Qu’est-ce que le regroupement de pixels ? La fonctionnalité Galaxy S22 qui rend vos photos superbes
L'industrie des smartphones poursuit sa guerre totale pour la suprématie de l'appareil photo, les marques essayant d'entasser autant de pixels dans autant d'appareils photo que possible. De ces caméras macro et de profondeur dérisoires de 2 mégapixels aux vivaneaux de 108 mégapixels sur des téléphones comme le Galaxy S22 Ultra, les chiffres ne semblent qu'augmenter.
Bientôt, le capteur d'appareil photo de 200 mégapixels de Samsung fera passer les choses au niveau supérieur, mais au cœur de toute cette magie mégapixel se trouve une technologie appelée pixel binning – et c'est la clé du succès d'un appareil photo. Cependant, tous les regroupements de pixels ne sont pas identiques. Samsung utilise le regroupement de pixels «tétra» 4 en 1 sur le Galaxy S22 et le regroupement de pixels «nona» 9 en 1 sur le Galaxy S22 Ultra . Est-ce que tout cela fait une différence ? Nous avons découvert.
Pourquoi le regroupement de pixels est nécessaire
Que fait le pixel binning ? En bref, il permet aux pixels adjacents de fonctionner comme un grand "super pixel", collectant plus de données pour fournir des photos plus lumineuses avec des couleurs plus précises et moins de bruit. Avant d'entrer dans les détails techniques, il est important de comprendre pourquoi cela se produit en premier lieu.
Le capteur de l'appareil photo de votre téléphone est le composant qui collecte et traite toutes les informations optiques qui lui sont transmises par l'objectif situé à l'avant. Le capteur, à son tour, est essentiellement une plaque de pixels. Des millions d'entre eux, en fait. Tout comme les cellules d'une plante, les pixels absorbent la lumière, qui subit ensuite une conversion du signal pour produire l'image que nous voyons sur l'écran de notre téléphone .
Mais voici la partie étrange. Plus le nombre de pixels est élevé, plus la résolution de l'image est élevée, ce qui permet plus de détails et de netteté. Cependant, comme nous continuons à ajouter plus de pixels, la taille des capteurs devrait également augmenter pour les accueillir. Passer de 10MP à 200MP devrait se traduire par un capteur de caméra 20 fois plus grand. Mais comme l'espace disponible à l'intérieur du châssis d'un smartphone est limité pour accueillir les capteurs d'image, cette augmentation de taille ne peut pas se produire.
Pour résoudre le problème, la taille des pixels est réduite, adaptant davantage ces éléments photosensibles sur la plaque du capteur sans trop augmenter sa taille. Cependant, plus un pixel est petit, plus il absorbe mal la lumière, ce qui donne des détails et des couleurs ternes. C'est là que la technologie de regroupement de pixels vient à la rescousse en créant de manière algorithmique des pixels plus grands capables d'absorber plus de lumière. Lorsque cela se produit, vous obtenez des photos de meilleure qualité .
Les avantages du regroupement de pixels sont faciles à voir
Lorsque cet algorithme entre en action, un super pixel plus grand est créé qui absorbe plus de données lumineuses. Ceci est particulièrement important dans les environnements à faible luminosité où le capteur de la caméra doit collecter autant de lumière que possible. Dans le cas du regroupement de tétrapixels sur le Galaxy S22, lorsque quatre pixels voisins de la même couleur sont fusionnés en un seul, leur sensibilité à la lumière est multipliée par quatre.
En conséquence, les photos regroupées en pixels s'avèrent plus lumineuses avec une netteté et un contraste plus élevés. L'image ci-dessus a été capturée à la résolution native de 50 MP de l'appareil photo principal du Galaxy S22 . Remarquez le niveau de grain et les bords flous. Ci-dessous, une photo de 12,5 mégapixels du même sujet capturé par le S22, offrant des lignes bien définies et une bien meilleure reproduction des couleurs, avec un profil plus lumineux sur les bords.
Mais les avantages du regroupement de pixels ne se limitent pas à la photographie en basse lumière. En fait, la technologie élève également la sortie HDR (High Dynamic Range). Lorsque vous prenez des photos d'un sujet ou d'un environnement à contraste élevé, la technologie de regroupement de pixels produit à nouveau des avantages tangibles.
Chaque groupe de pixels (basé sur sa couleur) a un niveau différent de photosensibilité et de temps d'exposition, ce qui signifie qu'ils collectent des informations lumineuses sous une forme segmentée et avec une plus grande précision. Par conséquent, lorsque le traitement HDR est appliqué aux données optiques collectées par chaque matrice de pixels, les photos ont un aspect percutant, avec une précision des couleurs plus élevée et une plage dynamique améliorée.
Les différentes approches de Samsung en matière de pixel binning
L'échelle du regroupement de pixels dépend du nombre de pixels eux-mêmes. Par exemple, un appareil photo 48MP combine quatre pixels en un super pixel agrandi artificiellement pour fournir des photos 12MP. C'est pourquoi les marques le commercialisent en tant que regroupement de pixels 4 en 1. De même, les capteurs de caméra avec 5o millions ou 64 millions de pixels produisent des images 12,5MP et 16MP, respectivement. Dans le jargon marketing de Samsung, vous pouvez rencontrer le nom "Tetracell" pour définir ce processus.
Sur le plan technique, les pixels ne bougent pas ou ne se combinent pas physiquement. Au lieu de cela, cela se fait au niveau logiciel en utilisant des algorithmes remosaic. La disposition individuelle des pixels continue d'être l'affaire RVB habituelle. Le travail de Tetracell consiste à regrouper les pixels avec le même filtre de couleur les uns à côté des autres dans un réseau de pixels 2 × 2 et à les fusionner pour créer un plus grand réseau de pixels RVB artificiels pour collecter plus de lumière. Jetez un œil à l'image ci-dessus pour voir comment cela se passe.
L'appareil photo 50MP du Galaxy S22 utilise des pixels de 1 micron, mais lorsque la technologie de regroupement de pixels entre en action, elle fusionne un réseau 2 × 2 de pixels adjacents de 1 micron. Cela nous donne un super pixel plus grand qui mesure 2 microns de diamètre. C'est la méthode tétra. Mais lorsque vous avez un appareil photo 108MP sur un téléphone comme le Galaxy S22 Ultra, la taille des pixels devient encore plus petite.
Au lieu d'un regroupement de pixels 4 en 1, ce capteur 108MP s'appuie sur ce que Samsung appelle la technologie "Nonacell". Il combine neuf pixels voisins en un seul. Cette fusion d'un réseau de pixels 3 × 3 crée un super pixel plus grand d'une taille de 2,4 microns. Ce faisant, la résolution passe du 108MP natif à 12MP, mais les photos s'avèrent plus lumineuses avec une meilleure précision des couleurs. Il s'agit de la méthode non a pixel binning.
Comme mentionné ci-dessus, les pixels plus petits ont du mal à collecter des données lumineuses, ils perdent donc des détails sur les photos. L'image ci-dessus à gauche est un segment d'une image pleine résolution de 108 MP prise par le capteur principal de l'appareil photo du Galaxy S22 Ultra, qui est livré avec des pixels plus petits de 0,8 micron. Sur la droite se trouve un segment recadré à partir d'une photo de 50MPprise par l'appareil photo principal du Galaxy S22 , qui contient des pixels plus grands de 1 micron. Grâce à des pixels plus grands, le capteur de l'appareil photo du Galaxy S22 collecte plus de données lumineuses et, par conséquent, vous pouvez voir plus de détails sur le bracelet en cuir, avec une netteté améliorée et une bien meilleure exposition.
Cependant, lorsque le regroupement de pixels entre en action, le capteur de l'appareil photo du Galaxy S22 Ultra crée un super pixel plus grand de 2,4 microns qui collecte plus de données lumineuses que l'appareil photo principal du Galaxy S22, ce qui crée artificiellement un super pixel plus petit de 2 microns. Sans surprise, les résultats sont inversés.
Comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus, le super pixel plus grand du Galaxy S22 Ultra offre une meilleure séparation des sujets avec un meilleur contrôle de la netteté, plus de détails de surface et une meilleure précision des couleurs. Mais le regroupement de pixels ne consiste pas uniquement à faire ressortir les détails en basse lumière. Il joue également un rôle énorme dans la reproduction des couleurs, la gestion de la plage dynamique et d'autres paramètres cruciaux.
Dans l'image ci-dessus à gauche, le Galaxy S22 fait un bien meilleur travail en termes d'exposition du sujet, d'estimation de la profondeur et de reproduction des couleurs dans une prise de vue pleine résolution de 50 MP, par rapport à la capture instantanée de 108 MP de la même scène du Galaxy S22 Ultra. Les pixels plus petits de l'appareil photo principal du Galaxy S22 Ultra se traduisent par des couleurs délavées sur les bâtiments et un profil globalement moins percutant.
Tout comme le scénario de faible luminosité, le regroupement de pixels met à nouveau en évidence la différence et inverse les résultats. Grâce aux super pixels plus grands créés par le capteur de l'appareil photo du Galaxy S22 Ultra, l'image de droite ci-dessus capture les rainures de la brique avec plus de précision sur l'image et les couleurs se sont révélées plus proches de la réalité que sur la photo prise par le Galaxy S22 vanille. Cependant, il convient de souligner ici que le regroupement de pixels n'est pas le seul facteur déterminant la qualité de l'image. Cela dépend beaucoup de la marque du capteur , des algorithmes sous-jacents et de l'ouverture, entre autres facteurs.
L'avenir du pixel binning sur les smartphones
Sans fin des guerres de pixels en vue, la prochaine évolution est les capteurs de caméra 200MP. En fait, la rumeur veut que Motorola lance le premier téléphone doté d'un matériel d'imagerie aussi puissant. Dans ce cas, les algorithmes remosaic vont combiner pas moins de 16 pixels en une seule grande unité. Prenons par exemple le propre capteur ISOCELL HP-1 200MP de Samsung, qui introduit une nouvelle forme hybride de regroupement de pixels.
Selon la situation d'éclairage, il exécute un processus hybride de regroupement de pixels 4 × 4 qui se déroule en deux étapes. Tout d'abord, le capteur effectue un regroupement 4 en 1 qui implique un réseau 2 × 2 de pixels de 0,64 micron. Cela crée un super pixel plus grand qui mesure 1,28 micron et produit des photos à une résolution de 50 mégapixels. Ensuite, le capteur effectue une autre série de regroupements 4 en 1 qui implique un réseau 2 × 2 de pixels de 1,28 micron, créant un super pixel encore plus grand qui mesure 2,56 microns. À la fin de ce processus, la résolution finale de l'image tombe à 12,5 mégapixels gérables.
C'est là que réside la raison pour laquelle le pixel binning est si nécessaire. Alors que les capteurs de caméra de smartphone reçoivent de plus en plus de pixels, le besoin d'un regroupement de pixels de qualité devient d'autant plus important. Et c'est une technologie qui évolue constamment. Qu'il s'agisse de tétra, de nona ou du regroupement de pixels hybride mentionné ci-dessus, les entreprises sont encore en train de déterminer quelles méthodes fonctionnent le mieux pour différentes caméras.