Tetracell, Quad Bayer: что за технологии, для чего нужны, плюсы и минусы

Содержание:

1. Как работали камеры предыдущего поколения
2. Что изменилось в нынешнем
3. Плюсы и минусы
4. В заключение

С появлением в смартфонах новых камер высокого разрешения (от 48 МП и выше) в спецификациях то и дело мелькают технологии под названием Tetracell и Quad Bayer.

А еще злые языки утверждают специалисты разъясняют, что на самом деле такие камеры не делают никаких 48 МП снимков, а только вчетверо меньшего разрешения.

Они абсолютно правы. И казус этот связан как раз с вышеназванными технологиями. Попробуем разобраться, из-за чего так происходит.

Как работали камеры предыдущего поколения

Чтобы сенсор объектива смог «различить» цвет, используют так называемый фильтр Байера. Группу рядом находящихся фотодиодов, регистрирующих световой поток, накрывают решеткой, состоящей из светофильтров, пропускающих волны только одного из трех основных цветов: красного, зеленого и синего.

Один элемент такой решетки состоит из 16 субпикселей, среди которых четыре красных, четыре синих и восемь зеленых. Или, как называют такую схему, GR-GB.

Почему зеленых вдвое больше? Это связано с тем, что человеческое зрение воспринимает волны разной длины нелинейно, и как раз на зеленый участок спектра приходится максимум.


Соответственно, камера смартфона должна «видеть» точно так же, чтобы полученные снимки воспринимались естественно.

Для получения финального изображения производится т.н. дебайеризация, или, как еще ее называют, демозаика. При помощи специальных алгоритмов смартфон «уточняет» оттенок каждого пикселя, используя этого цветовую информацию с его «соседей».

Именно этот процесс становится камнем преткновения для производителей-ноунеймов, ведь чтобы добиться качественной съемки, требуется не только хороший сенсор (хотя и это немаловажно), а, в первую очередь, грамотный софт, разработка которого, в свою очередь, требует серьезных специалистов и немалых вложений.

Что изменилось в нынешнем

Очевидно, что анализ изображения будет тем более качественным, чем больше данных получит система. Соответственно, для этого требуется повысить разрешение.

В отношении фотодиодной матрицы особых проблем нет, если не считать того, что при этом падает светочувствительность каждого отдельно взятого элемента. Почему? Да в силу квадратичного уменьшения площади, на которую попадает свет.

А вот с байеровской решеткой такой номер не проходит. Структура ее достаточно сложна – достаточно сказать, что каждый ее элемент обладает собственной линзой!


Поэтому было принято компромиссное решение – увеличивать только разрешение матрицы, а количество фильтров на единицу площади оставить неизменным.

Именно так и работает технология Tetracell, созданная и запатентованная Samsung. А также Quad Bayer, которая, в свою очередь, принадлежит уже Sony.

Т.е., каждый из двух основных поставщиков наиболее качественных сенсоров для камер смартфонов просто застолбил для себя критически важный принцип под фирменным названием.

Таким образом, каждый элемент решетки Байера, в полном соответствии с названием (хоть одним, хоть другим) накрывает собой четыре пикселя, каждый из которых передает информацию программному обеспечению камеры.

Очевидно, что реальное разрешение полученного таким образом фото в четыре раза меньше заявленного разрешения сенсора, о чем и говорилось выше.

Т.е., 48 МП камера делает 12 МП снимки, 64 МП – 16 МП, 108 МП – соответственно 27 МП, и так далее по восходящей.

Плюсы и минусы

К преимуществам Tetracell и ее японского аналога относятся:

• Более дешевый процесс производства сенсоров, позволяющий использовать их даже в бюджетных моделях смартфонов.
  
• Более равномерная яркость полученных фото за счет увеличения детализации.
  
• При съемке в условиях плохой освещенности появляется возможность комбинировать пиксели, получая, таким образом, более высокую светочувствительность.
  
  
  Читайте также: Чехол-аккумулятор для смартфона — что это такое и как работает?
• Снижение уровня шума за счет устранения артефактов при сравнении данных с соседних фотодиодов.
  
• Возможность использования т.н. «однокадрового HDR», при котором расположенные рядом элементы работают в разных режимах одновременно и отменяют необходимость в серии снимков.
  

Недостатки у технологии тоже имеются:

• Высокая нагрузка на чипсет за счет повышения объема обрабатываемых данных. Как дополнительные минусы – повышение расхода заряда батареи и перегрев.
  
  
  Читайте также: Преобразование текста в речь (TTS): особенности, область применения.
• Повышенный расход памяти из-за увеличенного разрешения полученного фото.
  
• Появляются специфические артефакты изображения.
  

В заключение

Несмотря на вышеуказанные минусы, технологии объединения пикселей не только прижились, но и получают дополнительное развитие. Например, у той же Samsung в флагманских смартфонах серии Galaxy S11 появилась технология под названием Nonacell.

То же самое по сути своей, но вместо четырех пикселей под одним фильтром оказывается уже девять.

Очевидно, что какого-то качественного изменения таким образом не достигается, но даже количественное – это тоже неплохо, не так ли?