كيف يجعل Pixel Binning صور Samsung و Apple و Google أفضل
كانت الميجابكسل أكثر بساطة: الرقم الأكبر يعني أن الكاميرا يمكنها التقاط المزيد من تفاصيل الصورة طالما كان المشهد يحتوي على إضاءة كافية. لكن تقنية تسمى pixel binning عالمية الآن على الهواتف الذكية الرائدة تعمل على تغيير قواعد التصوير القديمة للأفضل. باختصار ، يمنحك pixel binning كاميرا تقدم الكثير من التفاصيل عندما تكون ساطعة ، دون أن تصبح عديمة الفائدة عندما تكون خافتة.
تجلب التغييرات الضرورية في الأجهزة بعض المفاضلات والتفاصيل المثيرة للاهتمام ، رغم ذلك ، ويحاول صانعو الهواتف المختلفون وصفات مختلفة من وحدات البكسل ، وهذا هو السبب في أننا نلقي نظرة فاحصة.
قراءة المزيد: تحقق من CNET’s مراجعة جوجل بيكسل 7 بروو مراجعة iPhone 14 Pro و مراجعة هاتف Galaxy S22 Ultra
وصل Pixel binning في عام 2018 ، وانتشر على نطاق واسع في عام 2020 مع طرز مثل Samsung Galaxy S20 Ultra و Xiaomi’s Mi 10 Pro ، ووصل إلى أجهزة Apple و Google مع هواتف iPhone 14 Pro و Pixel 7 في عام 2022. الطراز الأعلى من Samsung ، جالكسي S22 ألترا ، يتميز أ كاميرا رئيسية بدقة 108 ميجابكسل، ويمكن أن يأخذ تجميع وحدات البكسل القفزة التكنولوجية التالية مع كاميرا S23 Ultra الرئيسية المتوقعة بدقة 200 ميجابكسل ضبط ل لاول مرة 1 فبراير.
إليك دليلك لما يحدث.
ما هو بكسل binning؟
Pixel binning هي تقنية مصممة لجعل مستشعر الصورة أكثر قابلية للتكيف مع الظروف المختلفة عن طريق تجميع وحدات البكسل بطرق مختلفة. عندما يكون الجو ساطعًا ، يمكنك التصوير بالدقة الكاملة للمستشعر ، على الأقل في بعض الهواتف. عندما يحل الظلام ، يمكن تجميع مجموعات البكسل – 2 × 2 أو 3 × 3 أو 4 × 4 ، اعتمادًا على المستشعر – في وحدات بكسل افتراضية أكبر تجمع مزيدًا من الضوء ولكنها تلتقط صورًا ذات دقة أقل.
علي سبيل المثال، مستشعر Isocell HP2 من سامسونج يمكن التقاط لقطات بدقة 200 ميجابكسل ولقطات بدقة 50 ميجابكسل مع مجموعات 2×2 بكسل و 12.5 ميجابكسل مع مجموعات 4×4 بكسل.
يقدم Pixel binning ميزة أخرى وصلت إلى هواتف 2020: التقريب الافتراضي. يمكن للهواتف اقتصاص لقطة لتجمع الضوء فقط من وحدات البكسل المركزية على الكاميرا الرئيسية بدقة 48 ميجابكسل لهاتف iPhone 14 Pro أو كاميرا Google Pixel 7 بدقة 50 ميجابكسل. هذا يحول الكاميرا الرئيسية 1x إلى تقريب 2x يأخذ صورًا بدقة 12 ميجابكسل. ستعمل بشكل جيد فقط مع إضاءة جيدة نسبيًا ، لكنها خيار رائع ، ودقة 12 ميغا بكسل هي الدقة السائدة لسنوات حتى الآن ، لذا فهي لا تزال لقطة مفيدة.
مع هذه الدقة الأساسية العالية ، يمكن أن تكون مستشعرات pixel binning أكثر مهارة مع الفيديو عالي الدقة ، لا سيما بدقة 8K العالية للغاية.
يتطلب تجميع وحدات البكسل بعض التغييرات الرائعة على المستشعر نفسه وخوارزميات معالجة الصور التي تحول بيانات المستشعر الأولية إلى صورة أو مقطع فيديو.
هل بكسل binning وسيلة للتحايل؟
رقم حسنا ، في الغالب لا. إنه يتيح لصانعي الهواتف التباهي بأرقام الميجابكسل التي تتجاوز إلى حد كبير ما ستراه حتى على الكاميرات ذات العدسة الأحادية العاكسة (DSLR) الاحترافية والكاميرات عديمة المرآة. هذا سخيف بعض الشيء ، نظرًا لأن وحدات البكسل الأكبر في الكاميرات المتطورة تجمع قدرًا أكبر من الضوء وتتميز ببصريات أفضل من الهواتف الذكية. لكن القليل منا يسحب هذه الكاميرات الكبيرة ، ويمكن أن ينتزع بكسل binning المزيد من جودة الصور من كاميرا هاتفك الذكي.
كيف يعمل pixel binning؟
لفهم تجميع وحدات البكسل بشكل أفضل ، يجب أن تعرف كيف يبدو مستشعر الصورة بالكاميرا الرقمية. إنها شريحة سيليكون بشبكة من ملايين البكسل (تسمى تقنيًا مواقع التصوير) التي تلتقط الضوء الذي يأتي من خلال عدسة الكاميرا. يسجل كل بكسل لونًا واحدًا فقط: أحمر أو أخضر أو أزرق.
الألوان متداخلة في ترتيب خاص للوحة الشطرنج يسمى نمط Bayer الذي يسمح للكاميرا الرقمية بإعادة بناء قيم الألوان الثلاثة لكل بكسل ، وهي خطوة أساسية في إنشاء ملف JPEG الذي تريد مشاركته على Instagram.
يعد الجمع بين البيانات من عدة وحدات بكسل صغيرة على مستشعر الصورة في بكسل افتراضي واحد أكبر مفيدًا حقًا في حالات الإضاءة المنخفضة ، حيث تكون البكسلات الكبيرة أفضل في إبقاء ضوضاء الصورة بعيدًا والتقاط الألوان بشكل أفضل. عندما يكون أكثر سطوعًا ، يكون هناك ضوء كافٍ لوحدات البكسل الفردية للعمل بمفردها ، مما يوفر لقطة ذات دقة أعلى أو عرض مكبّر.
يجمع Pixel binning عادةً بين أربعة بكسلات حقيقية في “صندوق” بكسل افتراضي واحد. لكن خط Galaxy S Ultra من Samsung استخدم مجموعة 3×3 من البكسل الحقيقي في بكسل افتراضي واحد ، ومن المرجح أن تتبنى الشركة الكورية الجنوبية 4×4 binning مع Galaxy S23 Ultra.
متى يجب استخدام الدقة العالية مقابل تجميع وحدات البكسل؟
سيكون معظم الناس سعداء باللقطات منخفضة الدقة ، وهذا هو الوضع الافتراضي الذي يوصي به زميلي جيسيكا دولكورت وباتريك هولاند بعد اختبار هواتف Samsung Galaxy الجديدة. لن تلتقط أجهزة iPhone من Apple حتى صورًا بدقة 50 ميجابكسل إلا إذا قمت بتمكين الخيار على وجه التحديد أثناء التصوير باستخدام تنسيق صورة ProRaw المتطور ، ولا يقدم Pixel 7 Pro من Google صورًا كاملة بدقة 50 ميجابكسل على الإطلاق.
توفر اللقطات بدقة 12 ميجابكسل أداءً أفضل في الإضاءة المنخفضة ، لكنها تتجنب أيضًا أحجام ملفات الوحش للصور كاملة الدقة التي يمكنها استيعاب مساحة التخزين على جهازك والخدمات عبر الإنترنت مثل صور Google و iCloud. على سبيل المثال ، لقطة عينة زميلي ليكسي سافيدس أخذ 3.6 ميجابايت بدقة 12 ميجابكسل مع تجميع وحدات البكسل و 24 ميجابايت بدقة 108 ميجابكسل بدون.
من المرجح أن يرغب عشاق الصور في استخدام الدقة الكاملة عندما يكون ذلك ممكنًا. يمكن أن يساعدك ذلك في التعرف على الطيور البعيدة أو التقاط صور طبيعة أكثر دراماتيكية لأهداف بعيدة. وإذا كنت ترغب في طباعة صور كبيرة (نعم ، لا يزال بعض الأشخاص يقومون بطباعة) ، فإن المزيد من وحدات الميجابكسل مهمة.
هل تلتقط كاميرا Samsung Galaxy S21 Ultra بدقة 108 ميجابكسل صورًا أفضل من كاميرا Sony A7r V الاحترافية بدقة 61 ميجابكسل؟
لا. حجم كل بكسل في مستشعر الصورة مهم أيضًا ، إلى جانب عوامل أخرى مثل العدسات ومعالجة الصور. هناك سبب سوني A7r V يكلف 3898 دولارًا بينما تبلغ تكلفة S22 Ultra 1200 دولار ويمكنه أيضًا تشغيل آلاف التطبيقات وإجراء مكالمات هاتفية.
وحدات بكسل مستشعر الصورة عبارة عن مربعات يُقاس عرضها بالمليون من المتر أو بالميكرونات. يبلغ قطر شعرة الإنسان 75 ميكرون. في Isocell HP2 من سامسونج ، يبلغ عرض البكسل الافتراضي على لقطة 12 ميجابكسل 2.4 ميكرون. في وضع 200 ميجابيكسل ، يقيس البكسل 0.6 ميكرون فقط. على الرغم من ذلك ، يبلغ قطر البكسل 3.8 ميكرون في Sony A7r V. وهذا يعني أن سوني يمكنها جمع ضعفين ونصف من الضوء لكل بكسل مقارنة بالهاتف مع HP2 Ultra مع وضع binning بدقة 12 ميجابكسل ، و 39 مرة أكثر من وضع الدقة الكاملة 200 ميجابكسل – وهو تحسن كبير في جودة الصورة.
تتقدم الهواتف بشكل أسرع من الكاميرات التقليدية ، وتغلق فجوة جودة الصورة. تساعد أيضًا تقنية التصوير الحاسوبي مثل الجمع بين إطارات متعددة في لقطة واحدة وحيل معالجة البرامج الأخرى التي أصبحت ممكنة بفضل رقائق الهاتف القوية. لهذا السبب زميلي والمهني يستطيع المصور أندرو لانكسون التقاط صور للهاتف الذكي في الإضاءة المنخفضة المحمولة التي من شأنها أن تأخذ ترايبود مع كاميرا DSLR الخاصة به. وأصبحت مستشعرات الصور في الهواتف الذكية أكبر وأكبر لتحسين الجودة.
لماذا تحظى Pixel binning بشعبية؟
لأن التصغير جعل البكسل الأصغر ممكنًا. قال Devang Patel ، مدير التسويق الأول في Omnivision ، أحد كبار مصنعي أجهزة استشعار الصور: “ما دفع binning هو هذا الاتجاه الجديد من وحدات البكسل دون الميكرون ،” تلك التي يقل عرضها عن ميكرون. إن وجود الكثير من وحدات البكسل هذه يتيح لصانعي الهواتف – الذين يسعون بشدة إلى إبراز هاتف هذا العام – التباهي بالكثير من تقييمات الميجابكسل وفيديو 8K. يتيح لهم Binning تحقيق ذلك التفاخر دون التضحية بحساسية الإضاءة المنخفضة.
يمكنك التصوير الخام مع binning بكسل؟
هذا يعتمد على الهاتف. يحب عشاق الصور المرونة وجودة الصورة للصور الأولية – بيانات مستشعر الصورة غير المعالجة ، والمجمعة كملف DNG. ولكن ليس كل الهواتف تعرض الصورة الخام بدقة كاملة. يعمل iPhone 14 Pro ، لكن Pixel 7 Pro لا يفعل ذلك ، على سبيل المثال.
الوضع معقد بسبب حقيقة أن برامج المعالجة الأولية مثل Adobe Lightroom تتوقع صورًا أولية تأتي بياناتها الملونة في نمط Bayer التقليدي ، وليس خلايا بكسل مجمعة في بقع 2×2 أو 3×3 من نفس اللون.
تتميز Isocell HP2 بخدعة ذكية هنا ، على الرغم من ذلك: فهي تستخدم تقنية الذكاء الاصطناعي “لإعادة توزيع” مجموعات 4×4 بكسل لإنشاء لوحة التحقق الملونة التقليدية من Bayer. هذا يعني أنه يمكنه التقاط صور أولية بدقة 200 ميجابكسل ، على الرغم من أنه يبقى أن نرى ما إذا كان ذلك سيكون خيارًا معروضًا في شحن الهواتف الذكية.
ما هي عيوب البكسل binning؟
بالنسبة إلى نفس المستشعر ، فإن أداء 12 ميجابكسل حقيقي أفضل قليلاً من 12 ميجابكسل ، كما يقول جود هيب ، كبير المديرين في شركة كوالكوم ، التي تصنع شرائح للهواتف المحمولة. من المحتمل أن يكون المستشعر أقل تكلفة أيضًا. وعندما تقوم بالتصوير بدقة كاملة ، يلزم المزيد من معالجة الصور ، مما يقصر من عمر البطارية.
في الواقع ، تعد تكاليف مستشعر pixel binning والبطارية ومتطلبات القدرة الحصانية من الأسباب التي تجعله خيارًا في الغالب على الهواتف المتطورة.
بالنسبة للصور عالية الدقة ، ستحصل على حدة أفضل باستخدام نمط Bayer العادي مقارنة بمستشعر binning باستخدام مجموعات 2×2 أو 3×3 من البكسل من نفس اللون. لكن هذه ليست مشكلة سيئة للغاية. قال باتيل: “باستخدام خوارزميتنا ، يمكننا استعادة ما بين 90٪ إلى 95٪ من جودة صورة Bayer الفعلية”. بمقارنة الطريقتين في الصور جنبًا إلى جنب ، ربما لا يمكنك تمييز الفرق خارج مشاهد الاختبار المعملية مع المواقف الصعبة مثل الخطوط الدقيقة.
إذا نسيت تبديل هاتفك إلى وضع binning ثم التقاط لقطات عالية الدقة في الظلام ، فستتأثر جودة الصورة. تستخدم Apple تلقائيًا تجميع البكسل لالتقاط لقطات منخفضة الدقة ، وتجنب هذا الخطر.
هل يمكن أن تستخدم الكاميرات العادية خاصية تجميع وحدات البكسل أيضًا؟
نعم ، واستناداً إلى بعض تصميمات مستشعرات الإطار الكامل من Sony ، أفضل صانع لمستشعر الصور في الوقت الحالي ، فإنهم يفعلون ذلك يومًا ما.
ما هو مستقبل pixel binning؟
العديد من التطورات ممكنة. يمكن أن تنتشر المستشعرات عالية الدقة للغاية المزودة بـ 4×4 pixel binning إلى المزيد من الهواتف المتميزة ، وستنتشر تقنية تجميع وحدات البكسل الأقل غرابة 2 × 2 بكسل إلى الهواتف ذات المستوى الأدنى.
الاتجاه الآخر هو HDR الأفضل ، أو النطاق الديناميكي العالي ، التصوير الفوتوغرافي الذي يلتقط نطاقًا أفضل من بيانات الصورة الساطعة والمظلمة. تكافح مستشعرات الهواتف الصغيرة لالتقاط نطاق ديناميكي واسع ، وهذا هو السبب في أن شركات مثل Google و Apple تجمع بين لقطات متعددة لإنشاء صور HDR بشكل حسابي.
لكن تجميع وحدات البكسل يعني مرونة جديدة على مستوى البكسل. في مجموعة 2 × 2 ، يمكنك تخصيص 2 بكسل للتعرض المنتظم ، وواحد لتعرض أغمق لالتقاط النقاط البارزة مثل السماء الساطعة ، والآخر لتعرض أكثر سطوعًا لالتقاط تفاصيل الظل.
في الواقع ، يمكن لـ HP2 من سامسونج تقسيم مهام البكسل بهذه الطريقة لصور HDR.
يتوقع Omnivision أيضًا تحسينات التركيز التلقائي. مع التصميمات السابقة ، يتم تغطية كل بكسل بعدسات دقيقة خاصة به مصممة لجمع المزيد من الضوء. ولكن الآن العدسات الدقيقة المفردة تمتد أحيانًا على مجموعة 2×2 أو 3×3 أو 4×4 أيضًا. يحصل كل بكسل تحت نفس العدسات الدقيقة على عرض مختلف قليلاً للمشهد ، اعتمادًا على موضعه ، ويتيح الاختلاف للكاميرا الرقمية حساب مسافة التركيز البؤري. من المفترض أن يساعد ذلك الكاميرا في الحفاظ على أهداف الصورة في تركيز حاد.