Xiaomi uzun süredir 100 milyon pikseli şişiriyor Huawei buna sahip olmayı hak etmiyor mu?
Bu başlığın önermesi aslında yanlış çünkü 2016'nın başlarında Sony ve Phase One, 100 megapiksel CIS (CMOS görüntü sensörü) olan 100 megapiksel orta format kamera XF100MP'yi birlikte piyasaya sürdü. Sony tarafından yapılmıştır. Ancak, bu orta format üst düzey ürün, tartışacağımız 100 milyon piksel kameralı cep telefonu ile aynı seviyede değil Sonuçta, XF100MF 300.000 yuan'dan fazla satıyor.
Ek olarak, BDT pazarının kendisine gelince, keşfedilebilecek alanlar cep telefonu kameraları ve sivil dijital kameralarla sınırlı değildir.Endüstriyel, otomotiv ve hatta bilimsel araştırma alanları, BDT ürünlerini farklı şekilde konumlandırmıştır. Çeşitli alanlardaki pazar farklılıkları nedeniyle, BDT'nin geliştirme teknolojisi yolları da farklıdır. Bu yazıda, sadece cep telefonlarında ve tüketici mobil cihazlarında kullanılan yüksek çözünürlüklü BDT'yi tartışıyoruz.
Sony ile Samsung arasındaki 48 megapiksel CIS savaşından sonra, Samsung'un sıklıkla yüksek piksel çözünürlüğü kullanan ana oyuncu olduğu görülüyor. Geçen yılın ikinci yarısından günümüze Samsung, cep telefonu pazarında milyarlarca pikseli tercih etti. Qualcomm'un ana SoC'si halihazırda 200 milyon pikseli destekleyen bir ISP'ye (Snapdragon 865) sahip olduğundan, bu piksel savaşı durmuş gibi görünmüyor. Bu yılın Ocak ayında Xiaomi'nin 256 megapiksellik bir cep telefonunu kullanabileceğine dair söylentiler vardı.
Ancak şu anki 100 megapiksel kameralı telefon çağında Sony, BDT endüstrisindeki en üst düzey rakamı görmemiş ve bu Huawei'nin pazarlamada Xiaomi'nin önüne geçmesine neden olmuş gibi görünüyor. Honor ürünlerinin başkan yardımcısı Xiong Junmin de geçen yıl Kasım ayında Weibo'da pikseller ne kadar yüksekse, o kadar iyi, daha fazla lens o kadar iyi ve Honor'un farklı bir ileriye doğru olacağını söyledi. Görünüşe göre arada bir, yüksek pikselleri körü körüne takip etmemek için çağıran bir ses var ... Bu ses megapiksel çağında zaten vardı.
Geçen yılın makalesinde, 100 milyon pikselin varlığının mantığını doğruladık.Yüksek pikselli kameralar hakkında daha fazla teknik tartışma gelecekteki makalelerde ifade edilecek: özellikle Samsung'un şu anda üzerinde çalıştığı 0.7m piksel düğümü. Bu tartışmaya dayanarak Sony, cep telefonu pazarındaki çok pikselli rekabete katılmadı, bunun sebebi zayıf teknoloji mi?
Samsung'un hala teknolojide bariz eksiklikleri var mı?
Sonynin fikirlerini resmen tartışmadan önce, geçen yılki 100 milyon piksellik araştırma makalesinde Samsungun analog okuma teknolojisindeki eksikliği hakkında konuşmaya çalışalım. Aslında, 48 megapiksel çağı kadar erken bir tarihte, Samsungun bu bölümdeki teknik rezervleri Sony kadar iyi değil. Bu nedenle, Samsungun en eski 48 megapiksel CIS (S5KGM1) tam piksel çıkışını desteklemiyor ve bu da Samsung'un "gerçek ve yanlış 48 milyon piksel" işine girmesine neden oluyor. "Tartışmada.
Önceki makalemizde de özü olan bu tartışmadan bahsetti: Samsung S5KGM1, piksel düzeyinde gerçek bir 48 milyon pikseldir, ancak zincir çıkış aşamasında düşürülmüştür. Bu örnek, o dönemde Samsung'un önemli bir teknik zayıflığını iyi bir şekilde yansıtabilir.
Ve Xiaomi CC9 Pro, Samsung S5KHMX 100 milyon piksel CIS'yi ilk kez uyguladığında, bu CIS henüz çip üzerinde remosaik elde edemedi. Dolayısıyla, S5KHMX 100 milyon piksel çıktı elde etse bile, remosaic işleminin Qualcomm Snapdragon SoC'nin ISP'si tarafından tamamlanması gerekiyor. Kullanıcı düzeyinde, kamera deneyimi etkilenir ve çekimden sonraki bekleme süresi nispeten uzundur.
Sony, son teknoloji broşüründe bu konuyu kısmen tanıtmış görünüyor. "Yüksek hızlı çekim" ve "aynı anda 4 analog sinyal pikselli ADC" ye ek olarak, paralel sinyal işlemeyi gerçekleştirmek için bir sütun paralel ADC (analogdan dijitale dönüştürme) devresinden de özellikle bahsedilir. Yatay dizide, bu türden çok sayıda devrenin eklenmesi, BDT'nin "yüksek hızlı" çıktısını gerçekleştirebilir. Ayrıca Sony, tanıtımda bu devrenin otomatik olarak gürültüyü azaltabileceğinden de bahsetti. Bu teknoloji, Sony CIS'in yüksek hızlı çıkışının nedenlerinden biri olmalıdır.
Samsung bu yönü tanıtmadı, ancak Samsung temelde tam piksel çıkış hızı sorununu çözmüş gibi görünüyor - en azından çıktı kare hızında iyileştirme için hala yer olsa bile (sanki Samsung'un hiç yapmadığı gibi) tam piksel çıktı verememekten artık utanmayacaksınız. Tam piksel çıktı kare hızı ve renk derinliği, yayınlanan teknik özelliklerde belirtilmemiştir); ve Galaxy S20 Ultra'ya uygulanan 100 milyon piksel S5KHM1'in üzerine Samsung, nihayet çip üzerinde bir remosaik ekledi. Pratik uygulama deneyimi açısından bakıldığında Samsung'un bu konuda geride kaldığını söylemek zor görünüyor.
Buna ek olarak, Samsung gerçekten de son iki yılda piksel teknolojisinde çeşitli ayarlamalar yaptı.En iyi bilineni ISOCELL'in artırılmış piksel izolasyonu (DTI). Bu, Samsung olmasa da önceki teknik girişte bahsedilmişti. Benzersiz, ancak farkına varma açısından rakiplerinden yine de çok farklı. Daha sonra Samsung, orijinal metal malzemenin ışığı absorbe etmesini veya ışığı yansıtmasını önlemek için renk filtreleri arasındaki metal bölmeyi Fujifilm'den yeni bir malzeme türüyle değiştiren ISOCELL Plus adlı bu DTI yapısını yükseltti. sorun.
Bu teknolojinin kendisi, piksellerin ışığa duyarlı performansını artırmak için tasarlanmıştır ve küçük piksellerdeki yetersiz ışık sorununu hafifletmek için kullanılır. Bu yapı ve malzeme geliştirmeden, yüksek pikseller yapmanın hayal edildiği kadar şiddetli ve basit olmadığını bulmak zor değil.
Pikseller bir kenara bırakılırsa, Sony CIS'in nispeten önemli bir başka noktası da yığılmış yapının Cu-Cu bağlantısında, yani piksel çipi ile mantık devresi çipi arasındaki doğrudan bağlantıda yansıtılır; TSMC zaten bu çözümü kullanıyor. TechInsights'ın bu yıl Galaxy S20 Ultra'nın sökülmesine bakılırsa Samsung, en son 0.7m piksel teknolojisini (Galaxy 20 Ultra'nın ön kamerası) kullanan GH1 görüntü sensöründe TSV (Through Silicon Via) çözümünü kullanmaya devam ediyor. Cu-Cu ara bağlantısı daha fazla esneklik sağlayabilir, BDT'nin genel boyutunu daha küçük, daha yüksek yoğunluk ve pim düzeni özgürlüğü açısından daha iyi hale getirebilir ve ayrıca işlevsel genişleme elde etmek de kolaydır.
Elbette mevcut verilerden, piksel seviyesinden kimin daha ileri olduğu sorusu gibi tartışmamız hala oldukça sınırlıdır. Ama en azından piksel sayısı ve yoğunluğu bir yana bırakılırsa, Samsung'un CIS teknolojisi üzerinde çalıştığını düşünüyoruz, optimizasyon için hala çok yer olsa bile. Peki, Samsung daha küçük pikseller peşinde koşarken ve piksel yoğunluğunu artırırken Sony ne yapıyor?
"Takip" yönündeki fark
Tüm kamera perspektifinden görüntüleme sistemine kadar yüksek piksellerin geliştirilmesine güvenmemize rağmen, BDT cep telefonu fotoğrafçılığının etkisinin yalnızca bir parçası olduğu için algoritma ve optik sistem de çok önemlidir, bu nedenle 100 milyon piksel BDT nihayetinde fotoğraftan faydalanacaktır. 100 milyon sayısı kadar şaşırtıcı olmayabilir.
Bu aynı zamanda birçok insanın 100 megapiksel BDT'yi reddetmesinin nedenlerinden biridir, yani cep telefonunun özel performansına bakılırsa, bu o kadar tatmin edici olmayabilir. Ancak yine de 100 milyon pikselin küçük tabanlı görüntüleme cihazları için görüntü kalitesini iyileştirmek için çok önemli bir çözüm olduğuna inanıyoruz. Sadece pikselleri yükseltme sürecinde, geçmişte çözülmesi zaman alması gereken bazı eski sorunlar var mı?
Bu, Samsung'un 100 milyon pikseli tanıttığı sırada Sony'nin ne yaptığından bahsetmek mi? ISSCC 2020'nin (Uluslararası Katı Hal Devre Zirvesi) görüntü sensörü kısmının teknik paylaşımına bakıldığında, bu ISSCC, ToF görüntülemeye çok odaklanmıştır. Sony'nin sonuçlarla ilgili raporu daha zengin görünüyor. Sony toplantıda üç ana başlık sundu:
- Yüksek Sıcaklık Toleranslı 132dB Tek Pozlama Dinamik Aralık CMOS Görüntü Sensörü
- 8,3Mpiksel 35fps'de Referans Paylaşımlı Piksel Diferansiyel Amplifikatörlü 0,50erm Gürültü 1,45m Aralık CMOS Görüntü Sensörü
- 1280 × 720 Arkadan Aydınlatmalı, 4,86 m Pikselli, 1,066GEPS Okuma, Programlanabilir Olay Hızı Kontrol Cihazı ve Sıkıştırılmış Veri Biçimlendirme Ardışık Düzeni ile Olay Tabanlı Yığınlı Kontrastlı Görüntü Sensörleri
BDT ile ilgili bu teknolojiler, geçici olarak cep telefonu kameralarıyla ilgili görünmüyor, ancak yine de Sony'nin CIS teknolojisi gelişiminin çeşitliliğini gösterebilirler ve yine de biraz araştırmaya değer. Bunlardan en dikkat çekici olanı muhtemelen sonuncusu, Sony ve Prophesee tarafından ortaklaşa yayınlanan olay tabanlı bir sensör.EE Times'ın Amerikan versiyonu bu teknoloji hakkında özel olarak röportaj yaptı ve haber yaptı.
Bu yeni sensör türü "sektördeki en küçük piksel boyutuna ve en yüksek dinamik aralık performansına" ulaşır. Buradaki "endüstri" hala sınırlı olmalıdır, yani olay odaklı görme teknolojisinde sonuçta 4,86 m Mobil BDT'nin boyutu zaten çok büyük.
Bu olay tabanlı görüntü sensörü piksel boyutu küçültme, Sony'nin uzmanlığının yığılmış yapısına dayanmaktadır
Bu tür bir sensör, endüstriyel ekipmanlarda ve sürücüsüz arabalarda bulunur. Özü, yapay zekayı görüntü sensörüne entegre etmektir. Yole Développement'ın baş analisti Pierre Cambou'nun sözleriyle, bu sensör, görüntüyü hızlı bir şekilde geliştirebilir veya "doğrudan olay bazlı algı sağlayabilir." Yetenek, "Her piksel bir nörondur". Cambou'nun görüşüne göre Sony, görüntü sensörlerinin yalnızca görüntülemeyle değil, aynı zamanda algıyla da ilişkili olması gerektiğine inanıyor.
Ancak tartışmamızın odağı bu değil, sonuçta, en azından şimdilik, cep telefonunun kamerasıyla pek fazla ilişkisi yok. Mobil teknoloji alanında Sony, kısa süre önce teknoloji tanıtım sayfasına "2x2 On-Chip Lens Solution" (OCL, 2x2 on-chip microlens solution) adlı bir çözüm ekledi. Bu teknoloji, bizce bir Geliştirmede çok tipik bir "ihmal kontrolü".
Bu teknolojinin prensibi de çok basit. Geleneksel BDT'de, her pikselin üzerinde bir mikro mercek bulunur. 48 milyon piksel çağında, pikseller küçülüyor ve bu da piksellerin hassasiyetini doğrudan etkiliyor. Böylece CIS üreticileri, Quad Bayer (veya Tetracell) piksel düzenlemelerini kullanarak geleneksel Bayer piksel düzenlemesini dönüştürmeye başladılar. Şu anda, her piksel hala kendi bağımsız mikro merceğine sahiptir.
Mobil BDT için üç fazlı odaklama çözümleri, kaynak: TechInsights
Gerçek durum daha karmaşık olabilir. TechInsights tarafından yapılan önceki analizler, Sony ve Samsung'un 2x1 OCL çözümünü iki yıl önce kullanmaya başladığını gösterdi (ON Semiconductor tarafından kullanılan ilk çözüm, Samsung buna süper PD) iki pikseli kapsayan ve kapsayan bir mikro lenstir (yukarıdaki şeklin son satırında gösterildiği gibi) Bu, pikselleri faz tespiti için kullanmak ve faz odaklamayı sağlamak için yapılır; Samsung aslında farklı 0.8m görüntü sensörlerinde daha fazlasını kullanır. Maskeli faz odaklaması olarak adlandırılan daha önceki bir şema (ayrıca bir Çift PD faz algılama şeması vardır).
Bu şemalarda, faz odaklaması (PDAF) için yalnızca bazı CIS pikselleri kullanılır ve bazı şemaların bazı pikselleri görüntülemeye bile katılmaz. Bir yandan, bu tür bir çözümün faz tespiti aslında tüm BDT'yi kapsamaz - bu, fotoğraf çekerken odak deneyimini etkileyecek; diğer yandan görüntü kalitesini de etkileyecektir.
Sonynin promosyonundaki 2x2 OCL çözümü, aynı rengin 4 pikselini kapsayan bir mikromercektir. Bu şekilde, tüm CIS'nin tüm pikselleri faz odaklı olabilir, böylece odak doğruluğu daha yüksek olacaktır. 2x2 OCL çözümünün uygulanmasından sonra Sony tarafından sağlanan odaklama verimliliğinin karşılaştırmasına bakıldığında, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi düşük ışıklı sahnelerde odaklanma önemli ölçüde daha hızlı ve daha net olacaktır. (Sony kameralar alanında teknolojinin ademi merkeziyetçiliğine benziyor)
Geleneksel teknoloji
2x2 OCL
Bu teknolojinin uygulanmasında, özellikle bahsetmeye değer olduğunu düşündüğümüz küçük bir numara var: her dört piksel bir mikrolensi kapsıyor, bu da faz tespitinin hem dikey hem de yatay yönlerde faz tespiti sırasında yapılabileceği ve hatta Eğik olarak algılayabilir ve tam BDT kapsamı ile "çapraz odak" veya "Pozi odağı" gerçekleştirebilir.
Daha önce bahsedilen geleneksel çözüm, kamera alanında yalnızca "tek kelimeyle odaklanma" dır. Bu tür bir şema, yatay yönde çok fazla doku değişikliği olmadan nesneleri çekerken (aşağıda gösterildiği gibi) verimsiz odaklamaya da yol açar. Bu nedenle, 2x2 OCL, odaklanma verimliliğini artırmak için çok etkili bir çözüm haline geldi.
Odaklanma sırasında geleneksel sol ve sağ faz algılama ile çift yönlü faz algılama arasındaki fark
IEDM 2019'da (Uluslararası Elektronik Cihazlar Konferansı), Sony'nin "1.0lux Minimum AF Aydınlık Seviyesi ile 0.8µm Quad Bayer Kodlama 2 × 2OCL Kullanan 1 / 2inç 48M Tüm PDAF CMOS Görüntü Sensörü" başlıklı bir konusu var. Bu 2x2 OCL çözümü hakkında konuşun. Sony, bildiride, bu çözümün Quad Bayer piksel dizisinin avantajlarını yüksek çözünürlük ve yüksek dinamik aralıkla birleştirdiğini ve çift fotodiyot (çift fotodiyot) fazlı odaklama algılamasının her ikisinin de avantajlarından daha verimli olduğunu belirtti. Minimum otomatik odak parlaklık seviyesi 1 lüks'e düşebilir (geleneksel çözüm 10 lüks'dür).
Ek olarak, daha büyük mikro mercekler Kuantum Verimliliğini artırabilir (kuantum verimliliği, yaklaşık% 7'lik bir artış), ancak pikseller arasında parazit sorununa daha da neden olabilir, bu nedenle sorunu çözmek için daha fazla azaltma çözümüne ihtiyaç vardır. Örneğin, DTI'nin (Derin Kanal İzolasyonu) güçlendirilmesi ve mikro merceklerin, filtrelerin ve piksel kuyularının konumlarının değiştirilmesi de Sony belgesinde belirtilen kilit noktalardır.
"Bu makalede, 2x2 OCL yapısına sahip dünyanın ilk görüntü sensörü 1/2 inç, 48 milyon piksel, 0.8m, QBC (Quad Bayer kodlaması)."
Sony IMX689 halihazırda bu çözümü uyguluyor, ancak körü körüne yüksek piksel peşinde değil.Mevcut teknoloji söz konusu olduğunda, 48 milyon pikselin daha da iyileştirilmesi olan Quad Bayer'in 48 milyon pikseline hazır. Bu çözümün ortaya çıkışı, aynı zamanda, mevcut teknoloji düğümleri altında, çekim deneyimini ve görüntü kalitesini iyileştirmek için hala yer olduğunu ve piksellerdeki artışın hala bir süre bekleyebileceğini gösteriyor.
Sony, gelecekte bu tür bir teknolojiyi evrim yönü olarak benimserse, piksel gruplama açısından Samsung'a benzer bir 9'u 1 arada bir çözüm (Nonacell) olmayacak. Bu nedenle, Huawei P40'ın 52 megapiksel IMX700'ü kullanacağı ve piksel dizisinde 16'sı 1 arada çözümü benimseyeceği söyleniyor. Bu piksel gruplamasının CIS renk filtresi dizisinde nasıl düzenleneceği henüz net değil, ancak 16 piksel bir dizidir ve bu 2x2 OCL'yi devralırken açıkça daha yumuşak bir çözümdür.
IMX689'un BDT'si için bir geçiş var, işte kısa bir açıklama: OPPO Find X2 cep telefonu, bu BDT'yi kullanırken çift yerel ISO'dan (çift yerel ISO) bahsetti. Bu çözüm kamera alanında alışılmadık bir çözüm değil, ancak cep telefonu alanında nispeten nadir görülüyor. IMX689'un sözde çift yerel ISO'sunun gerçekleştirilmesi şu anda bilinmemektedir, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi Panasonic VariCam çözümüne başvurabiliriz.
ISO duyarlılıktır. Genel olarak konuşursak, optik sinyal görüntüleme işleminde bir elektrik sinyaline dönüştürüldükten sonra, bir analog amplifikasyon gereklidir. ISO'yu fotoğraf çekerken ayarladığımızda, voltaj sinyalinin amplifikasyon kazancını ayarlıyoruz. Bir CIS'nin doğal ISO'su, elektrik sinyalinin en düşük değere yükseltildiği ISO olarak anlaşılabilir (analog voltaj kazancı en küçüktür). Doğal ISO'da en iyi resim kalitesi elde edilebilir. Düşük aydınlatma altında görüntü kalitesini iyileştirmek için, çift yerel ISO bazen Panasonic'in çözümü olan bir dizi analog amplifikatör devresi ekler. Farklı çekim ortamlarına göre, iki farklı yerel ISO arasında geçiş yapın ve yine de yüksek ISO'da iyi resim kalitesine sahip olun.
Bununla birlikte, Sony IMX689'un aynı şeyi yapıp yapmadığını bilmiyoruz, çünkü Sony ayrıca belirli bir ISO'dan sonra arka uç gürültüsünü azaltmak için tam kuyu kapasitesini ayarlayabilen bir ISO çift kazanç şemasına sahip. Bununla birlikte, bu teknolojinin cep telefonları için çok değerli olamayacağına inanıyoruz, çünkü cep telefonu kameraları gibi küçük cihazlar için ana gürültü kaynağı, ön uçta üretilen atış gürültüsüdür. Gürültü bastırmadan elde edilen kazanç muhtemelen görece küçük olacaktır.
Yüksek çözünürlük önemli mi?
Yukarıdaki içeriğin tartışılmasıyla, piksel istiflemeye ek olarak, CIS'in hala keşfedilmeye değer birçok teknolojik yeniliğe sahip olduğunu ve bu da nihai görüntüleme için daha fazla optimizasyon yapabileceğini bulmak zor değil. Bunlar, cep telefonları için yüksek pikselli kameralar geliştirirken öğrenmeye değer fikirlerdir. Daha yüksek pikseller, gerçekten daha yüksek bir örnekleme oranının yanı sıra keskinlik ve dinamik aralık gibi parametreler açısından daha iyi bir performans getirebilir. Ancak, yüksek piksellere giden yolda, daha yapısal ve tasarım iyileştirmeleri yapmaya devam edebilirsek, çekim deneyimini iyileştirmek ve piksellerin "artık değerini" çıkarmak faydalı olacaktır.
Bu tür piksellerin yeniden parlatılmasına dayanarak, bu yıl piyasaya sürülecek Huawei P40'ın bu 2x2 OLC çözümünü kullanıp kullanamayacağını gözlemlemeye değer ve piksel sayısı 100 milyon kadar iyi değilse, o zaman önemli noktaları hangi yerlerde. Bu, dört gözle beklemeye değer.
Son olarak, piyasada artan çoklu kamera uygulaması nedeniyle, cep telefonu kameralarının kapsamlı görüntüleme yeteneklerinin belirli bir BDT'nin donanım kalitesine gittikçe daha az bağımlı hale geldiğini belirtmekte fayda var. Sistemin tamamında yüksek çözünürlüklü piksellerin konumu çok önemli olmayabilir. DxOMark'ın Mobil puanları, birden fazla çekimin katılımını gerektiren yakınlaştırma, analog odak dışı ve geniş açı gibi belirli bir BDT'den ziyade tüm sistemin kalitesini incelemeye giderek daha fazla meyillidir.
Bu, cep telefonu OEM üreticileri için daha yüksek gereksinimler ortaya koyabilir ve ana kamera için yüksek çözünürlüklü CIS yalnızca bir bağlantıdır. Bu muhtemelen Onur Başkanı tarafından önerilen "farklı yön" dür. Sadece 100 milyon veya daha yüksek pikselin varlığının rasyonelliğini hala inkar etmemeliyiz ve ürettiği faydaların olumlu ve etkili olduğunu görmekten mutluyuz. Daha yüksek pikseller aynı zamanda mobil BDT tasarımının ve üretiminin sürekli gelişimini teşvik etmenin de kesin bir yoludur Bize göre bu hala çok önemlidir, ancak sonuçlara ulaşmak için çok istekli olmayın.
Referans kaynağı:
Sorumlu editör: Elaine
