왜 "더 큰 픽셀"이 더 나은 사진을 만드는가?

Phil Schiller가 "더 큰 픽셀"이 더 나은 그림의 열쇠라고 말했을 때 이것은 오늘의 iPhone 5S 발표에서 비롯된 것입니다.

1. 이것은 무엇을 의미 하는가?
2. 사실입니까 아니면 마케팅 전략입니까?

빠른 요약

그렇습니다. 더 큰 픽셀은 다른 모든 성능을 동일하게 향상 시키며, Apple은 센서 크기에 집중함으로써 좋은 일을하고 있습니다. 그러나이 경우 크기의 증가는 너무 적기 때문에 차이를 무시할 수있을 것입니다. 아마도 마케팅에서 기대할 수있는 개선 수준에 미치지 못할 것입니다.

더 큰 픽셀은 무엇을 의미합니까?

카메라 센서의 픽셀을 나타내는 광 검출기의 크기를 나타냅니다.

즉,이 광 검출기에 도달하는 빛이 많을수록 더 정확하게 빛 수준을 측정 할 수있어 노이즈가 줄어 듭니다. 사물을 단순화하기 위해 노이즈는 일반적으로 저 조명 또는 실내 사진의 한 요소입니다.

센서에서 더 큰 광 검출기를 얻는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. 더 적은 픽셀이 있습니다.

2. 센서를 크게 만드십시오.

전자는 결의와의 절충으로 순 개선을 초래할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있지만 후자는 전반적인 이익입니다. 아이폰 5S에서는 후자와 함께 갔다.

휴대폰 및 소형 카메라와 같은 소형 센서는 소형 픽셀을 갖는 데 가장 큰 어려움을 겪습니다. 동일한 수의 픽셀은 픽셀이 DSLR 및 기타 전문가 / 프로슈머 카메라보다 훨씬 작아야하기 때문입니다.

메가 픽셀 경주

점점 더 많은 픽셀을 카메라 센서에 담으려는 욕구는 해상도의 감소를 가져 왔으며 핸드폰과 소형 카메라의 소형 센서 의 감도 를 손상 시키거나 무시하기 시작했습니다 .

불행히도, 메가 픽셀 수는 카메라를 시장에 내놓는 것이 매우 쉽기 때문에 "더 많은 픽셀 = 더 나은 카메라"라는 생각에 의해 움직였습니다 . 실제로 수익이 감소하면 더 많은 픽셀을 추가할수록 더 많은 픽셀을 추가하는 것이 덜 중요해지며 많은 센서, 특히 휴대폰 내부의 작은 센서가 충분한 해상도를 해결할 수없는 시점에 도달하게됩니다 사용 된 렌즈의 특성과 센서에서 생성 할 수있는 가장 선명한 이미지로 인해 메가 픽셀 수를 정당화 할 수 있습니다.

마이크로 렌즈 및 역 조명과 같은 센서 기술의 발전과 고급 노이즈 감소 알고리즘은 작은 센서에서 픽셀 수의 증가로 인해 손실 된 감도를 보완하는 방향으로 나아가고 있습니다. 오늘날의 핸드폰 카메라는 작은 집광 면적으로 인해 실내에서 시끄럽고 어두운 곳에서 시끄러운 소리를냅니다.

메가 픽셀 수가 디지털 카메라와 관련된 주요 마케팅 통계로 남아 있지만 오해의 소지가있는 이미지 품질의 민감성 또는 기타 측면에 따라 카메라를 판매하는 것은 매우 어렵 습니다.

그렇다면 애플은 왜 이렇게 마케팅을합니까?

정보가없는 일반인은 여전히 ​​카메라가 개선되면 메가 픽셀 수가 증가 할 것으로 예상합니다.

그러나 애플은 휴대폰에 "더 나은"카메라를 출시하고 있지만 메가 픽셀 수는 증가하지 않았다.

기술적으로, 이것은이다 좋은 이미지 품질에 대한 생각. 그러나 사람들이 메가 픽셀 수를 이미지 품질의 주요 측정 항목으로 믿게 된 이유를 설명하기는 어렵습니다.

이런 식으로 iPhone 5S 카메라를 마케팅하는 것은 다음과 같은 시도입니다.

1. 카메라 센서 마케팅을 픽셀 수에서 벗어나 감도 및 기타 품질 측면으로 전환하십시오.

2. 많은 사람들이 여전히 이미지 품질을 결정한다고 가정하는 메가 픽셀 수가 증가하지 않았다는 사실을 산만하게하십시오.

불행히도 그들은 동일한 혁명을 시도한 첫 번째 사람이 아니며 마지막이 아닙니다. 메가 픽셀 신화는 매우 확고합니다.

참고 : 아래의 의견에 따라 픽셀 수는 이미지 품질을 결정하는 주요 요인이며 더 많은 픽셀이 항상 더 나은 품질이라는 신화로 정의합니다. 픽셀 수에는 아무런 이점이 없습니다. 메가 픽셀 신화의 문제점은 센서 크기와 같은 중요한 통계를 산만하게한다는 것입니다. 이는 실제로 휴대 전화와 소형 카메라에 대해서는 전혀 이야기하지 않습니다.

사실입니까 아니면 마케팅 전략입니까?

그것은이다 기술적으로 사실,하지만,이 경우의 차이는 크지 않을 정도로 작다.

동일한 수의 픽셀을 유지하고 각 픽셀을 더 크게 만들면 감도가 향상되는 것이 사실이며, 이것이 그들이 한 일입니다. 이로 인해 노이즈가 줄어 듭니다 (또는 카메라가 더 빠른 속도를 사용할 수있는 경우 조명이 어두운 경우 모션 블러가 줄어 듭니다). "더 큰 픽셀 = 더 나은 사진"이라고하는 그들의 실제 주장은 이것을 단순화하고 사람들로 하여금 자신의 실외 일광 사진도 개선 될 수 있다고 생각하는 것을 혼동시킬 수 있습니다. 그러나 저조도 시나리오에서 향상된 감도는 이점을 제공합니다.

그러나 그들은 그것들을 훨씬 더 크게 만들지는 않았습니다. 함께 만 이 미미 너무 작아서 : 센서 사이즈에서 6.6 % 증가, 감도 어떤 결과 이득은 작은 될 것이다. DSLR에는 컴팩트 카메라보다 약 500-900 % 큰 센서가 있습니다. 이는 다수의 f- 스톱의 상당한 감도 이득을 초래할 것이다. 6.6 % 증가는 매우 중요하지 않습니다. 그것은 하나의 f-stop의 약 6 분의 1을 나타냅니다.

그것은 일종의 마케팅 전략이기도합니다. 상당한 이득을 얻으려면 센서 크기를 훨씬 더 늘려야합니다. 이전에는 마케팅이 메가 픽셀 수에 초점을 맞추었기 때문에 마케팅 전략이기도하지만, 이제는 메가 픽셀 수를 늘리지 않고 카메라를 개선했다는 것을 자랑하기 때문에 마케팅 방식을 전환했습니다. .

이론적으로 더 작은 픽셀을 갖는 것이 더 큰 픽셀을 갖는 것보다 낫습니다.

작은 픽셀은 더 적은 수의 광자를 캡처하므로 출력이 더 시끄럽지 만 더 많은 샘플을 노이즈 평균 밖으로 가져 오면 간단한 리샘플링으로 더 적은 픽셀로 센서 결과를 시뮬레이션 할 수 있습니다.

그러나 더 큰 픽셀의 결과를 단순히 일치시키는 것보다 낫습니다. 작은 픽셀이 많을수록 더 많은 정보를 캡처합니다. 큰 픽셀은 5µm x 5µm 영역에서 얼마나 많은 광자가 떨어졌는지 알려줍니다. 작은 픽셀은 같은 영역에서 얼마나 많은 광자가 떨어졌는지를 알려 주지만 왼쪽 위 25µm x 25µm 영역, 오른쪽 아래 25µm x 25µm 영역 등에서 몇 개가 떨어졌는지를 알 수 있습니다.이 추가 정보는 더 적은 노이즈를 생성하기 위해 더 스마트 한 리샘플링에 사용될 수 있습니다 더 큰 픽셀을 가진 카메라와 동일한 해상도로 더 자세한 이미지.

실제로 상황은 결코 평등하지 않습니다. 4 개의 작은 픽셀로부터의 값을 판독 할 때 판독 잡음이 고려 될 때, 판독 잡음 패널티를 4 번 취하는 것은 그림자에서 더 큰 잡음 및 DR 감소를 초래한다는 것을 의미한다. 읽기 노이즈가 매우 낮은 최신 Sony Exmor 센서에서는 문제가되지 않지만 2013 년 현재 Canon이 22MP 이상의 본체를 생산하지 않은 이유 일 수 있습니다.

픽셀은 평평하지 않습니다. 일반적으로 감광 부품은 위의 층에 주변 전자 장치가있는 바닥에 있습니다. 이것은 픽셀을 우물처럼 조금 만듭니다. 픽셀을 매우 작게 만들면 감광 영역의 비율이 줄어들고 너비의 비율과 웰의 깊이가 훨씬 커져서 빛을받을 수있는 각도의 수와 감도가 줄어 듭니다.

이것은 전화 카메라 센서를 사용하는 곳에서 채우기 비율과 각도 효율성을 심각하게 희생하지 않으면 픽셀 수를 늘릴 수 없으므로 소비자에게 호소하기 위해 픽셀 수를 줄입니다. 가장 좋은 해결책은 센서를 더 크게 만드는 것입니다. 그러나 더 큰 렌즈가 필요하고 많은 휴대폰을 판매하는 초슬림 바디를 허용하지 않습니다.

더 큰 픽셀을 갖는 단점도 있습니다. 샘플링 주파수가 감소하면 무아레가 증가하여 해상도 감소 문제를 악화시키는 강력한 앤티 앨리어스 필터가 필요합니다. 샘플링 속도가 낮을수록 더 많은 디 모자이크 오류가 발생합니다.

안타깝게도 "작은 픽셀 불량"만트라는 형식 크기에 걸쳐 적용되며, "기존의 지혜"가 나쁜 생각이고 이미지가 더 시끄럽고 카메라에 더 많이 발생한다는 점에서 카메라 제조업체가 픽셀 수를 늘림으로써 품질을 향상시키는 것을 꺼려하고 있습니다. 흔들리고 더 나은 렌즈가 필요합니다 (이러한 점 중 하나라도 모두 사실이 아닙니다).

여기서 중요한 아이디어는 센서가 더 큰 그림이 더 나은 화질 을 제공한다는 것입니다 (센서가 동일한 기술을 사용하는 경우). Apple이 한 일은 센서 크기를 늘리는 것입니다. 같은 수의 픽셀을 유지하면 각 픽셀의 신호 대 잡음비가 높아져 사진 품질이 향상됩니다.

가능한 한 정확하게 들어오는 빛을 포착하는 것입니다.

픽셀 당 더 큰 표면으로 인해 더 많은 빛을 포착하고 최종 결과에서 해당 빛을보다 정확하게 표현할 수 있습니다.

사진은 더 나을 것이지만, 픽셀 당 15 %만이 훌륭하지 않습니다. 마케팅도 마찬가지입니다. Nokia는 PureView와 비슷한 작업을 수행했습니다. 41 메가 픽셀에서 5-10 메가 픽셀의 다운 샘플링도 노이즈 수준을 크게 줄입니다. 노키아의 PureView는 당신이 저에게 묻는다면 이것에 대한 수퍼 리어입니다.

더 큰 픽셀을 만들면 두 가지 주요 이점이 있습니다.

1. 픽셀이 클수록 더 많은 빛을 수집하므로 센서가 더 민감합니다. 이것은 낮은 조명 상태에서 낮은 ISO로 노이즈를 줄이면서 촬영할 수 있음을 의미합니다.

2. 조리개가 큰 경우 (예 : f / 2.2) 센서가 거의 발생하지 않아 많은 광선이 이미지를 흐리게하는 다른 픽셀과 무작위로 상호 작용합니다. 그리고 이것은 해상도를 낮 춥니 다.

그러나 우리가 메가 픽셀에 대해 잘 알고있는 신화를 깨뜨려도 센서에 대한 "더 큰"더 나은 진실을 일반화 하고 있습니다. 물론 위에서 언급 한 방법은 사실이지만 카메라의 성능은 다른 많은 요소에 달려 있습니다. 전면 렌즈와 센서 사이의 거리를 짧게 유지하면서 (아이폰이해야하는 것처럼) 더 큰 센서로 이미지를 투사하려면 더 많은 렌즈가 필요하며,이 렌즈 중 하나의 품질이 좋지 않으면 시스템이 최악입니다. 따라서 "큰 픽셀 = 더 나은 그림" 은 법보다 슬로건입니다.