Birkaç yıl önce, akıllı telefon kameraları farklıydı. 2017’de Google Pixel 2, Samsung Galaxy Note8 ve Apple iPhone 8, arka kameralarına güç sağlayan 12 (ish) megapiksel sensörlere sahipti. Günümüze hızlı ileri sarın ve Google Pixel 7 Pro‘dan Samsung Galaxy S22 ve Galaxy 22+‘a kadar çoğu telefon 50 megapiksel ana sensörlere ve S22 Ultra‘da 108 megapiksel kameraya sahiptir. Hatta Apple, en yeni iPhone 14 Pro‘ya 48 megapiksel ana kamera yerleştirerek akıllı hale geldi.
Android telefon kameralarındaki megapiksel sayıları 100 hatta 200’lere ulaştı. Bu yüksek megapiksel kameralardan herhangi birini kullandıysanız, bunların varsayılan olarak 50 megapiksel, 108 megapiksel veya 200 megapiksel görüntüleri vermediklerini fark etmişsinizdir. Google Pixel 7‘nin tam çözünürlüklü çekimleri kaydetme seçeneği bile yok. Peki tüm bu pikseller nereye gidiyor?
Piksel gruplaması nedir?
Piksel gruplama, bir süper piksel oluşturmak için birden çok bitişik pikseli birleştirme işlemidir. Veri işlemede gruplama, veri noktalarını gruplara (veya kutulara) ayıran bir işlemdir. Dijital fotoğrafçılıkta, bindirilen veri noktaları, bazen fotositeler olarak adlandırılan ayrı piksellerdir.
Telefonunuzun kamerasındaki görüntü sensörünün tam çözünürlüğüne bağlı olarak, pikseller dörtlü veya dokuzlu gruplar halinde gruplanır (bunun sırasıyla “tetra-binning” veya “nona-binning” olarak tanımlandığını görebilirsiniz). Galaxy S22 Ultra, kendisinden önceki birçok üst düzey Samsung telefonunda olduğu gibi, 12 megapiksel fotoğraflar çekmek için 108 megapiksel görüntü sensörünü kullanarak dokuz bitişik pikselden oluşan grupları birleştirmek için piksel gruplama kullanır (108 ÷ 9 = 12). Pixel 7 ve Pixel 7 Pro’da her bölme, 12,5 megapiksel fotoğraflar (50 ÷ 4 = 12,5) oluşturmak için dört piksel ayarlar.
Piksel gruplaması neyi başarır?
Ama bunu neden yapıyorlar? Soru, Qualcomm’un kamera bilgisayar görüşü ve video ürün yönetimi başkan yardımcısı Judd Heape’e yöneltildi. Cevap, ışık hassasiyeti ve alan kısıtlamalarına bağlıdır.
Kamera sensörlerinin yüzeylerinde, ışığı algılayan ayrı birimler olan binlerce piksel bulunur. Akıllı telefon kameralarının çözünürlüğü arttıkça, bu sensörlerin yüzeylerindeki piksel sayısı da artar. Aynı fiziksel alana daha fazla piksel sıkıştırmak, telefonunuzun kamerasının ince ayrıntıları daha iyi görmesini sağlarken, kameranın düşük ışıkta ne kadar iyi çalışabileceğini sınırlar ve fotoğraflarda daha düşük bir dinamik aralık oluşturur.
Heape, “Küçük pikseller çok fazla ışık yakalayamaz” diye açıklıyor. “Temel fizik.” Ve modern akıllı telefon pikselleri küçüktür. 1 μm (tek bir mikrometre veya mikron) civarında piksel boyutları görmek alışılmadık bir durum değildir. Bunu bir bağlama oturtmak gerekirse, ortalama bir insan saçı teli yaklaşık 80 μm kalınlığındadır.
Daha büyük pikseller, özellikle düşük ışıkta genellikle daha iyi görüntü kalitesi anlamına gelir. Piksel boyutu önemlidir çünkü piksel ne kadar küçükse, gelen ışığı toplamak için o kadar az yüzey alanı gerekir. Diğer her şey eşit olduğunda, 0,8 μm pikselli bir sensör, 1,2 μm pikselli bir sensöre göre daha sönük bir resim çeker.
Üreticilerin bununla mücadele etmek için yapabileceği birkaç şey var. Birçok akıllı telefon kamerası, birkaç fotoğraftan veri içeren tek bir görüntü oluşturmak için yazılımı kullanarak, hesaplamalı fotoğrafçılık adı verilen bir teknikte birden çok kareden gelen bilgileri birleştirir. Fiziksel olarak daha büyük bir sensör kullanma seçeneği de vardır, bu da her pikselin daha fazla yüzey alanının ışığı toplamasını sağlar.
Google, Pixel 7 serisindeki ana kamera için nispeten büyük bir 1/1,31 inç sensör kullandı ve bu ona nispeten büyük bir piksel boyutu ve yüksek bir megapiksel sayısı sağladı. Bununla birlikte, bu yaklaşım, kamera donanımına daha fazla dahili alan ayırmayı gerektirir; bu, pil gibi diğer parçalar için daha az alana veya Google’ın son Pixel telefonlarında görülene benzer benzersiz bir kamera çıkıntısına neden olacağınız anlamına gelir.
Küçük pikseller çok fazla ışık yakalayamaz. Temel fiziktir.
Piksel gruplama nasıl çalışır?
Piksel gruplama, bitişik pikselleri birleştirerek, onları oluşturan fotositelerin kendi başlarına yaptıklarından daha yüksek ışık duyarlılığına sahip yapay olarak büyük “süper pikseller” oluşturur. Çoğu dijital kamerada, bir görüntü sensöründeki her piksel, yalnızca belirli dalga boylarını toplamak için ışığı filtreler. Genel olarak konuşursak, piksellerin %25’i kırmızı ışığa, %25’i mavi ışığa ve %50’si yeşil ışığa ayarlanmıştır (insan gözü yeşil ışığa diğer renklerden daha duyarlı olduğu için yeşil fazladan temsil edilir).
Bir telefon piksel gruplamayı kullandığında, görüntü sinyali işlemcisi (ISP), görüntü verilerini oluşturmak için benzer renkli piksellere komşu dört (veya gruplama olmaması durumunda dokuz) kümelerinden gelen girdilerin ortalamasını alır. Heape, sonucun bir değiş tokuş olduğunu söylüyor: “Çözünürlük düşüyor, ışık hassasiyeti artıyor.”
Daha küçük pikselleri birleştirerek, fiziksel olarak büyük piksellerin düşük ışık performansını tam olarak kopyalayamazsınız. Heape’in belirttiği gibi, “Aralarındaki mesafe sonsuz derecede küçük değil”, bu nedenle piksel gruplaması ek yapaylaşmaya neden olabilir. Unutma, gerçek bir saç genişliğinin 80 kat daha küçüğüyle uğraşıyoruz. Pikseller arasındaki mesafeler mikroskobiktir ve yazılım, piksel gruplama gibi tekniklerin getirdiği küçük veri boşluklarını doldurmada başarılı olmuştur.
Piksel gruplama, küçük piksellere sahip kamera sensörlerinin doğasında bulunan düşük ışık eksikliklerini büyük ölçüde telafi edebildiğinden, aynı zamanda yüksek megapiksel çözünürlüklere bağlı özelliklerin, fiziksel olarak çok büyük kamera sensörlerine sahip telefonlara özel olması gerekmediği anlamına gelir. Örneğin S22 Ultra, daha geleneksel bir 12 megapiksel kamera sensöründe fiziksel olarak imkansız olan 8K video kaydını destekler.
Tüm bu megapikseller, özel bir telefoto lens kullanmamak için de harikadır. Heape’in açıkladığı gibi, “Yeterli aydınlatma koşullarında, sensörün yüksek çözünürlük yetenekleri, mükemmel kalitede dijital yakınlaştırma elde etmek için kullanılabilir.” Ancak S22 Ultra, 12 megapiksellik sabit görüntüler ortaya çıkarmak için dokuz piksellik grupları bir araya getirebildiğinden, düşük ışık performansı, pikselleri aynı 0,8 mikron boyutunda olan daha düşük çözünürlüklü bir kameradan göreceğinizden daha iyidir.
Piksel gruplama: Akıllı mühendislik
Piksel gruplama, telefonlarımızın içine sığması için küçük kalması gereken görüntü sensörlerinde sürekli artan megapiksel sayılarının dayattığı fiziksel sınırlamalara yaratıcı bir geçici çözümdür. Hızla endüstri standardı haline geliyor ve bunun nedenini anlamak zor değil. Aksi takdirde gürültüye neden olan yüksek ISO veya bulanıklığa eğilimli uzun pozlama süreleri gerektirecek aydınlatmada görsel olarak doğru fotoğraflar verir. Tam olarak sihir değil, ama akıllı bir mühendislik. Ve gerçekten, hemen hemen aynı şey değiller mi?
Bir profesyonel gibi fotoğraf çekin
Fotoğrafik mi hissediyorsunuz? Google Pixel 7 ve Google Pixel 7 Pro telefonlarındaki kamera karşılaştırmamıza göz atın. Ayrıca Google Fotoğraflar‘da çekimlerinizi düzenleme ve Android’de RAW fotoğrafları nasıl çekip düzenleyeceğiniz konusunda ipuçlarımız var.
