Cum Samsung Galaxy S20 Ultra face fotografii grozave cu Nona Binning

Războaiele de megapixeli ale camerelor smartphone au încetinit până la oprire timp de câțiva ani, dar și-au luat avânt din nou în 2019. Sosirea în 2018 a Huawei P20 Pro (revizuire) și Huawei Mate 20 Pro (revizuire) cu senzori uriași Quad Bayer de 40 MP au demonstrat că senzorii cu megapixeli mari nu au fost neapărat în detrimentul fotografiei cu lumină scăzută. Mulțumită benzii de pixeli 4-în-1 și unui mod de noapte puternic, smartphone-urile emblematice din 2018 de la Huawei au putut fi confortabil. cel mai înalt nivel în fotografia cu lumină scăzută, potrivindu-se și, în unele cazuri, chiar depășind tot ce trebuia HDR+ și Night Sight de la Google oferi. În 2019, inspirându-se de la Huawei, senzorii Quad Bayer de înalți megapixeli au ajuns în curentul principal, majoritatea vânzătorilor importanți de smartphone-uri folosind o anumită formă de

48MP Sony IMX586, Samsung GM1 de 48 MP și GM2, the Samsung ISOCELL GW1 de 64 MPși, în sfârșit, cel mai recent Sony IMX686 de 64 MP. Xiaomi a urcat lucrurile la un nivel superior odată cu lansarea modelului Mi Note 10, care prezenta un Samsung ISOCELL HMX de 108MP senzor primar. The Samsung Galaxy S20 Ultra recent lansat este al doilea telefon de pe piață care folosește o cameră principală de 108MP (fără a lua în calcul Mi Mix Alpha telefon concept), dar fluxul său de lucru este diferit. Să intrăm în detalii.

Galaxy S20 Ultra este telefonul emblematic din seria Galaxy S20 de la Samsung și are specificațiile și prețurile pe măsură. În timp ce Galaxy S20 obișnuit și Galaxy S20+ folosesc un nou senzor principal de 12 MP cu dimensiunea pixelilor de 1,8 microni, Galaxy S20 Ultra trece la un senzor primar de 108 MP. Totuși, acesta nu este același senzor ca Mi Note 10. Galaxy S20 Ultra folosește un senzor ISOCELL HM1, ceea ce reprezintă o ușoară îmbunătățire față de ISOCELL HMX utilizat în Mi Note 10. Este capabil să înregistreze video la 8K@24fps, unul. Mai interesant, se îndepărtează de la 4-în-1 pixel binning folosit în Mi Note 10 la o nouă 9-in-1 pixel binning care produce fotografii de 12MP. Samsung numește acest lucru nona binning și este primul telefon care folosește un binning de 3x3 pixeli, mai degrabă decât un binning de 2x2 pixeli. Galaxy S20 Ultra poate comuta dinamic între un mod de 108 MP de înaltă rezoluție și un mod de 12 MP fără pixeli.

Pentru a înțelege de ce este benefic acest lucru, să aruncăm o privire la modul în care funcționează pixel binning.

Binning de pixeli pe senzori Quad Bayer cu megapixeli mari

Înainte de 2018, în esență fiecare cameră de smartphone avea o matrice de filtre color Bayer. Huawei P20 Pro și Huawei Mate 20 Pro au fost primele telefoane care au folosit senzori Quad Bayer. Mai simplu spus, un senzor Quad Bayer are o rezoluție de culoare mai mică decât un senzor cu un aspect Bayer standard. Pe IMX586, de exemplu, filtrele fizice de culoare de pe senzorul camerei au doar o rezoluție efectivă de 12MP. ISP-ul unor astfel de senzori este capabil să obțină un rezultat Bayer virtual de 48MP din senzor prin rearanjarea subpixelilor între pixelii logici. Ar trebui să fie clar că această abordare nu este la fel de bună ca utilizarea unui filtru Bayer standard. Care este diferența specifică? Conform AnandTech, 48MP IMX586 are o rezoluție spațială mai apropiată de 27MP, deoarece poate crește rezoluția spațială doar la jumătate.

De ce să folosiți atunci senzori Quad Bayer? Au sens, deoarece până acum, sunt singura opțiune de pe piață dacă un producător de dispozitive dorește să încorporeze un senzor de megapixeli înalți. Negativele lor sunt atenuate prin utilizarea 4-in-1 pixel binning, care combină patru pixeli într-un pixel la nivelul senzorului pentru a reduce zgomotul, a îmbunătăți intervalul dinamic și a îmbunătăți detaliile pe pixel. Combinarea mai multor pixeli într-unul singur nu este o idee nouă; a fost realizat cu Nokia 808 PureView și Nokia Lumia 1020 în 2012 și 2013. Înainte, ideea era că mai mulți pixeli zgomotoși vor fi combinați într-un „super” pixel curat. Apariția senzorilor Quad Bayer a dus la popularizarea pixelilor binning.

Teoria din spatele pixelilor binning este aceasta. Senzorul personalizat de 40MP al lui Huawei de pe flagship-urile sale are o dimensiune a pixelilor de 1,0 microni. Senzorii mainstream de 48 MP și 64 MP au o dimensiune și mai mică a pixelilor la 0,8 microni. Chiar și senzorii ISOCELL de 108MP au aceeași dimensiune a pixelilor de 0,8 microni, deoarece dimensiunea pixelilor este menținută constantă atunci când rezoluția este crescută simultan cu dimensiunea senzorului. Când dimensiunea pixelului este redusă, calitatea imaginii cu lumină scăzută este afectată negativ. Fotografiile cu lumină scăzută sunt foarte afectate de sensibilitatea pixelului la lumină și, prin urmare, de regula generală este de a merge cu o dimensiune mai mare a pixelilor, cu senzori emblematici de 12 MP stabilindu-se la o dimensiune a pixelilor de aproximativ 1,4 microni.

Senzorii Quad Bayer eludează teoretic această limitare prin utilizarea pixelilor binning. Binningul de pixeli 4-în-1 de la Huawei are ca rezultat fotografii de 10 MP în mod implicit la o „dimensiune efectivă a pixelilor” de 2,0 microni. Senzorii de 48MP și 64MP folosesc în mod implicit un pixel binning 4-în-1 pentru fotografii de 12MP și 16MP la o dimensiune efectivă a pixelilor de 1,6 microni. Xiaomi Mi Note 10 utilizează în mod prestabilit 4-în-1 pixel binning pentru fotografii de 27MP la o dimensiune efectivă a pixelilor de 1,6 microni. Acest lucru le permite să obțină rezultate competitive în condiții de lumină slabă. Desigur, fotografia de smartphone este un domeniu complicat, iar procesarea imaginii este un factor la fel de important, dar toți ceilalți factori fiind constanți, o dimensiune efectivă a pixelilor de 1,6 microni ar trebui să fie mai bună decât o dimensiune a pixelului de 1,4 micron. Unii producători de dispozitive au avut mai mult succes decât alții în implementarea unor astfel de senzori Quad Bayer cu megapixeli înalți. Samsung, Huawei și Apple au optat să rămână cu senzorii lor personalizați, în timp ce Google a continuat să folosească Sony relativ vechi IMX363 în Google Pixel 4, compensând-o cu fotografie computațională sub formă de HDR+ îmbunătățit și Night Vedere.

Astfel, avem acum o piață în care și telefoanele de gamă medie inferioară au senzori Quad Bayer de 48MP și 64MP, deoarece în esență au puține dezavantaje reale față de senzorii tradiționali de 12MP sau 16MP. Folosind 4-in-1 pixel binning, fotografiile finale vor avea oricum o rezoluție de 12MP în majoritatea condițiilor de iluminare, în special în condiții de lumină slabă. Beneficiul rezoluției înalte vine la lumina zilei, unde unele telefoane oferă moduri de 48MP pentru a profita de rezoluția spațială crescută.

„Nona binning” al Galaxy S20 Ultra

Galaxy S20 Ultra este progresia logică a metodologiei pixel binning. Până acum, telefoanele care utilizează senzori de megapixeli mari au folosit binning 2x2 pentru a combina patru pixeli într-unul singur. Acest lucru permite ca dimensiunea efectivă a pixelului să fie dublată de la 0,8 microni la 1,6 microni, de exemplu. Cu un senzor de 108MP, totuși, există potențialul de a stoca și mai mulți pixeli simultan. Binningul de pixeli 4-în-1 va avea ca rezultat un mod de colectare a pixelilor de 27 MP, care este încă prea mare pentru fotografiile generale. De asemenea, fotografiile de 27 MP la o dimensiune efectivă a pixelilor de 1,6 microni sunt bune, dar dacă ai putea avea fotografii de 12 MP la o dimensiune efectivă a pixelilor de 2,4 microni?

Samsung atinge o dimensiune efectivă a pixelilor de 2,4 microni utilizând binning de 3x3 pixeli, combinând nouă pixeli într-un singur pixel la nivelul senzorului. „Nona binning” nu este altceva decât termenul de marketing al companiei pentru binning 3x3. Acest lucru va combina nouă pixeli relativ zgomotoși într-un superpixel mare și curat, ceea ce teoretic ar spori și mai mult sensibilitatea la lumină scăzută. O dimensiune efectivă a pixelilor de 2,4 microni este nemaiauzită în camerele smartphone-urilor. Singura paralelă este Senzorul de imagine OmniVison OV48C de 48 MP, care a fost lansat la CES. Produce fotografii standard Bayer și are o dimensiune a pixelilor de 1,2 microni care utilizează binning aproape de pixeli pentru a obține fotografii de 12 MP cu o dimensiune a pixelilor de 2,4 microni. Deși are specificații grozave, încă nu a ajuns la niciun telefon de transport.

Prin urmare, abordarea Samsung este teoretic cea mai bună din ambele lumi. Potrivit companiei, telefonul va comuta dinamic între un mod de înaltă rezoluție de 108 MP și un mod de 12 MP nona pixel binned. La lumina zilei, ar trebui să poată face fotografii de 108 MP la rezoluție ultra-înaltă pentru a surprinde detalii îndepărtate și pentru decupare mai eficientă, dacă procesarea imaginii este la zero. În condiții de lumină scăzută, se va trece dinamic la un mod de 12 MP, folosind binning 9-în-1 pixeli. Fotografia cu lumină scăzută este afectată mult mai mult de dimensiunea pixelilor decât de rezoluție. La nivel teoretic, binning 3x3 pixeli în lumină slabă are mult mai mult sens decât binning 2x2, chiar dacă rezoluția scade de la 27MP (binning 2x2) la 12MP (binning 3x3).

Astfel, senzorul de 108MP al lui Galaxy S20 Ultra nu are slăbiciuni pe hârtie. De fapt, ar trebui să se dovedească a fi un nou campion al calității imaginii atât la lumina zilei, cât și la lumină slabă. În timp ce ne rezervăm judecata până când vom testa singuri telefonul, Samsung a luat deciziile corecte pe hârtie. Personal, nu am nicio îndoială că, dacă execuția se desfășoară bine, mai mulți vânzători care folosesc senzori de 108MP vor migra la 9-in-1 pixel binning de la 4-in-1 binning pentru a obține fotografii mai bune în lumină scăzută. Galaxy S20 Ultra este cu siguranță un telefon interesant și ne face să sperăm că performanța camerei smartphone și calitatea imaginii vor face un alt pas înainte în acest an.

Forumuri Samsung Galaxy S20 ||| Forumuri Samsung Galaxy S20+ ||| Forumuri Samsung Galaxy S20 Ultra