Samsung Galaxy S20 Ultra の巨大な 108MP プライマリ カメラは、12MP ピクセル ビニング モードで 9-in-1 ピクセル ビニングを使用します。 サムスンはこれをノーナビニングと呼んでいます。
スマートフォンのカメラのメガピクセル戦争は数年間停滞していたが、2019年に再び勢いを増した。 2018 年に Huawei P20 Pro が登場 (レビュー) および Huawei Mate 20 Pro (レビュー) 巨大な 40MP クアッド ベイヤー センサーを搭載した実験により、高メガピクセル センサーが必ずしも低照度の写真撮影に悪影響を与えるわけではないことが証明されました。 気の利いた 4-in-1 ピクセル ビニングと強力なナイト モードのおかげで、ファーウェイの 2018 年フラッグシップ スマートフォンは快適に使用できました。 Google の HDR+ や夜景撮影機能に匹敵する、場合によってはそれを上回る、低照度写真のトップクラス オファー。 2019年、ファーウェイからインスピレーションを得て、高メガピクセルのクアッドベイヤーセンサーが主流となり、ほとんどの主要なスマートフォンベンダーが何らかの形式を使用しています。 48MP ソニー IMX586, 48MP サムスン GM1 そしてGM2、 64MP サムスン ISOCELL GW1、そして最後に、最新の 64MP Sony IMX686 です。 Xiaomi は、 Mi Note 10を特集した、 108MP サムスン ISOCELL HMX プライマリセンサー。 の 新しく発売されたSamsung Galaxy S20 Ultra は、108MP プライマリ カメラを使用する市場で 2 番目の携帯電話です ( ミミックスアルファ コンセプトフォン) ですが、そのワークフローは異なります。 詳細を見ていきましょう。
Galaxy S20 Ultra は、Samsung の Galaxy S20 シリーズの主力携帯電話であり、それに見合った仕様と価格を備えています。 通常のGalaxy S20とGalaxy S20+は、ピクセルサイズ1.8ミクロンの新しい12MPプライマリセンサーを使用していますが、Galaxy S20 Ultraは最大108MPプライマリセンサーに移行します。 ただし、これはMi Note 10と同じセンサーではありません。 Galaxy S20 Ultra は ISOCELL HM1 センサーを使用しています。これは、Mi Note 10 で使用されている ISOCELL HMX よりわずかに改良されています。 たとえば、8K@24fps のビデオ録画が可能です。 さらに興味深いのは、Mi Note 10 で使用されていた 4-in-1 ピクセル ビニングから、12MP 写真を生成する新しい 9-in-1 ピクセル ビニングに移行したことです。 Samsung はこれを nona ビニングと呼んでおり、2x2 ピクセル ビニングではなく 3x3 ピクセル ビニングを使用する最初の携帯電話です。 Galaxy S20 Ultra は、高解像度 108MP モードとノーナ ピクセル ビニング 12MP モードの間で動的に移行できます。
これがなぜ有益なのかを理解するために、ピクセル ビニングがどのように機能するかを見てみましょう。
高メガピクセル クアッド ベイヤー センサーでのピクセル ビニング
2018 年以前は、基本的にすべてのスマートフォンのカメラにはベイヤー カラー フィルター配列が搭載されていました。 Huawei P20 Pro と Huawei Mate 20 Pro は、クアッド ベイヤー センサーを使用した最初の携帯電話です。 簡単に言えば、クアッド ベイヤー センサーは、標準的なベイヤー レイアウトのセンサーよりも色解像度が低くなります。 たとえば、IMX586 では、カメラ センサーの物理カラー フィルターの有効解像度は 12MP のみです。 このようなセンサーの ISP は、論理ピクセル間でサブピクセルを再配置することにより、センサーから仮想 48MP ベイヤー結果を実現できます。 このアプローチが標準のベイヤー フィルターを使用するほど優れていないことは明らかです。 具体的な違いは何ですか? によると アナンドテック, 48MP IMX586 は空間解像度を途中までしか高めることができないため、27MP に近い空間解像度を持っています.
では、なぜクアッドベイヤーセンサーを使用するのでしょうか? これまで、デバイス メーカーが高メガピクセル センサーを組み込みたい場合、市場にはこれらが唯一の選択肢だったため、これらは理にかなっています。 これらのマイナス点は、センサー レベルで 4 つのピクセルを 1 つのピクセルに結合する 4-in-1 ピクセル ビニングを使用することで軽減され、ノイズが低減され、ダイナミック レンジが向上し、ピクセルごとの詳細が改善されます。 複数のピクセルを 1 つに結合することは新しいアイデアではありません。 これは、2012 年と 2013 年に Nokia 808 PureView と Nokia Lumia 1020 で行われました。 以前は、複数のノイズのあるピクセルが 1 つのクリーンな「スーパー」ピクセルに結合されるという考えがありました。 クアッド ベイヤー センサーの出現により、ピクセル ビニングが普及しました。
ピクセルビニングの背後にある理論は次のとおりです。 ファーウェイの主力製品に搭載されているカスタム 40MP センサーのピクセルサイズは 1.0 ミクロンです。 主流の 48MP および 64MP センサーのピクセル サイズはさらに小さく、0.8 ミクロンです。 108MP ISOCELL センサーでも同じ 0.8 ミクロンのピクセル サイズを持っています。これは、センサー サイズと同時に解像度が向上してもピクセル サイズが一定に保たれるためです。 ピクセルサイズが小さくなると、低照度での画質が悪影響を受けます。 低照度の写真は、光に対するピクセルの感度に大きく影響されるため、経験則では次のようになります。 より大きなピクセル サイズを採用する予定であり、主力の 12MP センサーは約 1.4 ミクロンのピクセル サイズに落ち着きます。
クワッド ベイヤー センサーは、理論的にはピクセル ビニングを使用することでこの制限を回避します。 Huawei の 4-in-1 ピクセル ビニングにより、デフォルトで 2.0 ミクロンの「有効ピクセル サイズ」で 10MP 写真が生成されます。 48MP および 64MP センサーは、有効ピクセル サイズ 1.6 ミクロンで、デフォルトで 12MP および 16MP 写真に 4-in-1 ピクセル ビニングを使用します。 Xiaomi Mi Note 10 は、有効ピクセル サイズ 1.6 ミクロンで、デフォルトで 27MP 写真に 4-in-1 ピクセル ビニングを使用します。 これにより、暗い場所でも競争力のある結果を達成できます。 もちろんスマートフォン撮影は複雑な分野であり、画像処理も同様に重要な要素ですが、 他のすべての要素が一定であれば、1.6 ミクロンの有効ピクセル サイズは 1.4 ミクロンのピクセル サイズよりも優れているはずです。 ミクロン。 一部のデバイス メーカーは、このような高メガピクセル クアッド ベイヤー センサーの実装において他のメーカーよりも成功しています。 サムスン、ファーウェイ、アップルは自社のカスタムセンサーを使い続けることを選択したが、グーグルは比較的古いソニーのセンサーを使い続けた Google Pixel 4 の IMX363 は、改良された HDR+ とナイトの形でコンピュテーショナル フォトグラフィーで補います。 視力。
したがって、従来の 12MP または 16MP センサーに比べて実質的な欠点がほとんどないため、現在では、下位ミッドレンジの携帯電話でも 48MP および 64MP クアッド ベイヤー センサーを搭載する市場が存在します。 4-in-1 ピクセル ビニングを使用すると、最終的な写真は、ほとんどの照明条件、特に暗い場所で 12MP の解像度になります。 高解像度の利点は昼間でも発揮され、一部の携帯電話では空間解像度の向上を活用するために 48MP モードを提供しています。
Galaxy S20 Ultraの「ノンビニング」
Galaxy S20 Ultra は、ピクセル ビニング手法を論理的に発展させたものです。 これまで、高メガピクセルのセンサーを使用する携帯電話では、2x2 ビニングを使用して 4 つのピクセルを 1 つに結合していました。 これにより、たとえば、有効ピクセル サイズが 0.8 ミクロンから 1.6 ミクロンに 2 倍になります。 ただし、108MP センサーを使用すると、さらに多くのピクセルを一度にビニングできる可能性があります。 4-in-1 ピクセル ビニングでは 27MP ピクセル ビニング モードになりますが、これでもおそらく一般的な写真には大きすぎます。 また、有効 1.6 ミクロンのピクセル サイズで 27MP の写真は良好ですが、有効ピクセル サイズ 2.4 ミクロンで 12MP の写真が撮れたらどうでしょうか?
Samsung は、センサー レベルで 9 つのピクセルを 1 つのピクセルに結合する 3x3 ピクセル ビニングを使用することで、2.4 ミクロンの有効ピクセル サイズを実現しています。 「Nona ビニング」とは、3x3 ビニングを意味する同社のマーケティング用語に他なりません。 これにより、9 つの比較的ノイズの多いピクセルが 1 つの大きくクリーンなスーパーピクセルに結合され、理論的には低光に対する感度がさらに向上します。 有効画素サイズ2.4ミクロンはスマートフォンのカメラでは前代未聞です。 唯一の平行線は、 OmniVison の 48MP OV48C イメージセンサー、CESで発表されました。 標準のベイヤー写真を出力し、ピクセル サイズは 1.2 ミクロンで、ニアピクセル ビニングを使用して 2.4 ミクロン ピクセル サイズの 12MP 写真を実現します。 優れた仕様を備えていますが、まだどの携帯電話にも搭載されていません。
したがって、サムスンのアプローチは理論的には両方の長所をとったものとなる。 同社によれば、この携帯電話は、高解像度 108MP モードと 12MP の非ピクセル ビニング モードの間で動的に移行します。 日中は、画像処理が完璧であれば、超高解像度の 108MP 写真を撮影して、遠くの細部をキャプチャしたり、より効果的にトリミングしたりできるはずです。 暗い場所では、9-in-1 ピクセル ビニングを使用して 12MP モードに動的に移行します。 低照度の写真撮影は、解像度よりもピクセル サイズの影響を大きく受けます。 理論レベルでは、解像度が 27MP (2x2 ビニング) から 12MP (3x3 ビニング) に低下したとしても、暗い場所での 3x3 ピクセル ビニングは 2x2 ビニングよりもはるかに合理的です。
したがって、Galaxy S20 Ultraの108MPセンサーには、机上の弱点はありません。 実際、日中だけでなく暗い場所でも、新たな画質のチャンピオンになるはずです。 私たちは自分たちで携帯電話をテストするまで判断を留保しますが、サムスンは紙の上では正しい決定を下しました。 私個人としては、これがうまく実行されれば、108MP センサーを使用するより多くのベンダーが、暗い場所でもより良い写真を撮影するために 4-in-1 ピクセル ビニングから 9-in-1 ピクセル ビニングに移行するだろうと信じています。 Galaxy S20 Ultraは間違いなく興味深い携帯電話であり、今年スマートフォンのカメラ性能と画質がさらに一歩前進することを期待させてくれます。
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