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.
