O "pixel binning" provavelmente deve ter aparecido em algum texto de lançamento do celular que você está procurando. O motivo disso é que atualmente esta tecnologia é amplamente utilizada pelos sistemas de câmeras dos celulares. Normalmente, para não entrar em detalhes, muitos explicam a tecnologia como uma forma de otimização da captura de imagens ou mencionam somente um de seus propósitos, nada que realmente explique o que de fato é o "pixel binning", mas desta vez você entenderá seu funcionamento.
Para conseguir entender o que é o "pixel binning", é necessário definir o que é um pixel no contexto da fotografia. Um pixel também pode ser chamado de photosite, que basicamente é o elemento físico presente em um sensor de câmera. Por sua vez, os sensores das câmeras digitais são feitos para capturar a luz e produzir imagens.
O pixel geralmente é medido em mícron (1 milionésimo de metro) e em celulares. No caso do novo sensor da Samsung, o ISOCELL HP3, temos pixels com apenas 0,56 μm. Entretanto, nem sempre um pixel menor poderá ser melhor dependendo do que se quer fazer.
A influência do tamanho do pixel de sensores nas câmeras fotográficas
Quanto maior for o pixel, mais fácil fica para a lente e o sensor da câmera trabalharem na captura de cenas em ambientes com baixo nível de luminosidade. Entretanto, no caso dos celulares, os sensores precisam ser pequenos para serem encaixados em meio a diversos outros componentes do aparelho.
Para diminuir o tamanho do sensor para fazer com que ele caiba em celulares, é necessário diminuir o tamanho de cada pixel, a não ser que você diminua a resolução das fotos. Uma forma de contornar esse problema é utilizar um maior número de pixels, ou seja, utilizar um sensor com resolução mais alta. Porém isso fará com que seja preciso aumentar o tamanho do sensor ou diminuir o volume de cada pixel.
Ao utilizar um sensor com pixels muito pequenos, poderá haver problemas na recepção de luz. É aí que entra a técnica do "pixel binning".
O que é o "pixel binning"?
O pixel binning é o processo de agrupamento de dados de quatro pixels em um. Com isso, é possível utilizar sensores com pixels de 0,9 mícron e produzir resultados equivalentes a uma câmera com pixels de 1,8 mícron, que possui um desempenho melhor em fotografias noturnas.
Imagine o sensor de uma câmera como um jardim de uma casa e os pixels/photosites como baldes coletando a água (luz) da chuva (sol ou fonte de luz artificial). É possível colocar diversos baldes pequenos no quintal ou vários baldes grandes. O pixel binning é uma técnica que equivale a combinar todos os pequenos baldes em um gigantesco quando necessário (momento em que se tira fotos em locais escuros).
A queda de resolução ao utilizar o pixel binning
Embora pareça ser livre de falhas, a técnica do pixel binning tem um ponto fraco. Ao utilizar o agrupamento de pixels, a resolução é dividida por quatro (ou mais). Ou seja, ao utilizar esse procedimento, o resultado será que uma câmera de 48MP produzirá fotos de 12MP, enquanto um sensor de 64MP produzirá fotos de 16MP.
O binning (agrupamento) de pixel é possível graças a utilização de um filtro quad-bayer no sensor da câmera. Ele está presente em todas as câmeras digitais e faz com que a imagem seja capturada com as cores vermelho, verde e azul. O padrão mais encontrado nos sensores é 50% de filtros verdes, 25% de filtros vermelhos e 25% de filtros azuis.
De acordo com o site cambridgeincolour, essa distribuição de sensores tenta imitar a maneira como o olho humano enxerga na vida real. Após a captura das imagens pelos pixels e filtros do sensor, a câmera interpola o que foi gravado e produz uma imagem colorida, próxima ao que vemos na vida real.
O filtro quad-bayer agrupa as cores vermelho, verde e azul em clusters (quadrados) com quatro unidades e em seguida utiliza o processamento de conversão de matriz baseando-se no software desenvolvido para armazenar os pixels. A forma como os clusters são organizados dá informações sobre a luz durante o processo de conversão. Veja a imagem abaixo para entender melhor o processo.
Ao utilizar o pixel-binning e o filtro quad-bayer, é possível obter uma boa qualidade de foto durante o dia e durante a noite. Normalmente, as fotos noturnas são mais brilhantes que o normal (real) e não há tanto ruído na imagem.
Precisão da cor pode sofrer com o pixel binning
Além da queda de resolução, a prática do pixel binning acaba diminuindo a acurácia da cor. Para evitar isso, as empresas têm procurado melhorar os algoritmos de mosaico para preencher os locais onde a cor da imagem capturada foi prejudicada.
Uma boa foto através de um celular vai além do pixel binning
A técnica do pixel binning é excelente para a maioria dos casos, onde o objetivo é ter conveniência e ainda obter uma boa qualidade nas fotografias. Mas não é somente ela a responsável pelas belas fotos que vemos atualmente. Ainda há a utilização de diferentes lentes, a tecnologia HDR, o processamento computacional e ajustes realizados através de inteligência artificial, que é desenvolvida de formas diferentes pelas fabricantes de celulares.
O que é pixel binning?
O pixel binning é o processo de agrupamento de dados de quatro pixels em um.
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