Hồi tưởng: cuộc đua megapixel thứ hai

Cuộc đua megapixel đầu tiên bắt đầu vào khoảng năm 2004 (khi điện thoại có camera lần đầu tiên vượt qua mốc 1MP) và kết thúc vào năm 2013 hoặc lâu hơn với sự xuất hiện của Nokia 808 PureView. Máy ảnh 41MP của nó sẽ chỉ bị đánh bại về độ phân giải vào năm 2018. Trong thời kỳ đó, điện thoại tập trung vào các khía cạnh khác của máy ảnh hơn là độ phân giải. Nhưng bây giờ một cuộc đua megapixel thứ hai đang ở phía chúng ta.

Điều đầu tiên đã kết thúc một phần vì sự hiểu biết thông thường đã chuyển từ “nhiều pixel hơn thì tốt hơn” sang “pixel lớn hơn thì tốt hơn”. Sự xuất hiện của nhiếp ảnh máy tính cũng đóng một vai trò quan trọng và cho phép iPhone, Galaxys và Pixels gắn bó với độ phân giải 12MP cho camera chính của họ trong vài năm (trên thực tế, Apple hiện chỉ để lại 12MP).

Ngày nay, mọi thứ đã quay trở lại theo hướng “nhiều pixel hơn thì tốt hơn”, mặc dù không hoàn toàn – xu hướng hiện tại thực sự là sự kết hợp của hai cách tiếp cận. Chúng tôi đã có điện thoại với cảm biến 200MP cũng như điện thoại có cảm biến 1 ”.

Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn hai nhánh đã xuất hiện, bắt đầu với nhánh “nhiều pixel hơn thì tốt hơn” ngày hôm nay và để lại nhánh còn lại cho lần sau.

Cuộc đua megapixel thứ hai mang đến sự gia tăng của cảm biến 48MP, trở nên khá phổ biến trên các dòng máy tầm trung (với các flagship vẫn thích kích thước cảm biến lớn hơn với độ phân giải cao hơn). Ví dụ, hãy nhìn vào Samsung ISOCELL GM1 từ năm 2018. Nó không lớn ở định dạng quang học 1/2 ”, nhưng nó có 0,8µm pixel, tăng lên khá lớn 1,6µm với binning.

Ở đây chúng ta phải đi một con đường vòng nhỏ để nói về bộ lọc Bayer. Chúng tôi đã viết một lời giải thích chi tiết vào ngày hôm đó, nhưng các bộ lọc Bayer – và Quad Bayer, v.v. – là trọng tâm của chủ đề hôm nay. Cảm biến GM1 sử dụng công nghệ Tetrapixel, thuật ngữ của Samsung cho Quad Bayer. Nó trông giống như thế này, bốn pixel lân cận chia sẻ cùng một hình vuông bộ lọc có màu. Điều này làm cho việc kết hợp bốn trong một pixel đầu ra trở nên tự nhiên (ghép 4 trong 1).

Hiện tại đã có các cảm biến bao gồm các nhóm 3×3 và thậm chí là 4×4 nhóm pixel với cùng một bộ lọc màu, chúng sử dụng lần lượt là 9 trong 1 và 16 trong 1. Độ phân giải 12MP mà chúng tôi đã đề cập trước đó không biến mất – máy ảnh 108MP và 200MP vẫn nhắm mục tiêu 12MP làm đầu ra cuối cùng sau khi binning. Điều đó tạo ra một cài đặt mặc định tốt vì bạn có đủ độ phân giải để phóng to nhưng không phải sắp xếp các bức ảnh chiếm hàng chục MB dung lượng lưu trữ.

Quay lại cuộc đua megapixel. Khi cảm biến có độ phân giải cao bắt đầu trở thành tiêu chuẩn trên điện thoại tầm trung, đã có một sự thúc đẩy để giữ chi phí thấp và điều đó chỉ có nghĩa là một điều – cảm biến nhỏ hơn.

Trong khi GM1 có 0,8µm pixel, ISOCELL GM5 48MP từ năm 2020 giảm xuống 0,7µm, biến nó thành cảm biến 1 / 2,55 ”. JN1 từ năm 2021 thậm chí còn nhỏ hơn với 0,64µm pixel, vì vậy mặc dù có độ phân giải cao 50MP nhưng nó chỉ có định dạng quang học 1 / 2,76 ”.

Samsung không đơn độc trong việc sử dụng các pixel cực nhỏ, ví dụ như OmniVisions OV60A là cảm biến 60MP, định dạng quang học 1 / 2.8 ”với 0,61µm pixel và bộ lọc Quad Bayer. Ngoài ra còn có các cảm biến lớn hơn như 1 / 1.34 ”OV64A, nhưng một lần nữa chúng ta sẽ nói về những cảm biến đó vào lần sau.

Được rồi, chúng tôi đã đề cập đến kích thước pixel và bộ lọc Bayer, đã đến lúc vượt qua rào cản 100MP. Cảm biến đầu tiên vượt xa hơn là Samsung ISOCELL Bright HMX. Độ phân giải đầy đủ của nó là 12.032 x 9.024px và nó có 0,8µm pixel, tạo nên định dạng quang học 1 / 1,33 ”.

Điện thoại đầu tiên sử dụng nó là Xiaomi Mi CC9 Pro (nó được cho là Mi Mix Alpha, nhưng điều đó đã bị hủy bỏ). Bạn có thể xem đánh giá thực tế của chúng tôi về các mẫu máy ảnh. Điện thoại được mặc định chụp ở độ phân giải 1/4, 27MP, với tính năng ghép pixel.

Một cảm biến 108MP 1 / 1.33 ”khác là HM3, cũng có 0,8µm pixel và được sử dụng trong Galaxy S21 Ultra. Tuy nhiên, cái này thực hiện binning 9 trong 1, mặc định là độ phân giải 12MP. Giống như với các cảm biến 48MP, mọi thứ có thể bắt đầu ở 0,8µm, nhưng nhanh chóng bắt đầu đi xuống – ở 0,7µm và 108MP, chúng tôi có giống như HM2 1 / 1,52 ”, sau đó ở độ phân giải 0,64µm và 108MP có HM6, một. /1,67 ”cảm biến.

Chúng tôi đã đề cập đến JN1, một cảm biến 0,64µm khác. Như bạn có thể nói, các cảm biến có thể được nhóm theo kích thước pixel. Ví dụ: Samsung đã xây dựng một số cảm biến trên công nghệ 0,7µm của mình:

Bây giờ chúng ta chuyển sang cảm biến 200MP, Samsung có hai cảm biến – 1 / 1,22 ”HP1 (0,64µm pixel) và 1 / 1,4” HP3, có điểm ảnh nhỏ nhất mà chúng tôi từng thấy chỉ 0,56µm.

OmniVision có một cặp cảm biến cạnh tranh. OVB0B có 0,61µm pixel, OVB0A phù hợp với HP3 ở 1 / 1,4 ”và 0,56µm.

200MP là cao như các máy ảnh điện thoại thông minh hiện tại đã nhận được. Tuy nhiên, Samsung được cho là đang làm việc trên cảm biến có độ phân giải lên đến 600MP, vì vậy đây không phải là phần cuối của con đường.

Trước khi kết thúc, chúng ta nên nhanh chóng điểm qua những lợi thế của việc có nhiều pixel đó. Đầu tiên là hiển nhiên, quyền khoe khoang. Chúng tôi biết rằng các bộ phận tiếp thị thích điều này, đặc biệt là khi họ có thể đánh dấu “Đầu tiên!” nhãn trên đó.

Nhưng cũng có những lợi thế thiết thực. Zoom kỹ thuật số đã được hưởng lợi rất nhiều từ điều này – các cảm biến sử dụng pixel binning thường có thể thực hiện zoom kỹ thuật số không mất dữ liệu ở cùng một yếu tố (ví dụ: binning 2×2 pixel và phóng to 2x). Ngay cả khi buộc phải thực hiện nội suy, kết quả cuối cùng vẫn tốt hơn vì có nhiều pixel hơn để làm việc.

Không có ống kính có động cơ, đây là cách duy nhất để thu phóng mượt mà (ví dụ như trong video). Các ống kính zoom có ​​động cơ đủ nhỏ cho điện thoại thông minh hiện đại đã có mặt trên thị trường, mặc dù chúng cực kỳ hiếm.

Một cách sử dụng thú vị khác đối với các cảm biến có độ phân giải cao là coi chúng như hai hoặc thậm chí là các cảm biến riêng biệt. Ví dụ: một nửa số pixel có thể chụp ở ISO thấp và nửa còn lại ở ISO cao, sau đó có thể được kết hợp thành một hình ảnh duy nhất có chi tiết ở cả vùng sáng và vùng tối. HDR so le thực hiện một thủ thuật tương tự ngoại trừ nó thay đổi thời gian phơi sáng (thấp, trung bình và cao).

ISO kép

HDR so le

Đó là nó cho ngày hôm nay, lần sau chúng ta sẽ xem xét chi nhánh khác và chúng ta sẽ theo dõi sự phát triển của cảm biến hình ảnh trên điện thoại thông minh lên đến mốc 1 “. Trước đây chúng ta đã có 1 máy ảnh điện thoại, nhưng Panasonic CM1 thậm chí còn làm được cả Xiaomi 12S Nhìn siêu mảnh mai.