Kako Samsung Galaxy S20 Ultra snima sjajne fotografije s Nonom Binning

Ratovi megapiksela kamera pametnih telefona usporili su do zaustavljanja nekoliko godina, ali su ponovno uzeli maha 2019. Dolazak Huawei P20 Pro u 2018.pregled) i Huawei Mate 20 Pro (pregled) s ogromnim Quad Bayer senzorima od 40 MP dokazao je da senzori s visokim megapikselom nisu nužno šteta za fotografije pri slabom osvjetljenju. Zahvaljujući izvrsnom združivanju piksela 4-u-1 i snažnom noćnom načinu rada, Huaweijevi vodeći pametni telefoni iz 2018. mogli su udobno boraviti u vrhunski u fotografiranju pri slabom osvjetljenju, podudarajući se, au nekim slučajevima čak i nadmašujući najbolje što su Googleovi HDR+ i Night Sight imali ponuda. U 2019., uzimajući inspiraciju od Huaweija, Quad Bayer senzori visokog megapiksela stigli su u mainstream s većinom velikih dobavljača pametnih telefona koji koriste neki oblik 48MP Sony IMX586, Samsung GM1 od 48 MP

i GM2, 64MP Samsung ISOCELL GW1, i konačno, najnoviji 64MP Sony IMX686. Xiaomi je podigao korak dalje s lansiranjem Mi Note 10, u kojem je nastupio a 108MP Samsung ISOCELL HMX primarni senzor. The nedavno predstavljen Samsung Galaxy S20 Ultra je drugi telefon na tržištu koji koristi primarnu kameru od 108MP (ne računajući Mi Mix Alpha konceptualni telefon), ali njegov tijek rada je drugačiji. Uđimo u detalje.

Galaxy S20 Ultra je vodeći telefon u Samsungovoj seriji Galaxy S20 i ima odgovarajuće specifikacije i cijene. Dok obični Galaxy S20 i Galaxy S20+ koriste novi primarni senzor od 12 MP s veličinom piksela od 1,8 mikrona, Galaxy S20 Ultra prelazi na primarni senzor od 108 MP. Ipak, ovo nije isti senzor kao Mi Note 10. Galaxy S20 Ultra koristi ISOCELL HM1 senzor, što je malo poboljšanje u odnosu na ISOCELL HMX koji se koristi u Mi Note 10. Sposoban je za 8K@24fps video snimanje, na primjer. Što je još zanimljivije, udaljava se od 4-u-1 združivanja piksela korištenog u Mi Noteu 10 prema novom 9-u-1 združivanju piksela koje proizvodi fotografije od 12 MP. Samsung ovo naziva nona binning i to je prvi telefon koji koristi združivanje piksela 3x3 umjesto združivanja 2x2 piksela. Galaxy S20 Ultra može se dinamički prebacivati ​​između načina visoke rezolucije od 108 MP i načina rada bez piksela od 12 MP.

Da bismo razumjeli zašto je to korisno, pogledajmo kako funkcionira združivanje piksela.

Združivanje piksela na Quad Bayer senzorima visokog megapiksela

Prije 2018., gotovo svaka kamera pametnog telefona imala je niz Bayerovih filtera u boji. Huawei P20 Pro i Huawei Mate 20 Pro bili su prvi telefoni koji su koristili Quad Bayer senzore. Jednostavno rečeno, Quad Bayer senzor ima manju rezoluciju boja od senzora sa standardnim Bayerovim rasporedom. Na IMX586, na primjer, fizički filtri boja na senzoru kamere imaju samo efektivnu rezoluciju od 12 MP. ISP takvih senzora može postići virtualni Bayer rezultat od 48 MP iz senzora preraspoređivanjem podpiksela među logičkim pikselima. Treba biti jasno da ovaj pristup nije tako dobar kao korištenje standardnog Bayerovog filtra. Koja je konkretna razlika? Prema AnandTech, IMX586 od 48 MP ima prostornu razlučivost bližu 27 MP jer je u mogućnosti povećati prostornu razlučivost samo do pola.

Zašto onda koristiti Quad Bayer senzore? Oni imaju smisla jer su do sada bili jedina opcija na tržištu ako proizvođač uređaja želi ugraditi senzor visokog megapiksela. Njihovi su nedostaci ublaženi upotrebom 4-u-1 združivanja piksela, koje kombinira četiri piksela u jedan piksel na razini senzora kako bi se smanjio šum, poboljšao dinamički raspon i poboljšali detalji po pikselu. Kombiniranje više piksela u jedan nije nova ideja; to je učinjeno s Nokijom 808 PureView i Nokijom Lumijom 1020 još 2012. i 2013. godine. Prije je ideja bila da će se više piksela s bukom kombinirati u jedan čisti "super" piksel. Pojava Quad Bayer senzora dovela je do popularizacije združivanja piksela.

Teorija koja stoji iza združivanja piksela je sljedeća. Huaweijev prilagođeni senzor od 40 MP na svojim vodećim modelima ima veličinu piksela od 1,0 mikrona. Glavni senzori od 48 MP i 64 MP imaju još manju veličinu piksela od 0,8 mikrona. Čak i ISOCELL senzori od 108 MP imaju istu veličinu piksela od 0,8 mikrona jer veličina piksela ostaje konstantna kada se rezolucija povećava istovremeno s veličinom senzora. Kada se veličina piksela smanji, to negativno utječe na kvalitetu slike pri slabom osvjetljenju. Fotografije pri slabom osvjetljenju jako su pod utjecajem osjetljivosti piksela na svjetlo, a samim time i osnovnog pravila je ići s većom veličinom piksela, s vodećim senzorima od 12 MP s veličinom piksela od oko 1,4 mikrona.

Quad Bayer senzori teoretski zaobilaze ovo ograničenje tako što koriste združivanje piksela. Huaweijevo združivanje piksela 4 u 1 rezultira fotografijama od 10 MP prema zadanim postavkama uz "efektivnu veličinu piksela" od 2,0 mikrona. Senzori od 48 MP i 64 MP prema zadanim postavkama koriste 4-u-1 združivanje piksela za fotografije od 12 MP i 16 MP pri efektivnoj veličini piksela od 1,6 mikrona. Xiaomi Mi Note 10 prema zadanim postavkama koristi 4-u-1 binning piksela za fotografije od 27 MP pri efektivnoj veličini piksela od 1,6 mikrona. To im omogućuje postizanje natjecateljskih rezultata pri slabom osvjetljenju. Naravno, fotografija pametnim telefonom je komplicirano područje i obrada slike je jednako važan faktor, ali ako su svi ostali faktori konstantni, efektivna veličina piksela od 1,6 mikrona trebala bi biti bolja od veličine piksela od 1,4 mikron. Neki proizvođači uređaja bili su uspješniji od drugih u implementaciji tako visokih megapikselnih Quad Bayer senzora. Samsung, Huawei i Apple odlučili su ostati sa svojim prilagođenim senzorima, dok je Google nastavio koristiti relativno stari Sony IMX363 u Google Pixelu 4, nadoknađujući to pomoću računalne fotografije u obliku poboljšanog HDR+ i Night Vid.

Stoga sada imamo tržište na kojem čak i telefoni nižeg srednjeg ranga imaju 48MP i 64MP Quad Bayer senzore, budući da u biti imaju nekoliko stvarnih nedostataka u odnosu na tradicionalne 12MP ili 16MP senzore. Korištenjem 4-u-1 združivanja piksela, konačne fotografije će ionako biti u razlučivosti od 12MP u većini svjetlosnih uvjeta, posebno pri slabom osvjetljenju. Prednost visoke razlučivosti dolazi pri dnevnom svjetlu, gdje neki telefoni nude načine rada od 48 MP kako bi iskoristili prednost povećane prostorne rezolucije.

"Nona binning" Galaxy S20 Ultra

Galaxy S20 Ultra logičan je nastavak metodologije združivanja piksela. Do sada su telefoni koji koriste senzore visoke megapiksela koristili 2x2 binning za kombiniranje četiri piksela u jedan. To omogućuje, na primjer, udvostručenje efektivne veličine piksela s 0,8 mikrona na 1,6 mikrona. Sa senzorom od 108 MP, međutim, postoji potencijal za združivanje još više piksela odjednom. 4-u-1 pixel binning rezultirat će 27MP pixel binned modom, što je još uvijek vjerojatno preveliko za uobičajene fotografije. Također, fotografije od 27 MP pri efektivnoj veličini piksela od 1,6 mikrona su dobre, ali što ako biste mogli imati fotografije od 12 MP pri efektivnoj veličini piksela od 2,4 mikrona?

Samsung postiže efektivnu veličinu piksela od 2,4 mikrona korištenjem združivanja piksela 3x3, kombinirajući devet piksela u jedan piksel na razini senzora. "Nona binning" nije ništa drugo nego marketinški izraz tvrtke za 3x3 binning. Ovo će kombinirati devet relativno bučnih piksela u jedan veliki i čisti superpiksel, što bi teoretski dodatno poboljšalo osjetljivost na slabo svjetlo. Efektivna veličina piksela od 2,4 mikrona neviđena je u kamerama pametnih telefona. Jedina paralela je OmniVisonov 48MP OV48C senzor slike, koji je lansiran na CES-u. Izbacuje standardne Bayerove fotografije i ima veličinu piksela od 1,2 mikrona koja koristi združivanje gotovo piksela za postizanje fotografija od 12 MP s veličinom piksela od 2,4 mikrona. Iako ima odlične specifikacije, još se nije pojavio ni na jednom telefonu za isporuku.

Stoga je Samsungov pristup teoretski najbolji od oba svijeta. Telefon će se dinamički prebacivati ​​između načina visoke razlučivosti od 108MP i 12MP režima nona pixel binned, prema tvrtki. Na dnevnom svjetlu trebao bi moći snimati fotografije ultra visoke razlučivosti od 108 MP za snimanje udaljenih detalja i za učinkovitije obrezivanje, ako je obrada slike na visokom nivou. Pri slabom osvjetljenju, dinamički će se prebaciti na način rada od 12 MP, koristeći združivanje piksela 9 u 1. Na fotografije pri slabom osvjetljenju puno više utječe veličina piksela nego razlučivost. Na teoretskoj razini, združivanje 3x3 piksela pri slabom osvjetljenju ima puno više smisla nego združivanje 2x2, čak i ako je rezolucija pala sa 27MP (2x2 združivanje) na 12MP (3x3 združivanje).

Dakle, 108MP senzor Galaxy S20 Ultra na papiru nema nikakve slabosti. Zapravo, trebao bi se pokazati kao novi prvak u kvaliteti slike pri dnevnom, kao i pri slabom osvjetljenju. Iako zadržavamo prosudbu dok sami ne testiramo telefon, Samsung je donio ispravne odluke na papiru. Osobno ne sumnjam da će, ako se izvedba dobro izvede, više dobavljača koji koriste senzore od 108 MP preći na združivanje piksela 9 u 1 s združivanja 4 u 1 kako bi postigli bolje fotografije pri slabom osvjetljenju. Galaxy S20 Ultra je definitivno zanimljiv telefon i nadamo se da će performanse kamere pametnog telefona i kvaliteta slike napraviti još jedan korak naprijed ove godine.

Forumi za Samsung Galaxy S20 ||| Forumi za Samsung Galaxy S20+ ||| Forumi za Samsung Galaxy S20 Ultra