В подтверждение этому Samsung разработал и наладил производство 108-мегапиксельного (МП) сенсора ISOCELL Bright HMX, первого в отрасли сенсора для мобильных телефонов, включающего более 100 миллионов пикселей. Этот новый сенсор, обладая разрешением, аналогичным разрешению матриц среднеформатных профессиональных цифровых камер, дает возможность пользователям не только получать исключительно четкие снимки, но и обеспечивать высочайшее качество изображения даже при очень низких уровнях освещенности. Посмотрите видео ниже, чтобы более детально познакомиться с устройством и преимуществами для пользователя сенсора ISOCELL Bright HMX.

Профессиональное качество фото/видео изображения теперь доступно и для камер смартфона

Сенсор ISOCELL Bright HMX является результатом дальнейшего развития технологии предыдущего сенсора с разрешением 108MП и пикселем размером 0,8 мкм, благодаря чему каждый кадр изображения включает 108 миллионов эффективных пикселей. Такое количество пикселей в сенсоре позволяет получать исключительно детальные изображения, высочайшая четкость которых сохраняется даже при большом увеличении или кадрировании снимка. Высокое качество обеспечивается за счет использования пиксела достаточно большого размера (0,8 мкм) и новый сенсор является первым в индустрии сенсором для мобильных устройств такого большого формата – 1/1.33 дюйма (9.6 x 7.2 мм). Известно, что чем больше размер пиксела, тем выше отношение “сигнал/шум”, тем меньше уровень цифрового шума в изображении и тем выше его качество. Все эти особенности инновационного сенсора ISOCELL Bright HMX позволяют ему воспринимать больше света в условиях низкой освещенности, т.е. выявлять больше деталей даже в темных участках сцены. В условиях хорошей освещенности сенсор с высоким разрешением лучше передает детали текстуры объектов и обеспечивает более точную цветопередачу.

Технология Samsung ISOCELL Plus – другой важный компонент, лежащий в основе сенсора ISOCELL Bright HMX. Эта инновационная технология изоляции пикселей позволяет минимизировать оптические потери (потери света) и повышать чистоту цвета от данного пиксела, не допуская “загрязнения” его цветом от соседних пикселей. В этой технологии структура фотодиода каждого пиксела окружается перегородкой из инновационного материала, благодаря которой свет, падающий на данный пиксел не выходит за его пределы. Это является существенным улучшением технологии сенсоров с обратной подсветкой (BSI сенсоров), недостатком которых было ухудшение качества изображения за  счет перекрестных помех от взаимодействия соседних пикселей, возникающих из-за проникновения света из данного пиксела в соседние. Специалисты поначалу пытались формировать физические барьеры между соседними пикселами, изолируя их друг от друга и накрывая их микролинзами, чтобы увеличить количество света, попадающего на фотодиод, но эта также приводило к повышению оптических потерь. Преимущество технологии ISOCELL Plus заключается в замене металлического барьера вокруг пиксела новым инновационным материалом, что позволило минимизировать оптические потери и снизить эффект отражения света. Благодаря технологии ISOCELL Plus на фотодиод попадает больше света, что повышает КПД преобразования света пикселом даже если этот пиксел имеет небольшие размеры.

Эволюция технологии изоляции пиксела Samsung ISOCELL Plus

Технология повышения качества изображения от сенсора при любых уровнях освещенности

При освещении пикселов светом в них возникает электрический сигнал, который усиливается аналоговым усилителем и далее преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Заданное значение ISO светочувствительности (‘Native ISO’) – это установленное по умолчанию значение светочувствительности сенсора камеры, при котором обеспечивается максимальная детализация изображения и отклонения от этого значения могут привести либо к чрезмерному повышению или уменьшению светочувствительности сенсора. Если в камере “зашито” только одно такое значение “native ISO”, то при съемке ярко освещенного сюжета сигнал от пикселов может испытать чрезмерное усиление (быстро достичь порога насыщения), а при съемке сюжета при низкой освещенности это приведет к появлению нежелательного цифрового шума, проявляющегося в искажении цвета.

В новом мобильном сенсоре, созданном по технологии ISOCELL Bright HMX, Samsung реализовала решение, устраняющее эту проблему, состоящее в использовании технологии Smart-ISO (с одним низким и одним высоким значением усиления ISO светочувствительности). Применение этой технологии позволяет сенсору правильно выбирать значения коэффициента усиления в зависимости от уровня освещенности сцены, оптимизируя тем самым процесс конвертации светового сигнала в электрический. Это позволяет получать правильно экспонированные кадры изображения в широком диапазоне изменения условий освещенности. Другими словами, эта технология Smart-ISO – реализация на практике элементов искусственного интеллекта в системе обработки изображения, полученного сенсором.

Важно заметить, что создание сенсора Samsung ISOCELL Bright HMX дает возможность пользователям решить, наконец, старую проблему фотографии – получение высококачественных снимков в условиях низкой освещенности. Известно, что чем больше в сенсоре пикселей, тем выше разрешение изображения, но если размеры пиксела большие, то сенсор обладает большей чувствительностью к свету, а это означает, что качество изображения и цветопередача лучше. Специалисты всегда старались найти компромисс между размером пиксела и размерами матрицы сенсора, чтобы обеспечить высокое качество снимков при низкой освещенности. Специалисты Samsung решили эту проблему с помощью технологии Tetrapixel^*. В сенсоре ISOCELL Bright HMX они реализовали инновационный алгоритм, который объединяет 4 соседних пиксела в один (кластер), в результате чего формируется пиксел размером 1,6 мкм из четырех 0,8-мкм пикселей. Но даже после этого объединения пикселей в ISOCELL Bright HMX сенсоре, включающим более 100 миллионов пикселей, обеспечивается 27-мегапиксельное разрешение, позволяющее получить снимки исключительно высокого качества даже при очень низком уровне освещенности.

Кроме технологий повышения качества изображения за счет интеллектуальной системы учета уровня освещенности, сенсор ISOCELL Bright HMX обладает также исключительно быстродействующей системой автофокусировки Super-PD, обеспечивающей высочайшую четкость изображения. Благодаря технологии Super-PD, пользователи могут получать четкие и яркие фотоснимки с великолепной проработкой деталей как неподвижных, так и динамичных объектов даже в условиях низкой освещенности.

Обычные системы автофокусировки требуют использования процессора, осуществляющего поиск деталей сюжета с высоким контрастом с использованием метода проб и ошибок для получения максимально четкого изображения. Фазовая система фокусировки, реализованная с помощью технологии Super-PD с использованием PD пикселов, позволяет быстро оценить расстояние до объекта и автоматически сфокусировать объектив для получения четкого снимка.

Благодаря технологиям повышения качества изображения сюжетов при низкой/высокой освещенности, а также благодаря быстрой системе автофокусировки, улучшающей четкость изображения динамичных сцен, реализованных в сенсоре ISOCELL Bright HMX, пользователи смогут получать снимки высочайшего качества любых сюжетов при любом освещении.

Дополнительную информацию о том, как с сенсоры ISOCELL помогают пользователям снимать интересные сюжеты с помощью смартфона, можно получить, посмотрев видео:

*Технологический термин “Tetrapixel” был обновлен в июле 2022 года.

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 Tetrapixel ^*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 Tetrapixel и ISOCELL Plus».

*Технологический термин “Tetrapixel” был обновлен в июле 2022 года.