ISOCELL HP2 от Samsung — это уже третий 200-мегапиксельный сенсор компании для смартфонов, который обещает улучшенную пиксельную технологию и возможность создания «потрясающих» мобильных изображений.

Правда с названием может возникнуть путаница: HP2 следует за HP1, который был анонсирован в 2021 году, но при этом в линейке есть сенсор HP3, который был анонсирован в прошлом году.

https://youtu.be/3sse3xtDgCQ

Несмотря на то, что анонс сенсора ISOCELL HP2 не идет по порядку, он прекрасно вписывается в линейку между сенсорами HP1 и HP3. HP1, первый датчик Samsung с разрешением 200 мегапикселей с пикселями размером 0,64 мкм, в то время как в HP3 используются самые маленькие в мире пиксели размером 0,56 мкм. Новый HP2 находится между этими двумя моделями с размером пикселя 0,6 мкм.

Как в сенсоре HP3, в HP2 используется технология бининга пикселей Tetra2pixel, которая позволяет имитировать различные размеры пикселей и общее разрешение для того, чтобы реагировать на изменение условий освещения. Например, в условиях недостаточной освещенности датчик преобразуется либо в 1,2-мкм при разрешении 50 Мп, либо в 2,4-мкм при разрешении 12,5 Мп. В обоих случаях объединяются либо 4, либо 16 пикселей. Для съемки видео в формате 8K с разрешением около 33 мегапикселей, HP2 переключается в режим 50 мегапикселей с размером пикселя 1,2 мкм, чтобы захватить большую часть сцены.

HP2 также оснащен новой технологией Dual Vertical Transfer Gate (D-VTG) или «двойной вертикальный трансферный затвор». Он позволяет уменьшить «замыленный» вид фотографий, сделанных в сложных условиях освещения.

«В фотодиоде внутри каждого пикселя снизу расположен затвор передачи напряжения для переноса электронов от пикселей к логическому слою. С высокой точностью D-VTG добавляет второй затвор переноса напряжения в пиксель, увеличивая емкость полной памяти пикселя более чем на 33%», — утверждает Samsung. «Благодаря большему количеству накопленных электронов и эффективной передаче сигнала, этот метод позволяет уменьшить переэкспозицию и улучшить цветопередачу, особенно в условиях яркого освещения».

HP2 также оснащен новой системой автофокусировки Super QPD, которая позволяет использовать все 200 миллионов пикселей для фокусировки. Они сгруппированы по четыре соседних пикселя, что позволяет распознавать горизонтальные и вертикальные изменения рисунка, обеспечивая более быструю и точную автофокусировку, которая, по словам Samsung, достаточно мощная, чтобы обеспечить быструю и точную фокусировку даже при тусклом освещении.

Наконец, HP2 представляет новый режим HDR в своем 50-мегапиксельном формате, который применяет два отдельных значения преобразования к аналоговому сигналу, получаемому на уровне пикселя. Датчик также использует Smart-ISO Pro — HDR-решение Samsung, которое объединяет различные уровни показаний ISO из одной экспозиции, позволяя камере снимать 12,5-Мп изображения и видео 4K со скоростью 60 кадров в секунду в HDR.

Samsung утверждает, что ISOCELL HP2 уже поступил в массовое производство, а это значит, что очень скоро он будет доступен для использования в смартфонах. Судя по тизерам предстоящего смартфона Galaxy S23, вполне возможно, что любой из этих трех 200-мегапиксельных датчиков будет использован в новом флагмане компании. Напомним, что анонс новых флагманов Samsung назначен на 1 февраля.

Производитель сенсоров Omnivision объявил о выпуске OVB0A, 200-Мп сенсора для мобильных устройств, предназначенного для флагманских смартфонов.

Датчик типа 1/1,4 (размер сенсора — 9,1 x 6,9 мм) обеспечивает разрешение 200 Мп с пикселями размером 0,56 микрометра. Здесь используется 16-ячеечный биннинг для использования в условиях низкой освещенности: 16 апикселей объединяются в один со стороной 4х4 (в результате получается изображение 12,5 МП). Также он оснащен 100% четырехфазным автофокусом (QPD) для быстрой и точной автофокусировки. Что касается качества изображения и видео, OVB0A может снимать 4K-видео со скоростью до 120 кадров в секунду, HDR 4K видео со скоростью 60 кадров в секунду и даже 8K видео.

Интересно, что все ключевые характеристики идентичны сенсору ISOCELL HP3, который Samsung представила в июне. Как и OVB0A, HP3 представляет собой датчик типа 1/1,4 с разрешением 200 Мп, пикселями 0,56 мкм, технологией «Super Quad Phase Detection» и даже 16-ячеечным бинингом пикселей для сцен с низкой освещенностью.

Одна из областей, в которой сенсоры, по-видимому, различаются, это их технологии захвата высокого динамического диапазона. В то время как Samsung использует свою новую функцию Smart-ISO Pro, которая сочетает режим низкого ISO с режимом среднего или высокого ISO для захвата большего динамического диапазона, Omnivision утверждает, что ее OVB0A использует технологию «избирательного усиления преобразования», которая кажется немного более примитивной. В то время как технология Samsung регулирует уровень усиления на уровне пикселей с помощью режимов внутрипиксельного считывания для получения большего динамического диапазона, технология Omnivision выбирает одно считывание для всего массива пикселей и использует его в зависимости от того, яркая или темная сцена.

Omnivision заявляет, что датчик OVB0A будет доступен для производителей устройств в 4 квартале 2022 года. Компания уточняет, что датчик предназначен для использования в модулях основных широкоугольных камер на задней панели флагманских смартфонов.

В январе 2021 года Xiaomi анонсировала флагманские смартфоны 12-й серии. С тех пор Xiaomi заключила партнерство с Leica. Как сообщает компания на социальной медиа-платформе Weibo, в 12S Ultra будет использоваться датчик изображения Sony IMX989. Это датчик типа 1″, размером 13,2 x 8,8 мм, что дает кроп-фактор 2,72 по отношению к полнокадровому.

Компания анонсировала новую линейку. Xiaomi 12S и Xiaomi 12S Pro получили AMOLED-дисплеи диагональю 6,73 дюйма с поддержкой частоты обновления 120 Гц.

Но самое главное — камера. За несколько дней до анонса ожидалось, что линейка Xiaomi 12S получит новый дюймовый сенсор Sony IMX989 и объектив с покрытием Leica. При этом информация исходила из аккаунта компании в социальной сети Weibo.

Однако, в Xiaomi 12S установлен 50-мегапиксельный основной сенсор, 13-мегапиксельный сверхширокоугольный объектив и 5-мегапиксельный телемакро. С другой стороны, модель Pro оснащена 50-Мп основным сенсором Sony IMX707 с поддержкой OIS, 50-Мп сверхширокоугольным объективом и 50-Мп телеобъективом с 2-кратным оптическим зумом. Оба устройства оснащены 32-Мп фронтальной камерой. То есть разница по сути в камере.

Оба устройства получили чип Qualcomm Snapdragon 8Gen 1, 8 или 12 ГБ оперативной памяти и накопители на 128, 256 или 512 ГБ. Также небольшая разница есть в батарее: Xiaomi 12S — 4500 мАч и поддержка 67-ваттной проводной зарядки, Xiaomi 12S Pro — 4600 мАч и 120-ваттная проводная зарядка. Оба устройства поддерживают 50-ваттную беспроводную зарядку и 10-ваттную обратную беспроводную зарядку.

Цена Xiaomi 12S начинается с 3 999 юаней ($597) за базовый вариант 8 ГБ + 128 ГБ — около 33 тысяч рублей, а вариант 8 ГБ + 256 ГБ стоит 4 299 юаней ($642) — около 36 тысяч рублей. Конфигурации 12 ГБ + 256 ГБ и 12 ГБ + 512 ГБ стоят 4 699 юаней (702) — около 40 тысяч рублей и 5 199 юаней (776 долларов) — около 44 тысяч рублей соответственно.

Xiaomi 12S Pro будет стоить:

• 8 ГБ + 128 ГБ — 4 699 юаней ($702) — около 40 тысяч рублей
• 8 ГБ + 256 ГБ — 4 999 юаней ($746) — около 42 тысяч рублей
• 12 ГБ + 256 ГБ — 5 399 юаней ($806) — около 45 тысяч рублей
• 12 ГБ + 512 ГБ — 5 899 юаней ($881) — около 50 тысяч рублей

Что же касается дюймового сенсора — глава Xiaomi Лей Дзюн опроверг этот «слух» и сообщил, что Xiaomi 12S и Xiaomi 12S Pro получат сенсор Sony IMX707 разрешением 50 Мп. Эта же матрица была установлена в Xiaomi 12, которые вышли в начале года. В итоге Xiaomi использовала свой «козырь» в Ultra-версии смартфона, анонсированной сегодня же…

Напомним, что ранее компания Sony уже использовала датчик типа 1″ в своем смартфоне Xperia Pro-I. Однако в этом смартфоне сенсор использовался не полностью, а Xiaomi, как сообщается, намерена использовать всю площадь сенсора в своем смартфоне 12S Ultra.

Android Authority также сообщает, что Sony и Xiaomi совместно разработали датчик изображения IMX989, и Xiaomi взяла на себя половину стоимости разработки датчика. Общая стоимость разработки, по слухам, составила около $15 млн.

Новый датчик Sony IMX989 намного больше некоторых других широко используемых датчиков изображения, включая датчик IMX766 в Xiaomi 12 и IMX707, который дебютировал в Xiaomi 12 Pro.

Помимо Xperia Pro-I, в прошлом другие смартфоны оснащались датчиками типа 1″, например, Sharp Aquos R6, Leica Leitz Phone 1 и Panasonic CM1. Все три телефона предлагают разрешение 20,2 МП. Разрешение нового сенсора составляет 50 Мп.

Xiaomi обещает лучшую работу в условиях низкой освещенности, более быструю фокусировку и улучшенный динамический диапазон благодаря новому датчику изображения.

Компания также утверждает, что новый датчик захватывает на 76% больше света, чем 12-мегапиксельная основная камера iPhone 13 Pro Max, хотя технические подробности этого утверждения пока неизвестны. В рамках партнерства с Leica, 12S Ultra будет включать покрытие объектива Summicron. Разрешение нового сенсора Sony IMX 989 составляет 50 мегапикселей.

Смартфон получил чипсет Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1, 8 или 12 ГБ оперативной памяти и UFS 3.1 накопители на 256 или 512 ГБ. В смартфоне установлен LTPO 2.0 AMOLED-дисплей диагональю 6,73 дюйма с 2K-разрешением, поддержкой частоты 120 Гц и пиковой яркостью в 1500 нит. Также отметим стереодинамики от Harman Kardon. Внутри аккумулятор на 4860 мАч с поддержкой 67-ваттной проводной, 50-ваттной беспроводной и 10-ваттной обратной беспроводной зарядки.

Xiaomi 12S Ultra доступен в двух цветовых вариантах, включая черный и зеленый. Он будет выпускаться в нескольких конфигурациях памяти:

• 8 Гб + 256 Гб стоит от 5 999 юаней (примерно 896 долларов США) — около 50 тысяч рублей
• 12 Гб + 256 Гб стоит 6 499 юаней (примерно 971 доллар США) — около 55 тысяч рублей
• 12 Гб + 512 Гб — 6 999 юаней (примерно 1 045 долларов США) — около 60 тысяч рублей.

Как и всегда в момент китайского анонса — нет понимания будут ли все версии представлены глобально. Напомним, что из прошлого поколения до европейского региона официально доехали только Xiaomi 12, а Xiaomi 12 Pro и Xiaomi 12 Ultra остались эксклюзивными для китайского рынка. Не исключено, что в этот раз будет также.

Компания Samsung Electronics анонсировала новые датчики камеры для смартфонов. Это 200-мегапиксельный датчик ISOCELL HP3, который имеет различные усовершенствования и функции по сравнению со своим предшественником.

Датчик HP3 является преемником датчика ISOCELL HP1, который имел пиксели размером 0.64 мкм. Но теперь южнокорейский технологический гигант объявил о выпуске нового датчика изображения HP3, который имеет самые маленькие в отрасли пиксели размером 0,56 мкм. Другими словами, новейшая камера оснащена датчиком высокого разрешения с самыми маленькими пикселями. Компания также представляет новую технологию, которая называется Epic Resolution Pro, предлагающую высокое разрешение профессионального уровня для пользователей смартфонов.

Новый датчик ISOCELL HP3 имеет на 12 процентов меньший размер пикселя, а также позволяет уменьшить площадь поверхности модуля камеры примерно на 20 процентов. Примечательно, что датчик HP3 также поддерживает запись видео до 8K со скоростью 30 кадров в секунду и 4K со скоростью 120 кадров в секунду. Интересно, что он может записывать видео высокого разрешения с минимальными потерями в поле зрения, особенно в разрешении 8K.

Еще одним примечательным аспектом нового сенсора является технология Tetra2pixel. Обычно пиксельный биннинг, при котором датчик камеры объединяет четыре пикселя (он же квадробининг), помогает получить более яркие изображения в условиях низкой освещенности. Но в новом сенсоре HP3 Samsung объединяет уже 16 пикселей в один, получая разрешение изображения чуть выше 12 Мп. Теоретически, это должно позволить камере предложить один пиксельный датчик большого размера, который будет способен принимать больше света для лучшей работы в ночных сценах. На данный момент неизвестно, в каком смартфоне будет представлен этот сенсор, но, скорее всего, он будет предназначен для флагманских моделей, таких как Galaxy S.

Еще совсем недавно лет 10-15 назад, любительские камеры снимали довольно посредственно. Теперь же каждый Ютубер может выдать кинокартинку на свой фотоаппарат, а на смартфон можно легко снять качественный клип. Всё это стало возможно благодаря революционным технологиям в производстве матриц для наших фотоаппаратов, смартфонов и профессиональных камер. Поэтому сегодня мы поговорим про эволюцию современных цифровых фотоматриц.

Мы узнаем какая технология убила мыльницы и превратила YouTube в телевизор? Выясним куда делся Rolling Shatter? Раскроем секрет кинокамер и разберёмся почему современные матрицы немного ку-ку?

CCD vs CMOS

Итак, в истории современных светочувствительных матриц было несколько ключевых событий и первый из них — это переход от CCD-матриц к CMOS.

На дворе начало нулевых. По телевизору всё еще идет «Сам себе режиссёр», а Slava Marlow выступает под псевдонимом Андрей Губин.

В те времена на рынке цифровой фото- и видеосъемки доминировала технология CCD или ПЗС-матриц, если по-русски. Ваш батя наверняка тогда гонял с CCD-камерой.

ПЗС — прибор с зарядовой связью, по англ. CCD — charge-coupled device.

CCD-матрицы тогда были вне конкуренции по качеству, но и стоили они дорого. Поэтому в противовес CCD была другая, куда более дешевая, технология — CMOS или КМОП.

КМОП — Комплементарная Структура Металл-Оксид-Полупроводник или по англ. CMOS — Complementary Metal Oxide Semiconductor

Эти две технологии имеют принципиальные отличия в своей основе, со всеми вытекающими плюсами и минусами.

Так как же они работают?

В CCD-матрицах заряд считывается последовательно очень необычным способом: каждая строка пикселей на матрице связана друг с другом. И заряд может передвигаться построчно сверху вниз. Отсюда и название ПЗС — прибор с зарядной связью.

Итак, сдвигаясь вниз, заряд на выходе усиливается и мы получаем хороший аналоговый сигнал. Который уже ВНЕ ЧИПА проходит через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и мы получаем цифровые данные.

Важная ремарка, несмотря на такое устройство, в CCD-матрицах используется глобальный затвор, то есть global shutter. А все потому, что матрица не может экспонировать следующий кадр пока полностью не считает данные с предыдущего.

Итак, такой подход позволяет CCD-матрицам передавать электрический заряд с низким сопротивлением, он меньше подвержен помехам, и отсюда главное преимущество CCD — малое количество шумов.

Также, так как все схемы аналого-цифрового преобразования вынесены за пределы матрицы, пиксели стоят максимально плотно друг к другу и мы получаем практически 100% заполняемость пикселями, что дает высокую светочувствительность. И высокий динамический диапазон в придачу. Звучит как идеальная технология, но на самом деле нет.

Во-первых, весь этот процесс построчного очищения матрицы от заряда занимает много времени. Поэтому про серийную фотографию или замедленную видеосъёмку 120 или 240 кадров в секунду можно забыть. Во-вторых, вынос АЦП в отдельный блок делает всю конструкцию громоздкой. Но главное, CCD-матрицы невероятно энергопрожорливые и очень дорогие в производстве.

А вот в CMOS-матрицах используется принципиально иной подход. В CMOS все необходимые компоненты интегрированы прямо в матрицу. Там рядом с каждым пикселем стоит свой маленький усилитель и блок АЦП. То есть CMOS — это как жвачка 3 в 1. Отсюда и название КМОП — Комплементарная Структура Металл-Оксид-Полупроводник. Звучит сложно, но теперь стало понятней, да?

Так вот, такая структура позволяет нам независимо считывать данные с каждого пикселя. И да, в теории на CMOS-матрицах мы можем считывать данные со всех пикселей одновременно и тем самым также реализовать глобальный затвор. И у Sony даже есть такая CMOS-матрица, но пока только разрешением 1,46 Мп.

Поэтому на практике большинство CMOS-матриц используют плавающий затвор (Rolling Shutter), то есть данные считывается построчно сверху вниз.

И всё это делает CMOS-матрицы:

• невероятно быстрыми;
• энергоэффективными (они потрябляют в 100 раз меньше энергии чем CCD);
• компактными;
• ну и, самое любимое, дешевыми в производстве.

Так почему ж тогда CMOS-матрицы никто не использовал раньше? А потому, что мы еще не говорили про недостатки…

Дело в том, что вся эта интегрированная проводка занимает примерно 25% полезной площади фотодиода. Иными словами пиксели в CMOS-матрице будут на 25% меньше. А значит будет меньше светочувствительность и хуже динамический диапазон.

Но это полбеды, в такой схеме, даже когда на матрицу не попадает свет через фотодиод, всё равно течет какой-то ток. Что приводит к возникновению фонового шума, который сложно отделить от изображения. То есть соотношение сигнал/шум в CMOS-матрицах значительно выше чем в CCD.

Все эти недостатки долгое время не позволяли использовать CMOS-сенсоры для более или менее серьезных задач. Но благодаря нескольким гениальным инженерным решениям технология CMOS совершила революцию в сфере цифровой видеосъемки. И всё началось в 2008 году.

BSI

11 июня 2008 года компания Sony представляет CMOS-датчик Exmor R. Это был первый в мире серийный сенсор с технологией обратной засветки, известной вам как BSI (Backside Illumination)

В чём тут инновация?

Ребята из Sony умудрились перенести всю эту металлическую проводку, занимавшую 25% жилплощади фотодиода, на этаж ниже, прямо под фотодиод, тем самым позволив фотодиодом занимать свои 100% площади матрицы.

 

И казалось бы, в теории всего-то на 25% разницы размере фотодиодов, что в этом революционного? Но на практике последствия у этого нововведения были грандиозными.

Благодаря технологии BSI, CMOS-матрицы — забили последний гвоздь в крышку CCD-матриц, уничтожили фотомыльницы как класс и сделали тем, чем он является сейчас — новым телевизором. А всё потому, что качество любительской видеосъёмки в одночасье взлетело до небес: фотоаппараты стали снимать как кинокамеры. А маленькие сенсоры в мобильных телефонах стали выдавать очень приличные снимки не только днем, но и ночью.

Первые сенсоры Exmor R появились в смартфонах. Например, сенсор первого поколения стоял в iPhone 4s, iPhone 5, Xiaomi Mi 2, и всё эти смартфоны снимали очень круто для своего времени. Позже технологию адаптировали и для больших камер. Первый full frame сенсор с обратной засветкой достался камере Sony A7R II в 2015, после чего беззеркальные камеры Sony прославились тем , что буквально видят в темноте. К примеру, я снимаю на Sony A7S III. И она очень хорошо «видит в темноте».

В Sony A7S III установлен сенсор серии Exmor R. Это матрица на 12 Мп — её динамический диапазон до 15 ступеней и ISO до 409 600 единиц. Да, для Full Frame камеры 12 МП совсем не много. Но серия A7S специально создавалась для видеографов. А для видео 12 МП — за глаза. И главное не сколько пикселей а, какой у них размер. А именно 8,4 мкм.

Для сравнения в Samsung Galaxy S21 Ultra пиксель размером всего 0,8 мкм. Но с помощью технологии Nona Binning можно объединить 9 пикселей в 1 и мы получим 2,4 мкм. Для телефона это очень много, но это всё равно в 3,5 раза меньше, чем в этой камере Sony.

В общем, если интересно узнать поподробнее про камеру на сайте у нас вышел текстовый обзор, который написал Митя Иванов.

В A7S III, наконец, появился поворотный экран, который я так ждал. В том числе зхавезли съемку с высоким битрейтом, что для YouTube не так важно. Ну и 4K 120 FPS 4:2:2 10 бит — это многого стоит! В общем, если перейдете по ссылке, узнаете еще больше и вам тоже за это большой респекто!

Естественно, не только благодаря BSI и большим пикселям произошел такой скачок в качестве изображения, поэтому перейдем к куда менее известным и куда более гиковым инновацием.

Параллельные АЦП

Как мы выяснили ранее, CMOS-матрицы по своей природе очень «шумные». Чтобы решить эту проблему, стали использовать технологию мульти-параллельных АЦП. Суть технологии простая: к каждому пикселю стали подключать две линии АЦП, то есть сигнал стали считывать тупо два раза, но с небольшим трюком — на разные АЦП сигнал стали подавать с небольшой задержкой. Это позволило путем сопоставления обоих сигналов, точнее отделять полезный сигнал от фонового шума матрицы. Вот такая инженерия!

Либо другой вариант: два АЦП позволили одновременно считывать сразу по две строки, тем самым ускоряя съёмку до 120 к/с и уменьшая роллинг шаттер. Кстати, не только два АЦП помогли уменьшить роллинг шаттер. Поэтому переходим к следующей технологии.

Многослойные матрицы

Итак мы помним, что на первых CMOS-матрицах был ярко-выраженный эффект желе. Это как раз связано с использованием плавающего затвора. Поэтому эффект чаще всего называют Rolling Shutter. А связано это было с одним ограничением: скорость построчного считывания была привязана к количеству кадров в секунду. То есть если мы снимаем в 30 FPS, то последняя строчка будет отставать от первой на 33,3 миллисекунды. А это довольно много!

Но соответственно, если мы снимали 60 к/с, то скорость считывания возрастала в 2 раза и эффект желешки пропорционально уменьшался.

Тогда, опять же, Sony придумали технологию многослойных матриц (stacked sensor). Аккурат между слоем с пикселями и слоем с металлической проводкой, добавили слой с быстрой памятью DRAM, которая стала выступать в качестве буфера обмена. Sony такие сенсоры называет Exmor RS.

Во-первых, такая схема позволяет сильно ускорить съемку. Помните смартфоны Sony со сверхзамедленной съёмкой в 960 кадров в секунду — вот это оно. Также полнокадровые матрицы с DRAM-памятью стоят в Sony Alpha 1 и Alpha 9 II — камерах, которые снимают 50- и 24 мегапиксельные фотографии со скоростью 30 и 20 кадров в секунду, соответственно. Просто круть!

Ну и конечно, DRAM-память развязала руки пикселя. Теперь, когда появилась возможность скачивать готовые кадры в DRAM, мы смогли отвязать скорость чтения интерфейса от скорости чтения пикселей, что позволило увеличить скорость чтения до 120 FPS. Но поверьте такие скорости не предел, о чем и поговорим дальше.

От TSV до CU-CU

Смотрите в чем проблема: если сенсор состоит из нескольких слоёв, эти слои надо как-то соединить, чтобы они общались друг с другом. И поначалу, разные слои буквально сшивались металлической проводкой насквозь. Технология называлась TSV, что по-английски значит Through Silicon Via, ну а по-русски на мой взгляд ближе всего это перевести “прям через кремний”, “в натуре” — еще хочется добавить.

Технология не идеальна. Во-первых, это всего один канал, а значит это ограничивает пропускную способность. Во-вторых, она просто отнимает много места, что особо критично для мобильных сенсоров. Поэтому пришли к новой сумасшедшей технологии под названием Cu-Cu. Нет, кукушка и психушка тут не причем. На самом деле, это просто Cuprum-Cuprum или соединение медь-медь.

Если раньше разные слои соединялись насквозь всего через один канал, то теперь соединение стали делать через тысячи медных контактов по всей площади матрицы с шагом соединения менее 3 мкм.

Мало того, что это позволило многократно увеличить пропускную способность. В частности именно эта технология позволяет делать CMOS-матрицы с глобальным затвором, но также сенсоры стали компактнее, что позволило устанавливать в смартфоны матрицы еще большего размера.

Плюс добавим технологию глубокой изоляции пикселей. Это когда фотодиоды стали отделять стенками, тем самым препятствуя паразитным засветкам соседних пикселей, и мы получаем еще большую светочувствительность и меньше шумов. Идеально!

HDR

Ну и под конец — моя самая любимая технология. Раскрою вам секрет, как современные камеры делают HDR видео. Итак, у любых, даже самых дорогих матриц, с самыми большими пикселями есть проблема с низким динамическим диапазоном. В чем тут проблема?

Задача каждого пикселя или точнее фотодиода, улавливать фотоны света и переводить их в электроны. Лучшая аналогия тут: каждый пиксель это как ведерко, которое улавливает фотоны света. Чем больше фотонов поймали, тем ярче пиксель.

И вот в чём загвоздка. Если мы используем очень короткую экспозицию, ведерко просто не успевает наполниться фотонами, и мы видим темную шумную картинку. Шумную, потому как в каждом ведерке и так есть какое-то количество фоновых электронов, мы говорили об этом выше. А если экспозиция слишком длинная, ведро просто переполняется и пиксель засвечивается.

Так вот, благодаря всем вышеперечисленным технологиям, мы научились считывать данные с фотодиода несколько раз за выдержку. Свет только начал поступать, но мы уже хорошо — считали информацию. Свет продолжает поступать, и теперь мы видим тени. но небо засвечено — считали информацию еще раз.

И в итоге за одну экспозицию мы получаем два подкадра: один светлый, другой темный. Их мы можем соединить и получить HDR картинку. И нет никаких артефактов, потому, что мы работаем с данными из одного кадра.

Именно такая технология двойной экспозиции, долгое время являлось секретным ингредиентом кинокамер ARRI, которые славятся широким динамическим диапазоном и очень плавными переходами в светлых участках. А теперь это доступно в любительских фотоаппаратах и смартфонах.

На самом деле всё немного сложнее: мы можем не только склеивать светлый и темный подкадры, мы можем еще считать фотоны и экстраполировать данные с темного кадра, превращая его в светлый. Но это уже слишком заморочено даже для этого ролика.

В подготовке этого материала мы активно использовали работы инженера Sony Yusuke OIKE. Ну а про другие методы качестве изображения, будь то вычислительная фотография или видео, интерполяция кадров и прочее. Про всё это мы также делали классные разборы.

На этом сегодня всё. Расказал вам всё Валерий Истишев, текст подготовил Антон Евстратенко, технологии замутили крутые инженеры. До встречи в будущем.

Компания Samsung представила сразу два новых сенсора для смартфонов.

Samsung ISOCELL HP1 — первый 200-мегапиксельный сенсор с размером пикселя 0,64 микрометра. Этот сенсора снимает в ультравысоком разрешении и должен отлично работать в условиях недостаточной освещенности.

Для съёмки в темных условиях используется технология бинирования пикселей ChameleonCel: сенсор переключается в режим пониженного разрешения и снимается в качестве 12,5 мегапикселей с размером пикселя 2,56 микрометра. Таким образом, сразу 16 пикселей объединяются в один суперпиксель. Также ISOCELL HP1 умеет снимать видеоролики в качестве 8K со скоростью 30 кадров в секунду.

Samsung ISOCELL GN5 — это очередной революционный сенсор, который может фокусироваться как в горизонтальной, так и в вертикальной ориентации. Для этого используется миллион точек фазовой детекции.

Компания Samsung представила сенсор Samsung ISOCELL JN1 разрешением 50 мегапикселей, который отличается самыми компактными размерами на сегодня.

Зачем же такой сенсор, спросите вы? Ведь нам нужны наоборот большие размеры, чтобы на датчик попадало больше света… Все дело в том, что его позиционируют как матрицу для фронтальной камеры устройства.

Размер Samsung ISOCELL JN1 составляет 1/2,76 дюйма. Размер пикселя в этом сенсоре составляет 0,64 мкм. Внутри используются технологии ISOCELL 2.0, Smart-ISO и Double Super PDAF. ISOCELL 2.0 позволяет повысить светочувствительность на 16%. И конечно же тут используется бинирование пикселей под названием Tetrapixel (маркетинговое название Samsung). Благодаря этому размер пикселя увеличивается в четыре раза и сторона становится равной 1,28 мкм. Разрешение уменьшается до 12,5 Мп.

Функция Smart-ISO использует режим Low ISO при ярком освещении, чтобы передать все детали на светлых участках фото, и High ISO в условиях слабой освещенности, чтобы уменьшить шумы и обеспечить точную передачу оттенков. Также тут доступен смешанный HDR, который позволяет добиться оптимального уровня экспозиции используя данные из снимков с разными значением светочувствительности.

Также в ISOCELL HN1 используется обновленный фазовый автофокус Double Super PDAF.

Следует добавить, что ранее был представлен другой компактный сенсор также предназначенный для установки в фронтальную камеру устройства — OmniVision OV60A. При этом маркетологи Samsung не обманули. их сенсор и впрямь самый компактный: размер OV60A составляет 1/2,8 дюйма. При этом разрешение у OmniVision выше — 60 Мп, а размер пикселя меньше — 0,61 мкм. При использовании бинирования (наверняка, оно будет работать всегда по умолчанию) разрешение кадра будет 15 Мп, а размер пикселя возрастеть до 1,22 мкм.

 

Неожиданная и важная новость о грядущем Google Pixel — возможно, нас ждёт не только собственный чип, который вероятнее всего произведут для смартфона в компании Samsung, но еще и новый сенсор. По сути, основная камера в смартфоне не менялась с октября 2017 года и Pixel 2: в нём стоял Sony IMX362, который через год поменяли на обновлённый IMX363. Любопытно, что с тех пор сенсор оставался неизменным.

https://twitter.com/MishaalRahman/status/1381317548470321154

На днях главный редактор XDA Developers Мишаал Рахман поделился информацией, что будущий смартфон Pixel получит сенсор Samsung. На это указывает кусок кода, который разместил GCam-моддер Ultra M8. В нём нашлось, что Google добавил поддержку байеровского фильтра GBRG в алгоритме отвечающем за Super Res Zoom.

Как отметил Мишаал Рахман такой фильтр используется именно в сенсорах Samsung. Более того в GCam 8.2 появилась возможность использовать Super Res Zoom на смартфонах с сенсорами корейской компании без дополнительного рута.

Надо сказать, что Марк Левой в сентябре 2020 года говорил, что Google может использовать новый сенсор камеры, когда модули будут менее «шумными», чем сейчас.

Нам же конечно было бы интересно увидеть Samsung ISOCELL GN2 с алгоритмами вычислительной фотографии от Google. Напомним, что этот сенсор является самым актуальным на рынке: его разрешение составляет 50 Мп, а размер матрицы равен 1/1,12 дюйма. Размер пикселя — 1,4 мкм. Этот сенсор уже установили в флагман Xiaomi, но в Pixel его точно хочется увидеть больше.

Что ж, неужели нас ждёт обновление камеры в Pixel? Или же в нём появится отдельный телеобъектив с сенсором Samsung? Любопытно…

В апреле 2020 года мы уже рассказывали о том, что в планах Samsung создание 600-мегапиксельного сенсора для смартфонов. И кажется, что эти планы постепенно осуществляются.

В рамках встречи инвесторов Investors Forum 2020 состоялась презентация новейших технологий, в ходе которой утёк очень любопытный слайд.

На слайде довольно много любопытной информации. Например, речь идёт конечно же об ISOCELL. Также сенсор позволит использовать цифровой зум и снимать видео в разрешениях 4K и 8K. Но самое интересное — размеры сенсора: его диагональ на слайде заявлена 1/0,57″. Для сравнения диагональ самого крупного ISOCELL-сенсора составляет 1/1,3″.

Также любопытно, что речь идёт о конструкции сенсора, который, судя по чертежу, должен выступать из корпуска смартфона достаточно прилично: суммарная толщина будет равна 22 мм. При этом толщина смартфонов заявлена на уровне 8,8 мм.

С другой стороны суммарная площадь сенсора, который займёт около 12 процентов от задней стенки смартфона.

Можно сказать, что инвесторам, судя по всему, показали предварительные выкладки, исходя из размера пикселя в 0,8 мкм и разрешения 600 Мп. Видимо, расчёты уже идут вполне конкретно, а возможно и сенсор на 600 Мп уже существует…

Последние пару лет зум в смартфонах становится всё более распространённым. И если раньше речь шла о двух или трёхкратном зуме, то современный флагман трудно представить без оптического перископного зума с кратностью 5x и даже 10x и цифрового зума с кратность 100x.

При этом недосягаемыми для разработчиков и инженеров продолжают оставаться изменяемые фокусные расстояния. Хотя можем вспомнить ASUS ZenFone Zoom, Samsung Galaxy S4 Zoom и Samsung Galaxy K Zoom, а также недавний анонс концептуального смартфона от vivo — Apex 2020, который также получил Continuous Zoom.

В абсолютном большинстве случаев мы получаем огромное количество камер, каждая с собственным сенсором и объективом, которые и покрывают различные фокусные расстояния. Можно сказать, что в смартфонах речь всегда идёт о фиксах.

Китайская компания O-Film продемонстрировала перископную кострукцию, которая покрывает диапазон фокусных расстояний от 85 до 170 мм (экв.). Значение диафрагмы варьируется от f/3,1 до f/5,1. Но самое главное — толщина модуля составляет всего 5,9 мм.

Грубо говоря перед нами сейчас 3-7x оптический зум, но по заверениям O-Film в разработке находятся варианты 3-5x, 5-8x и 3.5-9.5x.

В конструкции можно увидеть призму с оптической стабилизацией изображения, а также пьезоэлектрический двигатель, который двигает группу из трёх линз внутри. Таким образом, осуществляется автофокус.

К сожалению, перед нами лишь разработки и о массовом производстве пока речи не идёт, также как и о смартфоне с подобным модулем.