Samsung Galaxy S20 Ultran valtava 108 megapikselin pääkamera käyttää 9-in-1 pikselin binningiä 12 megapikselin binned-tilassa. Samsung kutsuu tätä nona binningiksi.
Älypuhelimen kameroiden megapikselisodat pysähtyivät useiksi vuosiksi, mutta nousivat jälleen vuonna 2019. Huawei P20 Pron saapuminen vuonna 2018 (arvostelu) ja Huawei Mate 20 Pro (arvostelu) valtavilla 40 megapikselin Quad Bayer -kennoilla osoittivat, että suuren megapikselin anturit eivät välttämättä haitannut valokuvaamista hämärässä. Näppärän 4-in-1 pikselin yhdistämisen ja tehokkaan yötilan ansiosta Huawein vuoden 2018 lippulaiva-älypuhelimet saattoivat olla mukavasti käytössä huippuluokkaa hämärässä valokuvauksessa, joka sopii yhteen ja joissakin tapauksissa jopa päihittää Googlen HDR+:n ja Night Sightin parhaat puolet. tarjous. Vuonna 2019 Huaweista inspiroituneena korkean megapikselin Quad Bayer -anturit tulivat valtavirtaan useimpien suurten älypuhelinvalmistajien kanssa, jotka käyttivät jonkinlaista 48MP Sony IMX586
Galaxy S20 Ultra on Samsungin Galaxy S20 -sarjan lippulaivapuhelin, ja sen tekniset tiedot ja hinta vastaavat. Tavallisissa Galaxy S20:ssa ja Galaxy S20+:ssa on uusi 12 megapikselin ensisijainen anturi, jonka pikselin koko on 1,8 mikronin, kun taas Galaxy S20 Ultra siirtyy 108 megapikselin pääanturiin. Tämä ei kuitenkaan ole sama anturi kuin Mi Note 10. Galaxy S20 Ultra käyttää ISOCELL HM1 -anturia, mikä on pieni parannus Mi Note 10:ssä käytettyyn ISOCELL HMX: ään. Se pystyy tallentamaan 8K@24fps-videota. Mielenkiintoisempaa on, että se siirtyy Mi Note 10:ssä käytetystä 4-in-1-pikselin binningistä uuteen 9-in-1-pikseliin, joka tuottaa 12 megapikselin valokuvia. Samsung kutsuu tätä nona-binningiksi, ja se on ensimmäinen puhelin, joka käyttää 3x3 pikselin binningiä 2x2 pikselin binningin sijaan. Galaxy S20 Ultra voi dynaamisesti vaihtaa korkearesoluutioisen 108 megapikselin tilan ja ei-pikselin 12 megapikselin tilan välillä.
Ymmärtääksemme, miksi tämä on hyödyllistä, katsotaanpa, kuinka pikselien yhdistäminen toimii.
Pikselien yhdistäminen korkean megapikselin Quad Bayer -antureissa
Ennen vuotta 2018 käytännössä jokaisessa älypuhelimen kamerassa oli Bayerin värisuodatinryhmä. Huawei P20 Pro ja Huawei Mate 20 Pro olivat ensimmäiset puhelimet, joissa käytettiin Quad Bayer -antureita. Yksinkertaisesti sanottuna Quad Bayer -anturilla on pienempi väriresoluutio kuin anturilla, jossa on tavallinen Bayer-asettelu. Esimerkiksi IMX586:ssa kameran anturin fyysisten värisuodattimien tehollinen resoluutio on vain 12 megapikseliä. Tällaisten antureiden ISP pystyy saavuttamaan virtuaalisen 48 megapikselin Bayer-tuloksen anturista järjestämällä osapikselit uudelleen loogisten pikselien kesken. Pitäisi olla selvää, että tämä lähestymistapa ei ole yhtä hyvä kuin tavallisen Bayer-suodattimen käyttäminen. Mikä on erityinen ero? Mukaan AnandTech, 48 megapikselin IMX586:n tilaresoluutio on lähempänä 27 megapikseliä, koska se pystyy lisäämään spatiaalista resoluutiota vain puoliväliin.
Miksi sitten käyttää Quad Bayer -antureita? Ne ovat järkeviä, koska tähän asti ne ovat olleet markkinoiden ainoa vaihtoehto, jos laitevalmistaja haluaa sisällyttää korkean megapikselin anturin. Niiden negatiivit lievennetään käyttämällä 4-in-1 pikselin yhdistämistä, joka yhdistää neljä pikseliä yhdeksi pikseliksi anturitasolla melun vähentämiseksi, dynaamisen alueen parantamiseksi ja pikselikohtaisten yksityiskohtien parantamiseksi. Useiden pikselien yhdistäminen yhdeksi ei ole uusi idea; se tehtiin Nokia 808 PureView- ja Nokia Lumia 1020 -puhelimilla vuosina 2012 ja 2013. Aikaisemmin ajatus oli, että useat meluiset pikselit yhdistetään yhdeksi puhtaaksi "super" pikseliksi. Quad Bayer -anturien tulo johti pikselien binningin yleistymiseen.
Pikselibinningin taustalla oleva teoria on tämä. Huawein lippulaivojen mukautetun 40 megapikselin sensorin pikselin koko on 1,0 mikronia. Yleisimmillä 48 megapikselin ja 64 megapikselin antureilla on vielä pienempi pikselikoko, 0,8 mikronia. Jopa 108 megapikselin ISOCELL-antureilla on sama 0,8 mikronin pikselikoko, koska pikselikoko pysyy vakiona, kun resoluutiota kasvatetaan samanaikaisesti anturin koon kanssa. Kun pikselikokoa pienennetään, heikon valon kuvanlaatu heikkenee. Pikselin valoherkkyys ja sen vuoksi peukalosääntö vaikuttavat voimakkaasti valokuviin. on valittava suuremman pikselikoon kanssa, ja lippulaiva 12 megapikselin anturit asettuvat noin 1,4 mikronin pikselikokoon.
Quad Bayer -anturit kiertävät teoriassa tämän rajoituksen käyttämällä pikselien yhdistämistä. Huawein 4-in-1 pikselien yhdistäminen tuottaa oletusarvoisesti 10 megapikselin valokuvia "tehokkaalla pikselikoolla" 2,0 mikronia. 48 megapikselin ja 64 megapikselin anturit käyttävät oletusarvoisesti 4-in-1 pikselin yhdistämistä 12 megapikselin ja 16 megapikselin valokuville tehokkaalla pikselikoolla 1,6 mikronia. Xiaomi Mi Note 10 käyttää oletusarvoisesti 4-in-1 pikselien yhdistämistä 27 megapikselin valokuville tehokkaalla pikselikoolla 1,6 mikronia. Näin he voivat saavuttaa kilpailukykyisiä tuloksia hämärässä. Tietysti älypuhelinvalokuvaus on monimutkainen ala ja kuvankäsittely on yhtä tärkeä tekijä, mutta Kaikkien muiden tekijöiden ollessa vakioita tehokkaan 1,6 mikronin pikselikoon tulisi olla parempi kuin 1,4:n pikselikoon mikronia. Jotkut laitevalmistajat onnistuivat paremmin kuin toiset tällaisten korkean megapikselin Quad Bayer -anturien toteuttamisessa. Samsung, Huawei ja Apple päättivät pysyä mukautetuissa antureissaan, kun taas Google jatkoi suhteellisen vanhan Sonyn käyttöä. IMX363 Google Pixel 4:ssä, joka korvaa sen laskennallisella valokuvauksella parannetun HDR+:n ja yön muodossa Näky.
Näin ollen meillä on nyt markkinat, joilla vielä alemman keskitason puhelimissa on 48 megapikselin ja 64 megapikselin Quad Bayer -anturit, koska niissä on käytännössä vain vähän todellisia haittoja perinteisiin 12 megapikselin tai 16 megapikselin antureihin verrattuna. Käyttämällä 4-in-1 pikselin yhdistämistä lopulliset valokuvat ovat 12 megapikselin resoluutiota useimmissa valaistusolosuhteissa joka tapauksessa, etenkin hämärässä. Korkean resoluution etu tulee päivänvalossa, jolloin jotkin puhelimet tarjoavat 48 megapikselin tiloja paremman tilaresoluution hyödyntämiseksi.
Galaxy S20 Ultran "nona binning"
Galaxy S20 Ultra on pikselien yhdistämismenetelmän looginen edistysaskel. Tähän asti korkean megapikselin antureita käyttävät puhelimet ovat käyttäneet 2x2-binning-toimintoa yhdistääkseen neljä pikseliä yhdeksi. Tämä mahdollistaa tehollisen pikselin koon kaksinkertaistamisen esimerkiksi 0,8 mikronista 1,6 mikroniin. 108 megapikselin anturilla on kuitenkin mahdollisuus yhdistää jopa enemmän pikseleitä kerralla. 4-in-1 pikselin yhdistäminen johtaa 27 megapikselin binned-tilaan, joka on edelleen kiistatta liian suuri yleiskuville. Myös 27 megapikselin valokuvat tehokkaalla 1,6 mikronin pikselikoolla ovat hyviä, mutta entä jos sinulla olisi 12 megapikselin valokuvat tehokkaalla 2,4 mikronin pikselikoolla?
Samsung saavuttaa tehokkaan 2,4 mikronin pikselikoon käyttämällä 3x3 pikselin yhdistämistä, joka yhdistää yhdeksän pikseliä yhdeksi pikseliksi sensoritasolla. "Nona binning" ei ole muuta kuin yrityksen markkinointitermi 3x3 binningille. Tämä yhdistää yhdeksän suhteellisen meluisaa pikseliä yhdeksi suureksi ja puhtaaksi superpikseliksi, mikä teoriassa parantaisi edelleen heikomman valon herkkyyttä. 2,4 mikronin tehollinen pikselikoko on ennenkuulumaton älypuhelinkameroissa. Ainoa rinnakkaisuus on OmniVisonin 48 megapikselin OV48C-kuvakenno, joka julkaistiin CES: ssä. Se tulostaa tavallisia Bayer-valokuvia, ja sen 1,2 mikronin pikselin koko käyttää lähes pikselien yhdistämistä 12 megapikselin kuvien saamiseksi 2,4 mikronin pikselikoolla. Vaikka sillä on erinomaiset tekniset tiedot, se ei ole vielä päässyt mihinkään toimituspuhelimeen.
Samsungin lähestymistapa on siksi teoriassa molempien maailmojen paras. Yhtiön mukaan puhelin siirtyy dynaamisesti korkearesoluutioisen 108 megapikselin tilan ja 12 megapikselin binned-tilan välillä. Päivänvalossa sen pitäisi pystyä ottamaan erittäin korkearesoluutioisia 108 megapikselin valokuvia kaukaisten yksityiskohtien tallentamiseksi ja tehokkaampaan rajaamiseen, jos kuvankäsittely on äärimmäistä. Hämärässä se siirtyy dynaamisesti 12 megapikselin tilaan käyttämällä 9-in-1 pikselin binningiä. Hämärässä valokuvaamiseen vaikuttaa paljon enemmän pikselien koko kuin resoluutio. Teoreettisella tasolla 3x3 pikselin binning hämärässä on paljon järkevämpää kuin 2x2 binning, vaikka resoluutio putoaisi 27 MP: stä (2x2 binning) 12 megapikseliin (3x3 binning).
Näin ollen Galaxy S20 Ultran 108 megapikselin anturilla ei ole paperilla heikkouksia. Itse asiassa sen pitäisi olla uusi kuvanlaadun mestari sekä päivänvalossa että hämärässä. Vaikka pidätämmekin harkinnan siihen asti, kunnes olemme testannut puhelimen itse, Samsung on tehnyt oikeat päätökset paperilla. Minulla ei henkilökohtaisesti ole epäilystäkään siitä, että jos toteutus suoritetaan hyvin, useammat 108 megapikselin antureita käyttävät toimittajat siirtyvät käyttämään 9-in-1-pikseliä 4-in-1-binningistä saadakseen parempia kuvia hämärässä. Galaxy S20 Ultra on ehdottomasti mielenkiintoinen puhelin, ja se saa meidät toivomaan, että älypuhelimen kameran suorituskyky ja kuvanlaatu ottavat jälleen askeleen eteenpäin tänä vuonna.
Samsung Galaxy S20 -foorumit ||| Samsung Galaxy S20+ -keskusteluryhmät ||| Samsung Galaxy S20 Ultra -foorumit