Dual Pixel в Samsung S7, или все о технологии автофокуса

Мы постарались собрать только самую важную информацию, чтобы кратко изложить принцип работы Dual Pixel и почему он не используется в сенсорах на 108 Мп.

Что такое Dual Pixel и как он работает

Автофокусировка Dual Pixel — это расширение фазовой автофокусировки. Если PDAF (Phase-Detection Autofocus) используется в смартфонах с 2014 года, то технология Dual Pixel — с 2016 года, и впервые на мобильных устройствах появилась в Samsung Galaxy S7. Хотя дебютировал двухпиксельный автофокус ещё в 2013 году с зеркальной камерой Canon EOS 70D.

Технология PDAF работает следующим образом: камера получает два изображения одного кадра — с левой и правой половин линзы (в случае со смартфоном используются выделенные пиксели). Если изображения смещены друг от друга, значит, объект не в фокусе. Как это работает, наглядно показано на примере человеческого глаза:

Работа фазового автофокуса на примере человеческого глаза

При использовании Dual Pixel для механизма фазовой фокусировки используются каждый пиксель, что значительно повышает точность и скорость по сравнению со стандартным PDAF. Это часто достигается с помощью микролинз, размещённых сверху пикселей. При фотографировании процессор сначала анализирует данные фокусировки с каждого фотодиода, а затем объединяет сигналы для записи полного пикселя, используемого в конечном изображении.

На приведённом ниже изображении показано различие между PDAF и Dual Pixel.

Недостатком двухпиксельной технологии является сложность реализации и, соответственно, более высокая цена. Именно по этой причине их используют в основном в флагманских моделях, и то не во всех. Например, в 108-мегапиксельном датчике Samsung Galaxy S20 Ultra нет Dual Pixel из-за слишком высокого разрешения датчика. Зато технология есть Galaxy S20, поэтому автофокус в более дорогом S20 Ultra хуже.

Функция повышения резкости NVIDIA

Не всегда сможем играть в родном разрешении, даже когда монитор 4К. Для этого нужна еще и видеокарта с верхнего ряда, поэтому часто приходится переключаться на более низкое — 1440р или 1080р. К сожалению, это делает игру не столь выраженной, поскольку низкое разрешение связано с немного размытым изображением. Это также относится к играм, которые чрезмерно используют сглаживание краев типа TAA, даже после запуска в рекомендуемом размере экрана теряют четкость и выглядят чуть размытыми.

В таких ситуациях лучше использовать фильтр резкости изображения. Он минимально воздействует на производительность и делает изображение более четким. Игры, запущенные с более низким разрешением на мониторе 4К после увеличения резкости становятся более яркими и по четкости становятся ближе к 4К.

До введения функции требовалось использование дополнительного программного обеспечения, которое позволяло накладывать фильтры на картинку. В распоряжении была программа GeForce Experience с фильтрами FreeStyle и популярный инструмент ReShade, который после включения добавлял новые эффекты. Теперь увеличить четкость картинки проще, без использования этих инструментов.

После последнего обновления драйверов резкость можно добавлять прямо в Панели управления NVIDIA. Для каждого приложения можно установить индивидуальный уровень. Чтобы воспользоваться этой настройкой, обновите драйвер для видеокарты NVIDIA.

Функция повышения резкости NVIDIA

Функция доступна в программном обеспечении и более поздних версиях. После установки щелкните правой кнопкой мыши на рабочем столе и выберите «Панель управления NVIDIA».

В боковом меню перейдите на вкладку «Управления параметрами 3D». Если нужно включить общую резкость для всех программ, оставайтесь на вкладке с глобальными настройками. Если только для отдельной игры перейдите в раздел программных настроек и выберите ее, чтобы применить фильтр.

Читайте также:  Как пользоваться Плей Маркетом без аккаунта

В списке найдите опцию «Image Sharpening» (Резкость изображения). Раскройте выпадающее меню и активируйте ее переключателем On.

Затем с помощью переключателя отрегулируйте уровень. Какой уровень уместен, зависит от вас и используемого разрешения. Выберите оптимальное значение и сохраните изменения.

Pixel Shift — принцип работы режима

Фотоэлементы, как известно, не способны различать цвет, поэтому в современных матрицах для получения цветного изображения используют светофильтр перед каждой фотоячейкой. Наиболее распространён цветовой фильтр Байера и сенсор выглядит как мозаика с преобладанием зелёного цвета. После того как изображение считано с матрицы, производится дебайеризация, т.е. формирование итогового цветного изображения.

Соседние пиксели дают необходимую информацию, нужную для интерполяции оставшихся двух основных цветов:

Pixel Shift — принцип работы режима

Первый снимок производится как обычно. Затем датчик изображения перемещается с шагом в 1 пиксель в разных направлениях и снимаются четыре последовательных кадра.

За счёт смещения сенсора, каждый пиксель оказывается последовательно под красным, синим и двумя зелёными светофильтрами. Кадр захватывается с полной цифровой информацией. Выходные цвета получаются объединением четырёх кадров без дополнительной процедуры дебайеризации (демозаизации). Что теоретически повышает точность передачи цвета. Каждый пиксель несёт в себе полную информацию о R, G или B цвете.

Преимущества режима работы соответствуют ожидаемым: значительное улучшение резкости, поскольку камера не снижает разрешение, получая информацию о цвете из соседних пикселей. Существует также небольшое увеличение отношения сигнал / шум, которое обусловлено отсутствием неточностей в расчётах, связанные с демозаизацией.

Кроме того, есть значительная выгода по шумам, которая возникает вследствие объединения четырёх экспозиций одной и той же сцены (и это шумовое улучшение эффективно увеличивает динамический диапазон).

Pixel Shift — принцип работы режима

На рисунке видно улучшение, достигаемое в мультиснимке. Например, отсутствие муара на сложных текстурах.

Однако с точки зрения удобства использования реализация Sony имеет несколько недостатков по сравнению с системами, реализуемыми её конкурентами. В отличие от систем, предлагаемых Olympus, Ricoh и Panasonic, Sony A7R III не может комбинировать (собирать) изображения в камере, вместо этого требуя использование программного обеспечения на базе ПК.

Это, конечно, не является серьёзной проблемой, потому что всё равно понадобится и обработка RAW файлов на том уровне контроля, который может дать компьютер. Во-вторых, Sony не предпринимает попыток исправления возможного движения в кадре, поэтому даже слегка подвижные облака могут заиметь артефакты в виде, например, перекрёстной штриховки.

В-третьих, это единственная система, которая требует паузы между каждым сделанным изображением. Эта задержка (с выбором интервалов между 1 и 30 секундами) означает, что в изображениях есть по крайней мере три секунды дополнительного движения относительно того, что реализовано в камере Pentax K-1 от Ricoh. Это недостаток посущественнее, хотя качество может быть и на уровне. Поэтому лучше выбирать самый короткий интервал.

Pixel Shift — принцип работы режима

В заключение отметим следующее. Sony утверждает, что режим с пиксельным сдвигом может работать со вспышкой, но скорость синхронизации составляет 1/13 секунды. Это является самой быстрой возможной скоростью синхронизации с электронным затвором. Поэтому на таких снимках может присутствовать зелёная и фиолетовая окантовка высококонтрастных контуров.

Pixel Shift — принцип работы режима2018-01-09T20:58:26+00:00SemenВидеоВ беззеркальной камере Sony A7R III есть возможность попробовать новый режим съёмки неподвижных объектов с пиксельным сдвигом – Pixel Shift Multi Shoot. Хотя сама технология множественных кадров не нова и восходит корнями к фотоаппарату Hasselblad H3DII-39MS, выпущенному в 2007 году. За счёт объединения четырёх снимков RAW, каждый со сдвигом на…SemenСемён EditorUltraHD

Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7

Компания Samsung презентовала видео, где в условиях специального тестового стенда показаны различия в работе автофокуса камер южнокорейских смартфонов. На примере сравнения Galaxy S6 и S7 видно, что новая технология Dual Pixel позволяет значительно быстрее сосредоточиться на кадре, сделав его четким и контрастным.

Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7
Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7
Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7
Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7

Также вам понравятся: Какой хороший и недорогой смартфон? Обзор трех ультрабюджетных моделей Как отличить смартфон Samsung от подделки Камера Samsung Galaxy S7: сравнение с конкурентами Сравнение размеров Samsung Galaxy S8 и Galaxy S8+ c другими топовыми флагманами Что лучше: смартфоны LG или Samsung? Сравнение iPhone X и Samsung Galaxy S8: характеристики и возможности

Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7
Как работает автофокус Dual Pixel в камере Galaxy S7

Основное преимущество Dual Pixel

На самом деле технологию внедрили не только ради того, чтобы камера идеально «понимала» расположение объекта съемки. Многие пользователи знакомы с тем, как долго некоторые фотоаппараты и смартфоны справляются с автофокусировкой. Это происходит именно из-за того, что фазовому AF приходится работать с недостаточным количеством материала. Системе сложно понять, стал ли объект съемки резким. Если же в работе находится камера Dual Pixel, то она справляется со своей задачей практически мгновенно.

Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel

Ускорение автофокусировки особенно заметно при видеосъемке. Фокус от одного объекта к другому может переходить практически мгновенно. Но ещё важнее то, что человек или автомобиль будет уверенно держаться в зоне резкости даже в случае перемещения по кадру. Что касается фотографирования, то этот процесс теперь занимает меньше времени. Также лучшая автофокусировка уменьшает количество смазанных снимков.

Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel
Основное преимущество Dual Pixel

Dual Pixel — наведение на резкость за доли секунды

В чём преимущества технологии Dual Pixel, всё чаще внедряемой в камеры смартфонов?

Читайте также:  Как определить неисправности авто через смартфон непрофессионалу?

Производители компактных устройств всеми силами стараются добиться улучшения качества снимков без увеличения размеров модуля камеры. Для этого вовсю внедряются необычные технологии, которыми раньше не могли похвастать даже зеркальные фотоаппараты. В частности, всё чаще можно встретить в описании смартфона упоминание о Dual Pixel. Что же это за технология?

Суть работы

Обычно в цифровых фотокамерах используется фазовый автофокус, состоящий из так называемых фотодиодов. Беда в том, что эти датчики раньше нельзя было разместить на всей поверхности матрицы. Обычно фотодиодами покрыты около 10% поверхности сенсора, из-за чего камера не может автоматически сфокусироваться на объекте, расположенном где-нибудь в углу.

Технология Dual Pixel заключается в том, что фотодиодом обладает абсолютно каждый пиксель матрицы. Создание такого сенсора становится более дорогим, но зато отныне камера получает возможность сфокусироваться на любом объекте, даже на разместившемся на краю кадра.

Основное преимущество Dual Pixel

На самом деле технологию внедрили не только ради того, чтобы камера идеально «понимала» расположение объекта съемки. Многие пользователи знакомы с тем, как долго некоторые фотоаппараты и смартфоны справляются с автофокусировкой. Это происходит именно из-за того, что фазовому AF приходится работать с недостаточным количеством материала. Системе сложно понять, стал ли объект съемки резким. Если же в работе находится камера Dual Pixel, то она справляется со своей задачей практически мгновенно.

Ускорение автофокусировки особенно заметно при видеосъемке. Фокус от одного объекта к другому может переходить практически мгновенно. Но ещё важнее то, что человек или автомобиль будет уверенно держаться в зоне резкости даже в случае перемещения по кадру. Что касается фотографирования, то этот процесс теперь занимает меньше времени. Также лучшая автофокусировка уменьшает количество смазанных снимков.

Почему появления технологии пришлось ждать так долго?

Производство матрицы для камеры или любого другого портативного устройства имеет ряд технологических сложностей. В частности, современные смартфоны имеют минимальную толщину, из-за чего встраиваемый в них сенсор должен быть маленьким. Но фотоэлементы нельзя уменьшать до бесконечности, иначе матрица перестанет нормально улавливать свет. Если бы каждый пиксель придумали снабжать фотодиодом лет восемь назад, то ничего хорошего из этого не вышло бы. Дело в том, что пиксели на тех матрицах были очень крохотными, а в данном случае их бы пришлось уменьшить ещё сильнее.

К счастью, технологии постепенно совершенствуются. Сейчас смартфоны снабжаются объективом с достаточно широко раскрывающейся диафрагмой, что увеличивает приток света к сенсору. А ещё производителям стали доступны более крупные матрицы. При сохранении прежнего разрешения вполне можно снабдить каждый пиксель фотодиодом. Именно поэтому в последнее время производители смартфонов перестали повышать разрешение камеры — вместо этого была сделана ставка на новую технологию, значительно ускоряющую работу системы автофокусировки.

Читайте также:  5 и еще одна альтернатива iTunes

В каких камерах присутствует технология Dual Pixel?

Многие компании до сих пор используют обычный модуль камеры. И это при том, что впервые технология Dual Pixel стала применяться ещё несколько лет назад. Сначала нововведением оснащались сенсоры для зеркальных и системных фотоаппаратов. Позже эту технологию позаимствовали и создатели смартфонов. В частности, упоминание о Dual Pixel легко можно встретить в описании топовых аппаратов от Samsung. Например, данная технология внедрена в Samsung S8. А вот в недорогих устройствах используется рядовая матрица, без такого полезного улучшения.

Ставку на новую технологию пока делает только южнокорейский гигант. Такая конструкция матрицы запатентована, поэтому у других компаний есть лишь один выход — заказывать модули камеры у Samsung. Пока на это решились только создатели Google Pixel 2. Впрочем, в будущем всё может измениться, так как собственный аналог Dual Pixel разрабатывает компания Sony. Напомним, сейчас это один из самых крупных производителей мобильных модулей камеры.

Стоит ли ради Dual Pixel покупать новый смартфон?

Однозначно нет! Выбирать аппарат с поддержкой новой технологии стоит в том случае, если требуется получение и остальных функций флагмана. Также покупать подобный девайс стоит только если у вас есть достаточная сумма. Не нужно залезать ради какого-нибудь Samsung Galaxy S8 или Google Pixel 2 в кредит.

Пользователь обязательно почувствует поддержку камерой технологии Dual Pixel. Однако это не значит, что съемка станет приносить большее удовольствие. Просто данный процесс будет занимать меньше времени. Что касается качества фотографий, то на этот параметр вышеупомянутая технология влияет лишь косвенно.

Вспышки

Самые яркие вспышки — ксеноновые. Такие используются в фотоаппаратах, а раньше встречались в некоторых камерофонах. В современные смартфоны их не ставят из-за дороговизны, сильного расхода аккумулятора и риска перегрева.

В Nokia Lumia 1020, выпущенном в 2013 году, была ксеноновая вспышка.

Чаще всего сегодня применяются светодиодные вспышки (LED) — либо простые одинарные, либо двойные (их названия могут варьироваться в зависимости от производителя). Последние обычно отличаются от первых вовсе не «дальнобойностью», а тем, что используют два диода с разными цветовыми температурами. Это позволяет улучшить цветопередачу и снижает вероятность пересвечивания снимков.

В Moto X Play двухтоновая вспышка называется Dual CCT flash (Color Correlated Temperature).

У Apple технология называется True Tone: в iPhone 6 она предполагала два диода, в новых iPhone 7 — целых четыре (для увеличения яркости).

Если абстрагироваться от маркетинга, то, строго говоря, все вспышки в смартфонах не слишком яркие и способны осветить лишь небольшой объект на расстоянии до полутора-двух метров. Поэтому, какой бы ни была вспышка, в большинстве случаев из-за своих малых размеров и направленности только вперёд она всё равно пригодится лишь для «технической» съёмки, когда нужно чётко и качественно сфотографировать какую-нибудь деталь в авто посреди ночи, запечатлеть страницу документа либо попросту воспользоваться ей как фонариком.

Вспышка

В смартфонах используются разные типы вспышек. Наиболее популярная — светодиодная вспышка, или LED. Эта вспышка использует высокоэффективные светодиоды, которые также могут работать в роли постоянного источника света при съемке видео.

Вспышка

Dual LED — вспышки используют два светодиода с разной цветовой температурой. В этом случае телефон определяет необходимую цветовую температуру или тон (теплее/холоднее) в зависимости от баланса белого в кадре, чтобы дать более естественный по атмосфере кадра цвет. Другие варианты LED-вспышек могут включать и четыре светодиода. Удивительно, но принципами работы True Tone — вспышки Apple не позволяет управлять даже разработчикам App Store.

Иногда можно встретить ксеноновые вспышки, они более мощные и с лучшими спектральными характеристиками света, но требуют больше энергии и не могут использоваться в качестве фонарика или при съемке видео.