ترکیب کردن پیکسل یا پیکسل بینینگ در دوربین گوشی موبایل چیست؟

طی چند سال گذشته، هروقت صحبت از عکاسی با دوربین گوشی موبایل می‌شود، اصطلاح «پیکسل بینینگ» نیز کنار آن می‌آید. این اصطلاح ذهن کاربر را به خود درگیر نمی‌کند؛ اما قابلیتی است که امروزه گوشی‌های زیادی از آن استفاده می‌کنند و عکس‌های شما را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. در ادامه ترکیب کردن پیکسل یا پیکسل بینینگ را به طور کامل توضیح می‌دهیم و هر چیزی که باید در مورد آن بدانید را به شما خواهیم گفت. پس با مجله اعتبارکالا همراه باشید.

پیکسل یا فتوسایت چیست؟

برای پاسخ به سوال پیکسل بینینگ چیست، باید اول بفهمیم که پیکسل چیست. پیکسل به عنوان فتوسایت نیز شناخته می‌شود. پیکسل‌ها عناصر فیزیکی روی حسگر دوربین هستند که نور را برای تولید تصاویر می‌گیرند.

اندازه پیکسل معمولا بر حسب میکرون (یک میلیونیوم متر) اندازه‌گیری می‌شود و هر چیزی در که هم اندازه یا کمتر از یک میکرون باشد، کوچک در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، دوربین اصلی گلکسی S22 دارای پیکسل‌های ۰.۸ میکرون، شیائومی ۱۲ پرو دارای پیکسل‌های ۱.۲۲ میکرون‌متر، آیفون ۱۳ پرو مکس دارای پیکسل‌های ۱.۹ میکرون‌متر است.

معمولا می‌خواهید پیکسل‌های دوربین شما بزرگ باشند؛ چون پیکسل‌های بزرگ‌تر می‌توانند نسبت به پیکسل‌های کوچک‌تر، نور بیشتری را جذب کنند. توانایی جذب نور بیشتر به معنی کیفیت بهتر در فضایی تاریک یا هنگام غروب خواهد بود. مشکل اینجاست که حسگرهای دوربین باید کوچک باشند تا در فریم‌های ظریف امروی جای بگیرند؛ مگر اینکه برآمدگی زیاد دوربین شما را اذیت نکند.

داشتن سنسور دوربین گوشی کوچک‌تر، به این معنی است که پیکسل‌ها نیز باید کوچک‌تر باشند؛ مگر اینکه از پیکسل‌های کمتری استفاده کنید (یعنی سنسور با وضوح پایین‌تر). روش دوم، استفاده از پیکسل‌های بیشتر است (یعنی سنسور با وضوح بالاتر)؛ اما شما یا باید اندازه سنسور را افزایش دهید یا سنسورها را بیش از آنچه هست کوچک کنید. کوچک شدن پیکسل‌ها در محیط‌های کم نور تاثیر نامطلوبی خواهد داشت. اینجا جایی است که پیکسل بینینگ می‌تواند تفاوت ایجاد کند.

هدف پیکسل بینینگ چیست؟

به طور خلاصه، پیکسل بینینگ فرایندی است که داده‌ها را از چهار پیکسل، در یک پیکسل ترکیب می‌کند. به این ترتیب، سنسور دوربینی با پیکسل‌های کوچک ۰.۹ میکرونی، نتایجی مشابه یک دوربین با پیکسل‌های ۱.۸ میکرون ایجاد می‌کند.

حسگر دوربین را به عنوان یک حیاط و پیسکل‌ها/عکس‌ها را به عنوان سطل‌هایی در نظر بگیرید که باران را در حیاط جمع می‌کنند. می‌توانید تعدادی زیادی سطل کوچک را در حیاط قرار دهید یا به جای آن از چندین سطل بزرگ استفاده کنید. به طور کلی، پیکسل بینینگ معادل ترکیب همه سطل‌های کوچک در یک سطل کوچک‌تر (در صورت نیاز) است.

بزرگ‌ترین نقطه ضعف تکنیک مذکور در این است که وضوح تصویر شما تقسیم به چهار می‌شود. این بدان معنی است که یک عکس ترکیب‌شده دوربین ۴۸ مگاپیکسلی، تصویر ۱۲ مگاپیکسلی به شما می‌دهد.به همین ترتیب، عکس ترکیب‌شده دوربین ۱۶ مگاپیکسلی، ۴ مگاپیکسل خواهد شد.

پیکسل بینینگ به دلیل استفاده از فیلتر چهارگانه روی سنسورهای دوربین امکان‌پذیر می‌شود. فیلتر چهارگانه یک فیلتر رنگی است که در تمام سنسورهای دوربین‌های دیجیتال استفاده می‌شود و در بالای پیسکل‌ها/عکس‌ها قرار می‌گیرد و تصویری با رنگ‌های قرمز، سبز و آبی تولید می‌کند. 

فیلتر استاندارد چهارگانه شامل ۵۰ درصد فیلتر سبز، ۲۵ درصد فیلتر قرمز و ۲۵ درصد فیلتر آبی است. بنا به گفته منبع عکاسی Cambridge in Color، این آرایش با تقلید از چشم انسان، به نور سبز حساس است. هنگامی که کاربر تصویر را ثبت می‌کند.

فیلتر چهارگانه این عکس‌ها را در خوشهّای چهارتایی گروه‌بندی می‌کند؛ سپس از سیستم پردازش تبدیل آرایه مبتنی بر نرم‌افزار، برای فعال کردن پیکسل‌بندی استفاده می‌کند. آرایش خوشه‌ای، اطلاعات نور اضافی را در طول فرایند تبدیل آرایه تحویل می‌دهد. این کار بهتر از دورن‌یابی/ارتقا مقیاس به ۴۸ یا ۶۴ مگاپیکسل است.

برای مشاهده نحوه عملکرد فیلتر چهارگانه، تصویر بالا را ببینید. توجه کنید که چگونه گوره‌بندی رنگ‌های مختلف با فیلتر سنتی چهارگانه متفاوت است؟ همچنین، متوجه می‌شوید که هم درصدبندی رنگ‌ها در این فرایند حفظ شده است.

با استفاده از فیلتر چهارگانه و پیکسل بینینگ، از مزایای عکس‌های دارای وضوح عالی در روز و عکس‌های با وضوح پایین‌تری پیکسل بینینگ شده بهره‌مند خواهید شد. عککس‌های شب ذخیره شده در این فرایند، باید روشن‌تر باشند و نسبت به عکس‌های معمولی با وضوح کامل، نویز کمتری داشته باشند.

در یکی دو سال گذشته نیز شاهد پیکسل بینینگ ۹ به ۱ (به نام nona-binning) در برخی سنسورهای ۱۰۸ مگاپیکسلی بودیم. این فرایند جدید بسیار به ترکیب چهار به یک است که در بالا اشاره کردیم؛ اما داده‌های ۹ پیکسل مجاور را در یک پیکسل ترکیب می‌کند. بنابراین، یک دوربین ۱۰۸ مگاپیکسلی با پیکسل‌های ۰.۸ میکرون می‌تواند تصاویری قابل مقایسه با دوربینی با پیکسل‌های ۲.۴ میکرون ارائه دهد.

همانطور که در ترکیب پیکسل چهار در یک وجود دارد؛ پیکسل بینینگ ۹ در ۱ نیز باعث می‌شود تا وضوح تصویر نهایی بسیار کمتر از وضوح اصلی باشد. در جایی که پیکسل بینینگ چهار در یک رزولوشن خروجی را به چهار تقسیم می‌کند؛ تصویر ترکیب پیکسل ۹ به ۱ نیز به ۹ بخش تقسیم می‌شود.

به طور کلی، یکی دیگر از نقاط ضعف پیکسل بینینگ این است که وضوح رنگ (و در نتیجه دقت رنگ) از نظر تئوری آسیب می‌بیند. بنابراین، الگوریتم‌های موزاییک باید این شکاف‌های دقت رنگ را پر کنند تا از نتایج دقیق برای تصویر نهایی اطمینان حاصل کنند.

چه گوشی‌هایی از پیکسل بینینگ استفاده می‌کنند؟

اگر دوربین گوشی تعداد مگاپیکسل‌هایی بالای داشته باشد؛ احتمالا از پیکسل بینینگ استفاده می‌کند. گوشی‌های شناخته شده‌ای مثل شیائومی ۱۲، ردمی نوت ۱۰، سری گوگل پیکسل ۶، سامسونگ گلکسی S22 اولترا و خانواده گلکسی A52، همگی از قابلیت پیکسل بینینگ بهره می‌برند.

همچنین، بسیاری از برندها را دیده‌ایم که از پیکسل بینینگ در دوربین‌های سلفی خود نیز بهره می‌برند. این گوشی‌ها از سنسورهای ۲۰، ۲۴، ۳۲ و حتی ۴۴ مگاپیکسلی در پنل جلویی خود استفاده می‌کنند و در اغلب اوقات به کاربران اجازه می‌دهند تا بین حالت‌های پیکسل بینینگ شده و فول رزولوشن جابجا شوند.

در گذشته، گوشی‌هایی مانند LG V30s نیز بودند که برای دوربین پشتی ۱۶ مگاپیکسلی نیز از قابلیت پیکسل بینینگ استفاده می‌کردند. متاسفانه، این بدان معنی است که شما با یک تصویر نهایی ۴مگاپیکسلی طرف هستید که منجر به کاهش قابل توجهی در جزئیات قابل تفکیک می‌شود. دوربین‌های با وضوح بالاتر برای پیکسل بینینگ مناسب‌تر هستند (مخصوصا در دوربین‌های عقب)؛ چون وضوح تصویر نهایی پایین نیست.

آیا پیکسل بینینگ بازدهی را کاهش می‌دهد؟

حالا یک سوال در ذهن به وجود می‌آید: چه زمانی پیکسل بینینگ باعث کاهش بازده می‌شود؟ پیکسل‌های سنسور دوربین چقدر می‌ت وانند کوچک شوند و سازندگان قبل از اینکه پیکسل بینینگ تفاوتی ایجاد کند، می‌توانند چند مگاپیکسل را در یک سنسور کوچک گوشی موبایل جا دهند؟

احتمالا به زودی سنسور ۲۰۰ مگاپیکسلی HP1 سامسونگ در گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سنسور جدید دارای اندازه ۱/۱.۲۲ اینچی است که کمی کوچک‌تر از سنسور ۵۰ مگاپیکسلی GN2 به کار رفته در شیائومی می ۱۱ اولترا است.

شما در این سنسور، پیکسل‌های کوچکی با اندازه ۰.۶۴ میکرون دارید که بسیار کوچک است؛ اما طبق گفته سامسونگ، سنسور ۲۰۰ مگاپیکسلی آن‌ها قادر است دو نوع پیکسل بینینگ انجام دهد. این دوربین عکسی قابل مقایسه با یک دوربین ۵۰ مگاپیکسلی ۱.۲۸ میکرونی با ۱۶ در ۱ پیکسل بینینگ ایجاد کند تا تصویری معادل یک دوربین ۱۲.۵ مگاپیکسلی با ۲.۵۶ میکرون به وجود بیاید.

سامسونگ نشان داده است که پیکسل بینینگ ۹ در ۱ پیکسل می‌تواند روی گوشی‌های ۱۰۸ مگاپیکسلی این شرکت کار کند. این سنسور هنوز هم تصاویری با جزئیات بالا در نور کم ارائه می‌دهد که گوشی‌های رقیب را به چالش می‌کشد؛ اما گوشی‌های ۱۰۸ مگاپیکسلی این شرکت همگی اندازه پیکسل (و حساسیت به نور مشابه) با سنسورهای ۴۸ و ۶۴ مگاپیکسلی دارند. بنابراین، این مسئله چالش بزرگی برای سامسونگ است تا مطمئن شود که اولین حسگر دوربین ۲۰۰ مگاپیکسلی این شرکت، با پیکسل‌های بسیار کوچک‌تر، می‌تواند عکس‌های خوبی در نور کم ثبت کند.

حتی اگر سنسورهای دوربین ۲۰۰ مگاپیکسلی یا بالاتر مورد استفاده قرار نگیرند؛ هنوز هم دوربین‌های ۴۸، ۵۰ و ۱۰۸ مگاپیکسلی امروزی کیفیت تصویر قابل توجهی ارائه می‌دهند. وقتی این دوربین‌ها را با پردازش تصویر در حال بهبود، دوربین‌های اولتراواید بهتر، زوم دقیق‌تر و پردازنده بهتر ترکیب کنیم؛ آینده عکاسی با گوشی‌های موبایل، برای ما روشن‌تر و بهتر خواهد بود.

پیکسل بینینگ عالی است؛ اما عکاسی خوب از دوربین گوشی‌های هوشمند در بیشتر مواقع به گرفتن عکس‌های زیبا بستگی دارد. برای دستیابی به چنین نتیجه‌ای، به چیزی بیشتر از پیکسل بینینگ نیاز است. مواردی مانند محاسبات عکاسی، دوربین چندگانه، وضوح فوق‌العاده، حالت شب، HDR و سایر موارد، در گرفتن یک عکس خوب تاثیرگذار هستند.

سوالات متداول