Samsung раскрывает секреты технологии новейшего универсального датчика изображения ISOCELL GN1

Камеры смартфонов сегодня достигли того уровня, когда c их помощью можно делать фотографии профессионального качества – например, снимать HDR-пейзажи или портреты даже при слабом освещении. В современных мобильных устройствах используется сразу несколько объективов, оснащённых передовыми технологиями, работа которых контролируется искусственным интеллектом.
Новейший датчик изображения ISOCELL GN1 представляет собой мощный 50-мегапиксельный сенсор с размером пикселя 1,2 микрометра. Это первый сенсор от Samsung, в котором реализованы технологии Tetracell и Dual Pixel. Он создан для того, чтобы пользователи могли получить изображения практически профессионального качества в любых условиях благодаря сверхбыстрой автофокусировке, сравнимой с той, что используется в цифровых зеркальных камерах.
На видео показано, как матрица ISOCELL GN1 позволяет снимать на смартфон в превосходном качестве за счёт быстрой автофокусировки, детализации с высоким разрешением и сочной цветопередачи – даже в условиях низкой освещённости.
Скорость фокусировки камеры на объекте во многом определяет впечатления от съёмки. Не важно, фотографируете ли вы своего домашнего любимца, или делаете групповой снимок, быстрый автофокус поможет не упустить драгоценный момент. Для этого в сенсоре ISOCELL GN1 используется технология Dual Pixel со 100 миллионами фазовых детекторов (phase detection focus units).
Каждый пиксель в ISOCELL GN1 состоит из двух фотодиодов, принимающих световые лучи от микролинзы, размещённой поверх пикселя. Затем, в процессе автофокусировки с детекцией разницы фаз, создаётся две «копии» изображения от падающего света, по одной на каждом фотодиоде, которые затем оцениваются датчиком – аналогично тому, как устроен человеческий глаз. После этого осуществляется настройка объектива, пока два изображения не станут идентичными. Это указывает на то, что объект находится в идеальном фокусе в поле зрения камеры.
Автофокус с детекцией разницы фаз работает намного быстрее, чем традиционные системы, которые анализируют контрастность контуров объектов на изображении и включают привод фокусировки до тех пор, пока этот контраст не станет самым резким. Однако скорость процесса зависит от количества установленных в датчике пикселей с фазовыми детекторами. Во многих смартфонах число пикселей с поддержкой определения фазы составляет всего 5-10% от общего количества, но это не относится к ISOCELL GN1. Благодаря технологии Dual Pixel в сенсорах ISOCELL GN1 используется по два фотодиода на каждый пиксель, что позволяет ускорить процесс автофокусировки и повысить его точность.

Увеличение размеров пикселей для максимально чётких фотографий

Пиксели захватывают свет и превращают его в данные. В разных датчиках изображения размер пикселей может быть разным, и от этого зависит разрешение сенсора. Датчики с пикселями меньшего размера позволяют получать изображения со сверхвысоким разрешением с чёткой детализацией, в то время как более крупные пиксели получают больше света и обеспечивают возможность делать качественные снимки в условиях низкой освещённости.
Стремясь обеспечить более широкий выбор размеров пикселей – от больших до мелких, – Samsung разработал целый ряд передовых технологий для повышения детализации и светочувствительности. В ISOCELL GN1 используются пиксели размером 1,2 мкм, что почти вдвое больше маленьких пикселей размером 0,8 мкм, которые установлены на других датчиках с высоким разрешением. Кроме того, в датчике используется инновационная технология изоляции пикселей Samsung ISOCELL Plus, которая использует физический барьер для изоляции пикселей, что позволяет микролинзе собирать больше света, который затем попадает на фотодиоды. В результате повышается точность цветопередачи и улучшается светочувствительность, а значит яркие и сочные цвета обеспечены для каждой сделанной фотографии.

Более высокое разрешение для более точной детализации

За счёт размера сенсора 1/1,31 дюйма матрица ISOCELL GN1 обеспечивает разрешение 50 мегапикселей (8 160 на 6 144 пикселей), тогда как у обычных 1/2-дюймовых датчиков изображения с более мелкими пикселями размером 0,8 мкм разрешение составляет 48 мегапикселей. Благодаря Dual Pixel и использованию программных алгоритмов, фотографии, сделанные с помощью ISOCELL GN1, по качеству сопоставимы со снимками с разрешением до 100 мегапикселей.
Разрешение матрицы ISOCELL GN1 в 50 мегапикселей означает, что датчик способен захватывать мельчайшие детали и даёт возможность обрезать изображения без каких-либо существенных потерь качества. Кроме того, это позволяет уменьшить размер фотографий при последующей обработке, чтобы ещё больше снизить уровень шумов.

Высокое качество фотографий при любых условиях освещения

Съёмка в условиях низкой освещённости всегда сопряжена с рядом технических сложностей, но благодаря использованию технологии Samsung Tetracell сенсор ISOCELL GN1 способен делать кристально чистые фотографии при любых условиях.
В отличие от обычных RGB-датчиков, в которых пиксели с различными цветовыми фильтрами расположены в виде мозаики, в Samsung Tetracell пиксели с одинаковым цветовым фильтром расположены рядом друг с другом группами по 4. При съёмке в условиях низкой освещённости матрица может обрабатывать данные из этих групп из 4-х пикселей как из одного большого пикселя, а это означает, что в датчик поступает больше света, и получаемые изображения становятся более яркими и содержат меньше шумов. С учётом того, что в ISOCELL GN1 используются пиксели большего размера, чем в других датчиках, применение технологии Tetracell позволяет ещё сильнее улучшить качество изображения при съёмке в темноте, в то время как в условиях яркого света используется алгоритм re-mosaic для перегруппировки пикселей в обычный формат RGB для получения изображений с более высоким разрешением.

Множественная экспозиция для более ярких фотографий

В сложных условиях смешанного освещения, например, когда необходимо сфотографировать плохо освещённый объект на ярком фоне, бывает непросто получить нужный динамический диапазон, чтобы как светлые, так и тёмные участки изображения получали правильную экспозицию. В традиционной технологии HDR для решения этой проблемы делалось несколько изображений, которые затем, в процессе постобработки, объединялись в единую фотографию, что позволяло получить более широкий динамический диапазон в конечной картинке. Этот же принцип лежит в основе технологии Real-time HDR в датчике изображения ISOCELL GN1.
Вместо того, чтобы делать последовательные фотографии и затем объединять их вместе, датчик ISOCELL GN1 использует технологию Tetracell, которая обеспечивает лучшую цветопередачу и улучшенную детализацию в тенях, полутонах и на светлых участках.
Каждый пиксель в кластере из 4-х делает снимок с разным временем экспозиции: 2 пикселя осуществляют съёмку со средним временем экспозиции, 1 – с длинной, а другой – с короткой экспозицией. Это позволяет датчику захватывать свет от снимаемой сцены с ещё большей точностью. Затем ISOCELL GN1 объединяет информацию из этих пикселей, работающих с 3-мя разными уровнями экспозиции, для создания HDR-кадра, который сразу же доступен пользователю для просмотра.

Пропуская только нужное количество света

Параметр нативного ISO указывает на то, насколько чувствителен датчик изображения к свету, и определяется значением усиления преобразования. Это значение влияет на полную ёмкость потенциальной ямы (full well capacity), то есть на количество света, которое могут получить фотодиоды, а также на уровень шума. Использование фиксированного нативного ISO в сенсоре ограничивает его способность адаптироваться к изменяющимся условиям освещения.
Традиционные датчики изображения часто имеют одно высокое значение нативной чувствительности ISO. Хотя это помогает снизить уровень шума в условиях низкой освещённости, из-за меньшей полной ёмкости потенциальной ямы они менее способны передавать детализацию объектов в светлых областях в условиях яркого освещения.
Датчик изображения ISOCELL GN1 может работать со вторым, низким значением нативной чувствительности ISO, благодаря чему он обеспечивает точную работу в условиях яркого освещения, а технология Smart-ISO выбирает идеальное значение коэффициента преобразования для различных условий. Всё это позволяет подобрать наиболее оптимальный динамический диапазон и снизить уровень шумов.
Например, при съёмке портретов на пляже в солнечный день эта технология будет выбирать низкое значение собственной чувствительности ISO, чтобы увеличить полную ёмкость потенциальной ямы и расширить динамический диапазон снимка для ярких участков сцены. Если бы в подобных ситуациях камера использовала высокое значение собственного ISO, сигнал был бы чрезмерно усилен, в результате чего яркие участки оказались бы пересвеченными, то есть в этих областях детализации практически бы не осталось.
И наоборот, при съёмке сэлфи с друзьями на вечеринке поздно вечером технология Smart-ISO выберет более высокий собственный ISO для получения оптимальной яркости с меньшим шумом. Это даёт возможность получить более широкий динамический диапазон в тёмных участках сцены, подсвечивая каждую деталь даже на затемнённых областях изображения.

Samsung’s Versatile New Image Sensor: the ISOCELL GN1

Capable of capturing stunning HDR landscapes and low-light portraits, smartphone cameras have reached a point where they can produce pro-grade photos. Today’s smartphone cameras combine multiple lenses with cutting-edge technologies, such as artificial intelligence, to deliver stunning images. Samsung’s ISOCELL image sensors are at the core of these camera innovations, enabling users to capture their every precious moment with top-of-the-line image quality.
Samsung’s latest image sensor, the ISOCELL GN1, is a powerful 50-megapixel sensor with 1.2μm pixels. As Samsung’s first image sensor to feature both Tetracell and Dual Pixel technologies, the ISOCELL GN1 has been designed to help users take near-professional grade quality images in any environment with ultra-fast autofocusing comparable to that of DSLR cameras.
The video introduces how the ISOCELL GN1 takes smartphone photography to the next level with its rapid autofocus, high-resolution detailing, and vivid colors capture – even in low-light conditions.

Staying in Focus

The speed at which a camera can focus on its subject can hugely influence a user’s photo-taking experience. Whether the subject is a furry friend up close or a group shot of a family, fast autofocus can help ensure you never miss a precious moment. In order to provide users with an ultra-fast autofocus experience, the ISOCELL GN1 leverage Dual Pixel technology with 100 million phase detection focus units.
Each pixel on the ISOCELL GN1 consists of two photodiodes, which receive light rays from sides of the micro-lens on top of the pixel. The phase detection autofocus process then creates two ‘copies’ of the image from incoming light, one on each photodiode, which are assessed by the sensor just as human eyes work. The lens elements then adjust until the two images are identical, indicating that the object is in perfect focus in the camera’s view.
Phase detection autofocus is much faster than conventional contrast detection systems which analyze the contrast between edges and move the focus motor until this contrast is at its sharpest. However, the speed of the phase detection autofocus process is dependent on how may phase detection pixels the sensor contains. Many smartphone sensors only feature phase detection-enabled pixels at a capacity of 5-10% of the total pixels – but this is not the case for the ISOCELL GN1. With its Dual Pixel technology, the ISOCELL GN1 embeds two photodiodes in every single pixel, resulting in a faster, more accurate autofocus experience.

Bigger Pixels for Crystal Clear Photos

Pixels capture light and turn it into data. They come in a range of different sizes, which in turn will affect the resolution of an image sensor. Sensors with smaller allow for ultra-high-resolution images with tack-sharp details, while bigger pixels will receive more light and result in improved light sensitivity for shots taken in low-light conditions.
To allow manufactures and consumers a wider choice of pixel sizes – from big to microfine – Samsung has developed a variety of cutting-edge technologies to enhance both detailing and light sensitivity to match any need. The ISOCELL GN1 boasts 1.2μm pixels, almost twice as large as the 0.8μm small pixels featured on other high-resolution sensors, so that users can capture stunning, high-quality photos, even at nighttime.
The sensor also features ISOCELL Plus, Samsung’s innovative pixel isolation technology which uses a physical barrier to isolate pixels, allowing more light to be gathered by the micro-lens and then absorbed by the pixel’s photodiodes. The result is higher color fidelity and improved light sensitivity so users can enjoy bright, color-accurate images in every photo they take.

Higher Resolution for Finer Detailing

The ISOCELL GN1 delivers 50MP resolution at 8,160 pixels by 6,144 pixels thanks to its 1/1.31” sensor size as compared to the 1/2” sensor size 48MP resolution of conventional sensors with smaller 0.8μm pixels. Thanks to its Dual Pixel technology and software algorithms, photos taken with the ISOCELL GN1 can achieve comparable image resolutions of up to 100MP.
The ISOCELL GN1’s 50MP resolution means that the ISOCELL GN1 is able to capture fine details and gives users the power to crop their images without any dramatic loss in image quality. It also gives users the option of downsizing their images in post-processing to further reduce the amount of noise for even more stunning images.

High Quality Photos in Any Lighting Condition

Have you ever taken a photo at night only for it to turn out too dark and blurry or overly grainy? Shooting in low light presents the user with a number of technical hurdles, but thanks to the inclusion of Samsung’s Tetracell technology, the ISOCELL GN1 is capable of capturing crystal clear photos in any lighting condition.
Unlike conventional RGB sensors, where pixels with different color filters are arranged in a mosaic pattern, Samsung’s Tetracell sensors arrange pixels with the same color filter right next to each other in groups of four. When shooting in low-light conditions, the sensor can treat those groups of four pixels as one big pixel, meaning that more light is let into the sensor for images that are brighter and feature less noise. Given that the ISOCELL GN1 features larger pixels than other sensors, the addition of Tetracell provides an even greater image quality boost for shooting in low-light conditions, while in bright lighting conditions the sensor uses a re-mosaic algorithm to rearrange the pixels into a conventional RGB pattern for higher-resolution images.

Multiple Exposure Time for More Vivid Photos

In mixed lighting conditions, such as with a low-lit subject against a bright background, it can be difficult for photographers to get the right dynamic range so that both light and dark areas of the image get proper exposure. Conventional HDR technology used to solve this problem by taking multiple images and stacking them together in post-processing to get wider dynamic range in the final image. This same principle underlies the Real-time HDR of the ISOCELL GN1.
Rather than taking sequential photos and stacking them together, the ISOCELL GN1 leverages Tetracell technology to deliver better colors and improved detail in shadows, mid-tones, and highlights.
Each pixel in a group of four takes the picture at different exposure times: two pixels take medium exposures, one takes a long exposure, and one takes a short exposure. This allows the sensor to capture light from the scene in front of it with greater precision. The ISOCELL GN1 combines the information from these three exposure levels to produce an HDR image in a single shot in which the user is able to preview immediately.

Letting in Just the Right Amount of Light

Native ISO determines how sensitive an image sensor is to light and is determined by the conversion gain value. This value affects the full well capacity, or how much light the photodiodes can receive, and the noise level. Incorporating a fixed, native ISO into an image sensor limits its ability to adapt to changing light environments.
Traditional image sensors often came with a single, high native ISO. While this is helpful in reducing noise in low light environments, a smaller full well capacity makes these sensors less capable of showcasing highlight areas in bright environments.
The ISOCELL GN1 features an additional low native ISO able to accurately respond to bright environments, and its Smart-ISO technology selects the ideal conversion gain value for each lighting situation. The result is optimal dynamic range and reduced noise across all kinds of shooting conditions.
While shooting portraits at the beach on a sunny day, for example, it will choose the low native ISO to increase full well capacity and extending the dynamic range for bright sections of the scene. If the camera were using a high native ISO in these situations, the signal would be over-amplified, blowing out the bright sections and leaving little to no detail in those areas of the image.
Conversely, when taking selfies with friends at a late-night party, Smart-ISO technology will choose the higher native ISO to produce optimal brightness with less noise and capture more dynamic range in dark sections of the scene, bringing out every detail even in the shadowy areas of your image.

Pro-Grade Photography in the Palm of Your Hand

The ISOCELL GN1 packs a lot of technology into a small sensor. As Samsung’s first image sensor to feature both Dual Pixel and Tetracell technology, it equips your smartphone camera with the power to adapt to any environment so that you can capture great photos no matter what lighting condition you are in. With this versatility, you can enjoy a full suite of pro-grade photography tools right from your smartphone.

Samsung представляет 1,2 мкм сенсор ISOCELL GN1 с улучшенной автофокусировкой и яркостью изображений

Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых полупроводниковых технологий, представил ISOCELL GN1, новый 50-мегапикскльный сенсор изображения с размером каждого светочувствительного элемента 1,2 мкм. Благодаря крупному размеру пикселей, GN1 обладает повышенной светочувствительностью для съёмки при слабом освещении и автофокусировкой уровня зеркальных камер. ISOCELL GN1 – первый датчик Samsung, построенный на технологиях Dual Pixel и Tetracell.
Технология Dual Pixel использует 100 миллионов фотодиодов для получения информации о свете и быстрой автофокусировки, что соизмеримо с разрешением изображения в 100 мегапикселей. Принцип размещения двух фотодиодов рядом друг с другом в одном пикселе позволяет им принимать свет под разными углами для определения фазы. Благодаря тому, что все активные пиксели сенсора работают для осуществления автофокусировки, GN1 мгновенно обнаруживает необходимый неподвижный или движущийся под любым углом объект и фокусируется на нём даже в условиях низкой освещённости. При съёмке программный алгоритм Samsung трансформирует световой сигнал от каждой пары светодиодов в связке для одного пикселя, обеспечивая высокое разрешение изображения, сопоставимое по качеству со 100Мп.
Для съёмки при слабом освещении GN1 использует Tetracell, технологию слияния пикселей, которая позволяет им захватывать и обрабатывать больше света. Объединяя 4 пиксельных сигнала в 1, Tetracell удваивает размер пикселя до 2,4 мкм и в четыре раза повышает светочувствительность для создания более ярких кадров с разрешением 12,5Мп. Благодаря этому, в сочетании с быстрой автоматической фокусировкой, сенсор GN1 способен быстро настраиваться на объект съёмки даже в условиях экстремально низкой освещённости.
В дополнение к упомянутым выше, GN1 также получил технологию интеллектуального выбора оптимального значения ISO – Smart-ISO, HDR в реальном времени для съёмки сцены с несколькими экспозициями одновременно и электронную стабилизацию изображения на базе гироскопа (EIS), которая обеспечивает чёткость фото и видео, снятых в движении. За высокое качество видео отвечает поддержка разрешения до 8K при скорости 30 кадров в секунду.
Samsung ISOCELL GN1 поступил в массовое производство в этом месяце.

* Samsung впервые представил технологию ISOCELL в 2013-м году. Решение уменьшает цветовые перекрёстные помехи между пикселями, устанавливая физический барьер, что позволяет пикселям малого размера обеспечивать высокую точность цветопередачи.  Основываясь на этой технологии, Samsung представил первый в отрасли датчик изображения 1,0 мкм в 2015-м и 0,9 мкм – в 2017-м году. В июне 2018 года была показана обновлённая технология изоляции пикселей ISOCELL Plus.

Samsung Introduces 1.2μm 50Mp ISOCELL GN1 with Faster Auto-focusing and Brighter Images

Dual Pixel technology creates 100-million phase-detecting photodiodes for snappy auto-focusing and light information that can be translated up to 100 megapixels / Tetracell technology enables light-sensitive 2.4μm pixels for ultimate low-light photography

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, today introduced Samsung ISOCELL GN1, a new 50-megapixel (Mp) image sensor with large 1.2μm-sized pixels. The ISOCELL GN1 is Samsung’s first image sensor to offer both Dual Pixel and Tetracell technologies. Thanks to the relatively larger pixel size, the GN1 brings image sensor performance to a new level with a combination of elevated light sensitivity for stellar low-light photos and DSLR-level auto-focus speeds, optimized for more dynamic picture-taking experiences.
“With innovative pixel technologies, Samsung has been at the forefront of offering high-performance image sensors that closely cater to increasingly diversifying market needs. The ISOCELL GN1 is part of that commitment to deliver stunning images to consumers in any environment,” said Yongin Park, executive vice president of sensor business at Samsung Electronics. “We will continue to introduce image sensor solutions at the cutting-edge that will lead the next trends in mobile photography.”
Creating desirable images is an indispensable element for today’s smartphone users who are well accustomed to visually grasping and cherishing special moments, wherever they are. To address various imaging preferences of the users, some smartphone makers put more emphasis on extremely detailed images with ultra-high resolutions, while some choose bigger pixels for bright results in low-light environments. The new Samsung ISOCELL GN1 fulfills these multiple needs at once with Dual Pixel and Tetracell technologies.
The GN1 brings best-in-class auto-focusing with 100 million phase detection auto-focus (PDAF) agents. Samsung’s Dual Pixel technology places two photodiodes side-by-side within a single pixel that can receive light from different angles for phase detection. With all of the sensor’s active pixels working as auto-focusing agents, the GN1 can detect and focus onto a desired still or moving object from every corner in an instant, even in low-light conditions. When capturing images, a single pixel output is created by merging the outputs from the two photodiodes within the pixel. Samsung also provides a software algorithm that takes light information from each photodiode to produce image resolutions comparable to 100Mp.
For ultimate low-light photography, the GN1 adopts Tetracell technology, a pixel-merging technique that improves the pixels’ capacity to capture and process more light. By binning four pixel signals into one, Tetracell doubles the image sensor’s pixel size to 2.4μm and quadruples the light sensitivity to take brighter 12.5Mp photographs. With improved light sensitivity combined with a powerful auto-focusing solution, the GN1 is able to focus on an object quickly even in extreme low-light environment to deliver both brighter and sharper results.
In addition to Dual Pixel and Tetracell technologies, the GN1 comes with Smart-ISO that intelligently selects the optimal ISO, real-time HDR that captures the scene in multiple exposures simultaneously, and gyro-based electronic image stabilization (EIS) that takes sharp images and video even when in motion. For premium video quality, the image sensor supports video recording at up to 8K resolution at 30 frames-per-second (fps).
Samsung ISOCELL GN1 started mass production this month.

Samsung ISOCELL Bright HM1 - сенсор с разрешением 108Мп, построенный на уникальной технологии Nonacell

Усовершенствованная технология слияния пикселей позволяет собирать их в группы 3×3 для захвата большего светового потока

Samsung Electronics, мировой лидер в сфере передовых полупроводниковых технологий, представляет 108-мегапиксельный сенсор нового поколения Samsung ISOCELL Bright HM1. Благодаря целому набору инновационных технологий усиления светового потока, куда вошли технологии Nonacell, Smart-ISO и расширение динамического диапазона в реальном времени (real-time HDR), новый сенсор ISOCELL Bright HM1 позволяет получать высокодетализированные 108-мегапиксельные фотоснимки и кристально чистые видеоролики с разрешением 8K и частотой 24 кадра в секунду даже при неблагоприятных условиях освещения.
«Samsung непрерывно совершенствует инновационные технологии в сфере цифровой фотосъёмки и обработки изображений, чтобы дать пользователям возможность запечатлеть самые важные и захватывающие моменты их жизни и получать безупречные снимки независимо от времени суток и условий освещения, — сказал исполнительный вице-президент подразделения фотосенсоров в Samsung Electronics, Ён-хи Пак (Yongin Park). — Благодаря внедрению технологий Nonacell и Smart-ISO новая 108-мегапиксельная матрица ISOCELL Bright HM1 гарантирует безупречное качество фотографий и видео в самом широком диапазоне вариантов освещения».
Сенсор ISOCELL Bright HM1 с диагональю 1/1,33 дюйма имеет 108 миллионов пикселей, размер каждого из которых составляет всего 0,8 нм. Впервые в отрасли этот сенсор получил передовую технологию Nonacell, которая позволяет получать яркие снимки при слабом освещении.
В 2017 году Samsung представил технологию слияния пикселей Tetracell, которая формирует группы размером 2×2 пикселя, заставляя их работать как один большой пиксель. Технология Nonacell — это усовершенствованная версия Tetracell, формирующая группы 3×3 пикселя. Благодаря ей в сенсоре HM1 9 соседних 0,8 нанометровых пикселей объединяются в один большой пиксель с шириной каждой грани в 2,4 нм, что позволяет захватывать, как минимум, в 2 раза больше света по сравнению с технологий Tetracell.
С увеличением количества пикселей в группе, возрастают искажения при передаче цветов, что делает технологию более сложной в реализации. Samsung решил эту проблему с внедрением технологии ISOCELL Plus, которая значительно уменьшает перекрёстные помехи и минимизирует оптические потери и отражение света.
Чтобы гарантировать безупречный результат при любых условиях съёмки, сенсор HM1 сочетает Nonacell с технологией Smart-ISO, которая обеспечивает яркость и реалистичность снимка за счёт интеллектуального подбора чувствительности сенсора. Высокие значения чувствительности используются при съёмке в темноте, а низкие — для сильно освещённых объектов.
Для съёмки сложных сюжетов, сочетающих в одном кадре тёмные и ярко освещённые фрагменты, сенсор HM1 предлагает технологию расширения динамического диапазона в реальном времени (real-time HDR), которая оптимизирует экспозицию, обеспечивая более натуралистичные фотоснимки и видео. Возможность устанавливать экспозицию индивидуально для каждого пикселя позволяет снимать сложные многоплановые сцены, «на лету» генерируя изображения с расширенным динамическим диапазоном, причём как для предварительного просмотра на экране смартфона, так и для съёмки кадра. Для повышения чёткости фотографий HM1 оснащён системой электронной гироскопической стабилизации изображения (EIS) и передовой технологией фазовой автофокусировки Super-PD.
Сенсор HM1 позволяет видеть кадры в режиме предварительного просмотра, делать полнокадровые снимки и без потери качества приближать объекты съёмки с помощью 3-кратного зума. Это стало возможным благодаря тому, что сенсор преобразует пиксели самостоятельно, с помощью встроенного аппаратного процессора изображений, а не передаёт эту задачу процессору мобильного устройства. Благодаря высочайшему разрешению 108Мп сенсор способен также делать 12-мегапиксельные снимки с 3-кратным приближением без апскейлинга.
Сенсор Samsung ISOCELL Bright HM1 уже поступил в массовое производство.

Samsung’s 108Mp ISOCELL Bright HM1 Delivers Brighter Ultra-High-Res Images with Industry-First Nonacell Technology

Enhanced pixel-binning technology, Nonacell, features 3x3 pixel structure for maximum light absorption

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, today introduced its next-generation 108-megapixel (Mp) image sensor, Samsung ISOCELL Bright HM1. With a spectrum of light-enhancing technologies spanning from Nonacell and Smart-ISO to real-time HDR, ISOCELL Bright HM1 allows brighter and more detailed 108Mp photographs and crystal-clear 8K videos at 24 frames per second (fps), even under extreme lighting conditions.
“To capture meaningful moments in our lives, Samsung has been driving innovations in pixel and logic technologies that enable ISOCELL image sensors to take astounding photographs even when lighting conditions aren’t ideal,” said Yongin Park, executive vice president of the sensor business at Samsung Electronics. “By adopting Nonacell and Smart-ISO technologies, the 108Mp ISOCELL Bright HM1 helps take vivid high-resolution pictures across a wide range of lighting environments.”
At a 1/1.33” scale with 108-million 0.8μm pixels, the ISOCELL Bright HM1 features the industry’s first state-of-the-art Nonacell technology, which delivers brighter images in low-light settings. In 2017, Samsung introduced Tetracell, a pixel-binning technology with a special two-by-two array that merges four neighboring pixels to work as a single large pixel. Nonacell is an enhanced version of Tetracell with a three-by-three pixel structure. In the HM1, Nonacell merges nine neighboring 0.8μm pixels to mimic a large 2.4μm pixel, more than doubling Tetracell’s light absorption.
As the number of adjoined cells increase, so does color interference, making pixel-binning technologies more challenging, While such difficulties had limited Nonacell to a theory, the HM1 was able to realize the method by adopting Samsung’s ISOCELL Plus technology, which dramatically reduces crosstalk and minimizes optical loss as well as light reflection.
For ultimate results under any lighting condition, the HM1 supplements Nonacell with several other advanced pixel technologies. For example, the HM1’s Smart-ISO technology produces vivid and vibrant images by intelligently selecting the optimal ISO. High ISOs are used in darker settings while low ISOs are better for brighter environments to control light saturation.
In challenging mixed-light environments for photo-taking, the HM1’s real-time HDR technology optimizes exposures, producing more natural looking videos and still photographs. By assigning the most appropriate exposure lengths to each pixel, the HM1 is able to capture scenes in multiple exposures simultaneously, generating HDR images in real-time for both preview and capture modes. For sharper results, the HM1 supports a gyro-based electronic image stabilization (EIS) and Super-PD, an advanced phase detection technology for fast and accurate auto-focus.
The HM1 allows users to preview and capture full shots and close-ups of the subject at up to 3x lossless zoom, preserving the quality of the image. This is made possible by the sensor directly converting the pixels using an embedded hardware IP, rather than having the task delegated to the mobile processor. With 108-million pixels, the sensor is also able to produce images up to 3x zoom at a 12Mp resolution without upscaling.
Samsung ISOCELL Bright HM1 is currently in mass production.

* Samsung first announced its ISOCELL technology in 2013, which reduces color crosstalk between pixels by placing a physical barrier, allowing small-sized pixels to achieve higher color fidelity. Based on this technology, Samsung introduced the industry’s first 1.0um-pixel image sensor in 2015 and a 0.9-pixel sensor in 2017. In June 2018, Samsung introduced an upgraded pixel isolation technology, the ISOCELL Plus.

Сенсор Samsung ISOCELL Bright HMX приносит качество профессиональных камер в смартфоны

Достижения в области совершенствования технологий для мобильных устройств в последние годы позволили не только существенно улучшить и расширить функциональные возможности камер смартфонов, но и дополнить их элементами искусственного интеллекта. Однако проблема улучшения качества фото/видео изображения, полученного камерой смартфона пока остаётся наиболее важной и востребованной для пользователя. Специалисты Samsung Electronics не только помнят об этом, но и постоянно работают над совершенствованием технологии камер для своих смартфонов и стремятся сохранить лидерство в указанной области.
Как очередное подтверждение этому - новый 108-мегапиксельный (МП) сенсор Samsung ISOCELL Bright HMX, первый в отрасли сенсор для мобильных устройств, включающий более 100 миллионов пикселей. Этот новый сенсор, обладая разрешением, аналогичным разрешению матриц среднеформатных профессиональных цифровых камер, даёт возможность не только получать исключительно чёткие снимки, но и обеспечивать высочайшее качество изображения даже при очень низких уровнях освещённости.

Профессиональное качество фото/видео изображения теперь доступно и для камер смартфона

Сенсор ISOCELL Bright HMX является результатом дальнейшего развития технологии предыдущего сенсора с разрешением 108Mп и пикселем размером 0,8 мкм, благодаря чему каждый кадр изображения включает 108 миллионов эффективных пикселей. Такое количество пикселей в сенсоре позволяет получать исключительно детальные изображения, высочайшая чёткость которых сохраняется даже при большом увеличении или кадрировании снимка. Высокое качество обеспечивается за счёт использования пиксела достаточно большого размера (0,8 мкм) и новый сенсор является первым в индустрии сенсором для мобильных устройств такого большого формата – 1/1.33 дюйма (9.6x7.2 мм). Известно, что чем больше размер пикселя, тем выше отношение “сигнал/шум”, тем меньше уровень цифрового шума в изображении и тем выше его качество. Все эти особенности инновационного сенсора ISOCELL Bright HMX позволяют ему воспринимать больше света в условиях низкой освещённости, т.е. выявлять больше деталей даже в тёмных участках сцены. В условиях хорошей освещённости сенсор с высоким разрешением лучше передаёт детали текстуры объектов и обеспечивает более точную цветопередачу.
Технология Samsung ISOCELL Plus – другой важный компонент, лежащий в основе сенсора ISOCELL Bright HMX. Эта инновационная технология изоляции пикселей позволяет минимизировать оптические потери (потери света) и повышать чистоту цвета от каждого отдельного пикселя, не допуская “загрязнения” его цветом от соседних. В этой технологии структура фотодиода каждого пикселя окружается перегородкой из инновационного материала, благодаря которой свет, падающий на пиксел не выходит за его пределы. Это является существенным улучшением технологии сенсоров с обратной подсветкой (BSI сенсоров), недостатком которых было ухудшение качества изображения за счёт перекрёстных помех от взаимодействия соседних пикселей, возникающих из-за проникновения света из конкретного пикселя в соседние.
Поначалу разработчики пытались формировать физические барьеры между соседними пикселями, изолируя их друг от друга и накрывая их микролинзами, чтобы увеличить количество света, попадающего на фотодиод, но одновременно это приводило к повышению оптических потерь. Преимущество технологии ISOCELL Plus заключается в замене металлического барьера вокруг пикселя новым инновационным материалом, что позволило минимизировать оптические потери и снизить эффект отражения света. Благодаря технологии ISOCELL Plus на фотодиод попадает больше света, что повышает КПД преобразования света пикселем, даже если этот пиксель имеет небольшие размеры.

Технология повышения качества изображения от сенсора при любых уровнях освещённости

При освещении пикселей светом в них возникает электрический сигнал, который усиливается аналоговым усилителем и далее преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Заданное значение ISO светочувствительности (‘Native ISO’) – это установленное по умолчанию значение светочувствительности сенсора камеры, при котором обеспечивается максимальная детализация изображения и отклонения от этого значения могут привести либо к чрезмерному повышению или уменьшению светочувствительности сенсора. Если в камере “зашито” только одно такое значение “native ISO”, то при съёмке ярко освещённого объекта сигнал от пикселей может испытать чрезмерное усиление (быстро достичь порога насыщения), а при съёмке сюжета при низкой освещённости это приведет к появлению нежелательного цифрового шума, проявляющегося в искажении цвета.
В новом мобильном сенсоре, созданном по технологии ISOCELL Bright HMX, Samsung реализовал способ, устраняющий эту проблему. Он заключается в использовании технологии Smart-ISO (с одним низким и одним высоким значением усиления ISO светочувствительности). Применение этой технологии позволяет сенсору правильно выбирать значения коэффициента усиления в зависимости от уровня освещённости сцены, оптимизируя тем самым процесс конвертации светового сигнала в электрический. Это позволяет получать правильно экспонированные кадры изображения в широком диапазоне изменения условий освещённости. Другими словами, технология Smart-ISO – это реализация на практике элементов искусственного интеллекта в системе обработки изображения, полученного сенсором.
Важно заметить, что создание сенсора Samsung ISOCELL Bright HMX даёт возможность решить старую проблему фотографии – получение высококачественных снимков в условиях низкой освещённости. Известно, что чем больше в сенсоре пикселей, тем выше разрешение изображения, но если размеры пикселя большие, то сенсор обладает большей чувствительностью к свету, а это означает, что качество изображения и цветопередача лучше. Специалисты всегда старались найти компромисс между размером пикселя и размерами матрицы сенсора, чтобы обеспечить высокое качество снимков при низкой освещённости. Специалисты Samsung решили эту проблему с помощью технологии Tetracell.
В сенсоре ISOCELL Bright HMX они реализовали инновационный алгоритм, который объединяет 4 соседних пикселя в один (кластер), в результате чего формируется пиксель размером 1,6 мкм из четырёх 0,8-мкм пикселей. Но даже после этого объединения пикселей в ISOCELL Bright HMX сенсоре, включающим более 100 миллионов пикселей, обеспечивается 27-мегапиксельное разрешение, позволяющее получить снимки исключительно высокого качества даже при очень низком уровне освещённости.
Кроме технологий повышения качества изображения за счёт интеллектуальной системы учёта уровня освещённости, сенсор ISOCELL Bright HMX обладает также исключительно быстродействующей системой автофокусировки Super-PD, обеспечивающей высочайшую чёткость изображения. Благодаря технологии Super-PD, пользователи могут получать чёткие и яркие фотоснимки с великолепной проработкой деталей как неподвижных, так и динамичных объектов даже в условиях низкой освещённости.
Обычные системы автофокусировки требуют использования процессора, осуществляющего поиск деталей сюжета с высоким контрастом с использованием метода проб и ошибок для получения максимально чёткого изображения. Фазовая система фокусировки, реализованная с помощью технологии Super-PD с использованием PD пикселов, позволяет быстро оценить расстояние до объекта и автоматически сфокусировать объектив для получения чёткого снимка.
Благодаря технологиям повышения качества изображения сюжетов при низкой/высокой освещённости, а также благодаря быстрой системе автофокусировки, улучшающей чёткость изображения динамичных сцен, реализованных в сенсоре ISOCELL Bright HMX, пользователи смогут получать снимки высочайшего качества любых сюжетов при любом освещении.

Samsung’s ISOCELL Bright HMX Brings the High Performance of Professional Cameras to the Smartphone

The advances made in recent years to mobile technology have resulted in some amazing user benefits – from enhanced productivity features to intelligent performance. But one feature that users consistently value highly is camera sophistication. Samsung Electronics is not only aware of this, but also works tirelessly to ensure that their camera technology remains cutting-edge.
Accordingly, Samsung has released its 108-megapixel (Mp) ISOCELL Bright HMX, the industry’s first mobile image sensor to exceed 100 million pixels. Boasting a resolution similar to that of a medium format expert-grade camera, this new image sensor not only enables the user to capture extremely sharp photos, but also allows them to do so in a wide range of adverse lighting conditions. Check out the video below to see the ISOCELL Bright HMX’s features and user benefits in-depth.

Bringing Professional-grade Quality to the Smartphone Camera

Following in the footsteps of Samsung’s expansion of its 0.8μm image sensor range, the ISOCELL Bright HMX delivers 108Mp – 108 million effective pixels – in each individual image. This pixel-count allows the camera to deliver extremely well-defined images that remain sharp even when zoomed in or cropped. The image sensor achieves this by utilizing 0.8μm-sized pixels, and is the first mobile image sensor in the industry to feature a larger 1/1.33-inch size. These features enable the ISOCELL Bright HMX to absorb more light in low-lit environments, allowing the sensor to ‘see’ more when formulating a photograph. In better-lit conditions, having a high-quality image sensor allows for sharper textures and better overall color accuracy.
Samsung’s ISOCELL Plus technology is another key component underpinning the ISOCELL Bright HMX. This advanced pixel isolation technology minimizes optical loss and prevents each 0.8μm pixel from being contaminated by the colors of the ones adjacent to it. Placing a barrier around each pixel, this technology represents a vast improvement on the previous backside illuminated (BSI) sensors, which were susceptible to quality degradation due to pixel crosstalk. Engineers also tried introducing a physical barrier between neighboring pixels, isolating them and allowing more light to be gathered by the micro-lens and absorbed by the photodiode, but this also led to optical loss. ISOCELL Plus technology replaces a metal barrier with an innovative new material that minimizes optical loss and light reflection. It also allows the photodiode to absorb more light, resulting in superb pixel performance, even with smaller pixel sizes.

Sensor Technology for Best Performance in All Lighting Conditions

When pixels receive light information, that information is then subjected to analog gain or signal amplification before being converted into a digital signal by the analog digital convertor (ADC). ‘Native ISO’ is the baseline setting that a camera is set to that allows it to get the most detail out of an image, deviation from which can result in unwanted amplification or reduction of the sensor’s sensitivity to light. But with just a single native ISO, over-amplification can occur when conditions are very bright and unwanted noise can appear when an environment is low-light.
With the ISOCELL Bright HMX, Samsung has created a solution to mitigate these issues by incorporating Smart-ISO technology (including one low and one high amplification ISO) into the new mobile image sensor. The inclusion of this technology allows the sensor to intelligently select amplification levels according to how the scene is lit, optimizing light-to-electric signal conversation and making cameras more versatile across a range of lighting environments.
Notably, Samsung’s ISOCELL Bright HMX helps users manage the age-old question in photography of – how best to capture photographs in low-light conditions. While taking pictures with smaller pixels allows for better resolution, utilizing larger pixels is the best way to improve the sensor’s ability to absorb light. Thus, it has been necessary to find some kind of middle ground in which good quality photos can be captured in poorly lit environments. That’s where Samsung’s Tetracell Technology comes in. In the ISOCELL Bright HMX, an advanced algorithm rearranges pixels according to lighting condition, merging clusters of four pixels into single pixels and allowing 0.8μm pixels to be transformed into 1.6μm ones. Even after merging of pixels, by having over 100 million pixels to start with, ISOCELL Bright HMX still ensures incredibly high 27Mp resolutions for great low-light photography.
As well as offering users advanced lighting condition management technology, the ISOCELL Bright HMX also features Super-PD autofocus for fast and accurate autofocus capabilities. Users can capture crisp, clear photos with precise focus of both still and moving objects, even in low-light environments.
Conventional autofocus capabilities require the processor to find the areas of highest contrast and employ a trial and error method to achieve an optimal focus. However, phase detection autofocus enabled by Super-PD technology means that mobile image sensors which feature PD pixels can quickly calculate how far away an object is and automatically optimize focus for the shot.
With the low-light, bright-lit and auto-focused movement photography capabilities offered by the ISOCELL Bright HMX image sensor, users will be able to capture those special moments in outstanding quality, no matter what the conditions may be.

Samsung System LSI представляет новый 64-мегапиксельный сенсор для мобильных фото/видеокамер

Подразделение Samsung System LSI сегодня анонсировало новый 64-мегапиксельный сенсор ISOCELL Bright GW1, который является продолжением линейки фирменных датчиков размером пикселя 0,8 мкм.
Новые модули камер этой серии, благодаря технологии Tetracell, позволяют группировать пиксели в четвёрки для повышения светочувствительности в неблагоприятных условиях освещения. В результате получаются достаточно качественные снимки с разрешением 16Мп. Кроме того, имеется поддержка технологии real-time high dynamic range (HDR).
В официальном пресс-релизе Samsung говорится, что новый датчик обеспечивает динамический диапазон 100 дБ, что приближает его чувствительность к тому, что способен видеть человеческий глаз (120 дБ). Большинство современных датчиков обладает динамическим диапазоном не более 60 дБ. Также новый сенсор поддерживает систему Super PD (быстрый фазовый автофокус) и может обеспечивать запись видео в формате Full HD со скоростью 480 кадров в секунду.
Помимо 64-мегапиксельного ISOCELL Bright GW1 сегодня представлен и 48-мегапиксельный датчик второго поколения – 48Mp ISOCELL Bright GM2. Он также  поддерживает фирменные технологии Tetracell и Super PD.
Сенсоры уже доступны партнёрам Samsung в качестве инженерных образцов. Массовый выпуск состоится во второй половине этого года.
Не исключено, что новый 64Mp ISOCELL Bright GW1 может быть установлен в будущий флагман Galaxy Note10. 

Samsung to Bring Industry’s Highest Resolution for Mobile Cameras with New 64Mp ISOCELL Image Sensor

The company expands its 0.8μm image sensor lineup with 64Mp ISOCELL Bright GW1 and 48Mp ISOCELL Bright GM2 that allow vibrant ultra-high resolution mobile photography

Samsung Electronics, a world leader in advanced semiconductor technology, today introduced two new 0.8-micrometer (μm) pixel image sensors – the 64-megapixel (Mp) Samsung ISOCELL Bright GW1 and 48Mp ISOCELL Bright GM2. With the addition, Samsung expands its 0.8μm image sensor lineup, the smallest pixel size currently available in the market, from existing 20Mp to ultra-high 64Mp resolutions.
“Over the past few years, mobile phone cameras have become the main instrument for recording and sharing our everyday moments,” said Yongin Park, executive vice president of sensor business at Samsung Electronics. “With more pixels and advanced pixel technologies, Samsung ISOCELL Bright GW1 and GM2 will bring a new level of photography to today’s sleekest mobile devices that will enhance and help change the way we record our daily lives.”
ISOCELL Bright GW1 is a 64Mp image sensor that features the highest resolution in Samsung’s 0.8μm-pixel image sensor lineup. With pixel-merging Tetracell technology** and remosaic algorithm***, GW1 can produce bright 16Mp images in low-light environments and highly-detailed 64Mp shots in brighter settings. To take pictures resembling the way the human eye perceives its surroundings in a mixed light environment, GW1 supports real-time high dynamic range (HDR) of up to 100-decibels (dB) that provides richer hues. In comparison, the dynamic range of a conventional image sensor is at around 60dB, while that of the human eye is typically considered to be around 120dB.
GW1 is equipped with a Dual Conversion Gain (DCG) that converts the received light into an electric signal according to the illumination of the environment. This allows the sensor to optimize its full well capacity (FWC), utilizing the collected light more efficiently especially in bright environments. Sharper results can be delivered through Super PD, a high-performance phase detection auto-focus technology, and full HD recording at 480 frames-per-second (fps) is supported for smooth cinematic slow motion videos.
ISOCELL Bright GM2 is a 48Mp image sensor that also adopts Tetracell technology in low-light environments and a remosaic algorithm in well-lit settings, bringing highly-detailed pictures with natural and vivid colors. GM2, like GW1, adopts DCG as well for added performance and Super PD for fast autofocus.
Samsung ISOCELL Bright GW1 and GM2 are currently sampling and are expected to be in mass production in the second half of this year.

*Samsung first announced its ISOCELL technology in 2013, which reduces color-cross talk between pixels by placing a physical barrier, allowing small-sized pixels to achieve higher color fidelity. Based on this technology, Samsung introduced the industry’s first 1.0um-pixel image sensor in 2015 and 0.9-pixel sensor in 2017. In June 2018, Samsung introduced an upgraded pixel isolation technology, the ISOCELL Plus.
**Tetracell technology merges four pixels into one so that users can achieve high quality images in all light conditions.
***In bright environments, Tetracell uses a re-mosaic algorithm to produce full resolution images.