«Несмотря на то, что пиксель – это всего лишь одна цветная точка, когда их миллионы, из них можно сложить потрясающие реалистичные изображения нашей жизни. Чем больше в матрице пикселей, тем четче получаются изображения, и тем больше будет их детализация, которая сохраняется даже при увеличении снимков. Компания Samsung всегда стремилась обеспечить максимальное количество пикселей в своих сенсорах изображения для мобильных устройств, а также использовать различные вспомогательные технологии, которые помогают поднять характеристики сенсоров на новый уровень, – говорит Дакхён Чанг (Duckhyun Chang), исполнительный вице-президент подразделения по производству сенсоров в Samsung Electronics. – Датчик ISOCELL HM3 представляет собой средоточие новейших сенсорных технологий Samsung, которые помогут компании в создании современных мобильных устройств премиум-класса».

Представленный сегодня 1/1,33-дюймовый сенсор ISOCELL HM3 с размером пикселей 0,8 мкм является новейшим дополнением в продуктовой линейке 108-мегапиксельных сенсоров Samsung ISOCELL. Помимо фокусирующих агентов с детектированием фазы (phase detection focusing agents) в технологии Super PD Plus используются микролинзы, оптимизированные для автоматической фокусировки, которые позволяют повысить точность измерения агентов на 50%.

Усовершенствованное решение автофокусировки с определением фазы (PDAF) помогает сохранять четкий фокус даже на движущихся объектах и обеспечивает оптимальный результаты даже в условиях недостаточной освещенности.

При смешанном освещении, например, при съемке в конце туннеля, сенсор HM3 задействует Smart ISO Pro, технологию обработки изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), которая использует решение iDCG (intra-scene dual conversion gain). Технология Smart ISO Pro одновременно захватывает кадр как с высоким, так и с низким ISO, а затем объединяет их в одно изображение с 12-битной глубиной цвета и с уменьшенным шумом. Поскольку Smart ISO Pro не требует создания нескольких снимков с разной экспозицией для получения стандартного HDR-изображения, это может значительно уменьшить артефакты при съемке движущихся объектов. Кроме того, использование режима с низким уровнем шума улучшает светочувствительность на 50 процентов, что позволяет получать более яркие и четкие изображения в условиях низкой освещенности, чем на предшествующих моделях.

Компоновка пикселей в сенсоре HM3 специально организована в виде одноцветных структур размером три на три пикселя, что позволяет объединять их в блоки по девять пикселей. За счет объединения соседних пикселей в группы по девять пикселей, 108-мегапиксельная матрица HM3 имитирует датчик изображения с разрешением 12 мегапикселей с увеличенными пикселями размером 2,4 мкм, что позволяет повысить светочувствительность при съемке в темноте. Благодаря улучшенным аппаратным алгоритмам объединения пикселей сенсор HM3 поддерживает плавные переходы между разрешениями 108 и 12 МП.

Кроме того, конструкция нового датчика была оптимизирована для снижения энергопотребления в режиме предварительного просмотра на 6,5 процента, что в конечном итоге позволяет повысить энергоэффективность всего мобильного устройства.

Сенсоры Samsung ISOCELL HM3 уже поступили в массовое производство.

Мы привыкли фотографировать или снимать на видео моменты из нашей жизни и тут же делиться ими с друзьями. Это стало возможным благодаря инновациям в области камер смартфонов, и в основе этой революции – датчики изображения, мобильные чипы, которые преобразуют свет в цифровые данные.

Глаз человека – это своего рода «сенсор изображения» , который мы используем для восприятия мира. Такой «биологический сенсор» обладает разрешением около 500 мегапикселей (МП), что намного выше, чем у большинства современных зеркальных фотоаппаратов (40 МП) и смартфонов (12 МП). Индустрии предстоит пройти долгий путь, прежде чем качество фото сравняется с возможностями человеческого глаза.

Самым очевидным способом повысить качество снимков может показаться объединение максимально возможного числа пикселей в одном сенсоре, но в этом случае датчик будет слишком большим, размером с мобильный телефон. Чтобы интегрировать камеру со сверхвысоким разрешением в современный смартфон с «безрамочным» экраном в сверхтонком корпусе, датчик изображения должен быть максимально компактным.

С другой стороны, при использовании камер с небольшим количеством пикселей фотография может получаться тусклой или расплывчатой из-за того, что уменьшается площадь, с которой каждый пиксель поглощает световую информацию. Для того, чтобы найти идеальный баланс между числом пикселей и их размерами, необходимо технологическое мастерство высочайшего уровня.

Передовые технологии пикселей

Опираясь на технологическое лидерство и богатый опыт в сфере технологий памяти, Samsung удается находить эту грань, создавая сенсоры изображения. В мае 2019 года был представлен первый в отрасли датчик разрешением 64 МП, а всего через полгода – 108 МП. Тогда же компания представила сенсоры изображения с минимальным в отрасли размером пикселя 0,7 мкм¹.

В новейшем сенсоре ISOCELL Bright HM1 с разрешением 108 МП Samsung применила запатентованную технологию Nonacell, которая значительно повышает уровень поглощения света пикселями. О том, как устроена эта технология, можно прочитать в нашем материале «ISOCELL Bright HM1 сенсор с разрешением 108 МП, построенный на уникальной технологии Nonacell».

Сенсоры, опережающие органы чувств

Большинство современных камер могут снимать только изображения, видимые человеческому глазу, на волнах длиной от 450 до 750 нанометров. Датчики, способные обнаруживать световые волны за пределами этого диапазона, мало распространены, но, несмотря на это, они могут быть полезны в широком спектре отраслей. Например, датчики изображения, способные воспринимать ультрафиолетовый свет, могут использоваться для диагностики рака кожи, поскольку на снятых на них кадрах цвет здоровых клеток будет отличаться от пораженных раком. Инфракрасные датчики изображения могут использоваться для эффективного контроля качества продукции.

До настоящего времени датчики изображения применялись, в основном, в смартфонах, но в ближайшем будущем они будут активно использоваться и в других стремительно развивающихся областях, таких как автономные транспортные средства, Интернет вещей и дроны. Возможно, в будущем появятся и сенсоры, которые смогут снимать микробы, невидимые взгляду.

Специалисты Samsung не ограничиваются разработкой датчиков изображения – они изучают и другие типы сенсоров, например, способные воспринимать запахи или вкусы. Датчики, способные воспринимать даже то, что не улавливают человеческие органы чувств, скоро станут частью повседневной жизни.

1. До этого 0,8 мкм считался минимальным возможным размером пикселя.

Компания Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых полупроводниковых технологий, представила первую фотоматрицу  с разрешением более 100 млн пикселей Samsung ISOCELL Bright HMX.  Новая разработка позволила компании повысить разрешение недавно представленного 64 МП сенсора с размером  пикселя 0,8 мкм до 108 МП, что соответствует разрешению современных зеркальных камер high-end класса. Сенсор Samsung ISOCELL Bright HMX – результат тесного сотрудничества компании Samsung с корпорацией Xiaomi.

Благодаря более чем 100 млн пикселей сенсор ISOCELL Bright HMX позволяет получать исключительно четкие фотоснимки  даже в самых экстремальных условиях освещения. Являясь первым образцом сенсора в формате 1/1.33 дюйма, предназначенным для камер мобильных телефонов, этот сенсор HMX при низкой освещенности воспринимает больше света, чем аналогичные сенсоры меньшего размера. Кроме того, технология объединения пикселей Tetracell позволяет имитировать работу сенсоров с большим размером пикселей, обеспечивающих получение ярких и четких 27-мегапиксельных снимков. При ярком освещении интеллектуальный механизм Smart-ISO сам подбирает уровень усиления света для его оптимального преобразования в электрический сигнал, переключаясь на меньшее значение ISO светочувствительности. Это позволяет устранить эффект насыщения пикселей и улучшить качество снимков. Этот же механизм используется и при высоких значениях ISO  светочувствительности при съемке в сумерках, что помогает уменьшить шумы и получать яркие и четкие фотоснимки. Кроме того, HMX поддерживает запись видео с широким углом обзора при качестве до 6K (6016 x 3384) и скорости 30 кадров в секунду.

«Xiaomi и Samsung активно работали над созданием ISOCELL Bright HMX на всех этапах, от разработки концепции до производства, результатом чего стал революционный датчик изображения разрешением 108 МП. Мы очень рады, что качество снимков, ранее доступное только на некоторых дорогостоящих зеркальных камерах, теперь появилось и на смартфонах, –  отметил Лин Бин, соучредитель и президент Xiaomi. – Поскольку мы продолжаем партнерство c Samsung, мы ожидаем, что в ближайшее время предложим пользователям не только новые возможности мобильной фотографии, но и платформу, с помощью которой они смогут создавать уникальный контент».

«Samsung постоянно совершенствует инновационные технологии в области разработки сенсоров с интеллектуальными методами обработки изображения, ярким примером чего является создание сенсора ISOCELL, благодаря которому пользователи смогли отображать мир таким, каким мы они видят его в реальности», – отметил Йонгин Пак (Yongin Park), исполнительный вице-президент направления сенсоров в Samsung Electronics. – В результате нашего тесного сотрудничества с компанией Xiaomi, ISOCELL Bright HMX стал первой мобильной фотоматрицей с разрешением более 100 млн пикселей. Он обеспечивает непревзойденную цветопередачу и великолепную детализацию благодаря передовым технологиям Tetracell и ISOCELL Plus».