Хотя это далеко не новая технология, возможно вы слышали про такой термин как "биннинг пикселей", который чаще всего встречается в отношении ряда недавно анонсированных смартфонов, таких как Samsung Galaxy S21 Ultra, и задавались вопросом, что он означает. Возможно, вам особенно интересно, как эта технология влияет на качество фотоснимков вашего смартфона.
Во-первых, нам нужно напомнить о том, что такое пиксель. Проще говоря, пиксель, сокращённое название от "элемент изображения", является наименьшей единицей цифрового изображения, маленькие точки, которые видны на экране, когда вы внимательно смотрите на него.
Слово "пиксель" также часто используется для описания отдельных отдельных полостей для захвата света, которые расположены в сенсоре камеры, хотя технически они называются "фотоэлементами". Однако для простоты объяснения понятия "биннинг пикселей" мы также будем использовать слово "пиксель" для их описания.
Чем больше пикселей у сенсора (или фотоэлемента), тем выше его способность собирать свет. Также, большое количество пикселей влияет на детализация фотоизображения. Стоит отметить, что не все пиксели имеют одинаковый размер - размер фотоэлемента называется "шагом пикселя", и он измеряется в микронах.
Размер пикселей камеры смартфона, как правило, варьируется от довольно маленького (0,8 мкм) до довольно большого (1,8 мкм). Но они всё равно имеют небольшой размер по сравнению с тем, который можно встретить на зеркальных фотокамерах.
Размер пикселя в сенсорах полнокадровой камеры может достигать 8,4 мкм, поэтому они, как правило, намного лучше подходят для съёмки при слабом освещении, нежели смартфоны, особенно когда вы внимательно рассматриваете полученное изображение.
Проблема, с которой сталкиваются смартфоны, заключается в том, что физический размер их сенсора очень мал, поскольку он должен быть размещен в относительно небольшом устройстве. С годами размеры сенсоров внутри смартфонов несколько увеличились, но вряд ли мы когда-нибудь увидим сенсор размера зеркальной камеры в тонком смартфоне.
Это означает, что сейчас существует проблема с попыткой втиснуть много пикселей в небольшую область. С одной стороны, маленький размер пикселей плохо сказывается на съёмке при слабом освещении, с другой стороны, уменьшение количества пикселей означает, что вы не получите чётких изображений при хорошем освещении. Существует несколько способов обойти это с аппаратной точки зрения, но все эти способы имеют свои недостатки.
Можно уменьшить количество пикселей в сенсоре с увеличением их размера, чтобы каждый пиксель был как можно больше. Но тогда вы получите изображение с довольно низким разрешением. Вы можете увеличить количество пикселей, а также увеличить размер сенсора. Но это будет физически невозможно без увеличения или расширения размера самих смартфонов.
Хотя некоторые из современных смартфонов имеют внушительный размер, если же они начнут становиться толще, маловероятно, что они останутся настолько популярными. Наконец, вы можете использовать большое количество пикселей на маленьком сенсоре в надежде, что большинство пользователей будут снимать в основном при хорошем освещении.
В качестве альтернативы существует способ, который пытается охватить всё самое лучшее из всех возможных вариантов - это процесс, известный как "биннинг пикселей". Но как он работает?
Что такое биннинг пикселей?
Если вы загуглите этот вопрос, вы найдете множество разнообразных (и чрезмерно сложных) описаний того, как именно работает биннинг пикселей, а также множество дискуссий о его преимуществах или недостатках.
Простое объяснение состоит в том, что данные по крайней мере из четырех пикселей объединяются в один. Это даёт эффект создания "суперпикселей", которые лучше собирают и обрабатывают свет в сцене.
Обратной стороной медали является то, что в этом случае максимальное эффективное разрешение разделяется на четыре части при выводе кадра - поэтому, если у вас сенсор на 12 Мп с объединёнными пикселями, у вас создаётся снимок с разрешением всего 3 мегапикселя.
Вот почему в последнее время на рынке появилось несколько сенсоров с высоким разрешением - сенсор на 108 мегапикселей, который использует объединение пикселей для объединения девяти пикселей в один, как на Samsung Galaxy S21 Ultra, даст вам на выходе снимок с вполне неплохим разрешением - 12 мегапикселей.
Количество объединяемых пикселей может варьироваться в зависимости от реализации технологии, но, как правило, чем выше количество мегапикселей сенсора, тем больше отдельных пикселей будет объединено во время биннинга пикселей.
В некоторых случаях смартфон позволяет вам выбирать между различными настройками или он сам устанавливает определенные параметры снимка в зависимости от окружающей среды. Например, Samsung анонсировала сенсор на 200 Мп с так называемой технологией ChameleonCell.
Эта технология позволяет объединить либо четыре пикселя для снимков с разрешением 50 Мп (при размере пикселя 1,28 мкм), либо объединить 16 пикселей для получения снимка с разрешением 12,5 Мп и размером пикселя 2,56 мкм. Или вы можете использовать все 200 мегапикселей, так что у вас есть много возможностей для гибкой настройки качества будущего снимка.
Вы можете подумать, зачем беспокоиться об объединении пикселей на 108 или 200 мегапикселей, почему бы не использовать более крупные пиксели для сенсора на 12 Мп, если более крупные пиксели лучше?
Что ж, здесь есть два ответа. Первое, по сути, сводится к маркетингу и, в первую очередь, к тому, чтобы заставить вас купить этот смартфон. Человеческая природа подсказывает, что сенсор на 108 Мп может произвести на вас гораздо большее впечатление, чем на сенсор на 12 Мп, даже если результаты будут лучше и при меньшем разрешении.
Но также необходимо упомянуть о том, что это ещё и возможность снимать с разрешением на 108 Мп и использовать все возможности сенсора, когда позволяет более яркий свет - в конце концов, многие из нас делают много снимков на открытом воздухе (например, во время отдыха на солнечном пляже).
Является ли биннинг пикселей единственным решением?
Объединение пикселей используется не всеми производителями. Например, Apple и Google используют в своих устройствах относительно "скромные" 12-мегапиксельные сенсоры (хотя всё может измениться с появлением Pixel 6), полагаясь на вычислительную фотографию для повышения производительности при слабом освещении.
Большое количество деталей также, скорее всего, будет вам совершенно не нужно, если единственное место, где вы когда-либо собираетесь смотреть свои фотографии - это экран .
Есть также способы обойти проблему низкой освещенности, которая связана с тем, как вы используете камеру своего смартфона и его программное обеспечение, в отличие от аппаратного решения, которое обеспечивает объединение пикселей.
Некоторые смартфоны имеют "ночной режим", который делает серию быстрых снимков и объединяет их вместе, чтобы создать впечатление достаточной освещённости объекта съёмки. Вы также можете установить более длительное время выдержки снимка, если у вас есть возможность использовать штатив или устойчивую поверхность.
Итог
Итак, каков же вывод? Является ли биннинг пикселей (объединение пикселей) всего лишь маркетинговым трюком, призванным заставить нас вкладывать средства в новые дорогостоящие смартфоны, которые обещают улучшить наши фотографии?
К сожалению, как это часто бывает с такими вещами, ответ будет и да, и нет. Объединение пикселей - хорошее решение, если вы хотите обеспечить максимальную детализацию снимка в хороших условиях освещения, а также иметь возможность производить высококачественные снимки при слабом освещении.
Это хороший компромисс, который позволяет вашему смартфону использовать преимущества различных ситуаций съемки, в которых вы можете оказаться.
Тем не менее, смартфоны с сенсорами, которые имеют более низкое разрешение не стоит списывать со счетов - они также могут создавать отличные изображения с помощью других различных методов, например, с помощью искусственного интеллекта или программных настроек.
