Что такое пиксельный биннинг в камерах?

Хаяти Кайхан/Shutterstock.com

Камеры смартфонов со сверхвысоким количеством мегапикселей служат хорошим рекламным ходом, но вряд ли кто-то на самом деле делает 200-мегапиксельные фотографии. Так как же получить от них полезные фотографии? С помощью объединения пикселей процесс объединения крошечных пикселей в большие виртуальные.

Объединение пикселей вместе

Биннинг пикселей — это метод, при котором несколько пикселей на датчике камеры группируются для совместной работы как один. Наиболее распространенная форма биннинга берет четыре соседних пикселя и заставляет их действовать как один. На более новых телефонах с действительно огромным количеством мегапикселей, особенно на 108-мегапиксельных телефонах, соотношение составляет девять к одному. Это делает эффективное количество мегапикселей фактически равным 12.

Так зачем возиться с большим количеством мегапикселей? Если окончательное количество мегапикселей будет только 12, почему бы просто не поставить в телефон 12-мегапиксельный сенсор? Некоторые компании, в частности Apple, именно так и поступают. Действительно, на первый взгляд может показаться, что биннинг пикселей — это просто способ разместить на камере большие числа, чтобы произвести впечатление на клиентов, которые, возможно, не знают ничего лучше. Однако на самом деле есть законные причины для использования биннинга. Однако, чтобы понять их, нам нужно сделать небольшой экскурс в то, как работают датчики камеры.

Сбор фотонов и размер сенсора

Датчик камеры в некотором смысле похож на солнечную панель. Когда фотоны попадают на поверхность датчика, они создают электрический заряд. Каждый пиксель в сенсоре представлен светочувствительным пятном на поверхности сенсора.

Сенсоры фильтруют разные цвета света, чтобы создать полноцветное изображение в качестве конечного продукта, с которым можно работать. Эти светочувствительные пятна имеют разный размер на каждом датчике камеры.

Грицалак Каралак/Shutterstock.com

Вот почему количество мегапикселей само по себе не является хорошей мерой качества изображения. Два датчика с одинаковым количеством мегапикселей могут генерировать изображение с одинаковым разрешением. Однако, если один датчик в четыре раза больше другого, каждое фото «пятно» предлагает гораздо большую поверхность для удара фотонов.

Чем больше фотонов датчик может отобрать из сцены, тем выше качество конечного изображения. Он представляет собой более точное и детальное представление сцены. Датчик полнокадровой камеры, используемый в специализированных профессиональных камерах, имеет размеры 24×36 миллиметров. Это площадь поверхности 864 квадратных миллиметра или около 1,34 квадратных дюйма. Для сравнения, основная камера iPhone 13 Pro предлагает только 44 квадратных миллиметра или 0,0682001 квадратных дюйма. У iPhone 13 датчик на более широком конце типичного спектра, но он все же намного меньше, чем те, которые используются в специальных камерах.

Apple — хороший пример размера сенсора и качества фотографий. С каждым поколением iPhone в последние годы количество пикселей оставалось на уровне 12 Мп, но увеличивался размер каждого пикселя. Это улучшает качество изображения и производительность, но ограничивает разрешение.

Преимущества биннинга пикселей

Здесь на помощь приходит объединение пикселей. Он предлагает способ получить преимущества сбора света от больших пикселей, например, с 12-мегапиксельным датчиком Apple в iPhone 13 Pro, позволяя делать изображения с очень высоким разрешением, когда нет недостатка света.

Если вы делаете фотографии при ярком освещении, то для этого 108-мегапиксельного сенсора более чем достаточно пикселей, чтобы получить образец хорошего качества. При слабом освещении пиксели объединяются вместе, чтобы объединить их светосилу. Дает вам производительность при слабом освещении, аналогичную датчику с большими пикселями.

Основным недостатком является то, что вы получаете изображение с более низким разрешением. Однако типичное 12-мегапиксельное изображение, созданное, например, смартфоном с использованием объединения пикселей, превышает разрешение, необходимое для большинства пользователей. Никто не публикует массивные 12-мегапиксельные изображения напрямую в социальных сетях. 12 МП подходит даже для довольно больших отпечатков и, безусловно, более чем достаточно для типичной фоторамки.

Если вы не хотите, чтобы ваша камера или телефон уменьшали пиксели до более низкого разрешения, обычно где-то есть настройка, позволяющая установить максимальное разрешение. Например, Samsung S21 Ultra имеет специальный режим съемки 108MP в приложении камеры, хотя получаемое изображение абсолютно массивное!