією.

Однак, коли об’єднання пікселів починає діяти, датчик камери Galaxy S22 Ultra створює більший суперпіксель розміром 2,4 мікрона. яка збирає більше світлових даних, ніж основна камера Galaxy S22, яка штучно створює меншу 2-мікронну суперкамеру. піксель. Не дивно, що результати зворотні.

Як ви можете бачити на зображенні вище, більший суперпіксель Galaxy S22 Ultra забезпечує покращене розділення об’єктів з кращим контролем різкості, більше деталей поверхні та кращу точність кольорів. Але об’єднання пікселів — це не лише виділення деталей при слабкому освітленні. Він також відіграє величезну роль у відтворенні кольорів, управлінні динамічним діапазоном та іншими важливими параметрами.

На зображенні вгорі ліворуч Galaxy S22 набагато краще справляється з експозицією об’єкта, оцінкою глибини та кольором. відтворення знімка з повною роздільною здатністю 50 МП порівняно зі знімком тієї самої сцени на 108 МП із Galaxy S22 Ультра. Менші пікселі на основній камері Galaxy S22 Ultra призводять до розмитих кольорів на будівлях і загального менш яскравого профілю.

Подібно до сценарію слабкого освітлення, об’єднання пікселів знову підкреслює різницю та перевертає результати. Завдяки більшим суперпікселям, створеним датчиком камери Galaxy S22 Ultra, зображення праворуч угорі відображає цегла на знімку точніше вирізана, а кольори вийшли ближчими до реальності, ніж на знімку, зробленому ванільною Галактикою S22. Однак тут варто зазначити, що об’єднання пікселів не є єдиним фактором, який визначає якість зображення. Багато що залежить від марки датчика, основні алгоритми та діафрагму, серед інших факторів.

Майбутнє об’єднання пікселів на смартфонах

Оскільки піксельним війнам не видно кінця, наступною еволюцією стали датчики камери на 200 МП. Насправді, за чутками, Motorola випустить перший телефон із таким потужним обладнанням для обробки зображень. У цьому випадку алгоритми ремозаїки збираються об'єднати не менше 16 пікселів в один великий блок. Візьмемо, наприклад, власний 200-мегапіксельний датчик Samsung ISOCELL HP-1, який представляє нову гібридну форму об’єднання пікселів.

Залежно від ситуації з освітленням він виконує гібридний процес об’єднання пікселів 4×4, який відбувається у два етапи. По-перше, датчик виконує групування 4-в-1, яке включає масив 2×2 пікселів розміром 0,64 мікрона. Це створює більший суперпіксель розміром 1,28 мікрон і створює фотографії з роздільною здатністю 50 мегапікселів. Далі датчик виконує ще один раунд групування 4-в-1, який включає масив 2×2 пікселів розміром 1,28 мікрона, створюючи ще більший суперпіксель розміром 2,56 мікрона. Наприкінці цього процесу остаточна роздільна здатність зображення падає до керованих 12,5 мегапікселів.

Ось чому об’єднання пікселів є таким необхідним. Оскільки датчики камер смартфонів отримують все більше і більше пікселів, потреба в якісному об’єднанні пікселів стає все більш важливою. І це технологія, яка постійно розвивається. Будь то тетра, нона чи гібридне об’єднання пікселів, згадане вище, компанії все ще з’ясовують, які методи найкраще підходять для різних камер.

Рекомендації редакції

• Останній Android-телефон Asus може стати великою загрозою для Galaxy S23 Ultra
• Galaxy Tab S9 Ultra виглядає як один із найцікавіших планшетів 2023 року
• Виправлено проблему з головною функцією камери Galaxy S23 Ultra
• Що таке Bixby? Як користуватися AI Assistant Samsung
• Найкращі захисні плівки для екрана Samsung Galaxy S23 Ultra: 12 найкращих варіантів