¿Qué es el agrupamiento de píxeles? La característica del Galaxy S22 que hace que tus fotos sean geniales
La industria de los teléfonos inteligentes continúa su guerra total por la supremacía de las cámaras, con marcas que intentan meter tantos píxeles en tantas cámaras como sea posible. Desde esas insignificantes cámaras macro y de profundidad de 2 megapíxeles hasta los pargos de 108 megapíxeles en teléfonos como el Galaxy S22 Ultra, los números solo parecen aumentar.
Pronto, el sensor de cámara de 200 megapíxeles de Samsung llevará las cosas al siguiente nivel, pero en el corazón de toda esta magia de megapíxeles se encuentra una tecnología llamada agrupamiento de píxeles, y es clave para el éxito de una cámara. Sin embargo, no todos los agrupamientos de píxeles son iguales. Samsung utiliza el binning de 4 en 1 píxeles "tetra" en el Galaxy S22 y el binning de 9 en 1 píxeles "nona" en el Galaxy S22 Ultra . ¿Todo esto hace alguna diferencia? Nos dimos cuenta.
Por qué es necesario el agrupamiento de píxeles
¿Qué hace el agrupamiento de píxeles? En resumen, permite que los píxeles adyacentes funcionen como un gran "súper píxel", recopilando más datos para ofrecer fotos más brillantes con colores más precisos y menos ruido. Antes de entrar en los detalles técnicos, es importante entender por qué sucede en primer lugar.
El sensor de la cámara de su teléfono es el componente que recopila y procesa toda la información óptica que le proporciona la lente que se encuentra en el frente. El sensor, a su vez, es esencialmente una placa de píxeles. Millones de ellos, en realidad. Al igual que las células de una planta, los píxeles absorben la luz, que luego se convierte en señal para producir la imagen que vemos en la pantalla de nuestro teléfono .
Pero aquí está la parte rara. Cuanto mayor sea el número de píxeles, mayor será la resolución de la imagen, lo que permite más detalles y nitidez. Sin embargo, a medida que agregamos más píxeles, el tamaño de los sensores también debería aumentar para adaptarse a ellos. Pasar de 10MP a 200MP debería dar como resultado un sensor de cámara 20 veces más grande. Pero debido a que hay un espacio limitado disponible dentro del chasis de un teléfono inteligente para colocar sensores de imagen, ese aumento de tamaño no puede ocurrir.
Para solucionar el problema, se reduce el tamaño de los píxeles, colocando más de estos elementos fotosensibles en la placa del sensor sin aumentar demasiado su tamaño. Sin embargo, cuanto más pequeño se vuelve un píxel, peor absorbe la luz, lo que da como resultado detalles y colores mediocres. Ahí es donde la tecnología de binning de píxeles viene al rescate al crear algorítmicamente píxeles más grandes que son capaces de absorber más luz. Cuando esto sucede, obtienes fotos más atractivas .
Los beneficios del agrupamiento de píxeles son fáciles de ver
Cuando este algoritmo entra en acción, se crea un superpíxel más grande que absorbe más datos de luz. Esto es especialmente importante en entornos con poca luz, donde el sensor de la cámara necesita captar la mayor cantidad de luz posible. En el caso del binning de tetrapíxel en el Galaxy S22, cuando cuatro píxeles vecinos del mismo color se fusionan en uno, su sensibilidad a la luz aumenta cuatro veces.
Como resultado, las fotos agrupadas en píxeles resultan más brillantes, con mayor nitidez y mayor contraste. La imagen de arriba fue capturada con la resolución nativa de 50MP de la cámara principal del Galaxy S22 . Observe el nivel de grano y los bordes borrosos. A continuación, se muestra una toma de 12,5 MP con píxeles agrupados del mismo sujeto capturado por el S22, que ofrece líneas bien definidas y una reproducción del color mucho mejor, con un perfil más brillante alrededor de los bordes.
Pero los beneficios del agrupamiento de píxeles no se limitan a la fotografía con poca luz. De hecho, la tecnología también eleva la salida HDR (alto rango dinámico). Al tomar fotografías de un sujeto o entorno de alto contraste, la tecnología de binning de píxeles nuevamente produce beneficios tangibles.
Cada grupo de píxeles (en función de su color) tiene un nivel diferente de fotosensibilidad y tiempo de exposición, lo que significa que recopilan información de luz de forma segmentada y con mayor precisión. Como resultado, cuando se aplica el procesamiento HDR a los datos ópticos recopilados por cada conjunto de píxeles, las fotos se ven impactantes, con una mayor precisión de color y un rango dinámico mejorado.
Los diferentes enfoques de Samsung para el binning de píxeles
La escala del agrupamiento de píxeles depende del número de píxeles en sí. Por ejemplo, una cámara de 48 MP combina cuatro píxeles en un súper píxel agrandado artificialmente para ofrecer fotos de 12 MP. Es por eso que las marcas lo comercializan como agrupamiento de píxeles 4 en 1. De manera similar, los sensores de cámara con 50 millones o 64 millones de píxeles producen imágenes de 12,5 MP y 16 MP, respectivamente. En la jerga de marketing de Samsung, puede encontrarse con el nombre "Tetracell" para definir este proceso.
A nivel técnico, los píxeles en realidad no se mueven ni se combinan físicamente. En cambio, se realiza a nivel de software utilizando algoritmos remosaicos. La disposición de píxeles individuales sigue siendo el asunto RGB habitual. El trabajo de Tetracell es agrupar píxeles con el mismo filtro de color uno al lado del otro en una matriz de 2 × 2 píxeles y fusionarlos para crear una matriz de píxeles RGB artificial más grande para recolectar más luz. Echa un vistazo a la imagen de arriba para ver cómo resulta.
La cámara de 50MP del Galaxy S22 emplea píxeles de 1 micrón, pero cuando la tecnología de agrupamiento de píxeles entra en acción, fusiona una matriz de 2×2 de píxeles adyacentes de 1 micrón. Esto nos da un súper píxel más grande que mide 2 micrones de ancho. Este es el método tetra. Pero cuando tienes una cámara de 108 MP en un teléfono como el Galaxy S22 Ultra, el tamaño de los píxeles se vuelve aún más pequeño.
En lugar del agrupamiento de píxeles 4 en 1, este sensor de 108MP se basa en lo que Samsung llama tecnología "Nonacell". Combina nueve píxeles vecinos en uno. Esta fusión de una matriz de 3 × 3 píxeles crea un súper píxel más grande que tiene un tamaño de 2,4 micrones. Al hacerlo, la resolución se reduce de los 108 MP nativos a los 12 MP, pero las fotos resultan más brillantes y con mejor precisión de color. Este es el método de binning de píxeles nona.
Como se mencionó anteriormente, los píxeles más pequeños tienen dificultades para recopilar datos de luz, por lo que pierden detalles en las fotos. La imagen de arriba a la izquierda es un segmento de una imagen de 108 MP de resolución completa tomada por el sensor de la cámara principal del Galaxy S22 Ultra, que viene con píxeles más pequeños de 0,8 micras. A la derecha hay un segmento recortado de una toma de 50MPtomada por la cámara principal del Galaxy S22 , que contiene píxeles más grandes de 1 micrón. Debido a los píxeles más grandes, el sensor de la cámara del Galaxy S22 recopila más datos de luz y, como resultado, puede ver más detalles en el brazalete de cuero, con una nitidez mejorada y una exposición mucho mejor.
Sin embargo, cuando el agrupamiento de píxeles entra en acción, el sensor de la cámara del Galaxy S22 Ultra crea un súper píxel más grande de 2,4 micras que recopila más datos de luz que la cámara principal del Galaxy S22, que crea artificialmente un súper píxel más pequeño de 2 micras. Como era de esperar, los resultados se invierten.
Como puede ver en la imagen de arriba, el súper píxel más grande del Galaxy S22 Ultra ofrece una separación de sujetos mejorada con un mayor control sobre la nitidez, más detalles de la superficie y una mejor precisión del color. Pero el agrupamiento de píxeles no se trata únicamente de resaltar los detalles con poca luz. También juega un papel muy importante en la reproducción de colores, la gestión del rango dinámico y otros parámetros cruciales.
En la imagen de arriba a la izquierda, el Galaxy S22 hace un trabajo mucho mejor en la exposición del sujeto, la estimación de la profundidad y la reproducción del color en una toma de 50 MP de resolución completa, en comparación con la toma de 108 MP de la misma escena del Galaxy S22 Ultra. Los píxeles más pequeños de la cámara principal del Galaxy S22 Ultra dan como resultado colores desteñidos en los edificios y un perfil general menos impactante.
Al igual que en el escenario de poca luz, el agrupamiento de píxeles nuevamente resalta la diferencia y cambia los resultados. Gracias a los superpíxeles más grandes creados por el sensor de la cámara del Galaxy S22 Ultra, la imagen de arriba a la derecha captura las ranuras de los ladrillos con mayor precisión en la imagen y los colores resultaron más cercanos a la realidad que en la imagen tomada por el Galaxy S22 estándar. Sin embargo, vale la pena señalar aquí que la agrupación de píxeles no es el único factor para decidir la calidad de la imagen. Mucho depende de la marca del sensor , los algoritmos subyacentes y la apertura, entre otros factores.
El futuro del agrupamiento de píxeles en los teléfonos inteligentes
Sin el final de las guerras de píxeles a la vista, la próxima evolución son los sensores de cámara de 200MP. De hecho, se rumorea que Motorola lanzará el primer teléfono con un hardware de imagen tan poderoso. En este caso, los algoritmos remosaicos combinarán no menos de 16 píxeles en una gran unidad. Tomemos, por ejemplo, el sensor ISOCELL HP-1 de 200MP de Samsung, que presenta una nueva forma híbrida de binning de píxeles.
Dependiendo de la situación de iluminación, realiza un proceso híbrido de agrupamiento de píxeles de 4 × 4 que ocurre en dos etapas. En primer lugar, el sensor realiza un binning 4 en 1 que implica una matriz de 2×2 de píxeles de 0,64 micras. Esto crea un súper píxel más grande que mide 1,28 micras y produce fotos con una resolución de 50 megapíxeles. A continuación, el sensor realiza otra ronda de binning 4 en 1 que involucra una matriz de 2×2 de píxeles de 1,28 micras, creando un súper píxel aún más grande que mide 2,56 micras. Al final de este proceso, la resolución final de la imagen se reduce a unos manejables 12,5 megapíxeles.
Ahí radica por qué el agrupamiento de píxeles es tan necesario. A medida que los sensores de las cámaras de los teléfonos inteligentes obtienen más y más píxeles, la necesidad de un binning de píxeles de calidad se vuelve aún más importante. Y es una tecnología que está en constante evolución. Ya sea tetra, nona o el binning de píxeles híbrido mencionado anteriormente, las empresas aún están averiguando qué métodos funcionan mejor para diferentes cámaras.