픽셀 비닝은 이미지 캡처 후 이미지 전체에서 인접한 픽셀의 판독 값을 결합하는 프로세스를 나타냅니다. 비닝은 동일한 색상의 이웃 픽셀에서 수집된 전하를 함께 추가하고 이를 단일 시뮬레이션 픽셀로 읽는 방식으로 작동합니다. 저조도-조명 조건에서 이는 카메라 감도와 이미지 밝기를 향상시킵니다. 그러나 단점도 마찬가지로 분명합니다. 픽셀이 병합되면 이미지 해상도가 크게 감소하며 이러한 절충은-대부분 피할 수 없습니다.
'세부적 손실' 절충-
오늘날의 주류 픽셀 비닝 기술에는 4-in-1, 9-in-1, 심지어 16-in-1 픽셀 병합이 포함됩니다. 그 중 4-in-1 픽셀 비닝이 가장 널리 채택되는 솔루션입니다.
본질적으로 픽셀 비닝은 여전히 계산 처리에 크게 의존합니다. 알고리즘 재구성을 통해 4개 이상의 인접 픽셀을 더 큰 "가상 픽셀"로 결합합니다. 이론적으로 이 더 큰 픽셀은 표준 간격을 갖는 보통{2}}크기의 픽셀처럼 동작하여 감광도를 향상시키고 이미지 노이즈를 줄입니다.
비교적 간단한 4-in-1 솔루션을 예로 들면 이 기술은 다음과 같이 알려져 있습니다.쿼드 바이어.
쿼드 바이어 기술
단일 노출 주기 내에서 Quad Bayer 기술은 동일한 영역에 있는 각 감광 장치의 노출 기간을 제어하여 L+L+S+S 구성에서 두 개의 브래킷 노출을 가능하게 합니다. 실제로 이는 HDR-과 유사한 기능이 이미 CMOS 센서 수준에서 달성될 수 있음을 의미합니다.
Sony의 Quad Bayer 컬러 필터 어레이는화웨이 P20 프로, 2018년 3월 27일에 출시되었습니다.
전통적인 Bayer 어레이와 비교할 때 Quad Bayer 어레이의 구조는 상당히 다릅니다. 4개의 픽셀이 하나의 더 큰 "가상 픽셀"로 결합되면 이러한 더 큰 픽셀은 기존 베이어 어레이의 패턴을 효과적으로 재현합니다. 픽셀 병합 후 이미지 해상도는 약 75% 감소합니다. 예를 들어, 48MP 센서는 4-in-1 비닝 후에 12MP 이미지를 효과적으로 출력합니다.
쿼드 베이어를 이해하는 또 다른 방법은 기본적으로 각 기존 바이어 픽셀을 4개의 작은 단위로 세분화하여 보다 정교한 조명 캡처 및 처리가 가능하다는 것입니다.
기존 바이어 vs 쿼드 바이어
기존의 Bayer 어레이는 다음으로 구성됩니다.
- 50% 녹색 픽셀
- 25% 빨간색 픽셀
- 25% 파란색 픽셀
Quad Bayer가 일반 조명 조건에서 픽셀 비닝 없이 작동하는 경우 고급 재구성 알고리즘은 동일한 센서 영역 내에서 기존 Bayer 배열과 동일한{0}}풀 컬러 샘플링을 계속 달성할 수 있습니다.
- 50% 그린
- 25% 레드
- 25% 블루
픽셀 비닝이 스마트폰에서 인기를 얻은 이유
픽셀 비닝은 주로 스마트폰 이미징 기술입니다. 직접 이미지 출력, HDR 처리, 컴퓨터 사진 촬영과 같은 기능은 스마트폰이 기존 카메라에 비해 갖는 주요 장점입니다.
적절한 조명 조건에서 쿼드 베이어 모드는 실제로 유효 해상도를 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 그러나 기존 Bayer 어레이에 비해 동적 범위의 개선이 더 눈에 띄는 경우가 많습니다.
실제로 픽셀 비닝은 노출 스태킹과 같은{0}}기존 후처리 기술을 이미지 캡처 단계 자체로 이동합니다. 저조도-환경에서는 부족한 빛 섭취량을 보상하기 위해 해상도를 희생합니다.
초고해상도와 초-다이내믹 레인지를 동시에 극대화할 수는 없지만 픽셀 비닝은 CMOS 센서의 고정된 물리적 크기 제약 내에서 스마트폰 센서 제조업체가 취한 실질적인 절충안을 나타냅니다.
픽셀 비닝과 픽셀 이동
픽셀 비닝에 대해 배우기 전에 많은 사람들은 픽셀 비닝이라는 또 다른 이미징 기술에 대해 들어봤을 것입니다.픽셀 이동.
픽셀 이동은 노출 간 하위 픽셀 정밀도로 이미지 센서를 이동하는 방식으로 작동합니다.- 이를 통해 모든 픽셀 위치가 완전한 RGB 색상 정보를 캡처하여 베이어(Bayer) 색상 필터 배열로 인한 한계를 극복할 수 있습니다.
픽셀 비닝과 픽셀 이동은 근본적으로 다른 개념입니다.
픽셀 이동은 오버샘플링을 통해 전체 이미지 세부 묘사와 신호{0}}대-노이즈 비율을 개선하여 각 픽셀에 전체 RGB 정보가 포함되도록 합니다.
반면에 픽셀 비닝은 여러 픽셀을 병합하여 일반적으로 이미지 해상도를 희생하면서 감광도와 저조도 성능을 향상합니다.{0}}
모바일 이미징의 다양한 접근 방식
일부 제조업체는 초-메가픽셀 수를 공격적으로 추구하는 대신 센서 해상도를 10MP에서 20MP 사이로 유지하는 다른 방향을 선택했습니다.
예를 들어, Google과 Apple은 모두 수년 동안 12MP CMOS 센서에 의존해 왔습니다. Apple은 iPhone 6s부터 iPhone 13 시리즈까지 12MP 센서를 유지했으며, Google의 전산 사진 및 Pixel Shift-유사 기술은 Google Pixel 3와 같이 업계에서 가장 강력한 단일-카메라 스마트폰 시스템을 만드는 데 도움이 되었습니다.
아이러니하게도 초-초고화소 픽셀이나 초대형 센서를 크게 마케팅하지 않은 제조업체가 스마트폰 사진을 새로운 차원으로 끌어올린 제조업체인 경우가 많았습니다.
