كيف تعمل تقنية pixel binning للهواتف المحمولة؟
في هذه المقالة، سوف ندرس قدرة تجميع البكسل في التصوير المحمول؛ ما هي تقنية pixel binning وكيف تعمل؟تأتي العديد من الهواتف الذكية هذه الأيام مزودة بنظام كاميرا متقدم. لكن هذا التقدم لا يقتصر بأي حال من الأحوال على حجم جهاز الاستشعار الخاص بهم. تتم معظم الأنشطة التي تجعل الهاتف يؤدي أداءً جيدًا من حيث التصوير الفوتوغرافي وراء الكواليس. في الحقيقة، أنت لا تراها، لكن لها تأثير كبير في تحسين جودة الصور. إحدى هذه الحالات هي تقنية دمج البكسل، والتي تسمى Pixel Binning باللغة اللاتينية.
إذا كنت من محبي منتجات Samsung وكنت تتابع الأخبار المتعلقة بهذه الشركة في الآونة الأخيرة ، فمن المحتمل أنك صادفت مصطلح nona-binning أو Adaptive Pixel. عبارة تشير في الواقع إلى نفس تركيبة البكسل وتجعل أداء الهاتف يتحسن بشكل ملحوظ في الظروف التي تكون فيها الإضاءة المحيطة غير مواتية. لكن هل هذا يحدث حقا؟ في هذه المقالة، قررنا دراسة هذه التقنية وتأثيرها على التصوير .
لماذا تستخدم كاميرات الهواتف الذكية تقنية مزج البكسل؟
قبل شرح التكنولوجيا المذكورة وكيف تعمل، يجب أن نرى سبب وجود مثل هذه الميزة على الإطلاق. إذا نظرت بعناية، سترى أن الهواتف الذكية بها العديد من القيود في قسم الكاميرا. من بين هذه الأشياء، يمكننا أن نذكر محدودية حجم المستشعر. مستشعر الكاميرا هو بالضبط المكان الذي توجد فيه ملايين البكسل. وحدات البكسل التي تتمثل مهمتها في تلقي الضوء المحيط وإذا لم تكن هناك وحدات بكسل كافية في المستشعر، فهذا يعني أن أداء كاميرا الهاتف في امتصاص الضوء ونتيجة لذلك سيواجه التصوير في الإضاءة الليلية مشاكل أيضًا. بالطبع، لا يعني امتصاص الضوء بالضرورة أنه يمكنك التقاط صور أفضل في الليل؛ لا يحدث هذا فقط، ولكن بشكل عام (في أي حالة إضاءة) يتم تقليل مقدار التشويش في الصور ويتم رؤية تفاصيلها بشكل أفضل وأفضل.
لكن هناك مشكلة. إذا أردنا وضع العديد من وحدات البكسل في مستشعر كاميرا الهاتف الذكي، فيجب أيضًا زيادة حجم المستشعر. هذه المشكلة ليست مفيدة جدًا للهواتف الذكية في الوقت الحالي لأن وحدة الكاميرا الخاصة بالهاتف هي جزء من تصميمه ولا يمكن تصميمها بشكل كبير جدًا لأنه يجب أن يكون هناك مساحة كافية لتثبيت المعالج واللوحة الأم ومكبرات الصوت وأجهزة الاستشعار المختلفة وما إلى ذلك.
لكي يتعامل مصنعو الهواتف الذكية مع هذا القيد، فقد توصلوا إلى حل جيد وذكي يساعدهم على تقليل حجم البكسل بدلاً من زيادة حجم المستشعر كثيرًا وبالتالي الخروج عن التصميم التقليدي للهاتف وبهذه الطريقة، يمكن وضع المزيد منها على مستشعر واحد. بهذه الطريقة، من الناحية النظرية، تزداد دقة المستشعر دون الحاجة إلى زيادة حجمه المادي.
على سبيل المثال، يستخدم مستشعر 12 ميجابكسل في iPhone 13 وحدات بكسل بحجم 1.9 ميكرومتر. لكن حجم مستشعرات الكاميرا بدقة 48 ميجابكسل لجهاز iPhone 14 Pro Max هو 1.22 ميكرومتر. من ناحية أخرى، يصل حجم المستشعرات المستخدمة في كاميرا Galaxy S22 Ultra بدقة 108 ميجابكسل إلى 0.8 ميكرومتر، وهي من أصغر وحدات البكسل المستخدمة في كاميرات الهواتف الذكية.
ما هو تكوين البكسل وكيف يعمل؟
الآن بعد أن أصبح لدينا فهم مناسب لسبب استخدام تقنية مزج البكسل في كاميرات الهواتف الذكية على الإطلاق، فقد حان الوقت لمعرفة ماهية هذه الميزة وكيف تعمل. تقنية دمج البكسل هي تقنية لمعالجة الصور يتم فيها دمج 4 بكسلات متجاورة أو أكثر في مستشعر الكاميرا معًا لإنشاء مستشعر أكبر. تطلق Samsung على المستشعرات الكبيرة tetrapixel أو nanopixel، والتي تتكون في الواقع من متوسط أداء جميع وحدات البكسل الموجودة بداخلها.
لاحظ أنه عندما نقول مزيجًا، فإننا لا نعني أن البكسل يتحرك فعليًا ليمتزج مع البكسل المجاور له. بمعنى آخر، لا تحدث هذه المجموعة على مستوى الأجهزة، ولكنها تقنية برمجية؛ بهذه الطريقة، يتم دمج البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة البكسل مع بيانات البكسل المجاور بواسطة البرنامج لإنشاء بيانات تعريف.
إذا لم نتمكن من إيصال وجهة نظرنا بهذه التفسيرات، ففكر في هذا المثال. iPhone 14 Pro Max و Galaxy S22 Ultra منتجان يستخدمان تقنية تركيبة البكسل على مستويات مختلفة. يستخدم ممثل الشركة الأمريكية كاميرا بدقة 48 ميجابكسل مزودة بتقنية دمج 4 في 1 (2 في 2) بكسل، وممثل Samsung مزود بتقنية 9 في 1 (مع مصفوفة 3 في 3). وبالتالي ، فإن دقة الصور التي تم إنتاجها بواسطة iPhone 14 Pro Max و Galaxy S22 Ultra هي 12 ميجابكسل (12 × 4 = 48 و 12 × 9 = 108).
يتيح تقليل الدقة بهذه الطريقة لكاميرا الهاتف معالجة الصور بشكل أسرع ، بحيث يمكنك عرض الصورة فور تسجيلها. من ناحية أخرى، يتسبب التصوير بدقة كاملة في تعرض المعالج لضغط كبير ويستغرق بعض الوقت لإكمال معالجة الصورة.
ميغا بكسل وميغا بايت
لاحظ أن الميجابكسل والميغابايت مفهومان مختلفان تمامًا. تشير Megapixels إلى عدد البكسل في المستشعر، بينما تشير الميجابايت إلى حجم الصور. الأول هو قيمة ثابتة بينما يتغير الثاني حسب نوع الصورة التي تلتقطها.
على سبيل المثال، يستخدم Galaxy A53 كاميرا 64 ميجابكسل ويدعم تقنية الجمع 4 في 1 بكسل. وبالتالي، فإن الصور الناتجة لهذا المستشعر هي 16 ميغا بكسل افتراضيًا. يمكن لهذا المستشعر تسجيل الصور بدقة 4624 × 3468 بكسل، أو بعبارة أخرى مع 16،036،032 بكسل. (كل ميجابكسل تعني مليون بكسل ونتيجة 16 ميجابكسل تعني 16 مليون). إذا قمت بالتصوير في الوضع الكامل، فستكون دقة الصورة التي تحصل عليها 9248 × 6936 أو 64144128 بكسل.
تحتوي هذه الصور الآن على عدد ثابت من وحدات البكسل في أي وضع يتم تسجيلها، ولكن يمكن أن يكون حجمها مختلفًا. أحيانًا تقوم بالتصوير في بيئة بها إضاءة كافية ويزداد حجم الصور بسبب وجود تفاصيل عالية، وأحيانًا ترى أنه في بيئة منخفضة الإضاءة، يتم تسجيل صورتك بحجم صغير جدًا. في كلتا الحالتين، حلها هو نفسه.
لا يعني تكوين البكسل بالضرورة صورًا أفضل
فقط لأن كاميرا هاتفك تدعم تقنية pixel binning، فهذا لا يعني أنه يمكنها التقاط صورة أفضل. تركيب البكسل هو في الواقع حل لمشكلة وهمية. نظرًا لأن الشركات لم تتمكن من وضع مستشعر كبير على الهاتف ليناسب عددًا أكبر من وحدات البكسل عليه، فقد قرروا تصميم وحدات بكسل أصغر. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تمتص وحدات البكسل الأكبر مزيدًا من الضوء حتى لو تم تثبيتها بعدد أقل على المستشعر.
بالمقارنة، يجب أن تتلقى وحدة البكسل الكبيرة التي تم إنشاؤها من تجميع وحدات البكسل معلومات من وحدات البكسل القريبة الأخرى ثم تخمين الشكل الذي ستبدو عليه الصورة النهائية. تستغرق هذه العملية أحيانًا وقتًا طويلاً وأحيانًا لا تعمل بشكل صحيح على الإطلاق ولا يتم التقاط الصورة النهائية بالشكل الذي نتوقعه. لهذا السبب تقوم هواتف Samsung أحيانًا بإفراط في معالجة الصور، لكن الصور المسجلة بواسطة هواتف iPhone عادة ما تكون أكثر طبيعية وتتمتع بأداء مستقر.
عادة ما تستخدم شركات تصنيع الهواتف الذكية للمبالغة في عدد الميجابكسل لكاميرات هواتفهم، وهذه المشكلة على مر السنين جعلت المستخدمين يعتقدون أنه كلما زاد عدد الميجابكسل، كانت جودة الكاميرا أفضل. هذا ليس صحيحًا فحسب، ولكن حتى إذا كان المستشعر يستخدم تقنية تركيبة البكسل، فهذا لا يعني بالضرورة جودة الصور التي يسجلها.
يخبر عدد الميجابكسل فقط الدقة النهائية للصورة التي تستطيع كاميرا الهاتف تسجيلها. الفائدة الوحيدة من وجود مستشعر كبير هي أنه يمكنك الحصول على جودة أكبر عند التكبير الرقمي. لا تخبرك المزيد من الميجابكسل بأي شيء عن عرض اللون أو توازن اللون الأبيض أو النطاق الديناميكي أو أي شيء آخر بشكل عام بخلاف ما تقوله. لذلك لا تنخدع الشركات.
لا ترجع فائدة تقنية تكوين البكسل إلى التقنية نفسها. إنه بسبب الأداء الممتاز لخوارزميات معالجة الصور التي تجعل الصور تتم معالجتها بأفضل طريقة ممكنة. على سبيل المثال ، يمكنك مشاهدة أداء هواتف Google Pixel 6، ومدى روعتها في تسجيل الصور بفضل هذه الخوارزميات. هذه هي الخوارزميات التي تأخذ كل جهد لجعل صورة عالية الجودة ويجب أن تعمل بشكل صحيح.
ستجد في بعض الأحيان أن صورة binning binning تلتقط جودة أفضل من صورة كاملة الدقة. هذا ليس مفاجئًا على الإطلاق لأنه من الصعب جدًا تطبيق خوارزميات معالجة الصور على عينة تم تسجيلها بدقة كاملة من الصورة التي يتم تسجيلها من خلال دمج وحدات البكسل الخاصة بها لأنها تتطلب قدرًا أكبر من قوة المعالجة.
مزج تجاوز البكسل مشكلة وليست ميزة
الغرض من تجميع وحدات البكسل هو زيادة دقة الصورة نظريًا. تتم هذه العملية بطريقة يتم فيها تقليل وحدات البكسل قدر الإمكان لتسريع عملية المعالجة. نتيجة لذلك، يمكنك رؤية الصورة التي سجلتها على الفور.
دقة الصورة مهمة وليست غير مهمة لأننا غالبًا ما نريد تكبير الصورة دون فقدان الجودة. لكن الأرقام مثل 108 ميجابكسل و 200 ميجابكسل ليست سوى لعبة بأرقام ولها جانب إعلاني فقط.
أفضل طريقة لمعرفة ما إذا كان الهاتف الذكي الذي تفكر في شرائه به كاميرا جيدة هو قراءة التعليقات من المواقع غير المتحيزة ومشاهدة الصور التي يلتقطونها. لا تكن سريعًا جدًا في أن تنخدع بالمستشعر الكبير أو الصور التي تدعي الشركة المصنعة أنها التقطت بواسطة الهاتف. إذا كنت تهتم بكاميرا الهاتف، فحاول قضاء بضعة أسابيع وقراءة المراجعات بعناية حتى تتمكن من الحصول على ما تريد.
