Pikseļu sadalīšana attiecas uz blakus esošo pikseļu nolasīšanas vērtību apvienošanas procesu attēlā pēc attēla uzņemšanas. Binēšana darbojas, saskaitot kopā blakus esošo vienas krāsas pikseļu savāktos elektriskos lādiņus un nolasot tos kā vienu imitētu pikseļu. Vāja-gaismas apstākļos tas uzlabo kameras jutību un attēla spilgtumu. Tomēr negatīvie aspekti ir tikpat acīmredzami: kad pikseļi ir sapludināti, attēla izšķirtspēja ir ievērojami samazināta, un šī{4}}izšķirtspēja lielākoties ir neizbēgama.
"Detalizētu zaudējumu"{0}}izslēgšana
Mūsdienu galvenās pikseļu sadalīšanas tehnoloģijas ietver 4-in-1, 9-in-1 un pat 16-in-1 pikseļu sapludināšanu. Starp tiem 4-in-1 pikseļu sadalīšana ir visplašāk izmantotais risinājums.
Būtībā pikseļu sadalīšana joprojām lielā mērā ir atkarīga no skaitļošanas apstrādes. Tas apvieno četrus vai vairāk blakus esošos pikseļus lielākā "virtuālajā pikselī", izmantojot algoritmisko rekonstrukciju. Teorētiski šis lielākais pikselis darbojas kā parasta-izmēra pikselis ar standarta atstarpi, uzlabojot gaismas jutību un samazinot attēla trokšņus.
Kā piemēru izmantojot salīdzinoši vienkāršo risinājumu 4-in-1, šī tehnoloģija ir pazīstama arī kāQuad Bayer.
Quad Bayer tehnoloģija
Viena ekspozīcijas cikla laikā Quad Bayer tehnoloģija kontrolē katras gaismjutīgās vienības ekspozīcijas ilgumu tajā pašā reģionā, ļaujot veikt divas ekspozīcijas dublētās konfigurācijās L+L+S+S. Praksē tas nozīmē, ka HDR-līdzīgo funkcionalitāti jau var sasniegt CMOS sensora līmenī.
Sony Quad Bayer krāsu filtru masīvs pirmo reizi parādījās komerciāliHuawei P20 Pro, izlaists 2018. gada 27. martā.
Salīdzinot ar tradicionālo Bayer masīvu, Quad Bayer masīva struktūra ir diezgan atšķirīga. Kad četri pikseļi tiek apvienoti vienā lielākā "virtuālajā pikselī", šie lielākie pikseļi efektīvi atjauno parastā Bayer masīva modeli. Pēc pikseļu sapludināšanas attēla izšķirtspēja tiek samazināta par aptuveni 75%. Piemēram, 48 MP sensors efektīvi izvada 12 MP attēlu pēc 4-in-1 binning.
Vēl viens veids, kā izprast Quad Bayer, ir tas, ka tas būtībā sadala katru tradicionālo Bayer pikseļu četrās mazākās vienībās, ļaujot uzlabot gaismas uztveršanu un apstrādi.
Tradicionālā Bayer vs Quad Bayer
Parastais Bayer masīvs sastāv no:
- 50% zaļie pikseļi
- 25% sarkano pikseļu
- 25% zili pikseļi
Ja Quad Bayer darbojas bez pikseļu sadalīšanas normālos apgaismojuma apstākļos, uzlaboti rekonstrukcijas algoritmi joprojām var sasniegt pilnu{0}}krāsu paraugu ņemšanu, kas ir līdzvērtīga tradicionālajam Bayer masīvam tajā pašā sensora zonā:
- 50% zaļš
- 25% sarkans
- 25% zils
Kāpēc viedtālruņos ir kļuvusi populāra pikseļu savienošana?
Pikseļu sadalīšana galvenokārt ir viedtālruņa attēlveidošanas tehnoloģija. Tādas funkcijas kā tiešā attēla izvade, HDR apstrāde un skaitļošanas fotografēšana ir viedtālruņu galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām kamerām.
Piemērotos apgaismojuma apstākļos Quad Bayer režīmi patiešām var zināmā mērā uzlabot efektīvo izšķirtspēju. Tomēr, salīdzinot ar parastajiem Bayer masīviem, dinamiskā diapazona uzlabojumi bieži ir pamanāmāki.
Patiesībā pikseļu sadalīšana pārceļ tradicionālās pēc{0}}pēcapstrādes metodes, piemēram, ekspozīcijas grupēšanu pašā attēla uzņemšanas stadijā. Sliktā-apgaismojumā tas upurē izšķirtspēju, lai kompensētu nepietiekamu gaismas uzņemšanu.
Lai gan tā nevar vienlaikus maksimāli palielināt gan īpaši-augsto izšķirtspēju, gan īpaši-augstu dinamisko diapazonu, pikseļu sadalīšana ir praktisks kompromiss, ko pieļāvuši viedtālruņu sensoru ražotāji, ievērojot fiksētos CMOS sensoru fizisko izmēru ierobežojumus.
Pixel Binning vs Pixel Shift
Pirms uzzināt par pikseļu sadalīšanu, daudzi cilvēki, iespējams, ir dzirdējuši par citu attēlveidošanas tehnoloģiju, ko saucPikseļu maiņa.
Pikseļu maiņa darbojas, pārvietojot attēla sensoru ar sub{0}}pikseļu precizitāti starp ekspozīcijām. Tas ļauj katrā pikseļa pozīcijā uztvert pilnīgu RGB krāsu informāciju, pārvarot Bayer krāsu filtru izkārtojuma radītos ierobežojumus.
Pikseļu sadalīšana un pikseļu maiņa ir būtiski atšķirīgi jēdzieni.
Pikseļu maiņa uzlabo kopējo attēla detalizāciju un signāla{0}}pret{1}}trokšņu attiecību, izmantojot pārmērīgu iztveršanu, nodrošinot, ka katrs pikselis satur pilnu RGB informāciju.
No otras puses, pikseļu sadalīšana apvieno vairākus pikseļus, lai uzlabotu gaismas jutību un zemu{0}}gaismas veiktspēju, parasti par attēla izšķirtspēju.
Dažādas pieejas mobilajā attēlveidošanā
Daži ražotāji ir izvēlējušies citu virzienu, saglabājot sensoru izšķirtspēju no 10 MP līdz 20 MP, nevis agresīvi tiecoties pēc īpaši-augsta megapikseļu skaita.
Piemēram, gan Google, gan Apple daudzus gadus paļāvās uz 12MP CMOS sensoriem. Apple uzturēja 12 MP sensoru no iPhone 6s, izmantojot iPhone 13 sēriju, savukārt Google skaitļošanas fotografēšana un Pixel Shift{5}}līdzīgās tehnoloģijas palīdzēja izveidot dažas no spēcīgākajām viedtālruņu sistēmām ar vienu kameru šajā nozarē, piemēram, Google Pixel 3.
Ironiski, bet ražotāji, kas īpaši netirgoja īpaši{0}}lielu megapikseļu skaitu vai ārkārtīgi lielus sensorus, bieži vien bija tie, kas viedtālruņu fotografēšanu pacēla jaunos augstumos.
