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 Nonapixel^*, 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 Nonapixel».

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.

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

Компания Samsung Electronics, мировой лидер в сфере передовых полупроводниковых технологий, представляет 108-мегапиксельный сенсор нового поколения Samsung ISOCELL Bright HM1. Благодаря целому набору инновационных технологий усиления светового потока, куда вошли технологии Nonapixel^*, Smart-ISO и расширение динамического диапазона в реальном времени (real-time HDR), новый сенсор ISOCELL Bright HM1 позволяет получать высоко детализированные 108-мегапиксельные фотоснимки и кристально чистые видеоролики с разрешением 8K и частотой 24 кадра в секунду даже при неблагоприятных условиях освещения.

«Samsung непрерывно совершенствует инновационные технологии в сфере цифровой фотосъёмки и обработки изображений, чтобы дать пользователям возможность запечатлеть самые важные и захватывающие моменты их жизни и получать безупречные снимки независимо от времени суток и условий освещения, — сказал исполнительный вице-президент подразделения фотосенсоров компании Samsung Electronics, ЁнХи Пак (Yongin Park). — Благодаря внедрению технологий Nonapixel и Smart-ISO новая 108-мегапиксельная матрица ISOCELL Bright HM1 гарантирует безупречное качество фотографий и видео в самом широком диапазоне вариантов освещения».

Сенсор ISOCELL Bright HM1 с диагональю 1/1,33 дюйма имеет 108 миллионов пикселей, размер каждого из которых всего 0,8 нм. Впервые в отрасли этот сенсор получил передовую технологию Nonapixel, которая позволяет получать яркие снимки при слабом освещении. В 2017 году Samsung представила технологию слияния пикселей Tetracell, которая формирует группы размером 2×2 пикселя, заставляя их работать как один большой пиксель. Технология Nonapixel — это усовершенствованная версия Tetrapixel, формирующая группы 3×3 пикселя. Благодаря ей в сенсоре HM1 9 соседних 0,8 нанометровых пикселей объединяются в один большой пиксель со стороной 2,4 нм, позволяя захватывать более чем в двое больше света по сравнению с технологий Tetracell.

С увеличением количество пикселей в группе, возрастают искажения при передаче цветов, что делает технологию более сложной в реализации. Samsung решила эту проблему внедрением технологии ISOCELL Plus, которая значительно уменьшает перекрестные помехи и минимизирует оптические потери и отражение света.

Чтобы гарантировать безупречный результат при любых условиях съёмки, сенсор HM1 сочетает Nonapixel с технологией Smart-ISO, которая обеспечивает яркость и реалистичность снимка за счёт интеллектуального подбора чувствительности сенсора. Высокие значения чувствительности используются при съёмке в темноте, а низкие — для ярко освещённых объектов.

Для съёмки сложных сюжетов, сочетающих в одном кадре тёмные и ярко освещённые фрагменты, сенсор HM1 предлагает технологию расширения динамического диапазона в реальном времени (real-time HDR), которая оптимизирует экспозицию, обеспечивая более натуралистичные фотоснимки и видео. Возможность устанавливать экспозицию индивидуально для каждого пикселя позволяет снимать сложные многоплановые сцены, «на лету» генерируя изображения с расширенным динамическим диапазоном, причём как для предварительного просмотра на экране смартфона, так и для съёмки кадра. Для повышения чёткости фотографий HM1 оснащён системой электронной гироскопической стабилизации изображения (EIS) и передовой технологией фазовой автофокусировки Super-PD.

Сенсор HM1 позволяет пользователям видеть кадры в режиме предварительного просмотра, делать полнокадровые снимки и без потери качества приближать объекты съёмки с помощью 3-х кратного зума. Это стало возможным благодаря тому, что сенсор преобразует пиксели самостоятельно, с помощью встроенного аппаратного процессора изображений, а не передаёт эту задачу процессору мобильного устройства. Благодаря высочайшему разрешению 108 МП сенсор способен также делать 12-и мегапиксельные снимки с 3-х кратным приближением без апскейлинга.

Сенсор Samsung ISOCELL Bright HM1 уже поступил в массовое производство.

*Технологические термины “Nonapixel” и “Tetrapixel” были обновлены в июле 2022 года.