Решение Staggered HDR обеспечивает улучшенную проработку деталей и более яркие цвета по сравнению с HDR реального времени и позволяет снизить энергопотребление почти на 24%

Компания Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых полупроводниковых технологий, представила Samsung ISOCELL GN2, новый 50 МП сенсор с размером пикселей, увеличенных до 1,4 мкм.  В сочетании с улучшениями, реализованными в предыдущей модели (ISOCELL GN1), новый сенсор GN2 может обеспечить разрешение до 100 МП, улучшенную автофокусировку с использованием технологии Dual Pixel Pro, Staggered HDR и более яркие снимки при любом освещении благодаря интеллектуальной технологии управления ISO светочувствительностью Smart ISO Pro.

Сенсоры ISOCELL и используемые в них технологии позволили существенно повысить быстродействие и качество изображения, сравнимое с быстродействием и качеством изображения цифровых камер профессионального уровня, – отметил Дакхён Чанг (Duckhyun Chang), исполнительный вице-президент по производству сенсоров Samsung Electronics.  “Новый ISOCELL GN2 использует технологиею Dual Pixel Pro, инновационное решение для автофокусировки в вертикальном и горизонтальном направлениях, что позволяет быстро и точно фокусировать изображение при съемке динамичных сюжетов. Благодаря технологии интеллектуального управления выбором ISO светочувствительности (Smart ISO Pro) и передовым технологиям пиксельной структуры, фотоснимки, полученные сенсором GN2, выглядят более реалистично, чем когда-либо.

Что касается разрешения, то 1/1,12-дюймовый сенсор ISOCELL GN2 – это исключительно универсальный сенсор. При обычных настройках 50-мегапиксельный GN2 сенсор пикселями 1,4 мкм обеспечивает исключительно детализированное изображение. В условиях низкой освещенности, например, при съемки в помещении, сенсор GN2 может трансформироваться в более светочувствительный сенсор с пикселями 2,8 мкм за счет использования технологии “биннинга” – объединения четырех пикселей в один, чтобы поглощать больше света для получения более яркого и четкого изображения.

Для тех, для кого важна улучшенная проработка деталей изображения, а также для любителей кадрировать (обрезать) изображение, сенсор GN2 предлагает возможность фотографировать с разрешением 100 МП. В режиме 100MП сенсор GN2 переупорядочивает цветные пиксели, используя интеллектуальный re-mosaic алгоритм, в результате чего из многоцветного сигнала сенсора выделяются три отдельных RGB кадра с разрешением 50 МП в зеленом, красном и синем цветах. Эти кадры затем масштабируются и объединяются в одну фотографию со сверхвысоким разрешением 100MП.

ISOCELL GN2- это первый сенсор Samsung на основе технологии Dual Pixel Pro является самым современным решением компании по улучшению быстродействия и точности системы фазовой автофокусировки. Благодаря применению двух фотодиодов в каждом пикселе сенсора, технология Dual Pixel Pro использует в общей сложности сто миллионов фазовых датчиков для сверхбыстрой автофокусировки. Это решение также позволяет обеспечить “всенаправленную” фокусировку за счет разделения пикселей не только по вертикали, как это реализовано в системе Dual Pixel, но и по диагонали. Использование пикселей, расположенных по диагонали, позволяет светодиодам- фазовым датчикам лучше распознавать верхнюю и нижнюю части кадра, что дает возможность быстро фокусировать изображение даже в том случае, когда изменения фазы, зарегистрированной датчиками в вертикальном и горизонтальном направлении, отсутствуют . Кроме того, были улучшены фокусировка и отслеживание движущихся объектов в условиях низкой освещенности, поскольку теперь каждый пиксель сенсора выполняет роль фазового датчика.

Для фотосъемки в условиях смешанного освещения, например при съемке закатов или сюжетов при дневном освещении через окно, динамический диапазон сенсора GN2 расширяется благодаря функции staggered-HDR – технологии HDR мультиплексирования с разделением по времени, реализованной с помощью построчного считывания сигнала матрицы (rolling shutters) для регистрации кадров изображения с малой, средней и большой экспозицией за малый промежуток времени. Увеличивая динамический диапазон, технология staggered-HDR позволяет улучшить детализацию и яркость цветов самых светлых и темных участках изображения, что является оптимальным решением для съемки высококонтрастных сцен. Технология Staggered-HDR способна снизить энергопотребление сенсора до 24% по сравнению с энергопотреблением сенсора предыдущего поколения, использующего режим HDR реального времени и это позволяет улучшить энергоэффективность всей системы в целом.

Сенсор GN2 также оснащен технологиями Smart ISO и Smart ISO Pro. Интеллектуальная технология Smart ISO оптимизирует коэффициент преобразования света в электрический сигнал, позволяя получать снимки отличного качества за счет оптимизации ISO светочувствительноcти: низкого значения ISO для ярко освещенных сцен на открытом воздухе или высокого значения ISO для условий слабой освещенности в помещении. В отличие от Smart ISO, которая рассчитывает одно значение ISO светочувствительности для каждого кадра, Smart ISO Pro использует решение с двойным преобразования усиления (iDCG) для каждого кадра, используя данные сигнала кадров, полученных при высоком и низком значении ISO, чтобы мгновенно сформировать комбинированный снимок с высоким динамическим диапазоном и минимумом артефактов.  Наконец, в условиях очень низкой освещенности автоматически включается технология Smart ISO Pro, которая позволяет быстро снять и обработать несколько кадров при высоких значениях ISO светочувствительности, повышая ее иногда до одного миллиона единиц ISO и обеспечивая более высокое качество мобильной съемки в ночных условиях.

Процесс фотосъемки телефонами с камерой, оснащенной сенсором GN2 может быть более увлекательными и обеспечить больше свободы для творчества, позволяя запечатлеть уникальным моменты максимально драматично, а повседневные события – превратить в небольшие, но интересные видео. GN2 поддерживает съемку видео в формате Full HD со скоростью 480 кадров в секунду или 4K со скоростью 120 кадров в секунду, что открывает более широкие возможности для мобильной видеосъемки.

Датчик Samsung ISOCELL GN2 находится в серийном производстве.

*В 2013 году Samsung впервые анонсировала технологию ISOCELL, которая уменьшает перекрестные цветовые помехи между пикселями за счет установки физического барьера, что позволяет пикселям небольшого размера обеспечивать более высокую точность цветопередачи. На базе этой технологии Samsung представила первый в отрасли датчик изображения с размером пикселя 1,0 мкм в 2015 году и размером 0,9 мкм в 2017 году. Samsung продолжает совершенствовать методы изоляции пикселей с помощью технологий ISOCELL Plus и ISOCELL 2.0.

Динамический диапазон, который определяет самые яркие и темные части кадра, является ключом к созданию красочных изображений на вашем смартфоне. Однако даже самые лучшие доступные сегодня цифровые камеры не могут соответствовать динамическому диапазону человеческого глаза.

Чтобы максимально увеличить динамический диапазон камер смартфонов, инженеры Samsung разработали инновационное решение с расширенным динамическим диапазоном (HDR) для мобильных датчиков изображения – Smart-ISO Pro.

Как датчики изображения улавливают свет

Чтобы понять, как Smart-ISO Pro создает яркие динамические изображения, важно разобраться, как датчики изображения улавливают свет и как работает светочувствительность датчика.

В цифровой фотографии коэффициент преобразования определяет светочувствительность датчика изображения и используется для преобразования света в напряжение. При съемке в условиях низкой освещенности детали в темных областях могут быть потеряны, если коэффициент преобразования слишком низкий. Напротив, датчик изображения может быть не в состоянии сохранить достаточную информацию о цвете, если коэффициент преобразования в более яркой среде слишком высок.

Большинство мобильных датчиков изображения имеют фиксированный коэффициент преобразования. Это усложняет смартфонам съемку высококачественных фотографий в различных условиях освещения. В этом случае проблема может стать еще более заметной в условиях смешанного освещения с экстремальными расхождениями, – например, портреты с задней подсветкой.

Профессиональная фотография стала ближе

Чтобы камеры смартфонов могли передавать четкие изображения даже в различных условиях освещения, Samsung разработала технологию Smart-ISO для своих датчиков изображения. Это решение оснащает датчики изображения двумя уровнями усиления преобразования и режимом высокого и низкого ISO, что позволяет камере выбирать оптимальные настройки в зависимости от окружающей среды.

При слабом освещении режим высокого ISO преобразует свет в напряжение с более высоким коэффициентом, чтобы наиболее полно передать детализацию в тени при одновременном снижении шума. Режим низкого ISO также максимизирует емкость каждого отдельного пикселя, чтобы предотвратить перенасыщение и улучшить цветопередачу в более ярких частях кадра.

После разработки Smart-ISO инженеры Samsung начали изучать способы объединения двух уровней усиления преобразования в одном датчике изображения для улучшения динамического диапазона. Результатом стал Smart-ISO Pro, которое позволяет датчику изображения делать одну фотографию HDR с преимуществами режимов высокого и низкого ISO.

Когда камера смартфона делает снимок, Smart-ISO Pro сначала преобразует информацию о освещении сцены в сигнал напряжения в режимах высокого и низкого ISO соответственно. Затем искусственный интеллект объединяет результаты работы двух режимов вместе, чтобы создать изображение с высоким динамическим диапазоном. Это позволяет датчику изображения выявлять детализацию более темных областей, сохранять естественный цвет светлых областей и в конечном итоге создавать реалистичные изображения.

Взрыв цвета

Сила технологии Smart-ISO Pro выходит за рамки ее способности точно захватывать контрастные светлые и затемненные области. Благодаря поддержке 12-битной глубины цвета технология также обеспечивает беспрецедентную точность цветопередачи. Пиксели в датчиках изображения записывают информацию о цвете в виде двоичных цифр, также известных как биты. Чем больше бит на пиксель, тем больше цветов может воспроизводить датчик.

Объединив информацию из двух 10-битных изображений вместе, Smart-ISO Pro может передать более 687 миллиардов цветов, что в 10 раз больше, чем одно 10-битное изображение. При съемке в профессиональном режиме смартфона 12-битные изображения HDR могут быть сохранены в формате RAW, что дает пользователям больше возможностей при настройке экспозиции, баланса белого, цвета и других параметров в профессиональных фоторедакторах.

Интеграция Smart-ISO Pro в датчики изображения ISOCELL от Samsung – это еще один способ компании предоставить пользователям профессиональные решения для мобильной фотографии. Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть бескомпромиссную технологию Smart-ISO Pro в действии.