Hirdetés

Huawei Experience: Mi a pixel binning és a quad-Bayer szűrő?

40, 64, 108 megapixeles kép telefonnal? Tüzetesebben körbejárjuk, miért nem a pixelszám a lényeg, ám miért jöhet mégis jól, ha sok van belőlük.

Ha még mindig nem volna egyértelmű, hogy újkori megapixel háború folyik, érdemes megnézni, milyen létező és tervbe vett telefonok akadnak akár 108 megapixeles kameraszenzorral. Persze mi igyekszünk újra meg újra sulykolni: bár valóban képesek a mai mobiltelefonok 40/48/64 és akár a fenti, elképesztő megapixelszámon rögzíteni, ami nyilván jól mutat a termékoldalon, a dolog nem ezekről a felbontásokról szól, legalábbis közvetlenül nem: a fejlett képfeldolgozás profitál leginkább belőle. A hogyan előtt azonban tisztázzuk röviden, miként áll össze egy kép digitális szenzorral.

Sok kamera és nagy megapixelszám, a mobilfotózás mégis inkább a képfeldolgozó algoritmus hatékonyságáról szól
Sok kamera és nagy megapixelszám, a mobilfotózás mégis inkább a képfeldolgozó algoritmus hatékonyságáról szól [+]

Minden érzékelőn adott mennyiségű szenzorpixel helyezkedik el, és az elektronika a rájuk eső fotonokat alakítja digitális jellé. Önmagában a képpontok viszont nem képesek a színeket egymástól megkülönböztetni, így a pixelek fölé hagyományosan Bayer-színszűrő kerül: egy képpont fölé piros, egy másik fölé kék, kettő fölé pedig zöld (erre ugyanis az emberi szem érzékenyebb). Ez a klasszikus RGGB Bayer-szűrő, amit a Mate 30 Pro ultraszéles kamerája is bevet, de létezik piros-kék-sárga variáció is (RYYB), még több fényt befogadva (utóbbit az iménti Huawei főkamerája használja). Mindez azt is jelenti, hogy színenként csak az adott pixelszám 25-25-50%-án történik feldolgozás, és ahogy alább balra látszik: a szenzor egész máshogy látja a az elé terülő látványt, mint mi. A jobb oldali eredmény az úgynevezett demosaic képfeldolgozással, azaz a szomszédos pixelek hiányzó színinformációjának pótlásával jön össze, ezt a mobilkamerák ISP egysége végzi.

Egy hagyományos RGB szenzor által látott kép vs. a színes eredmény demosaic feldolgozás utánEgy hagyományos RGB szenzor által látott kép vs. a színes eredmény demosaic feldolgozás után Egy hagyományos RGB szenzor által látott kép vs. a színes eredmény demosaic feldolgozás után (forrás: Cambridge Colour)

Alapszabály, hogy minél nagyobb a szenzor és a pixelméret, annál több fénnyel és kevesebb zajjal dolgozhat az elektronika, tisztább, minőségibb képeket eredményezve. A fenti szenzorok az előbbit teljesítik is: a Mate 30 Pro főkamerája 1/1,7" méretű, ultraszéles egysége pedig 1/1,54"-en a piac egyik legnagyobbika, ám a 40 millió pixel egyenként igen aprócska, ami látszólag kontraproduktív. Itt jön képbe a quad-Bayer szűrőelrendezés: a főkamera egy-egy pixel helyett négy-négy képpont felett használ azonos színű szűrőt. A pixel binning képfeldolgozás pedig a négy képpont együttes fényinformációját egyesíti egy szuperpixellé, így áll össze a készülék negyedakkora, 10 megapixeles alapfotója. Ez nyilván 12 megapixeles 48 megapixeles kamera esetében, és így tovább.

Hagyományos vs. Quad-bayer RGGB színszűrő felül, fejlett képfeldolgozás a maximális felbontásért alul
Hagyományos vs. Quad-bayer RGGB színszűrő felül, fejlett képfeldolgozás a maximális felbontásért alul (forrás: Android Authority)

Ezek a szuperpixelek este jönnek kapóra igazán, amikor szükség is van sok fényre képpontonként, és a dolog egyik előnye abban rejlik, hogy 10 helyett 40 megapixelen történik zajszűrés, így nem véletlen, hogy a Huawei csúcsmobilok éjjeli főkamerás képei tiszták és részletesek, lásd a blogbejegyzés végét. A GSM Arena szerint még egy trükkje van négy kis pixel használatának egységnyi felületen egy nagy helyett: kettő rövidebb, kettő pedig hosszabb záridővel rögzíthet egy időben (továbbra is a másodperc töredéke alatt), instant nagy dinamikájú HDR fotókat eredményezve, több, egymást követő exponálás helyett. Persze ez és a többelemes feldolgozás egyesíthető a még előnyösebb eredményekért.

A Mate 30 Pro főkamerája 40 megapixelen és pixel binning feldolgozással, 10 megapixelenA Mate 30 Pro főkamerája 40 megapixelen és pixel binning feldolgozással, 10 megapixelen A Mate 30 Pro főkamerája 40 megapixelen és pixel binning feldolgozással, 10 megapixelen [+]

Természetesen azért elérhető a teljes, 40 megapixeles rögzítés is, amivel persze ugrik a nagyobb dinamikaátfogás és az előnyösebb zajszűrés, plusz nem éppen tűélesek az ilyen eredmények a quad-Bayer elrendezés korlátai miatt. Mégis jóval több a részlet a 10 megapixeles képekkel összevetve, a mágiát pedig újfent a képfeldolgozó algoritmus veti be, amely ügyesen helyettesíti a pixelek hiányzó színinformációit, lásd az ábrát egy 48 megapixeles szenzor esetében feljebb.

Az ulraszéles kamera részletessége 40 és 10 megapixelen

Persze akad szenzor és szenzor között is különbség: a Mate 30 Pro ultraszéles kamerája hagyományos Bayer-szűrőt vet be, és nem is annyira tutik a 40 megapixeles eredményei. Ugyanakkor, ahogy a nyomtatásról szóló blogbejegyzésünkben jeleztük: messze nincs ennyi képpontra szüksége az embernek a mindennapokban. Mégis jól jön az extra pixelmennyiség digitális nagyításkor – így lehet, hogy a 2x-es felvételek úgy is kellően élesek, hogy optikai zoom csak 3x-os nagyítástól érhető el.

Fotó a normál kamerával, 2x-esen digitálisan nagyítva, majd a 3x-os optikai zoomra váltvaFotó a normál kamerával, 2x-esen digitálisan nagyítva, majd a 3x-os optikai zoomra váltvaFotó a normál kamerával, 2x-esen digitálisan nagyítva, majd a 3x-os optikai zoomra váltva Fotó a normál kamerával, 2x-esen digitálisan nagyítva, majd a 3x-os optikai zoomra váltva [+]

A felhasználó azzal csak nyer, hogy mindenféle látószög esetében tetemes mennyiségű képponttal dolgozik a telefon, és úgy gondolom: az olvasó nyugodtan az iparági standardnak számító 10-12 megapixelen maradhat, a telefonra bízva a minőségi rögzítést. Jó tehát a gigantikus pixelszám, vagy nem? Attól függ, mire használjuk: nappal például kapóra jöhet 40 megapixel, de inkább a fejlett HDR és zajszűrés, illetve az éjszakai tudás a dolog előnye, 10 megapixelen. A képpontszámmal együtt az utóbbi időben pedig a legfontosabb tulajdonság, a szenzorméret is szép lassan növekedni kezdett, ami szintén a képek előnyére válik. Zárásképpen következzen egy csokor nappali és esti fotó a Mate 30 Pro két 40 megapixeles főkamerájával és 8 megapixeles zoomegységével, remekül demonstrálva, hogy ma mennyi múlik a nyers specifikációk mellett az ügyes képfeldolgozáson.

Előzmények