مع مستشعر الصور Isocell HP2 الجديد بدقة 200 ميجابكسل ، ستحاول سامسونج منح مصوري الهواتف الذكية أفضل ما في العالمين: دقة عالية وجودة صورة جيدة في الظروف الصعبة.
HP2 قيد الإنتاج الضخم. لم تعلن شركة Samsung عن تاريخ الشحن ولم تؤكد الهاتف الذي ستصل إليه. ومع ذلك ، من المتوقع أن يعمل المستشعر على تشغيل الكاميرا الرئيسية على هاتف الشركة الرائد Galaxy S23 Ultra ، ومن المرجح أن يتم طرحه لأول مرة في 1 فبراير.
يواجه مصممو مستشعرات الصور مقايضة. تعني زيادة الدقة أن كل بكسل على المستشعر أصغر ، وأن وحدات البكسل الأصغر ليست قادرة على جمع الضوء أيضًا. وهذا يعني أن اللقطات التي يتم التقاطها في الإضاءة المنخفضة تشوبها بقع ضوضاء. يفقدون التفاصيل في الأجزاء المظللة من المشهد. ويعانون من تسليط الضوء على المناطق المضيئة مثل السماء.
على الرغم من ذلك ، فإن HP2 يجلب طرقًا جديدة لمواجهة تلك المشاكل والاستفادة القصوى من كل فوتون من الضوء ، حسبما كشفت شركة Samsung حصريًا لـ CNET.
قالت الشركة إن جهاز الاستشعار الخاص بعملاق الإلكترونيات في كوريا الجنوبية يمكنه جمع الضوء بشكل أكثر فاعلية في المقام الأول ، وتعزيز صور النطاق الديناميكي العالي (HDR) للتعامل بشكل أفضل مع المشاهد ذات العناصر المظلمة والمشرقة. وعند التصوير بدقة 200 ميجابكسل ، تستخدم سامسونج تقنية الذكاء الاصطناعي للمساعدة في تقديم أدق التفاصيل.
لم يتضح بعد مدى جودة أداء المستشعر في اختبار العالم الحقيقي. لكن ليس من المستغرب أن تركز Samsung على التكنولوجيا. تعد تحسينات الكاميرا سببًا رئيسيًا لترقية الهواتف ، حيث تكون الصور ومقاطع الفيديو أفضل بشكل ملحوظ من المعالجات الأفضل بشكل هامشي وعمر البطارية وتقنية الشبكة.
قال JoonSeo Yim ، نائب الرئيس التنفيذي لأعمال أجهزة الاستشعار في Samsung Electronics: “تتألق الدقة الكاملة البالغة 200 ميجابكسل بشكل خاص عند التصوير في الحفلات الموسيقية أو في الهواء الطلق حيث يوجد الكثير من التفاصيل التي يجب التقاطها”. “قد لا يكون هذا هو الإعداد السائد لمعظم المستهلكين ، لكننا نرى بالتأكيد الحاجة إلى صور مفصلة للغاية.”
وبالمثل ، تستثمر Apple ، أكبر منافس Samsung للهواتف الذكية ، بشكل كبير في كاميراتها. تبرز عناصر العدسة الكبيرة نسبيًا من الجزء الخلفي من طرازات iPhone 14 Pro لإظهار أداء الكاميرا ، وقد قامت Apple بترقية مستشعراتها للحصول على دقة عالية وتصوير أفضل في الإضاءة المنخفضة.
خيارات تجميع بكسل أفضل
يُطلق على إحدى تقنيات العناوين الرئيسية لتحسين صور الهاتف الذكي اسم pixel binning. باستخدامه ، يمكن دمج مجموعات من وحدات البكسل المادية في وحدات بكسل افتراضية أكبر تجمع مزيدًا من الضوء عندما يكون خافتًا ، مما يؤدي إلى تقليل الدقة للحصول على ضوضاء أقل ولون أفضل.
سامسونج ليست وحدها في استخدام pixel binning. سترى ذلك في ملف ابل ايفون 14 بروو جوجل بيكسل 7و Xiaomi 12T Pro وهواتف أخرى ، لكن مستشعر HP2 هو أحد أكثر المستشعرات تقدمًا. تستخدم Apple و Google ، على سبيل المثال ، تجميع 2×2 بكسل الذي يحول أربعة بكسلات فعلية إلى بكسل افتراضي واحد. قدمت هواتف Galaxy S22 الرائدة من سامسونج عرض 3×3 pixel binning منذ عام 2019 ، حيث تقدم صورًا بدقة 108 ميجابكسل في إضاءة جيدة وصور بدقة 12 ميجابكسل عندما يكون خافتًا.
يمكن لـ HP2 من سامسونج التقاط صور بدقة 200 ميجابكسل في ظل ظروف جيدة. عندما يكون خافتًا ، تجمع وحدات البكسل المتجاورة وحدات البكسل في أجزاء 2 × 2 للحصول على صورة بحجم 50 ميجابكسل. وعندما تكون باهتة حتى الآن ، تلتقط قطع 4 × 4 “Tetra2pixel” من سامسونج صورة بدقة 12.5 ميجابكسل.
كان مستويي البكسل متوفرين على 200 ميجابكسل HP3 ، الذي تم الإعلان عنه في عام 2022. ومع ذلك ، يستخدم HP3 وحدات بكسل أصغر ، والتي ، مع تقليل حجم الكاميرا ، ليست جيدة في التقاط الضوء في المقام الأول. HP1 ، الذي تم الإعلان عنه في عام 2021 ، كان لديه أيضًا. لكن HP2 تضيف بعض الحيل الأخرى التي يفتقر إليها HP1.
بكسل binning صعودا وهبوطا
Pixel binning له بعض المزايا الأخرى. يمكن للكاميرات اقتصاص الجزء المركزي من الصورة لتكبير الأهداف البعيدة. إنه أساس رئيسي للجهود المبذولة لمنح الهواتف الذكية قدرات تكبير مثل عدسات الكاميرا التقليدية. يفتح Pixel binning أيضًا خيارات جديدة للفيديو عالي الدقة 4K و 8K.
ومع ذلك ، فإن Pixel binning له جوانب سلبية. يتطلب الأمر الكثير من طاقة البطارية لمعالجة كل تلك البكسلات ، كما أن تخزين الصور عالية الدقة يستهلك الكثير من مساحة التخزين. وعلى الرغم من أن المستشعرات عالية الدقة لطيفة من حيث المبدأ ، إلا أنها لا تحقق أعلى جودة للصورة ما لم يتم إقرانها بعدسات عالية الجودة.
قال Yim: “يتطلب وضع 200 ميجابكسل مزيدًا من ذاكرة الوصول العشوائي والطاقة” ، ولهذا السبب لا توجد مثل هذه المستشعرات عالية الدقة إلا في الهواتف الذكية المتطورة.
تتمثل إحدى تعقيدات كاميرا HP2 في اكتشاف الألوان عند التقاط صور 200 ميجابكسل. تلتقط الكاميرات الرقمية إما الضوء الأحمر أو الأخضر أو الأزرق لكل بكسل ، لكن تصميم Tetra2pixel يعني أن كل مجموعة 4×4 بكسل تلتقط لونًا واحدًا فقط من هذه الألوان. قالت الشركة إن سامسونج تستخدم خوارزمية ذكاء اصطناعي للمساعدة في ملء تفاصيل الألوان المطلوبة ضمن مجموعات 16 بكسل.
تحسينات جودة صورة Samsung HP2
يحتوي المستشعر على حيل أخرى لتعزيز جودة الصورة ، لا سيما مع مشاهد النطاق الديناميكي العالي بتفاصيل ساطعة ومظلمة. وهنا عدد قليل:
- تمنح تقنية تسمى بوابة نقل الجهد المزدوج (D-VTG) كل بكسل قدرة أفضل بنسبة 33٪ على جمع الضوء ، مما يحسن جودة الصورة في المشاهد المعتمة ويقلل من البقع البيضاء الباهتة في السماء الساطعة.
- تعمل ميزة Dual Slope Gain (DSG) من Samsung على تحسين صور HDR عن طريق رقمنة بيانات التعرض لكل بكسل بمقياسين مختلفين لجمع البيانات الساطعة والداكنة عند التصوير في وضع 50 ميجابكسل. تعني وحدات البكسل الوفيرة الموجودة على المستشعر أن بعض وحدات البكسل الرباعية يتم ضبطها للضوء الساطع والبعض الآخر للضوء الخافت.
- ميزة ذات صلة تسمى Smart-ISO Pro هي تقنية HDR منفصلة تتكيف مع مشاهد مختلفة ، وتستخدم مجموعات مختلفة من إعدادات الحساسية المناسبة للإطارات المختلفة المستخدمة لبناء صورة HDR.
ميزة أخرى جديدة في HP2 هي التركيز التلقائي المحسن بتقنية تسمى Super QPD. قالت سامسونج إنها يمكنها تحديد الخطوط الأفقية والعمودية عبر مجموعات 2 × 2 بكسل ، مما يساعد الكاميرا على الإمساك بتفاصيل مثل الآفاق أو جذوع الأشجار حتى عندما تكون معتمة.
يبلغ عرض كل بكسل HP2 0.6 ميكرون ، أو 6 أجزاء من المليون من المتر. هذا ظل أضيق من 0.62 ميكرون لـ HP1. للمقارنة ، يبلغ قطر شعرة الإنسان 75 ميكرون. عند دمجها في مصفوفة 2 × 2 لصور 50 ميجابكسل ، يزيد عرض البكسل إلى 1.2 ميكرون ، وفي 4×4 ، إلى 2.4 ميكرون.
قال ييم: “نتوقع أن تصبح مستشعرات الصور عالية الدقة ميزة قياسية في الهواتف الذكية الرائدة في المستقبل”. “لهذا السبب ، نعتقد أنه من المهم مواصلة جهودنا ، من عمليات البكسل المتقدمة التي تقل عن 0.5 ميكرون إلى أداء البكسل والخوارزميات.”
الأحجام الأكبر أفضل في جمع الضوء. تتشابه أحجام البكسل في Samsung مع مستشعر الكاميرا الرئيسي لـ iPhone 14 Pro ، والذي يستخدم 2.44 ميكرون بكسل في وضع 12 ميجابكسل و 1.22 ميكرون في وضع 48 ميجابكسل.
عندما يتعلق الأمر بالفيديو ، فإن HP2 لديها العديد من الخيارات. يمكنه تصوير فيديو بدقة 8K بمعدل 30 إطارًا في الثانية باستخدام المستشعر في وضع 50 ميجابكسل. يمكنها تصوير فيديو بدقة 4K بمعدل 120 إطارًا في الثانية ، أو 60 إطارًا في الثانية في حالة تشغيل Smart-ISO. بالنسبة للفيديو بدقة 1080 بكسل ، سيتم تصوير المستشعر بسرعة 480 إطارًا في الثانية بدون ضبط تلقائي للصورة و 240 إطارًا في الثانية مع ضبط تلقائي للصورة.
