Minggu ini, Samsung LSI mengumumkan sensor kamera baru yang tampaknya mendorong batas resolusi dalam ponsel. S5KHP1 baru, atau hanya sensor HP1, mendorong resolusi di atas 200 megapiksel, hampir dua kali lipat dari apa yang saat ini digunakan pada perangkat keras kontemporer di ponsel saat ini.
Sensor baru ini menarik karena menandai penerapan mekanisme binning baru, di luar Quad-Bayer (4:1 pixel binning) atau “Nonapixel” (9:1 binning) yang saat ini digunakan, tetapi mekanisme binning “ChameleonCell” baru yang keduanya dapat menggunakan binning 4:1 dalam struktur 2×2, serta binning 16:1 dalam struktur 4×4.
Kami telah akrab dengan sensor 108MP Samsung untuk sementara waktu sekarang karena mereka telah melihat adopsi selama lebih dari dua tahun baik di ponsel Samsung maupun di perangkat Xiaomi, meskipun dalam konfigurasi sensor yang sedikit berbeda. Implementasi yang paling familiar kemungkinan adalah modul HM1 dan HM3 dalam seri S20 Ultra dan S21 Ultra, yang menerapkan teknik binning piksel “Nonapixel” 9:1 untuk menggabungkan 9 piksel menjadi 1 untuk pengambilan gambar 12MP reguler di sebagian besar skenario.
Satu masalah dengan skema 9:1 adalah Anda secara efektif harus memperbesar 3x dalam kaitannya antara dua mode resolusi, dan untuk perangkat seperti S21 Ultra, ini sebagian besar merupakan mode fungsi yang berlebihan karena ponsel memiliki 3x khusus modul telefoto untuk mencapai resolusi spasial piksel yang serupa, pada ukuran piksel yang lebih besar.
Perekaman video 8K adalah kasus penggunaan ketika resolusi asli 108MP masuk akal, namun bahkan di sini masalahnya adalah resolusi asli jauh di atas 33MP yang diperlukan untuk video 8K, yang berarti ponsel harus mengalami bidang pandang yang sangat besar. karena tidak mendukung resolusi pengambilan sampel super turun dari 108MP ke 33MP.
| Perbandingan Solusi Sensor | |||||||||
| Optik | Sensor | ||||||||
| 35mm persamaan FL | FoV (H/V/T) | Bukaan – Disk lapang | Resolusi | Piksel Melempar | Piksel Res. | Sensor Ukuran | |||
| HP1 (Teoretis) | 24.17 | 71,2° 56,5° 83,7° | ~f/1.9 – 1,15μm | 201,3M asli (16384×12288) 50,3M 2×2 tempat sampah 12,6M 4×4 tempat sampah | 0,64μm 1,28µm 2,56μm | 15,2″ 30,4″ 60,9″ | 1 / 1,22″ 10,48 mm x 7,86 mm 82,46mm² | ||
| HM3 (S21 Ultra) | 24.17 | 71,2° 56,5° 83,7° | f/1.8 – 1,09μm | 108,0M asli (12000 x 9000) 12,0M 3×3 tempat sampah | 0,8µm 2,4µm | 21,4″ 64,1″ | 1 / 1,33″ 9,60 mm x 7,20 mm 69,12mm² | ||
| GN2 (Mi 11 Ultra) | 23.01 | 73,9° 58,9° 86,5° | f/1.95 – 1,18µm | 49,9 juta asli (8160×6120) Tempat sampah 2×2 12,5MP | 1,4µm 2,8µm | 32,6″ 65,2″ | 1 / 1,12″ 11,42 mm x 8,56 mm 97,88mm² | ||
| S21U 3x Telefoto | 70.04 (4:3) | 27,77° 21,01° 34,34° (4:3) | f/2.4 – 1,46μm | 10,87M asli (3976 x 2736) 9,99M 4:3 pangkas berskala 12M | 1,22µm | 27,4″ | 1 / 2,72″ 4,85 mm x 3,33 mm 16,19mm² | ||
| S21U 10x Telefoto | 238.16 (4:3) | 8,31° 6,24° 10,38° (4:3) | f/4.9 – 5,97µm | 10,87M asli (3976 x 2736) 9,99M 4:3 pangkas berskala 12M | 1,22µm | 8.21″ | 1 / 2,72″ 4,85 mm x 3,33 mm 16,19mm² | ||
Sensor HP1 baru kini memiliki dua mode binning: 4:1 dan 16:1. Mode 4:1 secara efektif mengubah resolusi asli 201MP menjadi tangkapan 50MP, dan saat memangkas menjadi bingkai tampilan 12,5MP, akan menghasilkan perbesaran 2x yang akan lebih sesuai dengan apa yang biasa kita lakukan pada sensor Quad-Bayer. Faktanya, hasil di sini akan sangat sejalan dengan sensor Quad-Bayer karena filter warna asli HP1 masih hanya 12,5MP, artinya satu situs filter R/G/B mencakup 16 piksel asli.
Mode binning 4:1 / 2×2 lebih berguna, karena umumnya kualitas di sini masih sangat baik dan memungkinkan vendor seluler untuk mendukung mode pengambilan pembesaran 2x berkualitas tinggi tanpa memerlukan modul kamera tambahan, ini adalah sesuatu yang banyak digunakan perangkat, tetapi telah hilang dari sensor binning 108MP 3×3 milik Samsung sendiri karena kompromi struktur. Samsung LSI di sini bahkan menyatakan bahwa HP1 akan mampu mencapai perekaman video 8K dengan kehilangan bidang pandang yang jauh lebih sedikit karena persyaratan pemangkasan yang lebih rendah.
200MP – Berpotensi sia-sia?
Ini membawa kita ke resolusi asli sensor yang sebenarnya, mode 201MP; di sini, jarak piksel asli dari sensor hanya 0,64μm, yang sangat kecil dan terkecil yang pernah kami lihat di industri. Apa yang juga cukup aneh di sini, adalah bahwa resolusi warna secara spasial 4x lebih rendah karena filter warna berukuran 2,56µm, sehingga algoritme demosaicing harus melakukan lebih banyak pekerjaan daripada implementasi Quad-Bayer atau Nonapiksel biasa yang telah kami lihat hingga saat ini.
Sumber: JEOL
Pada nada piksel sekecil itu, kami mengalami masalah yang berbeda, dan itu adalah batas difraksi. Biasanya, sensor sebesar itu digunakan sebagai modul sudut “lebar” sehingga umumnya memiliki bukaan antara f/1.6 dan f/1.9 – HP1 adalah sensor format optik 1/1.22” yang 19% lebih besar daripada HM3 di S21 Ultra , jadi mungkin apertur af/1.9 lebih realistis. Diameter pusat intensitas maksimum piringan lapang pada f/1.9 adalah 1,15µm, dan umumnya kita cenderung mengatakan bahwa batas difraksi di mana resolusi spasial menurun secara nyata adalah dua kali ukurannya – sekitar 2,3µm, jauh melampaui Ukuran piksel sensor 0,64µm.
Mode 200MP mungkin memiliki sedikit keuntungan dan dapat menyelesaikan berbagai hal lebih baik daripada 50MP, namun saya sangat ragu kita akan melihat banyak keuntungan dibandingkan sensor 108MP saat ini. Dalam hal itu, menurut saya ini adalah mode yang tidak berguna.
Atas: 3,76µm piksel asli pada f/6.4 (7,8µm airy disk – rasio 2,07x) – Asli
Bawah: piksel asli 1,22µm pada f/4.9 (disk lapang 5,9µm – rasio 4,83x) – Asli
Meskipun demikian, kami benar-benar melihat implementasi kamera di pasar yang jauh di atas batas difraksi dalam hal ukuran piksel sensor dan optiknya. Misalnya, di atas saya mengambil dua potongan 1:1 piksel – satu dari kamera dan lensa sebenarnya, dan satu lagi dari modul periskop Galaxy S21 Ultra. Secara teori, kita harus melihat agak resolusi serupa, selain kualitas optik kaca, namun terbukti bahwa S21U menampilkan resolusi spasial aktual yang jauh lebih rendah. Salah satu alasan besar di sini sekali lagi adalah batas difraksi, di mana periskop S21U pada piksel 1,22µm dan apertur f/4.9 memiliki piringan lapang 5,9µm, atau 4,82x ukuran piksel, yang berarti bahwa secara fisik cahaya yang masuk tidak dapat diselesaikan lebih lanjut. dari pada seperempat resolusi sensor yang sebenarnya.
Agar sensor HP1 dapat memanfaatkan mode 200MP-nya, ia harus memiliki optik apertur yang sangat besar untuk menghindari difraksi, kaca berkualitas sangat tinggi untuk benar-benar menyelesaikan detailnya, dan tidak terlalu menuntut. skenario rentang dinamis, karena kapasitas sumur penuh yang sangat rendah dari piksel kecil.
Untuk mengatasi masalah jangkauan dinamis, Samsung menyatakan bahwa sensor tersebut memiliki teknologi terbaru yang disertakan: isolasi parit dalam yang lebih baik (“ISOCELL 3.0”) harus meningkatkan kapasitas penuh piksel, sementara juga mendukung konverter penguatan ganda (Smart-ISO Pro) serta penangkapan HDR yang terhuyung-huyung.
Satu hal yang kekurangan sensor dalam hal fitur yang lebih modern adalah autofokus piksel ganda sensor penuh, dengan catatan Samsung malah menggunakan “Double Super PD”, dengan menggandakan situs PD khusus sebagai implementasi Super PD yang ada seperti pada HM3 .
Secara keseluruhan, HP1 tampak menarik, namun saya tidak dapat mengesampingkan bahwa mode sensor 200MP akan memiliki manfaat praktis yang sangat kecil. Secara teori, perangkat dapat mencakup rentang pembesaran dari 1x hingga ~5x dengan kualitas yang cukup masuk akal dan mungkin menghindari mode khusus dalam panjang fokus tersebut, namun kita harus melihat bagaimana vendor merancang sistem kamera mereka di sekitar sensor. . Mode binning 2×2 yang baru diterima, hanya karena fakta bahwa ini jauh lebih fleksibel daripada mode 3×3 dalam sensor 108MP saat ini, dan seharusnya memberikan manfaat besar dunia nyata untuk pengalaman kamera, bahkan jika mode asli 200MP tidak berjalan seperti yang diiklankan.
