Ultrapixel هي تقنية الكاميرا الجديدة من htc. كيف يعمل: UltraPixel

"Ultrapixel

"انتهى عصر الميجابكسل"- لخص الفصل إتش تي سي بيتر تشاو(بيتر تشو) خلال إعلان الأمس عن هاتف ذكي جديد ورائد HTC واحد مجهزة بكاميرا ثورية مع تقنية "Ultrapixel"... وأكدت الشركة التايوانية القاعدة التي عدد كبير منالبكسل لا يضمن جودة الصورة بعد. لكن ما هي الطبيعة الثورية لعملية الانتقال؟ من ميغا بكسل إلى "فائقة الدقة"?

الة تصوير HTC UltraPixelلا يختلف في عدد البكسل ، ولكن في حجمها. ببساطة ، البيكسلات أكبر قليلاً من البقية. الكاميرات المحمولةأوه (2 ميكرون مقابل 1.1-1.4 ميكرون)... هذا يسمح للكاميرا بالتقاط 300 % المزيد من الضوء مقارنة بالمستشعرات التقليدية حتى في أكثر الأجهزة تقدمًا اليوم 13 -كاميرات ميجابيكسل. ونتيجة لذلك ، فإن الكاميرا قادرة على التقاط صور عالية الجودة في أي إضاءة (حتى في الإضاءة المنخفضة).

تلتقط وحدات البكسل الكبيرة مزيدًا من الضوء

للحفاظ على التعتيم إلى الحد الأدنى ، إتش تي سييستخدم تثبيت الصورة البصري متعدد المحاور في كل من الكاميرات الرئيسية والأمامية ، مما ينتج عنه صور أكثر وضوحًا. بالمناسبة، 2,1 - كاميرا أمامية ميجابيكسل قادرة على إنشاء فيديو بدقة 1080 بكسلوتضمن شريحة الرسومات الجديدة التركيز البؤري التلقائي المستمر بسرعات تصل إلى 200 مللي ثانية.

الفرق واضح: HTC One (أعلى) ، iPhone5 (أسفل).

مثال على التصوير في وضع HDR:

قبل الإصدار HTC واحدلم يتبق سوى وقت قصير للبيع ونتطلع إلى المقارنة "ألترابكسل"مع Nokia 808 PureView أو نوكيا لوميا 920. إجمالاً ، لا يسع المرء إلا أن يرحب برغبة الشركة التايوانية في التقنيات المبتكرة ورفضها "سباق ميغا بكسل".

مواصفات كاميرا HTC UltraPixel:
- نوع المستشعر: CMOS BSI
- حجم المستشعر: 1/3 بوصة
- حجم البكسل: 2 مم × 2 مم
- الدقة: 2688 × 1520 بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 9:16 = 4 ميجا بكسل
- سرعة الغالق تصل إلى 48 إطارًا في الثانية مع ضبابية حركة محدودة
- دقة الفيديو: 1080 بكسل حتى 30 إطارًا في الثانية ، 720 بكسل حتى 60 إطارًا في الثانية ، 1080 بكسل مع HDR حتى 28 إطارًا في الثانية ، 768 × 432 حتى 96 إطارًا في الثانية
- الطول البؤري: 3.82 مم
- فتحة F / # بصرية F / 2.0
- عدد العدسات: 5P
- مُثبِّت الصور البصري: محورين ، +/- درجة واحدة (متوسط) ، 2000 دورة في الثانية
- الحد الأقصى للإطارات في الثانية: ما يصل إلى 8 إطارات في الثانية مع التصوير المستمر

مرحبًا أعزائي مستخدمي أفضل Trashbox بوابة الجوال. تستخدم HTC في هاتفها الذكي الرائد HTC أحدث واحدكاميرا تم إنشاؤها باستخدام تقنية UltraPixel المزعومة. أحدثت التكنولوجيا المبتكرة الكثير من الضجيج كما هو الحال في شبكة الانترنت، وفي الواقع ، أود اليوم أن أخبركم ما هو UltraPixel وكيف يعمل. الأكثر إثارة للاهتمام هو انتظارك تحت الخفض.

UltraPixel هي تقنية مملوكة لشركة HTC التايوانية. تستخدم حاليًا في الهواتف الذكية HTC One و HTC One Mini ، بالإضافة إلى HTC One Max الذي لم يتم الإعلان عنه بعد. تميز الشركة UltraPixel بأنها أحدث التقنيات في التصوير الفوتوغرافي عالي الجودة. تبلغ دقة كاميرات UltraPixel في HTC One و HTC One Mini "فقط" 4 ميجابكسل ، لكن جودة الصور التي تم الحصول عليها ليست أدنى من مستشعرات 8 أو حتى 13 ميجابكسل المثبتة في الهواتف الذكية الرائدة المنافسة. يتعلق الأمر كله بتقنية UltraPixel ذاتها ، والتي سأخبرك عنها بالتفصيل أدناه.
معظم الكاميرات الرئيسية في أجهزة محمولةآه يعمل مع ما يسمى بفلتر Bryce Bayer: يتم وضع مرشح ثلاثي الألوان أعلى المستشعر ، وينقل المعلومات حول شدة الضوء الإجمالية إلى كل عنصر حساس للضوء. في الوقت نفسه ، نظرًا للاهتزاز الطفيف في هندسة عناصر المرشح والمستشعرات ، تبين أن الصورة بتكبير 100٪ ضبابية إلى حد ما وحتى غير طبيعية. أحد الآثار الجانبية لصفيف Bayer هو الحاجة إلى استخدام مرشح تنعيم. يتم استخدامه لتقليل المشغولات الملونة.

مبدأ تشغيل المصفوفة بتقنية UltraPixel في بنية مختلفة. يستخدم مرشح Bayer ، ولكن يتم تكبير سطح العناصر الحساسة للضوء. العناصر في طبقة واحدة حساسة للأزرق ، والثانية للأخضر ، والثالثة للأحمر. مساحة المستشعر أكبر بثلاث مرات من مساحة كاميرات الأجهزة المحمولة الأخرى - أربعة مقاييس ميكرومتر مربعة.

من الناحية النظرية ، تسمح هذه المقاييس الأربعة المربعة نفسها للكاميرا باستقبال المزيد من الضوء بنسبة 300٪. كلما زادت المعلومات التي يلتقطها البكسل ، كلما نقلت المعلومات الأكثر موثوقية حول الكائنات التي يتم تصويرها إلى المعالج الضوئي. تمت مقارنة الكاميرات ذات البصريات المختلفة أكثر من مرة ، والفرق ملحوظ بشكل خاص في الصور الملتقطة في ظروف الإضاءة المنخفضة.

وفقًا لـ HTC ، ببساطة لا فائدة من زيادة دقة الصور إذا لم تتغير جودتها. تبلغ دقة الصور الملتقطة بكاميرا UltraPixel 2688 × 1520 - وهذا يكفي لمشاهدتها على الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر المحمول نفسه. إذا تم تطبيق معالجة إضافية أو اقتصاص الصورة ، فقد لا تكون الدقة كافية.

يعد حجم البكسل المتزايد في مستشعر كاميرا UltraPixel أحد العوامل الأخرى التي تؤثر على جودة الصورة. تحتوي الكاميرا الأكثر حساسية على المكونات الرئيسية لـ ImageSense ، من بينها: مصفوفة UltraPixel - بها وحدات بكسل أكبر ، مما يسمح لك بالتقاط 300٪ المزيد من الضوء ؛ HTC ImageChip - يوفر ملفات التركيز التلقائي، وتقليل الضوضاء ، وتعويض نغمة اللون ، ونطاق ديناميكي واقعي ؛ الفتحة F / 2.0 - هي أوسع فتحة بين جميع كاميرات الهواتف الذكية المتاحة ، وتنقل 44 ٪ من الضوء ؛ تثبيت الصورة البصري - يقلل من الضبابية والتشويه في مقاطع الفيديو الملتقطة بدون حامل ثلاثي الأرجل.

في عام 2013 ، تم إطلاق الهاتف الذكي HTC One. ومن بين المزايا الأخرى ، تم تجهيز الجهاز بكاميرا غير قياسية تستخدم تقنية تسمى Ultrapixel. وصفت الشركة المصنعة التايوانية إدخال تقنية ultrapixels بأنها طفرة في التصوير الفوتوغرافي للأجهزة المحمولة ، حيث أنه بفضل هذا الحدث ، ستتوقف الشركات المصنعة الأخرى أخيرًا عن قياس جودة الكاميرات في الهواتف الذكية باستخدام عدد الميجابكسل.

العناصر الحساسة للضوء في الكاميرات التقليدية

بادئ ذي بدء ، دعنا نتعرف بشكل موجز على مبدأ ترتيب مرشحات الضوء على المصفوفة وفقًا لمخطط Bayer ، والذي يستخدم في جميع وحدات التصوير المتنقلة تقريبًا. تحتوي المصفوفة على عناصر حساسة للضوء. يطلق عليهم "سينسيلي". تلتقط هذه العناصر الضوء وتحوله إلى شحنة كهربائية. يمكن لكل إحساس إدراك لون واحد - أزرق أو أخضر أو ​​أحمر.

يتمثل عيب مجموعة Bayer لمرشحات الألوان في ظهور القطع الأثرية اللونية والتموج في الصورة. لتصحيح الموقف ، استخدم مرشحًا خاصًا مضادًا للتشويش ، مما يجعل الصور تظهر ضبابية قليلاً (ومن هنا جاء اسم "صحن الصابون"). يمكن ملاحظة ذلك بوضوح عند تغيير مقياس الصور الملتقطة بكاميرات الهواة والوحدات الصورية المتنقلة.

في الواقع ، يحاول مصنعو معظم الهواتف الذكية وضع أكبر عدد ممكن من وحدات البكسل على المستشعر من أجل زيادة الدقة الأصلية للصورة الناتجة. كلما زاد عدد الميجابكسل ، تقل مساحة كل بكسل. ونتيجة لذلك ، تصبح أقل عرضة للضوء ، وتكون الصور أكثر قتامة ، ويظهر عليها ضوضاء. للتعويض عن نقص الإضاءة الناتجة ، يتم فتح الفتحة على نطاق أوسع ، ويتم استخدام دمج وحدات البكسل المجاورة لمكافحة الضوضاء.

جوهر تقنية UltraPixel ومزاياها

تعاملت HTC مع مسألة تحسين الكاميرا من الجانب الآخر: لقد خفضوا الدقة إلى 4 ميجابكسل ، لكنهم حولوا البكسل إلى وحدات فائقة الدقة ، وزاد حجمها إلى 2 ميكرومتر ، مقابل 1.1 ميكرومتر (ميكرون) في مستشعرات 13 ميجابكسل.

توفر تقنية UltraPixel وضع المستشعرات على مصفوفة الصورة في ثلاث طبقات ، كل منها يرى بشكل منفصل الأحمر والأزرق و ألوان خضراء... في الوقت نفسه ، تكون مساحة العناصر الحساسة للضوء أكبر بثلاث مرات (حتى 4 ميكرومتر مربع) بالنسبة لأجهزة الاستشعار "العادية".

تم استخدام مبدأ مشابه منذ فترة طويلة في مصفوفات Foveon التي يتم بها شحن كاميرات Sigma DSLR.

في الواقع ، هذا الحل له العديد من المزايا في آنٍ واحد:

• تستوعب وحدات ultrapixels من الضوء حوالي 300٪ أكثر ، على التوالي ، يمكنك الحصول على صور بجودة أفضل في الظلام ؛
• انخفاض كبير في مقدار الضوضاء عند التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة ؛
• تحريك الأشخاص والأشياء في الصورة الناتجة عمليا غير واضح ؛
• بفضل نطاق HDR الأوسع ، يتم تمييز المناطق المظلمة ، وعلى العكس من ذلك ، لا يتم تعريض المناطق الساطعة ؛
• ليست هناك حاجة لفلتر مضاد للتعرجات ، والذي يسبب ضبابية في مصفوفة Bayer.

عيوب تقنية UltraPixel

من الناحية النظرية ، هناك فوائد قوية لهذه الفكرة. ومع ذلك ، كان الخطأ الرئيسي هو قرار التوقف عند 4 ميغا بكسل. لهذا السبب ، عند تصوير الأشياء البعيدة والمناظر الطبيعية ، تعاني الصور من قلة التفاصيل.

لكن لماذا 4 ميغا بكسل فقط ، أليس كذلك؟ بالتأكيد تستطيع. ومع ذلك ، ينبغي ألا يغيب عن البال أن البيكسلات الفائقة تتطلب مساحة أكبر بكثير من تلك "العادية". وفقًا لذلك ، فإن الحجم المادي للمصفوفة الضوئية سوف "ينمو" في الحجم ، ومعه الوحدة نفسها. اعتاد المستهلك الجماعي على عين الكاميرا الصغيرة والمدمجة في الهواتف الذكية ، لذلك لن يلاحظ الجميع تغييرًا حادًا في قطرها. لذلك ، قررت شركة HTC ، التي قدمت UltraPixel ، أن تقتصر على دقة أقل من أجل إرضاء تصميم هيكل الجهاز المحمول.

ربما في المستقبل ، سيتم تجهيز الكاميراتون بمستشعر أكبر بكثير مما هو عليه اليوم ، حيث سيتم استخدام وحدات البكسل الفائقة بدلاً من وحدات البكسل "العادية".

في أي مكان آخر يتم استخدام وحدات البكسل الفائقة؟

اخترع مسوقو HTC كلمة "UltraPixel" عندما اختبروا لأول مرة تقنية زيادة البكسل على مصفوفة الكاميرا في الهاتف الذكي. اتضح أن الفكرة واعدة ، ووجدت لاحقًا تطبيقًا في أجهزة Apple ( ايباد اير 2) ، وكذلك Google ، التي تعاونت مع LG و Huawei لإطلاق Nexus 5X و Nexus 6P. لم يتم التعرف على اسم UltraPixel مطلقًا ، لذلك لم يتم استخدامه في أوصاف خصائص هذه الأجهزة.

في وقت لاحق عرضت سامسونج في المعرض هاتف ذكي جديد- هاتف Galaxy S7 edge ، بمصفوفة بحجم 1 / 2.5 "، وبكسلات مكبرة تصل إلى 1.4 ميكرون. للإشارة ، يحتوي Galaxy S6 على مستشعر 16 ميجابكسل بحجم 1 / 2.6 ، وكل بكسل 1.2 ميكرومتر.

عندما تنظر إلى هذه الصور النموذجية التي تم التقاطها باستخدام Note 5 (على اليسار) و Galaxy S7 (على اليمين) ، تظهر كلتا الصورتين بنفس الجودة تقريبًا.

ومع ذلك ، مع التكبير بنسبة 100٪ للأجزاء الفردية ، يمكنك أن ترى على الفور فرقًا كبيرًا في التفاصيل.

تُستخدم وحدات البكسل المكبرة في معدات التصوير الاحترافية ، أي في كاميرات DSLR. بفضل هذا ، حتى كاميرات SLR ذات الأسعار المعقولة مع عدسة قياسية (كاملة) تتقدم بشكل كبير على أطباق الصابون الرائعة عند التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة. يلتقطون مزيدًا من الضوء ويكون لديهم عمومًا ضوضاء أقل في الصور النهائية. إذا كانت كثافة البكسل في الكاميرات الرقمية ذات العدسة الأحادية العاكسة (DSLR) هي نفسها الموجودة في الكاميرات المدمجة التقليدية ، وكذلك الهواتف الذكية ، فستتجاوز الدقة 120 ميجابكسل. وفي الوقت نفسه ، فإن النماذج الأكثر تطورا على هذه اللحظةيمكن التصوير بدقة 36 ، بحد أقصى 51.4 ميجا بكسل.

الفرق بين التصوير في الإضاءة الخافتة من الكاميرات ذات البكسل الكبير والعادي

أيضا سوف تحب:

إحدى "الميزات القاتلة" للحداثة هي كاميرتها بتقنية "ultrapixels" ، والتي ، وفقًا لـ HTC ، ستعطي احتمالات لأي كاميرا بدقة 13 ميجابكسل مثبتة على الهواتف الذكية للمنافسين. دعنا نحاول أن نحلل بالتفصيل ميزات هذه الكاميرا "ultrapixel".

تتكون تقنية HTC ImageSense الجديدة على HTC One من مستشعر UltraPixel ومعالج ImageChip جديد وفتحة عدسة f / 2.0 max وتثبيت الصورة البصري.

يتميز مستشعر UltraPixel ببكسلات أكبر ويلتقط إضاءة أكثر بنسبة 300 في المائة من الكاميرات النموذجية بدقة 8 ميجابكسل و 13 ميجابكسل. الحجم المادي لمستشعر UltraPixel هو 1/3 "وحجم" ultrapixel "2 ميكرون. لكن في الكاميرا التي تبلغ دقتها 8 و 13 ميجابكسل المزودة بمستشعر 1/3 بوصة ، يبلغ حجم البكسل 1.4 و 1.1 ميكرون.

بدلاً من ملء منطقة ببكسلات أصغر ، قالت HTC إنها ملأتها بوحدات بكسل أكبر. قارن بين البكسل في الصورة أدناه.

لقد وسع معالج إشارة الفيديو الجديد من قدرات وظيفة HTC ImageChip. الابتكار الرئيسي هو تقليل الوقت اللازم للتحقق من المسافة. لا يتطلب هذا الآن أكثر من 200 مللي ثانية.

الابتكار التالي هو نطاق HDR أوسع. في وضع HDR ، يمكن لكاميرا HTC One تصوير فيديو بدقة 1080 بكسل.

في الصورة أعلاه ، تُظهر HTC تفوق كاميرا HTC One كاميرات سامسونج(f / 2.6) و ابل اي فون 5 (f / 2.4) ، الذي يصور بشكل أفضل في ظروف الإضاءة المنخفضة.

تلاحظ HTC أن الكاميرا على HTC One تلتقط صورة بأقصى دقة لها في 1/48 من الثانية فقط. تبلغ مدة هاتف HTC One X ومنافسيه في هذا النطاق السعري 1/30 ثانية.

يجعل نظام التثبيت البصري للصور ثنائي المحور الصور واضحة ، والكاميرا غير مبالية بالمصافحة.

يمكن عرض أمثلة للصور ومقاطع الفيديو التي تم التقاطها بكاميرا HTC One.

يبدو أن المسوقين في HTC لن يقلقوا بعد الآن عندما يتعلمون من الإعلانات عدد عشرات الميجابكسل التي تحتويها الكاميرا في الهواتف الذكية للمنافسين. كما تعلم ، في الطراز الرائد الجديد ، طبقت الشركة حلاً تصميميًا جديدًا من HTC UltraPixel - "ultrapixels".

وفقًا للتايوانيين ، فإن مبدأ "كلما كان ذلك أفضل" فيما يتعلق بالميغابكسل في الكاميرات لم يعد يعمل ، لأن كاميرا UltraPixel الجديدة ذات الدقة الفعلية البالغة 4 ميجابكسل ستعطي السبق لأي شخص يستخدم في التصوير. الهواتف الذكية الحديثة 8 أو حتى حل 42 ميجابيكسل. يستخدم جهاز الاستشعار الضوئي الخاص بـ One عددًا صغيرًا نسبيًا من البكسل ("ultrapixels") ، ولكنه قادر على التقاط ضوء أكثر من كاميرات الهواتف الذكية القياسية. وفقًا لسيمون وايتهورن ، مدير المشروعات الخاصة بشركة HTC ، فإن "الميجابكسل ليست أكثر من مقياس يستخدمه البائعون لتمثيل أداء الكاميرا ولا يتم استخدامها دائمًا في السياق الصحيح."

تعتمد كاميرا HTC One على مستشعر CMOS بإضاءة خلفية مقاس 1/3 بوصة قياسي إلى حد ما الميزة الأساسيةهو حجم البكسل ، وهو 2 ميكرومتر على جانب واحد ، وهو أكبر بشكل ملحوظ من الكاميرات المحمولة الحديثة بدقة 8 ميجابكسل مع حجم 1.4 ميكرومتر بكسل لجهاز iPhone 5 و سامسونج جالاكسي S III أو 1.1 ميكرومتر كما هو الحال في HTC Butterfly.

إن ما يسمى بـ "ultrapixels" قادر على التقاط متوسط ​​200٪ المزيد من الضوء ، وعند مقارنته بكاميرات 13-megapixel ، حيث يبلغ حجم البكسل 1.1 ميكرومتر ، يمكن أن يصل الفرق إلى 300٪. إن أحجام البكسل الصغيرة هي التي تؤدي إلى ظهور الحبوب والضوضاء في الصور عند التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة. بالطبع يمكن استخدام 2 ميكرومتر بكسل في الكاميرات الأكبر من 4 ميجابكسل ، لكن هذا سيؤدي إلى زيادة كبيرة في حجم العدسة ، كما هو الحال في بعض طرز الهواتف الذكية من نوكيا.

لغرض التقاط جهاز الاستشعار أكثرتم تجهيز HTC One بعدسة f / 2.0 مع حساسية ISO في النطاق من 100 إلى 1600 ، والتي لها أيضًا تأثير إيجابي على سرعة الغالق.

كانت الصور الاختبارية التي تم التقاطها باستخدام HTC One من قبل مراجعين Wired في مطعم ذي إضاءة خافتة أكثر وضوحًا من تلك التي تم التقاطها باستخدام Samsung Galaxy S III. الإضافة الوحيدة في الصور الملتقطة بدقة 8 ميجابيكسل جلاكسي كاميرا، كان من الممكن تكبير الصور ، لكن هذا بالطبع لم يجعلها أفتح.

بفضل تقنية ultrapixels ، تم أيضًا تبسيط عمل شريحة ImageChip 2 للمعالجة اللاحقة ، والتي لم تعد بحاجة إلى التعامل مع الضوضاء في نفس الحجم ، وتمكن مطورو HTC من استخدام قدراتها الحاسوبية لوظائف جديدة أخرى.

أحد أكثر الابتكارات إثارة للاهتمام هنا هو وضع Zoe ، والذي يسمح للمستخدم بتسجيل الفيديو بأقصى دقة أثناء التقاط صور مستمرة في نفس الوقت. وفقًا لممثلي HTC ، فقد تمكنوا من تطوير خوارزمية تشفير مزدوج ، حيث أصبح من الممكن التقاط الصور ومقاطع الفيديو في وقت واحد دون فقدان البيانات ، وبالتالي الجودة. من الناحية العملية ، هذا يعني أنه يمكن للمستخدم العودة إلى محتوى الفيديو الذي تم التقاطه مسبقًا ، وتحديد الإطار المطلوب وحفظه كصورة كاملة. من المهم ملاحظة أنه في وضع Zoe ، يبدأ الجهاز في تسجيل الفيديو حتى قبل الضغط على زر التسجيل ، مما سيساعدك على عدم تفويت أي لحظة مهمة.

بالإضافة إلى ذلك ، لتسجيل الفيديو بتنسيقات Full HD و Slow Motion ، يتوفر خيار وضع HDR الذي يتم تنشيطه دائمًا ، وبفضل جيروسكوب خاص ، تقوم كاميرا HTC One ، بالتشابه مع Nokia Lumia 920 ، بتنفيذ التثبيت البصري متعدد المحاور . على عكس التثبيت الرقمي ، فإنه يوفر حركة العدسة مباشرة في حدود ملليمتر للتعويض عن اهتزاز اليد أو الحركة أثناء الحركة.

كاميرا أماميةيتميز هاتف HTC One بدقة مستشعر 2.1 ميجابكسل ودعم HDR وعدسة بزاوية عريضة 88 درجة رائدة في HTC 8X.

بعد الانتهاء من الصور ومقاطع الفيديو ، يلجأ مالك One إلى معرض Living Gallery الذي تم تجديده ، حيث ينتظره كتالوج الأحداث المرتب بدلاً من مجموعة الصور المصغرة الفوضوية. تتوفر مواد الصور والفيديو لمعاينة مدتها 30 ثانية ، ويمكنك تطبيق المرشحات عليها وإضافة الموسيقى واستخدام تقنيات التحرير الأخرى.

هاتف HTC الذكيكانت One وكاميرا UltraPixel الخاصة بها هي الحلول الأولى في عالم الأجهزة المحمولة ، عندما قررت الشركة المصنعة على مسؤوليتها الخاصة والمخاطرة بالتخلي عن استخدام مصطلح "megapixels" لصالح مفهوم جديد غير معروف حتى الآن. هل ستكون هذه التجربة ناجحة؟