Величезна основна камера Samsung Galaxy S20 Ultra на 108 Мп використовує об’єднання пікселів 9 в 1 у режимі об’єднання пікселів на 12 Мп. Samsung називає це nona binning.
Війна мегапікселів камери смартфонів сповільнилася до зупинки на кілька років, але знову набрала обертів у 2019 році. Поява в 2018 році Huawei P20 Pro (огляд) і Huawei Mate 20 Pro (огляд) із величезними 40-мегапіксельними датчиками Quad Bayer довів, що високомегапіксельні датчики не обов’язково є шкодою для фотографій із слабким освітленням. Завдяки чудовому об’єднанню пікселів 4-в-1 і потужному нічному режиму флагманські смартфони Huawei 2018 року могли комфортно перебувати в найвищий рівень у фотографіях за слабкого освітлення, відповідаючи, а в деяких випадках навіть перевершуючи найкращі можливості HDR+ і Night Sight від Google пропозиція. У 2019 році, черпаючи натхнення від Huawei, високомегапіксельні датчики Quad Bayer з’явилися в основному серед більшості великих постачальників смартфонів, які використовували ті чи інші форми
Galaxy S20 Ultra є флагманським телефоном у серії Samsung Galaxy S20, і він має відповідні характеристики та ціну. У той час як звичайні Galaxy S20 і Galaxy S20+ використовують новий 12-мегапіксельний основний датчик із розміром пікселя 1,8 мікрона, Galaxy S20 Ultra переходить до 108-мегапіксельного основного датчика. Однак це не той самий датчик, що в Mi Note 10. У Galaxy S20 Ultra використовується сенсор ISOCELL HM1, який є невеликим покращенням порівняно з ISOCELL HMX, який використовується в Mi Note 10. Наприклад, він здатний записувати відео 8K@24fps. Що ще цікавіше, він відходить від об’єднання пікселів 4-в-1, використовуваного в Mi Note 10, до нового об’єднання пікселів 9-в-1, яке створює фотографії 12 Мп. Samsung називає це нона-бінінгом, і це перший телефон, який використовує групування пікселів 3x3 замість групування 2x2 пікселів. Galaxy S20 Ultra може динамічно перемикатися між режимом високої роздільної здатності 108 МП і безпіксельним режимом 12 МП.
Щоб зрозуміти, чому це корисно, давайте розглянемо, як працює об’єднання пікселів.
Об’єднання пікселів на високомегапіксельних сенсорах Quad Bayer
До 2018 року практично кожна камера смартфона мала матрицю кольорових фільтрів Bayer. Huawei P20 Pro і Huawei Mate 20 Pro були першими телефонами, які використовували датчики Quad Bayer. Простіше кажучи, датчик Quad Bayer має меншу роздільну здатність кольорів, ніж датчик із стандартним розташуванням Bayer. На IMX586, наприклад, фізичні кольорові фільтри на датчику камери мають ефективну роздільну здатність лише 12 Мп. Провайдер таких датчиків може досягти віртуального 48-мегапіксельного результату Байєра з датчика, переставляючи субпікселі серед логічних пікселів. Має бути зрозуміло, що цей підхід не такий хороший, як використання стандартного фільтра Байєра. У чому конкретна різниця? Відповідно до AnandTech, 48-мегапіксельна IMX586 має просторову роздільну здатність ближчу до 27-мегапіксельної, оскільки вона здатна збільшити просторову роздільну здатність лише наполовину.
Навіщо тоді використовувати датчики Quad Bayer? Вони мають сенс, тому що досі вони були єдиним варіантом на ринку, якщо виробник пристрою хоче включити високомегапіксельний датчик. Їх недоліки пом’якшуються за допомогою об’єднання пікселів 4-в-1, яке поєднує чотири пікселі в один піксель на рівні датчика для зменшення шуму, покращення динамічного діапазону та покращення піксельної деталізації. Об’єднання кількох пікселів в один – не нова ідея; це було зроблено з Nokia 808 PureView і Nokia Lumia 1020 ще в 2012 і 2013 роках. Раніше ідея полягала в тому, що кілька шумних пікселів будуть об’єднані в один чистий «суперпіксель». Поява датчиків Quad Bayer призвела до популяризації об’єднання пікселів.
Теорія об’єднання пікселів така. Спеціальний 40-мегапіксельний сенсор Huawei на флагманах має розмір пікселя 1,0 мікрон. Основні датчики на 48 МП і 64 МП мають ще менший розмір пікселя – 0,8 мікрона. Навіть 108-мегапіксельні сенсори ISOCELL мають той самий розмір пікселя 0,8 мікрона, оскільки розмір пікселя залишається постійним, коли роздільна здатність збільшується одночасно з розміром сенсора. Зменшення розміру пікселя негативно впливає на якість зображення при слабкому освітленні. На фотографії з недостатнім освітленням сильно впливає чутливість пікселя до світла, а отже, емпіричне правило має використовувати більший розмір пікселів, а флагманські 12-мегапіксельні датчики мають розмір пікселя приблизно 1,4 мікрона.
Датчики Quad Bayer теоретично обходять це обмеження, застосовуючи групування пікселів. Об’єднання пікселів 4-в-1 від Huawei за замовчуванням призводить до отримання фотографій 10 МП із «ефективним розміром пікселя» 2,0 мікрона. Датчики на 48 МП і 64 МП використовують об’єднання пікселів 4-в-1 для фотографій на 12 і 16 МП за замовчуванням із ефективним розміром пікселя 1,6 мікрона. Xiaomi Mi Note 10 за замовчуванням використовує об’єднання пікселів 4-в-1 для 27-мегапіксельних фотографій із ефективним розміром пікселя 1,6 мікрона. Це дозволяє їм досягати конкурентних результатів за слабкого освітлення. Звичайно, фотозйомка на смартфоні – це складна сфера, і обробка зображень є не менш важливим фактором, але якщо всі інші фактори постійні, ефективний розмір пікселя 1,6 мкм повинен бути кращим, ніж розмір пікселя 1,4 мікрон. Деякі виробники пристроїв досягли більшого успіху, ніж інші, у впровадженні таких високомегапіксельних сенсорів Quad Bayer. Samsung, Huawei та Apple вирішили залишитися зі своїми спеціальними сенсорами, тоді як Google продовжив використовувати відносно старі Sony IMX363 у Google Pixel 4, компенсуючи це обчислювальною фотографією у формі покращеного HDR+ і Night Приціл.
Таким чином, зараз ми маємо ринок, де навіть телефони нижчого середнього класу мають 48-мегапіксельні та 64-мегапіксельні датчики Quad Bayer, оскільки вони, по суті, мають небагато реальних недоліків порівняно з традиційними 12-мегапіксельними або 16-мегапіксельними датчиками. Використовуючи об’єднання пікселів 4-в-1, остаточні фотографії будуть мати роздільну здатність 12 МП у більшості умов освітлення, особливо при слабкому освітленні. Перевага високої роздільної здатності з’являється при денному світлі, коли деякі телефони пропонують режими 48 МП, щоб скористатися перевагами підвищеної просторової роздільної здатності.
«Nona Binning» Galaxy S20 Ultra
Galaxy S20 Ultra є логічним продовженням методології об’єднання пікселів. Дотепер телефони з високомегапіксельними датчиками використовували групування 2x2 для об’єднання чотирьох пікселів в один. Це дозволяє, наприклад, подвоїти ефективний розмір пікселя з 0,8 мікрона до 1,6 мікрона. Однак із сенсором на 108 МП є потенціал для об’єднання ще більшої кількості пікселів одночасно. Об’єднання пікселів 4-в-1 призведе до режиму об’єднання пікселів на 27 Мп, який все ще є занадто великим для звичайних фотографій. Крім того, фотографії 27 МП із ефективним розміром пікселя 1,6 мікрона — це добре, але що, якби ви могли мати фотографії 12 МП із ефективним розміром пікселя 2,4 мікрона?
Samsung досягає ефективного розміру пікселя 2,4 мікрона за допомогою об’єднання пікселів 3x3, об’єднуючи дев’ять пікселів в один піксель на рівні датчика. "Nona binning" - це не що інше, як маркетинговий термін компанії для 3x3 binning. Це об’єднає дев’ять відносно шумних пікселів в один великий і чистий суперпіксель, що теоретично ще більше підвищить чутливість до слабкого світла. Ефективний розмір пікселя 2,4 мікрона є нечуваним для камер смартфонів. Єдина паралель Датчик зображення OmniVison 48MP OV48C, яка була представлена на CES. Він виводить стандартні фотографії Байєра та має розмір пікселя 1,2 мікрона, який використовує об’єднання майже пікселів для отримання фотографій 12 МП із розміром пікселя 2,4 мікрона. Хоча він має чудові технічні характеристики, він ще не потрапив до жодного телефону для доставки.
Таким чином, підхід Samsung є теоретично найкращим з обох світів. За словами компанії, телефон динамічно перемикатиметься між режимом високої роздільної здатності 108 МП і 12 МП без піксельного групового режиму. При денному світлі він повинен мати можливість робити фотографії з надвисокою роздільною здатністю 108 МП, щоб захоплювати віддалені деталі та ефективніше кадрувати, якщо обробка зображень на належному рівні. За слабкого освітлення він динамічно перемикається в режим 12 МП за допомогою об’єднання пікселів 9 в 1. На фотографії з недостатнім освітленням набагато більше впливає розмір пікселя, ніж роздільна здатність. На теоретичному рівні об’єднання пікселів 3x3 за слабкого освітлення має набагато більше сенсу, ніж об’єднання 2x2, навіть якщо роздільна здатність зменшилася з 27 МП (об’єднання 2x2) до 12 МП (об’єднання 3x3).
Таким чином, 108-мегапіксельний сенсор Galaxy S20 Ultra на папері не має недоліків. Фактично, це має стати новим чемпіоном якості зображення як при денному, так і при слабкому освітленні. Хоча ми залишаємо за собою судження, доки не перевіримо телефон самостійно, Samsung прийняла правильні рішення на папері. Особисто я не сумніваюся, що якщо виконання буде виконано добре, більше постачальників, які використовують сенсори 108 МП, перейдуть на об’єднання пікселів 9-в-1 з об’єднання пікселів 4-в-1, щоб отримати кращі фотографії за слабкого освітлення. Galaxy S20 Ultra, безумовно, цікавий телефон, і це дає нам надію, що продуктивність камери смартфона та якість зображення зроблять ще один крок вперед цього року.
Форуми Samsung Galaxy S20 ||| Форуми Samsung Galaxy S20+ ||| Форуми Samsung Galaxy S20 Ultra