Что такое пиксельный биннинг и как он может помочь при съемке смартфоном?

Является ли бинирование пикселей единственным решением?

Хотя это далеко не новая технология, вы, возможно, слышали термин «пиксельный биннинг», все чаще появляющийся в связи с рядом недавно анонсированных смартфонов — например, Samsung Galaxy S21 Ultra — и задавались вопросом, что он означает. Возможно, вас особенно волнует, как это отразится на качестве снимков, получаемых с помощью смартфона. 

Во-первых, нам, вероятно, необходимо напомнить, что такое пиксель. Проще говоря, пиксель, что сокращенно означает «элемент изображения», — это наименьшая единица цифрового изображения, которая часто выглядит как маленькие точки, видимые при пристальном взгляде на экран.

Слово «пиксель» также часто используется для описания отдельных светозахватывающих полостей, расположенных на матрицах фотокамер, хотя технически они называются «фотоситами». Однако для простоты объяснения в данном руководстве по «пиксельному бинингу» мы будем использовать «пиксель» и для их описания.  

Чем больше пиксели (или фотоситы) сенсора, тем выше их светособирающая способность. Но для тонкой прорисовки деталей также необходимо большое количество пикселей. Стоит также сказать, что не все пиксели созданы одинаково — размер фотоэлемента называется «шагом пикселя» и измеряется в микронах. Чем больше число, тем он больше. 

Пиксели камер смартфонов обычно варьируются от довольно маленьких (0,8 микрона) до довольно больших (1,8 микрона). Но они все равно меркнут по сравнению с пикселями беззеркальных или зеркальных камер. Размер пикселей в сенсорах полнокадровых камер может достигать 8,4 микрона, поэтому они, как правило, гораздо лучше справляются со съемкой при слабом освещении, чем смартфон, особенно при внимательном рассмотрении изображения.

The Google Pixel 4

The Google Pixel 4 (Источник: Future)

Проблема смартфонов заключается в том, что физический размер их сенсора неизбежно мал, поскольку он должен быть размещен в относительно небольшом устройстве. За прошедшие годы размеры сенсоров в смартфонах несколько увеличились, но в тонкий смартфон никогда не влезет сенсор размером с зеркальный фотоаппарат.

Таким образом, возникает проблема, связанная с попыткой вместить большое количество пикселей на небольшой площади. Маленькие пиксели — плохая новость для съемки при слабом освещении, но в равной степени уменьшение количества пикселей означает, что вы не получите прекрасных резких снимков при хорошем освещении. Есть несколько способов обойти эту проблему с точки зрения аппаратного обеспечения, но все они имеют компромиссы. 

Вы можете уменьшить количество пикселей на матрице, чтобы каждый пиксель был как можно больше. Но в этом случае вы получите изображения с довольно низким разрешением. Можно увеличить количество пикселей, но при этом увеличить размер матрицы. Это физически невозможно, если не сделать смартфоны еще больше или шире. 

Хотя некоторые современные смартфоны довольно массивны, если они начнут становиться еще и толще, вряд ли они будут пользоваться такой популярностью. Наконец, можно использовать большое количество пикселей на маленьком сенсоре, надеясь, что большинство пользователей будут снимать в основном при хорошем освещении.

Альтернативным компромиссом, который пытается получить лучшее из всех миров, является процесс, известный как пиксельный биннинг. Но как это работает?

Что такое бининг пикселей?

Xiaomi Mi Note 10 уменьшает разрешение снимков 108 МП до 27 МП.

Компьютер Xiaomi Mi Note 10 уменьшает разрешение снимков 108 МП до 27 МП. (Источник: Future)

Если вы погуглите на эту тему, то найдете множество разнообразных (и чрезмерно сложных) описаний того, как именно работает пиксельный биннинг, а также множество дискуссий о его преимуществах и недостатках.

Простое и понятное объяснение заключается в том, что данные как минимум четырех пикселей объединяются в один. Это приводит к созданию «суперпикселей», которые лучше собирают и обрабатывают свет в сцене. Недостатком является то, что при выводе снимка эффективное разрешение уменьшается на четверть — так, если бы у вас был 12-Мп сенсор, использующий бининг пикселей, вы бы получили снимок с разрешением 3 Мп. Именно поэтому в последнее время на рынке появилось несколько сенсоров высокого разрешения — 108-Мп сенсор, использующий пиксельный биннинг для объединения девяти пикселей в один, как в Samsung Galaxy S21 Ultra, позволит получить гораздо более пригодный для использования 12-Мп конечный снимок.

Количество объединенных пикселей может варьироваться в зависимости от реализации технологии, но… Как правило, чем выше мегапиксельность сенсора, тем больше отдельных пикселей объединяется в процессе пиксельного биннинга.

В некоторых случаях телефон позволяет выбрать различные настройки для этого — или же он сам принимает решение в зависимости от условий съемки. Например, компания Samsung объявила о выпуске 200-мегапиксельного сенсора с технологией, которую она называет ChameleonCell. Эта технология позволяет объединить либо четыре пикселя для получения снимков с разрешением 50 Мп (при размере пикселя 1,28 микрона), либо 16 пикселей для получения снимков с разрешением 12,5 Мп при размере пикселя 2,56 микрона. Или вы можете использовать все 200 мегапикселей, так что у вас есть широкие возможности.

Вы можете подумать — и никто вас за это не осудит — зачем делать пиксельный биннинг 108 или 200 мегапикселей, почему бы не использовать более крупные пиксели для 12-Мп сенсора, если крупные пиксели лучше? Здесь есть два ответа. Первый, по сути, сводится к маркетингу и к тому, чтобы заставить вас купить телефон в первую очередь. Человеческая природа диктует, что вас больше впечатлит 108-Мп сенсор, чем 12-Мп — даже если результаты будут лучше при меньшем разрешении. 

Но есть и то, что вы можете снимать с разрешением 108 МП и использовать все эти дополнительные детали при более ярком освещении — в конце концов, вероятно, многие из нас делают много фотографий на открытом воздухе (например, во время отпуска).  

Является ли бининг пикселей единственным решением?

iPhone 11 Pro Max имеет особенно искусный ночной режим.

У iPhone 11 Pro Max есть особенно эффективный ночной режим. (Источник: Future)

Пиксельный биннинг используется не всеми производителями. Например, Apple и Google используют в своих устройствах относительно «скромные» 12-Мп сенсоры (хотя это может измениться с выходом Pixel 6), полагаясь на вычислительную фотографию для повышения производительности при низкой освещенности.

Иметь огромное количество деталей также, вероятно, совершенно излишне, если единственное место, где вы собираетесь смотреть на свои изображения, — это экран вашего телефона.

Также есть способы обойти проблему низкой освещенности, которые исходят из того, как вы используете камеру смартфона и ее программное обеспечение, в отличие от аппаратного решения, которое обеспечивает пиксельный биннинг. Некоторые телефоны включают «ночные режимы», которые снимают серию коротких экспозиций и объединяют их вместе, чтобы создать впечатление, что камера пропускает больше света. Можно также использовать реальные длинные выдержки, если под рукой есть штатив или устойчивая поверхность.

Так каков же вывод — является ли пиксельный биннинг всего лишь маркетинговой уловкой, призванной заставить нас вложить деньги в новые блестящие телефоны, которые обещают улучшить наши фотографии?  

К сожалению, как это часто бывает в подобных случаях, ответ — и то, и другое. Пиксельный биннинг — хорошее решение, если вы хотите обеспечить наилучшую детализацию в условиях хорошего освещения, но при этом иметь возможность делать качественные снимки при слабом освещении. Это хороший компромисс, позволяющий смартфону использовать преимущества различных съемочных ситуаций, в которых вы можете оказаться.

Кроме того, не стоит автоматически отказываться от смартфонов с сенсорами меньшего разрешения — они также могут создавать отличные снимки с помощью различных методов, например, искусственного интеллекта или программных настроек.

    .

    Оставьте комментарий