Kuidas Samsung Galaxy S20 Ultra Nona Binninguga suurepäraseid fotosid teeb

Nutitelefonide kaamerate megapikslisõjad aeglustusid mitmeks aastaks, kuid hoogustusid taas 2019. aastal. Huawei P20 Pro saabumine 2018. aastal (arvustus) ja Huawei Mate 20 Pro (arvustus) koos tohutute 40 MP Quad Bayeri anduritega tõestasid, et suure megapiksliga andurid ei pruugi hämaras pildistamist kahjustada. Tänu suurepärasele neli-ühes pikslite eraldamisele ja võimsale öörežiimile said Huawei 2018. aasta lipulaevad nutitelefonid mugavalt sisse lülitada. tipptasemel hämaras fotograafia, sobitades ja mõnel juhul isegi ületades parima, mida Google'i HDR+ ja öövaade pidid tegema pakkuma. 2019. aastal jõudsid Huaweilt inspiratsiooni ammutades suure megapiksliga Quad Bayeri andurid enamiku suuremate nutitelefonide müüjate puhul peavoolu, kasutades selleks mõnda 48MP Sony IMX586, 48MP Samsung GM1 ja GM2, 64 MP Samsung ISOCELL GW1ja lõpuks uusim 64MP Sony IMX686. Xiaomi võttis asjad turuletoomisega hoogu

Mi Note 10, millel oli a 108MP Samsung ISOCELL HMX esmane andur. The äsja turule tulnud Samsung Galaxy S20 Ultra on turul teine ​​telefon, mis kasutab 108MP põhikaamerat (arvestamata Mi Mix Alpha ideetelefon), kuid selle töövoog on erinev. Lähme detailidesse.

Galaxy S20 Ultra on Samsungi Galaxy S20 seeria lipulaev ning sellel on vastavad tehnilised andmed ja hind. Kui tavalised Galaxy S20 ja Galaxy S20+ kasutavad uut 12-megapikslist 1,8-mikronilise pikslisuurusega primaarset andurit, siis Galaxy S20 Ultra liigub kuni 108MP põhisensorini. See pole aga sama andur, mis Mi Note 10. Galaxy S20 Ultra kasutab ISOCELL HM1 andurit, mis on veidi parem kui Mi Note 10-s kasutatud ISOCELL HMX. See on võimeline salvestama videot kiirusega 8K @ 24 kaadrit sekundis. Veelgi huvitavam on see, et Mi Note 10-s kasutatud 4-in-1 pikslite jaotamine läheb uuele 9-ühes-pikslitele, mis toodab 12MP fotosid. Samsung nimetab seda nona-binninguks ja see on esimene telefon, mis kasutab 2x2-pikslise binnimise asemel 3x3 pikslilist binningut. Galaxy S20 Ultra saab dünaamiliselt lülituda kõrge eraldusvõimega 108 MP režiimi ja mittepikslitega ühendatud 12 MP režiimi vahel.

Et mõista, miks see kasulik on, vaatame, kuidas pikslite binning töötab.

Pikslite eraldamine suure megapiksliga Quad Bayeri anduritel

Enne 2018. aastat oli sisuliselt igal nutitelefoni kaameral Bayeri värvifiltrite massiiv. Huawei P20 Pro ja Huawei Mate 20 Pro olid esimesed telefonid, mis kasutasid Quad Bayeri andureid. Lihtsamalt öeldes on Quad Bayeri anduril väiksem värvieraldusvõime kui tavalise Bayeri paigutusega sensoril. Näiteks mudelil IMX586 on kaamera anduri füüsiliste värvifiltrite efektiivne eraldusvõime vaid 12 MP. Selliste andurite ISP suudab andurist välja viia virtuaalse 48MP Bayeri tulemuse, korraldades alampikslid ümber loogiliste pikslite vahel. Peaks olema selge, et see lähenemisviis ei ole nii hea kui tavalise Bayeri filtri kasutamine. Mis on konkreetne erinevus? Vastavalt AnandTech, 48 MP IMX586 ruumiline eraldusvõime on lähemal 27 MP, kuna see suudab ruumilist eraldusvõimet suurendada ainult poole võrra.

Miks siis kasutada Quad Bayeri andureid? Need on mõistlikud, sest siiani on need turul ainukesed võimalused, kui seadmetootja soovib lisada suure megapikslilise anduri. Nende negatiivseid saab leevendada 4-in-1 pikslite eraldamise abil, mis ühendab neli pikslit üheks piksliks anduri tasemel, et vähendada müra, parandada dünaamilist ulatust ja parandada pikslite üksikasju. Mitme piksli ühendamine üheks ei ole uus idee; seda tehti Nokia 808 PureView ja Nokia Lumia 1020-ga aastatel 2012 ja 2013. Varem oli idee, et mitu mürarikast pikslit ühendatakse üheks puhtaks "super" piksliks. Quad Bayeri andurite tulek tõi kaasa pikslite eraldamise populariseerimise.

Pikslite eraldamise teooria on järgmine. Huawei lipulaevade kohandatud 40 MP sensor on 1,0-mikronilise piksli suurusega. Tavalistel 48MP ja 64MP anduritel on veelgi väiksem piksli suurus – 0,8 mikronit. Isegi 108MP ISOCELL-anduritel on sama 0,8-mikroniline piksli suurus, kuna pikslite suurust hoitakse konstantsena, kui eraldusvõimet suurendatakse samaaegselt anduri suurusega. Kui pikslite suurust vähendatakse, mõjutab see halvasti pildikvaliteeti hämaras. Hämaras tehtud fotosid mõjutab tugevalt piksli valgustundlikkus ja seega rusikareegel on kasutada suuremat piksli suurust, lipulaevade 12 MP andurid, mis seavad piksli suuruse umbes 1,4 mikroni.

Quad Bayeri andurid hiilivad teoreetiliselt sellest piirangust mööda, kasutades pikslite eraldamist. Huawei 4-in-1 pikslite ühendamise tulemuseks on vaikimisi 10 MP fotod "efektiivse piksli suurusega" 2,0 mikronit. 48MP ja 64MP andurid kasutavad 12MP ja 16MP fotode jaoks vaikimisi 4-ühes pikslite jaotust efektiivse pikslisuurusega 1,6 mikronit. Xiaomi Mi Note 10 kasutab 27 MP fotode jaoks vaikimisi neli-ühes pikslite jaotust efektiivse pikslisuurusega 1,6 mikronit. See võimaldab neil hämaras konkurentsivõimelisi tulemusi saavutada. Muidugi on nutitelefonide pildistamine keeruline valdkond ja sama oluline tegur on pilditöötlus, kuid Kui kõik muud tegurid on konstantsed, peaks efektiivne piksli suurus 1,6 mikronit olema parem kui piksli suurus 1,4 mikronit. Mõned seadmetootjad olid selliste suure megapiksliga Quad Bayeri andurite rakendamisel edukamad kui teised. Samsung, Huawei ja Apple otsustasid jääda oma kohandatud andurite juurde, samas kui Google jätkas suhteliselt vana Sony kasutamist IMX363 Google Pixel 4-s, kompenseerides selle arvutusliku fotograafiaga täiustatud HDR+ ja öö kujul Nägemine.

Seega on meil nüüd turg, kus isegi madalama keskklassi telefonidel on 48MP ja 64MP Quad Bayeri andurid, kuna neil on sisuliselt vähe tegelikke miinuseid võrreldes traditsiooniliste 12MP või 16MP anduritega. Kasutades 4-ühes pikslite eraldamist, on lõplikud fotod enamikus valgustingimustes nagunii 12 MP eraldusvõimega, eriti vähese valguse korral. Kõrge eraldusvõime eelised ilmnevad päevavalguses, kus mõned telefonid pakuvad suurema ruumilise eraldusvõime ärakasutamiseks 48 MP režiime.

Galaxy S20 Ultra "nona binning"

Galaxy S20 Ultra on pikslite sidumise metoodika loogiline edasiminek. Seni on suure megapiksliga andureid kasutavad telefonid nelja piksli üheks ühendamiseks kasutanud 2x2 binningut. See võimaldab kahekordistada efektiivset piksli suurust näiteks 0,8 mikronilt 1,6 mikronile. 108MP sensoriga on aga potentsiaali korraga eraldada veelgi rohkem piksleid. 4-in-1 pikslite binning tulemuseks on 27 MP pikslite binned režiim, mis on üldiste fotode jaoks siiski vaieldamatult liiga suur. Samuti on head 27 MP fotod efektiivse pikslisuurusega 1,6 mikronit, aga mis siis, kui teil oleks 12 MP fotod efektiivse piksli suurusega 2,4 mikronit?

Samsung saavutab efektiivse piksli suuruse 2,4 mikronit, kasutades 3x3 pikslite ühendamist, ühendades üheksa pikslit üheks piksliks anduri tasemel. "Nona binning" pole midagi muud kui ettevõtte turundustermin 3x3 binning jaoks. See ühendab üheksa suhteliselt mürarikast pikslit üheks suureks ja puhtaks superpiksliks, mis teoreetiliselt suurendaks madala valgustundlikkust veelgi. 2,4-mikroniline efektiivne piksli suurus on nutitelefonide kaamerate puhul ennekuulmatu. Ainus paralleel on OmniVisoni 48MP OV48C pildisensor, mis käivitati CES-il. See väljastab standardseid Bayeri fotosid ja sellel on 1,2-mikroniline pikslisuurus, mis kasutab peaaegu pikslite ühendamist, et saavutada 12MP fotod 2,4-mikronilise pikslisuurusega. Kuigi sellel on suurepärased tehnilised andmed, pole see veel ühegi tarnetelefoni juurde jõudnud.

Seetõttu on Samsungi lähenemine teoreetiliselt mõlema maailma parim. Ettevõtte sõnul lülitub telefon dünaamiliselt kõrge eraldusvõimega 108MP režiimi ja 12MP mittepikslilise binned režiimi vahel. Päevavalguses peaks see suutma jäädvustada ülikõrge eraldusvõimega 108MP fotosid, et jäädvustada kaugeid detaile ja teha tõhusamat kärpimist, kui pilditöötlus on nullist kõrge. Hämaras valguses lülitub see dünaamiliselt 12 MP režiimile, kasutades 9-ühes pikslit. Hämaras pildistamist mõjutab palju rohkem pikslite suurus kui eraldusvõime. Teoreetilisel tasandil on 3x3 pikslite jaotamine vähese valgusega palju mõttekam kui 2x2 binning, isegi kui eraldusvõime langeb 27 MP-lt (2x2 binning) 12 MP-le (3x3 binning).

Seega pole Galaxy S20 Ultra 108MP sensoril paberil ühtegi nõrkust. Tegelikult peaks sellest saama uus pildikvaliteedi meister nii päevavalguses kui ka hämaras. Kuigi jätame otsuse alles seni, kuni oleme telefoni ise testinud, on Samsung teinud paberil õiged otsused. Mul isiklikult pole kahtlust, et kui teostus on hästi läbi viidud, läheb rohkem 108MP andureid kasutavaid müüjaid üle 9-ühes pikslite jaotamisele, et saada hämaras paremaid fotosid. Galaxy S20 Ultra on kindlasti huvitav telefon ja see paneb meid lootma, et nutitelefoni kaamera jõudlus ja pildikvaliteet astuvad sel aastal veel ühe sammu edasi.

Samsung Galaxy S20 foorumid ||| Samsung Galaxy S20+ foorumid ||| Samsung Galaxy S20 Ultra foorumid