В последние годы, когда речь в какой-нибудь статье, видео или презентации заходила о возможностях камеры очередного смартфона, вы наверняка не раз слышали или видели такие термины, как пиксельный биннинг, бинаризация или технология объединения пикселей. Как вы уже поняли, все это одна технология, но что она из себя представляет и зачем вообще нужна, мы постараемся разобраться в этом материале.

А что такое пиксели?

Чтобы понять, что такое бинаризация (технология объединения пикселей), для начала нужно разобраться, что такое в этом контексте пиксели. Пиксели – физические элементы на сенсоре камеры, которые захватывают свет во время съемки.

Размер этих самых пикселей измеряется в микронах (миллионных долях метра), и размер пикселя в один микрон или меньше считается маленьким. Для примера, камеры смартфонов iPhone XS Max, Google Pixel 3 и Galaxy S10 обладают большими пикселями размером 1,4 микрона.

Я думаю, нет необходимости, объяснять, что чем больше размер пикселей, тем лучше, потому что большие пиксели могут захватываться больше света, а это в свою очередь верный признак хорошей фотографии. Особенно разница камер с большими и маленькими пикселями заметна при съемке в условиях низкой освещенности. Если вы снимаете где-то в помещении или на улице, но вечером или ночью, то для того, чтобы фотография не вышла похожей на Черный квадрат Малевича, камере нужно захватить как можно больше практически отсутствующего в этих условиях света, а если пиксели на сенсоре будут недостаточно большими, то и света много собрать не получится – как итог, фотография выйдет темная и с большим количеством шумов.

А если пиксели в камере сделать большими, то и размер модуля камеры от этого сильно увеличится. Можно не увеличивать размер модуля и увеличить размер пикселей, но тогда этих больших пикселей в небольшой модуль поместится немного, а разрешение фото при этом сильно пострадает. Для современных тонких и изящных смартфонов нужна такая же тонкая камера, и желательно, чтобы из корпуса не торчала. В таких обстоятельствах производителям приходится как-то исхитряться, чтобы усидеть на двух стульях сразу (камеру поменьше, но пиксели побольше) – здесь то и пригодилась технология под названием бинаризация.

Бинаризация – одна из важнейших технологий в современной фотографии

В общем и целом, бинаризация – это процесс объединения информации, полученной с четырех пикселей таким образом, словно она была получена одним большим пикселем. Таким образом, фотография, сделанная на камеру с пикселями размером 0,9 микрон, будет соответствовать тому, что может сделать камера с большими пикселями в 1,8 микрон.

Обратной стороной этой медали является четырехкратное уменьшение разрешения фотографий, которое происходит вследствие объединения четырех маленьких пикселей в один большой. Это значит, что мобильная камера с высоким по современным меркам разрешением сенсора 48 Мп при задействованной технологии бинаризации на выходе способна выдать снимок с разрешением лишь 12 Мп. А теперь вспомним, что у некоторых смартфонов разрешение камеры составляет всего 16 Мп, а это означает, что при объединении пикселей для более качественного снимка в темноте, мы получим фото, качество которого будет соответствовать камере со смешными 4 Мп.

Вообще, пиксельный биннинг стал возможным благодаря использованию в сенсорах камер так называемого фильтра Байера. Фильтр Байера – это двумерный массив цветных фильтров, которыми накрыты фотодиоды всех современных фотоматриц. Этот фильтр используется для получения цветного изображения в матрицах цифровых фотоаппаратов, видеокамер и сканеров. Стандартный Фильтр Байера, который, наверняка, используется в вашем смартфоне, состоит из 25% красных элементов, 25% синих и 50% зеленых элементов. По данным ресурса Cambridge in Color, этот фильтр предназначен для имитации человеческого глаза, чувствительность которого наиболее высока именно к зеленому свету. Как только сенсор камеры захватывает картинку, она интерполируется и обрабатывается для получения окончательного, полноцветного изображения.

В сочетании с Фильтром Байера технология объединения пикселей дает нам с вами возможность делать фотографии высокого разрешения при дневном освещении и фотографии чуть меньшего разрешения, но также с меньшим количеством шумов и большим уровнем яркости в условиях недостаточной освещенности.

Кто уже сейчас использует бинаризацию?

Если у производителя есть смартфон с камерой 32 Мп, 40 Мп или 48 Мп, то можете наверняка быть уверены, что в нем используется технология объединения пикселей. Самыми известными на данный момент устройствами с этого технологией являются Xiaomi Redmi Note 7, Xiaomi Mi 9, Honor View 20, Huawei Nova 4, Vivo V15 Pro и ZTE Blade V10.

Как я упоминал выше, на рынке есть и смартфоны с камерами меньшего разрешения, но при этом использующие бинаризацию. Среди таких смартфонов LG G7 ThinQ, LG V30s ThinQ, Xiaomi Redmi S2 и Mi A2. В смартфонах LG есть режим Super Bright, который позволяет сделать на 16 Мп-сенсор яркую ночную 4 Мп-фотографию.

Очевидно, что камеры с более высоким разрешением больше подходят для вышеописанной технологии (особенно основные, а не фронтальные, камеры), так как на выходе разрешение снимком урезается аж в четыре раза. Благо, после недавних новостей от производителя мобильных процессоров Qualcomm о том, что компания внедрила в свои чипсеты поддержку камер с разрешением более 100 Мп, уже до конца этого года мы ждем появления первых смартфонов с новыми умопомрачительными камерами.