O que é categorização de pixels? O recurso Galaxy S22 que torna suas fotos ótimas
A indústria de smartphones continua sua guerra pela supremacia das câmeras, com marcas tentando colocar o máximo de pixels no maior número possível de câmeras. Das insignificantes câmeras macro e de profundidade de 2 megapixels aos snappers de 108 megapixels em telefones como o Galaxy S22 Ultra, os números só parecem aumentar.
Em breve, o sensor de câmera de 200 megapixels da Samsung levará as coisas para o próximo nível, mas no centro de toda essa magia de megapixels está uma tecnologia chamada pixel binning – e é a chave para o sucesso de uma câmera. No entanto, nem todos os pixels binning são iguais. A Samsung usa binning de pixel “tetra” 4 em 1 no Galaxy S22 e binning de pixel “nona” 9 em 1 no Galaxy S22 Ultra . Tudo isso faz alguma diferença? Nós descobrimos.
Por que a categorização de pixels é necessária
O que o pixel binning faz? Em suma, permite que os pixels adjacentes funcionem como um grande “super pixel”, coletando mais dados para fornecer fotos mais brilhantes com cores mais precisas e menos ruído. Antes de entrarmos nos detalhes técnicos, é importante entender por que isso acontece em primeiro lugar.
O sensor da câmera do seu telefone é o componente que coleta e processa todas as informações ópticas alimentadas pela lente na frente. O sensor, por sua vez, é essencialmente uma placa de pixels. Milhões deles, na verdade. Assim como as células de uma planta, os pixels absorvem a luz, que então passa por uma conversão de sinal para produzir a imagem que vemos na tela do telefone .
Mas aqui está a parte estranha. Quanto maior o número de pixels, maior a resolução da imagem — permitindo mais detalhes e nitidez. No entanto, à medida que continuamos adicionando mais pixels, o tamanho dos sensores também deve aumentar para acomodá-los. Passar de 10MP para 200MP deve resultar em um sensor de câmera 20 vezes maior. Mas como há espaço limitado disponível dentro do chassi de um smartphone para acomodar os sensores de imagem, esse aumento de tamanho não pode acontecer.
Para resolver o problema, o tamanho dos pixels é reduzido, encaixando mais desses elementos fotossensíveis na placa do sensor sem aumentar muito seu tamanho. No entanto, quanto menor um pixel fica, pior fica na absorção de luz – resultando em detalhes e cores sem brilho. É aí que a tecnologia de separação de pixels vem em socorro, criando algoritmicamente pixels maiores que são capazes de absorver mais luz. Quando isso acontece, você obtém fotos com melhor aparência .
Os benefícios do armazenamento de pixels são fáceis de ver
Quando esse algoritmo entra em ação, é criado um super pixel maior que absorve mais dados de luz. Isso é especialmente importante em ambientes com pouca luz, onde o sensor da câmera precisa coletar o máximo de luz possível. No caso de binning tetra pixel no Galaxy S22, quando quatro pixels vizinhos da mesma cor são mesclados em um, sua sensibilidade à luz é aumentada em quatro vezes.
Como resultado, as fotos com bin de pixel ficam mais brilhantes com maior nitidez e maior contraste. A imagem acima foi capturada na resolução nativa de 50MP da câmera principal do Galaxy S22 . Observe o nível de granulação e bordas borradas. Abaixo está uma foto de 12,5 MP com compartimento de pixels do mesmo assunto capturado pela S22, oferecendo linhas bem definidas e reprodução de cores muito melhor, com um perfil mais brilhante nas bordas.
Mas os benefícios do pixel binning não se limitam à fotografia com pouca luz. Na verdade, a tecnologia também eleva a saída HDR (High Dynamic Range). Ao tirar fotos de um assunto ou ambiente de alto contraste, a tecnologia de pixel-binning novamente produz benefícios tangíveis.
Cada grupo de pixels (com base em sua cor) possui um nível diferente de fotossensibilidade e tempo de exposição, o que significa que eles coletam informações de luz de forma segmentada e com maior precisão. Como resultado, quando o processamento HDR é aplicado aos dados ópticos coletados por cada matriz de pixels, as fotos ficam com uma aparência marcante, com maior precisão de cores e faixa dinâmica aprimorada.
As diferentes abordagens da Samsung para o armazenamento de pixels
A escala de classificação de pixels depende do número de pixels em si. Por exemplo, uma câmera de 48MP combina quatro pixels em um super pixel artificialmente ampliado para fornecer fotos de 12MP. É por isso que as marcas o comercializam como 4 em 1 pixel binning. Da mesma forma, sensores de câmera com 5o milhões ou 64 milhões de pixels produzem imagens de 12,5MP e 16MP, respectivamente. No jargão de marketing da Samsung, você pode encontrar o nome “Tetracell” para definir esse processo.
Em um nível técnico, os pixels não se movem ou se combinam fisicamente. Em vez disso, é feito em um nível de software usando algoritmos remosaic. O arranjo de pixels individuais continua sendo o assunto RGB usual. O trabalho da Tetracell é agrupar pixels com o mesmo filtro de cor próximos uns dos outros em uma matriz de 2×2 pixels e mesclá-los para criar uma matriz de pixels RGB artificial maior para coletar mais luz. Dê uma olhada na imagem acima para ver como fica.
A câmera de 50MP no Galaxy S22 emprega pixels de 1 mícron, mas quando a tecnologia de armazenamento de pixels entra em ação, ela mescla uma matriz de 2×2 de pixels adjacentes de 1 mícron. Isso nos dá um super pixel maior que mede 2 mícrons de diâmetro. Este é o método tetra. Mas quando você tem uma câmera de 108MP em um telefone como o Galaxy S22 Ultra, o tamanho dos pixels fica ainda menor.
Em vez de 4 em 1 pixel binning, este sensor de 108MP conta com o que a Samsung chama de tecnologia “Nonacell”. Ele combina nove pixels vizinhos em um. Essa fusão de uma matriz de 3 × 3 pixels cria um super pixel maior com 2,4 mícrons de tamanho. Ao fazer isso, a resolução cai dos 108MP nativos para 12MP, mas as fotos ficam mais brilhantes com melhor precisão de cores. Este é o método de binning nona pixel.
Como mencionado acima, pixels menores lutam para coletar dados de luz, portanto, perdem detalhes nas fotos. A imagem acima à esquerda é um segmento de uma imagem de 108MP de resolução total tirada pelo sensor de câmera principal do Galaxy S22 Ultra, que vem com pixels menores de 0,8 mícron. À direita está um segmento recortado de uma foto de 50MPtirada pela câmera principal do Galaxy S22 , que contém pixels maiores de 1 mícron. Devido aos pixels maiores, o sensor da câmera do Galaxy S22 coleta mais dados de luz e, como resultado, você pode ver mais detalhes na pulseira de couro, com nitidez aprimorada e exposição muito melhor.
No entanto, quando o pixel binning entra em ação, o sensor da câmera do Galaxy S22 Ultra cria um super pixel maior de 2,4 mícrons que coleta mais dados de luz do que a câmera principal do Galaxy S22, que cria artificialmente um super pixel menor de 2 mícrons. Sem surpresa, os resultados são invertidos.
Como você pode ver na imagem acima, o super pixel maior do Galaxy S22 Ultra oferece separação de assunto aprimorada com maior controle sobre nitidez, mais detalhes de superfície e melhor precisão de cores. Mas o pixel binning não se trata apenas de destacar detalhes com pouca luz. Ele também desempenha um papel importante na reprodução de cores, gerenciamento de faixa dinâmica e outros parâmetros cruciais.
Na imagem acima à esquerda, o Galaxy S22 faz um trabalho muito melhor na exposição do assunto, estimativa de profundidade e reprodução de cores em uma foto de 50MP de resolução total, em comparação com o snap de 108MP da mesma cena do Galaxy S22 Ultra. Os pixels menores na câmera principal do Galaxy S22 Ultra resultam em cores desbotadas nos prédios e um perfil geral menos agressivo.
Assim como no cenário de pouca luz, o pixel binning novamente destaca a diferença e inverte os resultados. Graças aos super pixels maiores criados pelo sensor da câmera do Galaxy S22 Ultra, a imagem à direita acima das capturas mostra as ranhuras dos tijolos com mais precisão na imagem e as cores ficaram mais próximas da realidade do que na foto tirada pelo Galaxy S22 baunilha. No entanto, vale a pena ressaltar aqui que o pixel binning não é o único fator para decidir a qualidade da imagem. Muito depende da marca do sensor , dos algoritmos subjacentes e da abertura, entre outros fatores.
O futuro do pixel binning em smartphones
Sem fim para as guerras de pixels à vista, a próxima evolução são os sensores de câmera de 200MP. Na verdade, há rumores de que a Motorola lançará o primeiro telefone com um hardware de imagem tão poderoso. Neste caso, os algoritmos remosaicos vão combinar nada menos que 16 pixels em uma grande unidade. Tomemos, por exemplo, o sensor ISOCELL HP-1 de 200MP da Samsung, que introduz uma nova forma híbrida de separação de pixels.
Dependendo da situação de iluminação, ele realiza um processo híbrido de 4×4 pixel-binning que acontece em duas etapas. Primeiro, o sensor realiza binning 4 em 1 que envolve uma matriz 2×2 de pixels de 0,64 mícron. Isso cria um super pixel maior que mede 1,28 mícron e produz fotos com resolução de 50 megapixels. Em seguida, o sensor faz outra rodada de binning 4 em 1 que envolve uma matriz 2 × 2 de pixels de 1,28 mícron, criando um super pixel ainda maior que mede 2,56 mícron. No final desse processo, a resolução final da imagem cai para 12,5 megapixels gerenciáveis.
É por isso que o binning de pixels é tão necessário. À medida que os sensores da câmera do smartphone continuam obtendo cada vez mais pixels, a necessidade de uma classificação de pixels de qualidade se torna ainda mais importante. E é uma tecnologia que está em constante evolução. Seja tetra, nona ou o binning de pixel híbrido mencionado acima, as empresas ainda estão descobrindo quais métodos funcionam melhor para diferentes câmeras.
