Первая гонка мегапикселей началась примерно в 2004 году (когда камерофоны впервые преодолели отметку в 1 Мп) и завершилась в 2013 году с появлением Nokia 808 PureView. Его 41-Мп камера была превзойдена по разрешению только в 2018 году. В этот период телефоны фокусировались на других аспектах камеры, а не на разрешении. Но недавно началась вторая гонка мегапикселей, свидетелями которой мы с вами являемся сегодня.
Первая закончилась отчасти потому, что общепринятое мнение поменялось с "больше пикселей - лучше" на "размер пикселей - лучше". Появление улучшенных алгоритмов обработки фотографии также сыграло важную роль и позволило iPhone, Samsung и Pixel в течение многих лет придерживаться разрешения 12 МП для своих основных камер.
В наши дни ситуация снова изменилась в сторону "чем больше пикселей, тем лучше", хотя и не полностью. Нынешняя тенденция фактически представляет собой смесь двух подходов. У нас уже есть телефоны с 200-Мп сенсорами, но есть также телефоны с большими сенсорами размером 1 дюйм.
Мы подробнее рассмотрим две ветви развития. Сегодня мы поговорим о ветви "больше пикселей - лучше" и оставим другую на следующий раз.
Вторая гонка мегапикселей привела к распространению 48-Мп сенсоров, которые стали довольно популярны в телефонах среднего уровня (при этом флагманы по-прежнему предпочитали больший размер сенсора более высокому разрешению). Рассмотрим, например, Samsung ISOCELL GM1 образца 2018 года. Он имел малый размер сенсора формата 1/2", но довольно крупный размер пикселей 0,8 мкм, которые при биннинге выростали до 1,6 мкм.
Здесь мы вынуждены сделать небольшое отступление и поговорить о фильтре Байера. В сенсоре GM1 использовалась технология Tetrapixel, которую Samsung называет Quad Bayer. Выглядит это следующим образом: четыре соседних пикселя имеют один и тот же цветной квадрат фильтра. Это делает естественным объединение четырех пикселей в один выходной пиксель.
Сейчас существуют сенсоры, покрывающие одним цветовым фильтром группы пикселей 3х3 и даже 4х4, в них используется биннинг 9 в 1 и 16 в 1 соответственно. Разрешение 12 Мп, о котором мы говорили ранее, никуда не делось - камеры с разрешением 108 и 200 Мп по-прежнему ориентируются на 12 Мп в качестве конечного результата после бининга.
Вернемся к гонке мегапикселей. Когда сенсоры высокого разрешения стали стандартом для телефонов среднего ценового диапазона, возникла необходимость снижения стоимости, а это означало только одно - уменьшение размеров сенсоров.
Если в модели GM1 пиксели имели размер 0,8 мкм, то в 48-Мп ISOCELL GM5 от 2020 г. они уменьшились до 0,7 мкм, что позволило использовать матрицу размером 1/2,55 дюйма. В модели JN1 от 2021 года пиксели стали еще меньше - 0,64 мкм, поэтому, несмотря на высокое разрешение 50 Мп, ее оптический формат составляет всего 1/2,76".
Samsung не одинока в использовании крошечных пикселей, например, OmniVisions OV60A - это 60-Мп сенсор, оптический формат 1/2,8" с пикселями 0,61 мкм и фильтром Quad Bayer. Существуют и более крупные сенсоры, например 1/1,34" OV64A, но о них мы поговорим в следующий раз.
Итак, мы рассмотрели размеры пикселей и фильтры Байера, пришло время преодолеть барьер в 100 Мп. Первым сенсором, перешагнувшим этот рубеж, стал Samsung ISOCELL Bright HMX. Его полное разрешение составляло 12 032 x 9 024px, а пиксели имели размер 0,8 мкм, что обеспечивало оптический формат 1/1,33". Первым телефоном с этой камерой стал Xiaomi Mi CC9 Pro.
Другой 108-Мп сенсор 1/1,33" - HM3, который также имеет пиксели размером 0,8 мкм и использовался в Galaxy S21 Ultra. Однако в этом случае используется биннинг 9 в 1, а по умолчанию разрешение составляет 12 Мп. Как и в случае с 48-Мп сенсорами, все началось с 0,8 мкм, но быстро пошло на убыль: при 0,7 мкм и разрешении 108 Мп мы имеем такие сенсоры, как 1/1,52" HM2, а при 0,64 мкм и разрешении 108 Мп - HM6, 1/1,67".
Мы ранее упоминали 50 Мп JN1, еще один сенсор с разрешением 0,64 мкм. Как вы уже догадались, сенсоры можно сгруппировать по размеру пикселя. Например, компания Samsung создала несколько сенсоров на основе своей технологии 0,7 мкм:
Теперь перейдем к 200-Мп сенсорам, которых у Samsung два - 1/1,22" HP1 (пиксели 0,64 мкм) и 1/1,4" HP3 с самыми маленькими пикселями, которые мы видели до сих пор, - всего 0,56 мкм.
У компании OmniVision есть пара конкурирующих сенсоров. OVB0B имеет пиксели размером 0,61 мкм, а OVB0A соответствует HP3 с размером 1/1,4" и 0,56 мкм.
200 Мп - это максимальный показатель для современных камер смартфонов. Однако, по слухам, Samsung работает над сенсорами с разрешением до 600 Мп, так что это еще не конец пути.
Прежде чем мы закончим, следует кратко остановиться на преимуществах такого количества пикселей. Первое из них очевидно - "очередной прорыв в области технологий" и очереди из покупателей, которые хотят первыми оценить их. Мы знаем, что отделы рекламы и маркетинга особенно любят когда можно в рекламе написать слово "Первый!".
Но есть и практические преимущества - цифровой зум. Сенсоры, использующие биннинг пикселей, обычно могут выполнять цифровой зум без потерь при том же коэффициенте (например, биннинг 2х2 пикселя и увеличение в 2 раза). Даже при небольшой интерполяции конечный результат оказывается лучше, поскольку имеется больше пикселей для работы.
Без полноценного объектива это единственный способ добиться плавного масштабирования (например, в видео). Моторизованные зум-объективы, достаточно миниатюрные для современных смартфонов, уже представлены на рынке, но встречаются крайне редко в очень дорогих моделях смартфонов
Еще одно интересное применение сенсоров высокого разрешения - это использование их как двух отдельных сенсоров. Например, половина пикселей может снимать с низким ISO, а другая половина - с высоким ISO, которые затем можно объединить в одно изображение с деталями как в светлых, так и в темных областях - то есть простым языком HDR.
В следующий раз мы рассмотрим другую ветвь развития и проследим рост размеров сенсоров изображения смартфонов до отметки в 1 дюйм и даже больше!
