С развитием технологий и возможностей смартфонов, камеры стали одной из самых важных составляющих этих устройств. Сегодня большинство моделей смартфонов оснащены камерами высокого качества, которые могут сделать превосходные снимки и видео.
Однако, чтобы смартфон мог получить качественное изображение, необходимо иметь качественную камеру. Здесь важную роль играют матрицы камеры, которые состоят из множества мегапикселей. При получении изображения каждый пиксель матрицы фиксирует определенный участок сцены и преобразует его в числовое значение.
Традиционно матрицы используют два разных типа технологий — Bayer и Tetracell. Технология Bayer основана на применении фильтров, разделяющих свет на красный, зеленый и синий цвета. В этом случае каждый пиксель матрицы получает информацию только об одном из трех цветов (RGB), а затем путем обработки этих пикселей возникает цветная картинка, какую мы видим на экране смартфона.
Однако с появлением технологии Tetracell все изменилось. В отличие от Bayer-матрицы, Tetracell-матрица может получать информацию о каждом цвете, находящемся в пределах пикселя, исходя из этого, Tetracell-матрица собирает и обрабатывает данные светового потока.
Камеры смартфонов с матрицами Sony и Samsung: рассмотрим Tetracell и Quad Bayer
Обычная пиксельная матрица состоит из отдельных фотодиодов, которые собирают световой поток. Каждый фотодиод способен изобразить только один цвет – красный, зеленый или синий. В данном случае мы смотрим на матрицу, у которой фильтры расположены в шахматном порядке: сначала зеленый, потом красный, затем синий и снова зеленый. Такая матрица называется байеровской, и она используется в большинстве смартфонов.
| зеленый | красный | |
| синий | зеленый |
Требуется объектив с синей фильтрацией больше света, так как глазу требуется больше информации о синем цвете, чтобы получить качественную картинку. Вся проблема с фильтрами заключается в том, что каждый фотодиод имеет один фильтр. Это значит, что красный фильтр пропускает только красный свет, зеленый – только зеленый, а синий – только синий.
На момент появления камер с двумя фотодиодами проблема снялась, и смартфоны начали работать с матрицами таким образом, что каждый фотодиод считывался не по одному цвету, а по всему цветовому спектру. Этот метод получения фотографий называется Tetracell-матрица. В этом случае каждый фотодиод объединяется с тремя другими, путем сложения цветовых каналов: синего, зеленого и красного.
Сама матрица при этом делится на 4 части, и каждый цвет взятый из фотодиодов слишком грубый, чтобы точно передать цвет, но при их сложении получается цвет, близкий к исходному. В этом и еще одна проблема, что все фильтры суммируются, и мы не можем легко понять, сколько точек есть в каждом из цветов.
Quad Bayer работает более умно, чем Tetracell. В этом случае каждый пиксель делится на 4 мелких фотодиода. Каждый пиксель в составе матрицы показывает целых четыре значения – красный, зеленый, зеленый и голубой. Фотодиоды могут быть разных размеров, но объектив всегда взят, будто бы макросъемка, и фотоаппарат работает на одной точке фотографии.
Ну а если сравнивать разрешение, то у Quad Bayer на 1/4 меньше фотодиодов, но они у самого большого края фотоаппарата и он подает так много света, что глаз просто ослеп и не может ему поверить. Поэтому можно сказать, что фотодиоды здесь больше, они работают лучше и объяснить это числом трудно. У смартфона 40 мегапикселей, и каждый пиксель можно считать фотодиодом, которые сливаются как в Tetracell. Но здесь размер точки составляет всего 0,8 микрона.
Итак, теперь вы знаете, что такое Tetracell и Quad Bayer и как они работают в камерах смартфонов. Выбор между ними в основном зависит от предпочтений производителей устройств и требований пользователей к фотографиям. Пока что Quad Bayer является более популярной технологией, но Tetracell также имеет свои преимущества в определенных условиях съемки.
Tetracell
Матрица Tetracell – это числовое преобразование и фильтрация цветных пикселей. На самом нижнем уровне матрица делится на зоны, каждая из которых содержит по четыре пикселя: зеленый, два красных и один синий. Пиксели собирают свет и цвета от объектов, изображаемых объективом, а затем результат преобразуется в RGBG, где G – зеленый, а другие буквы соответствуют цветам, обозначаемым каждым отдельным пикселем.
В простых фотоаппаратах и смартфонах просто сортировался каждый пятый или четвертый пиксель, соответствующий реальному изображению. Это обеспечивало получение изображений с меньшим разрешением, чем у полноформатных фотоаппаратов. Однако технологии Tetracell более совершенны.
Различные цвета получаются благодаря работе фотодиодов на матрице. В технологиях Tetracell RGBG-матрица разделяется на четыре одинаковых элемента. По сути, получаются четыре параллельные RGBG-матрицы поверх друг друга. При этом красный и синий пиксели, а также первый и третий зеленые пиксели собираются в отдельные группы. А зеленый пиксель, расположенный в каждой группе, играет особую роль. Он по своему размеру в два раза больше, чем в обычной матрице, также у него больше фотодиодов.
Используя фильтры и шаблоны пикселей, матрицы Sony и Samsung воспроизводят различные цвета. Технология Tetracell позволяет изображать одновременно светлые и темные участки снимка. При этом фотон, попавший на определенную зону, делает здесь вид, будто он создан парой пикселей, которые были присутствовать в стандартном RGBG-секторе. В итоге получаем реальные цвета на фотографиях.
На данный момент технология Tetracell широко используется в смартфонах, особенно в их камерах. При этом имеется весьма примечательная особенность – Tetracell-матрица значительно увеличивает световой поток каждым фотодиодом, равный нулю. Это делает возможным получение снимков с хорошим освещением в темных условиях.
Что такое Tetracell?
Каждый такой Tetracell-пиксель включает в себя четыре обычных пикселя. При этом, каждый из четырех пикселей сфокусирован на разных цветах – красном, зеленом, синем и желтом. Прикосновение света к пикселю активирует фотодиоды, которые собирают свет и превращают его в электрический сигнал.
Далее этот сигнал обрабатывается соответствующими алгоритмами и преобразуется в цифровую картинку. Таким образом, каждый Tetracell-пиксель получает информацию от четырех соседних пикселей, что позволяет ему собрать больше данных о световом потоке и создать более детализированное изображение.
Сравнительно с другими технологиями, такими как dual pixel и Quad Bayer, Tetracell-матрица позволяет смартфонам получить картинку с большим размером пикселя и разрешением. Благодаря такому увеличению размера пикселя, Tetracell-матрица может собирать больше света и, как результат, создавать более качественные фотографии в условиях недостаточного освещения.
Шаблон Tetracell-матрицы включает в себя пиксельную структуру, в которой зеленый пиксель занимает самое большое место, поскольку глаз человека имеет наибольшую чувствительность к зеленому цвету. Поэтому каждый пиксель основан на зеленом цвете. Однако рядом находятся также фильтры для синего и красного цвета, чтобы обеспечить полноценное цветное изображение.
В то же время, каждый Tetracell-пиксель работает как отдельный фотодиод, который способен получать свет от всех четырех пикселей в нем. Это означает, что Tetracell-матрица может изобразить цвета красного, зеленого и синего из всех точек фотодиодов. Таким образом, Tetracell-матрица позволяет смартфонам создавать фотографии с большей точностью и более яркими цветами.
Преимущества Tetracell
Технология Tetracell, использованная в матрицах камер смартфонов, собирает больше света пиксельными фотодиодами. В фотографиях получается качественная картинка, будто она снята фотоаппаратом с большим числом мегапикселей.
В Tetracell-матрицах фотодиоды разделяются на четыре группы, каждая из которых работает с определенным цветом. Всего здесь используются четыре цвета: синий, зеленый, красный и белый. Такая матрица позволяет камере объективно изобразить все цвета и получить фотографии высокого разрешения.
Однако, самое интересное в Tetracell заключается в использовании фильтров. В камерах с такой технологией фильтры не просто разделены на зеленые и красные точки, а имеют особый шаблон, исключающий возникновение ложных цветов. Объекты, которые находятся в тени или плохо освещены, снимаются с помощью двух пикселей Tetracell, что повышает световой диапазон снимков и улучшает точность передачи цвета.
Преимущества Tetracell очевидны. Благодаря этой технологии смартфоны с камерами на базе матриц Sony и Samsung способны работать в условиях недостаточного освещения, обеспечивая при этом качественные фотографии.
| Tetracell-матрицы | Байеровские матрицы | |
|---|---|---|
| Количество пикселей | Очень малое число точек | Обычно около 4 млн пикселей |
| Фильтры | Четыре цвета: синий, зеленый, красный, белый | Три цвета: синий, зеленый, красный |
| Работа при недостаточном освещении | Улучшенный световой диапазон | Качество фотографий снижается |
| Точность передачи цвета | Очень высокая | Ложные цвета могут возникать |
Quad Bayer
Квадратная матрица Quad Bayer состоит из четырех смежных пикселей, каждый из которых имеет свою собственную фотодиодную ячейку. В отличие от традиционных матриц Байера, в которых каждый пиксель соответствует только одному цвету (красному, зеленому или синему), Quad Bayer объединяет в себе два соседних пикселя зеленого и два пикселя красного или синего цвета, создавая «композитный» пиксель, который называется Tetracell.
В первом режиме работы — Quad Bayer, каждый Tetracell-пиксель работает как единая ячейка, позволяя собирать больше света и улучшать чувствительность камеры к слабому освещению. В результате можно получать более яркие и детализированные фотографии даже при недостаточной освещенности.
Во втором режиме работы — Bayer, Tetracell-пиксели разделяются на четыре отдельных фотодиода, каждый из которых отвечает за сбор света только одного цвета (красного, синего или зеленого). Это позволяет использовать все Tetracell-пиксели для получения более высокого разрешения и детализации фотографий. Каждый Quad Bayer пиксель на фотографии будет состоять из 4 пикселей разных цветов, при этом 2 пикселя будут с тем же цветом. То есть примерно 25% пиксей на фотографии будут одного цвета.
Используя технологию Quad Bayer, камеры смартфонов могут изобразить больше предметов и получить более реалистичный результат в условиях недостаточного освещения. Это позволяет смартфонам с Quad Bayer камерами снимать качественные фотографии даже при слабом освещении и снижает шумы на фотографиях.
Что такое Quad Bayer?
В смартфонах с камерами Sony и Samsung используются матрицы с технологией Quad Bayer. Данная технология позволяет улучшить качество фотографий, особенно при низком освещении.
Итак, что же такое Quad Bayer? Quad означает четыре, а Bayer – это фильтр для цветового кодирования изображения. Фотоматрицы в смартфонах обычно имеют два цветных фильтра – зеленый и красный. Однако, в Quad Bayer каждый пиксель обладает всеми цветами – красным, зеленым и синим.
Как это работает? В каждой ячейке матрицы разделены четыре фотодиода, каждый из которых получает свет разных цветов – красный, синий, зеленый и зеленый. Затем эти данные объединяются в один пиксель для создания качественной картинки.
В результатах такой камеры детализация изображения получается больше за счет более высокой четкости в цветовом разрешении и большим числовым значением мегапикселей. Такие камеры достигают большего количества пикселей для каждой части цвета и изображения в целом становится более насыщенным и ярким.
Quad Bayer является одним из наиболее популярных способов получения изображения на смартфонах и позволяет сделать фотографии с максимальным разрешением и качеством. Благодаря этой технологии снимки в условиях низкого освещения выглядят яркими и четкими.
| RGBG шаблон | Каждый пиксель фотодиодов разделяется на 4 фотодиода (результат Quad Bayer) |
|---|---|
| Красный | Красный (R) |
| Зеленый | Зеленый (G) |
| Синий | Зеленый (G) |
| Зеленый | Синий (B) |
Таким образом, фотодиоды Quad Bayer работают так, будто они состоят из группы фотодиодов, которые имеют цветовой фильтр. В итоге, каждым пикселем снимка можно изобразить образ во всех цветах – красном, зеленом и синем.
