Статьи

Что такое пиксельная бинаризация и как она работает

08.11.2019

Что такое пиксельная бинаризация и как она работает

В последние время, когда речь заходила о возможностях камеры очередного смартфона, не раз проскальзывали такие термины, как пиксельный биннинг, бинаризация или технология объединения пикселей. Очевидно, что эти слова являются синонимами и в этой статье будет подробно разобрана данная технология.

Как размер пикселей влияет на качество фото

Чтобы понять принцип работы пиксельной бинаризации, нужно знать, что представляет собой пиксель в этом контексте. Пиксели представляют собой физические элементы на сенсоре камеры, которые захватывают свет во время фотосъемки.

Размер пикселя обычно измеряется в микронах (миллионных долях метра), при этом все, что находится на уровне или ниже одного микрона, считается маленьким. Камеры iPhone 11 Pro, Google Pixel 4 и Galaxy S10 оснащены большими пикселями размером 1,4 микрона.

Очевидно, что большие пиксели способны захватывать больше света, чем пиксель меньшего размера. Возможность «поймать» больше света означает лучше качество съемки в условиях недостаточной освещенности.

Но, в то же время, размер сенсора камеры смартфона ограничен форм-фактором современных смартфонов: он должен быть не слишком большим, чтобы поместиться в тонкий корпус и вписаться в рамки дизайна.

У производителей камер есть два варианта для улучшения качества фото. Первый заключается в увеличении размера пикселя. Если пиксели в камере будут большими, то размер самого модуля камеры заметно увеличится, что сильно скажется на толщине устройства.

Второй способ, наоборот, предлагает оснащения модуля камеры малым количеством увеличенных пикселей, но разрешение фото при этом заметно уменьшится.

Пиксельная бинаризация в свою очередь была придумана, как компромисс: использование этой технологии помогает улучшить качество фото, без необходимости добавления огромного количества больших пикселей.

Принципы работы бинаризации

По существу, пиксельная бинаризация объединяет данные, полученые с четырех пикселей, таким образом будто информация поступила на один большой пиксель. Как пример, снимок, сделанный на камеру с размером пикселя 0,8 микрон, при использовании бинаризации, равен по качеству с фото на камеру с размером пикселя 1,6 микрон.

Обратной стороной медали является уменьшение разрешения фотографии в четыре раза, которое происходит вследствие объединения четырех маленьких пикселей в один большой. То есть снимок сделанный на камеру с разрешением 48 Мп, на выходе будет в 12 Мп.

Пиксельный биннинг стал возможным благодаря использованию в сенсорах камер фильтра Байера. Это двумерный массив цветных фильтров, которыми накрыты фотодиоды всех современных фотоматриц. Фильтр Байера используется в матрицах цифровых фотоаппаратов, видеокамер и сканеров, для получения цветного изображения.

Обычный Фильтр Байера, который наверняка используется и в вашем смартфоне, состоит из 25% красного, 25% синего и 25% зеленого цвета. Этот фильтр имитирует человеческий глаз, так как он более всего восприимчив к зеленому цвету. После захвата картинки сенсором камеры, она интерполируется и обрабатывается для получения окончательного, полноцветного изображения.

В симбиозе с Фильтром Байера технология пиксельного биннинга дает возможность делать фото высокого разрешения днем и фотографии в меньшем разрешении ночью, но при этом такой снимок получится с меньшим количеством шумов и большим уровнем яркости.

Какие производители сейчас используют бинаризацию?

Если у производителя есть телефон с камерой, снимающей в высоком разрешении (от 32 мегапикселей), то в нем определенно используется технология объединения пикселей.

На данный это момент самые известные смартфоны с данной технологией: Xiaomi Redmi Note 8 Pro, Xiaomi Mi 9, Honor View 20, Realme XT и Vivo V15 Pro. При этом на рынке есть и смартфоны с камерами меньшего разрешения, но в них также внедрена эта технология. Яркие представители таких смартфонов: LG G7 ThinQ, LG V30s ThinQ, Xiaomi Mi A2.

Обзор Xiaomi Redmi Note 8 Pro

Не сложно догадаться, что вышеописанная технология подходит для камер с высоким разрешением, так как в результате её работы разрешение фото урезается в четыре раза.

Можно с уверенностью сказать, что в ближайшем будущем технология пиксельной бинаризации будет встречаться все чаще и чаще. Особенно на фоне новостей о новом Samsung Galaxy S11, который судя по различным слухам получит камеру в 108 Мп.