Samsung представил новый 50-мегапиксельный фотосенсор для мобильных устройств

Samsung представил новый 50-Мп датчик изображения ISOCELL GN2 с размером каждого пикселя 1,4 мкм. 1/1,12-дюймовый фотосенсор позволяет делать снимки с разрешением до 100Мп путём объединения кадров, созданных в 3-х отдельных слоях по 50Мп в зелёном, синем и красном цветах. Также за счёт объединения соседних пикселей можно получать изображения высокого качества в условиях низкой освещённости, используя увеличенные до 2,8 мкм пиксели.

ISOCELL GN2 — первый датчик изображения Samsung, предлагающий возможности автофокусировки с определением фазы, что значительно улучшает качество работы камеры в условиях низкого освещения. Новый сенсор обеспечивает снижение энергопотребления на 24% по сравнению с режимом HDR, реализованном в датчике предыдущего поколения. ISOCELL GN2 позволяет снимать Full HD видео со скоростью 480 кадров в секунду или 4К-видео со скоростью 120 кадров в секунду. Датчик уже запущен в серийное производство, и в скором времени его можно будет увидеть в новых моделях смартфонов Samsung и других производителей.

Samsung Introduces 1.4μm 50Mp ISOCELL GN2 with Faster and More True-to-Life Auto-Focusing

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, introduced Samsung ISOCELL GN2, a new 50-megapixel (Mp) image sensor with large 1.4-micrometer (μm)-sized pixels. With enhancements to its predecessor, the ISOCELL GN1, the GN2 offers up to 100Mp imaging, improved auto-focusing through Dual Pixel Pro technology, powerful staggered HDR, and vivid results through Smart ISO Pro, regardless of the lighting environment.

“ISOCELL image sensors and its technologies have made vast improvements to deliver the quality and performance one would expect from top-tier prograde cameras,” said Duckhyun Chang, executive vice president of sensor business at Samsung Electronics. “Our new ISOCELL GN2 features Dual Pixel Pro, an innovative all-direction auto-focusing solution that elevates the agility to capture moments as they unfold. Adding on Smart ISO Pro and a variety of advanced pixel technologies, pictures from GN2 are more true-to-life than ever.”

The 1/1.12-inch ISOCELL GN2 is a highly versatile image sensor when it comes to image resolutions. With 50 million 1.4μm-sized pixels on hand, the GN2 offers exceptionally detailed photographs in regular settings. In low-lit environments such as indoors, the sensor can simulate a larger 2.8μm-pixel with four-pixel-binning technology to absorb more light, delivering brighter and sharper images.

For those who appreciate more detail in photographs or are prone to post-processing such as image cropping, the GN2 offers an option to take pictures in 100Mp resolutions. In 100Mp mode, the GN2 meticulously re-arranges the color pixels using an intelligent re-mosaic algorithm, creating three individual layers of 50Mp frames in green, red and blue. These frames are then up-scaled and merged to produce a single ultra-high 100Mp resolution photograph.

The ISOCELL GN2 is Samsung’s first image sensor to offer Dual Pixel Pro, the company’s most advanced phase-detection auto-focus solution yet. By employing two photodiodes within every pixel of the image sensor, Dual Pixel Pro makes use of one hundred million phase detecting agents for ultra-fast auto-focusing. In addition, the solution also offers all-direction focusing by splitting the pixels not only vertically, as with Dual Pixel, but also diagonally. This diagonal cut allows the focusing agents to better recognize the top and bottom of the frame, allowing the sensor to get in focus quickly even when there are no pattern changes in a horizontal direction. Low-light focusing and tracking of moving objects are improved as well, as every pixel of the sensor works as focusing agents.

For taking pictures in mixed-light environments, such as sunsets or indoors with daylight coming through a window, the GN2 increases its dynamic range with a staggered-HDR feature, a time-multiplexed HDR technology that uses rolling shutters over the same pixel arrays to capture multiple frames in short, middle, and long exposures. By maximizing the dynamic range, staggered-HDR ensures rich detail and vivid color in highlights and dark shadows within the scene, making it an ideal solution for shooting high-contrast sights. Staggered-HDR is able to reduce the energy consumption of a sensor by up to 24-percent when compared to the predecessor’s real-time HDR mode, contributing to improved energy efficiency of the overall system.

The GN2 also comes with Smart ISO and Smart ISO Pro. Smart ISO intelligently sets the sensor’s conversion gain, allowing the picture to be taken using an optimal ISO; low ISO for brighter outdoors or high for dimmer indoors. Unlike Smart ISO, which uses readouts from a single ISO per picture, Smart ISO Pro, which uses an intra-scene dual conversion gain (iDCG) solution, takes readouts from both high and low ISO to instantly create high dynamic range images with less motion-artifacts. In addition, in extreme low-light, Smart ISO Pro quickly takes and processes multiple frames in high ISO, raising the light sensitivity close to one-million ISOs and taking mobile night photography to greater heights.

Camera experiences can be more fun and creative with the GN2, where precious moments can be captured more dramatically and everyday events can be turned into short videos. The GN2 supports full-HD videos at 480 frames-per-second (fps) or 4K at 120fps, enabling wider possibilities for mobile video-shooting.

Samsung ISOCELL GN2 is currently in mass production.

Dual Pixel Pro: Improved Autofocus to Allow you to Capture Every Precious Moment

Whether you’re trying to photograph rapidly occurring action or just a happy moment with friends, there are few camera features that impact both the user experience and final results as much as autofocus. A pillar of mobile photography technology, autofocus ensures that you can capture the moment just as it happened and produce crisp, shareable images.

To make sure that you never miss a moment, Samsung has further improved its autofocus technology with an entirely new system that delivers tack-sharp images in every snap. This system is called Dual Pixel Pro.

What is Phase Detection Autofocus?

To understand how Dual Pixel Pro works, it is important to first understand its foundational technology, Phase Detection Autofocus (PDAF).

Just like humans use their two eyes to focus, PDAF works by comparing the phase differences in images generated by left-looking and right-looking pixels, which allows the camera to calculate the focus distance, or the place where the two phases align.

Conventional phase detection systems use special, dedicated autofocus pixels embedded throughout the sensor, typically making up just a small portion of the total pixels. To create the left-looking and right-looking images for comparison, half of each pixel is blocked with metal so that they pick up light from just one side of the lens. Using a larger number of these dedicated autofocus pixels can make phase detection faster, but also can reduce the amount of light captured, resulting in loss of image quality. That is where Dual Pixel technology takes autofocus to the next level.

Leveraging Every Pixel with Dual Pixel Autofocus

With Samsung’s Dual Pixel technology, every pixel on the sensor is used for phase detection, while simultaneously receiving color information, greatly improving both the speed and accuracy of autofocus compared to conventional systems.

Each pixel on a Dual Pixel sensor contains two photodiodes, one left-looking, one right-looking. When capturing a scene, the phases from each pair of photodiodes are compared to achieve autofocus in just milliseconds. Since every pixel in the sensor is being used for both autofocus and color values, the sensor can achieve snappy autofocus without losing image quality.

Dual Pixel Pro Delivers Next-Gen Autofocus

Dual Pixel Pro takes autofocus to a new level. It uses green pixels that divide photodiodes with a diagonal structure. These diagonally-split pixels compare the phase differences between the top and bottom of the pixel in addition to phase differences in the left and right sides.

As a result, Dual Pixel Pro delivers fast and accurate autofocus even under difficult conditions, such as low-lighting or fast-moving subjects. It also addresses certain limitations of Dual Pixel technology, which struggles to differentiate between the left and right sides of patterns such as parallel horizontal stripes. The addition of top and bottom phase detection means your camera can better distinguish these patterns, making it capable of quickly grabbing focus even when your subject is wearing a patterned shirt with horizontal lines.

From the glance of a loved-one, to an awe-inspiring firework display, our most precious memories are often fleeting. ISOCELL image sensors armed with the Dual Pixel Pro autofocus system ensure your favorite moments will never pass you by again.

Как с помощью Samsung Smart-ISO Pro удаётся получить реалистичные HDR изображения

Запечатлеть с помощью смартфонов потрясающие виды и пейзажи, с которыми мы каждый день сталкиваемся, порой не так просто. Изображения могут отличаться от того, что мы видим собственными глазами: затенённые участки получаются слишком тёмными, небо становится слишком ярким, или наоборот, тусклым, а мелкие детали могут становиться нечёткими и теряться на фоне общей картины.

Динамический диапазон, который определяет самые яркие и тёмные части кадра, является ключом к созданию красочных изображений на вашем смартфоне. Однако даже самые лучшие доступные сегодня цифровые камеры не могут соответствовать динамическому диапазону человеческого глаза.

Чтобы максимально увеличить этот параметр в камерах смартфонов, инженеры Samsung разработали инновационное решение с расширенным динамическим диапазоном (HDR) для мобильных датчиков изображения – Smart-ISO Pro.

Как датчики изображения улавливают свет

Чтобы понять, как Smart-ISO Pro создаёт яркие динамические изображения, важно разобраться, каким образом датчики изображения улавливают свет и как это работает на практике.

В цифровой фотографии коэффициент преобразования определяет светочувствительность датчика изображения и используется для преобразования света в напряжение. При съёмке в условиях низкой освещённости детали в тёмных областях могут быть потеряны, если коэффициент преобразования слишком низкий. Напротив, датчик изображения может быть не в состоянии сохранить достаточную информацию о цвете, если коэффициент преобразования в более яркой среде слишком высок.

Большинство мобильных датчиков изображения имеют фиксированный коэффициент преобразования. Это усложняет смартфонам съёмку высококачественных фотографий в различных условиях освещения. В этом случае проблема может стать ещё более заметной в условиях смешанного освещения с экстремальными расхождениями, – например, портреты с задней подсветкой.

Профессиональная фотография стала ближе

Чтобы камеры смартфонов могли передавать чёткие изображения даже в различных условиях освещения, Samsung разработал технологию Smart-ISO для своих датчиков изображения. Фотосенсоры в этом случае получают два уровня усиления преобразования и режимы высокого и низкого ISO, что позволяет камере выбирать оптимальные настройки в зависимости от интенсивности освещения.

Если оно недостаточно, режим высокого ISO преобразует свет в напряжение с более высоким коэффициентом, чтобы наиболее полно передать детализацию в тени при одновременном снижении шума. Режим низкого ISO также максимизирует ёмкость каждого отдельного пикселя, чтобы предотвратить перенасыщение и улучшить цветопередачу в более ярких частях кадра.

После разработки Smart-ISO инженеры Samsung начали изучать способы объединения двух уровней усиления преобразования в одном датчике изображения для улучшения динамического диапазона. Результатом стал Smart-ISO Pro, позволяющий датчику изображения делать одно HDR-фото с преимуществами режимов высокого и низкого ISO.

Когда камера смартфона делает снимок, Smart-ISO Pro сначала преобразует информацию об освещении сцены в сигнал напряжения в режимах высокого и низкого ISO соответственно. Затем искусственный интеллект объединяет результаты работы двух режимов вместе, чтобы создать изображение с высоким динамическим диапазоном. Это позволяет фотосенсору выявлять детализацию более тёмных областей, сохранять естественный цвет светлых областей и, в конечном итоге, создавать реалистичные изображения.

Буйство красок

Сила технологии Smart-ISO Pro выходит за рамки её способности точно захватывать контрастные светлые и затемнённые области. Благодаря поддержке 12-битной глубины цвета технология также обеспечивает беспрецедентную точность цветопередачи. Пиксели в датчиках изображения записывают информацию о цвете в виде двоичного цифрового кода (битов). Чем больше бит на пиксель, тем больше цветов может зафиксировать датчик.

Объединив информацию из двух 10-битных изображений вместе, Smart-ISO Pro может передать более 687 миллиардов цветов, что в 10 раз больше, чем одно 10-битное изображение. При съёмке в профессиональном режиме 12-битные HDR-изображения могут быть сохранены в формате RAW, что даёт пользователям больше возможностей при настройке экспозиции, баланса белого, цвета и других параметров в профессиональных фоторедакторах.

Интеграция Smart-ISO Pro в датчики изображения ISOCELL от Samsung – это ещё один способ предоставить пользователям профессиональные решения для мобильной фотографии.

Painting With Light: How Smart-ISO Pro Captures Lifelike HDR Images

Taking a picture of the stunning landscapes and vistas we encounter in daily life using our smartphones can bring about challenges. Sometimes, the images can differ from what we see with our own eyes: shadowed areas come out too dark, the sky becomes overexposed, and subtle details essential to the view can become obscured.

Dynamic range, which refers to the brightest and darkest parts of a scene, is key to creating vibrant images with your smartphone. However, even the best digital cameras available today are unable to match the dynamic range of the human eye.

To maximize the dynamic range on smartphone cameras, Samsung engineers developed an innovative High Dynamic Range (HDR) solution for mobile image sensors – the Smart-ISO Pro.

How Image Sensors Capture Light

To understand how Smart-ISO Pro creates dynamic and vivid images, it is key to first understand how image sensors capture light and how sensor’s light sensitivity works.

In digital photography, the conversion gain determines the light sensitivity of the image sensor and is utilized to convert light into voltage. When shooting in low-light environments, details in dark areas can be lost if the conversion gain is too low. By contrast, the image sensor may not be able to retain sufficient color information if the conversion gain is too high in brighter environments.

Most mobile image sensors have a fixed conversion gain. This makes it challenging for smartphones to consistently capture high-quality photos across different lighting environments. The problem can then become even more pronounced in mixed lighting environments with extreme lighting discrepancies, such as backlit portraits.

Pro-Grade Photography, Made Simple

To ensure smartphone cameras can deliver clear images even in diverse lighting situations, Samsung developed Smart-ISO technology for its image sensors. This solution equips image sensors with two levels of conversion gain, high and low ISO mode, allowing the camera to select the optimal settings depending on the environment.

When the lighting is low, high ISO mode converts light to voltage with higher conversion gain to express adequate detailing in shadow while reducing noise in the image. Low ISO mode also maximizes the capacity of each individual pixel to prevent oversaturation and to enhance color reproduction in brighter parts of the shot.

Following the development of Smart-ISO, engineers at Samsung began exploring ways to combine two levels of conversion gain into a single image sensor in order to improve the dynamic range. The result is Smart-ISO Pro, an HDR solution that enables the image sensor to capture a single HDR photo with the benefits of both high and low ISO modes.

When the smartphone camera takes a photo, Smart-ISO Pro first converts the light information of the scene into the voltage signal in both high and low ISO modes respectively. Next, the technology intelligently combines the outcome of the two modes together to create a final image with high dynamic range. This enables the image sensor to bring out the detailing of darker areas, retain the natural color of highlight areas, and ultimately produce images that are true-to-life.

Bursting With Color

The power of Smart-ISO Pro technology goes beyond its ability to precisely capture contrasting light and shadowed areas. With 12-bit color depth support, the technology also delivers unparalleled accuracy in color reproduction. Pixels in image sensors record color information through binary digits, also known as bits. The more bits per pixel, the more colors the sensor can produce.

By combining the information from two 10-bit images together, Smart-ISO Pro can express over 687 billion colors, which is 10 times more than a single 10-bit image. When shooting a smartphone’s pro mode, 12-bit HDR images can be saved in RAW format, giving users greater flexibility when it comes to adjusting exposure, white balance, color and more with less concessions.

The integration of Smart-ISO Pro into Samsung’s ISOCELL image sensors is just another way the company is constantly endeavoring to provide users with pro-grade mobile photography solutions.