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.
