Η εταιρεία Sony Semiconductor Solutions Corporation παρουσίασε επίσημα τον κινητό αισθητήρα εικόνας επόμενης γενιάς, τον LYTIA 901.Ο αισθητήρας CMOS 12 ιντσών διαθέτει περίπου 200 εκατομμύρια αποτελεσματικά εικονοστοιχεία και παρέχει σημαντικές αναβαθμίσεις σε πολλαπλές διαστάσειςΑυτό το άρθρο παρέχει μια αντικειμενική τεχνική ανάλυση των βασικών χαρακτηριστικών του αισθητήρα και της πιθανής επίδρασής του στην κινητή απεικόνιση.
Ι. Αρχιτεκτονική Pixel: Εξισορρόπηση υψηλής ανάλυσης και υψηλής ευαισθησίας
Το LYTIA 901 χρησιμοποιεί ένα εύρος εικονοστοιχείων 0,7μm, επιτυγχάνοντας ένταξη υψηλής πυκνότητας περίπου 200 εκατομμυρίων εικονοστοιχείων μέσα στο μέγεθος του αισθητήρα 1/1,12 ίντσες.Ενώ η επιδίωξη υψηλών αριθμών pixel συχνά συμβιβάζεται με τις επιδόσεις χαμηλού φωτισμού, η Sony αντιμετωπίζει το ζήτημα αυτό με δύο τεχνικές προσεγγίσεις:
1. Τετρα-Τετραμερή κωδικοποίηση Bayer (QQBC) σειρά
Αυτό αντιπροσωπεύει μια προηγμένη επανάληψη της παραδοσιακής συστοιχίας Quad-Bayer.τα σήματα από αυτά τα 16 pixel συνδυάζονται και επεξεργάζονται ως ένα ενιαίο ισοδύναμο pixelΑυτό σημαίνει:
Ημερήσια λειτουργία λήψης: Αποδίδει περίπου 12,5 megapixel φωτογραφίες (200 εκατομμύρια ÷ 16), με κάθε ισοδύναμο pixel να μετράει 2,8μm.Αυτό εξασφαλίζει ευαισθησία σε σενάρια χαμηλού φωτισμού όπως νυχτερινά τοπία και εσωτερικά.
Τρόπος υψηλής ανάλυσης: Οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν να παράγουν αρχεία ακατέργαστων μεγέθους 200 megapixel για την καταγραφή ακραίων λεπτομερειών.
2. Βελτιστοποίηση δομής των pixel
Η Sony αναβαθμίζει τη δομή των pixel και τη σειρά φίλτρων χρώματος, δίνοντας προτεραιότητα στην αύξηση της χωρητικότητας του κορεσμένου σήματος - μια θεμελιώδη μέτρηση που καθορίζει το δυναμικό εύρος.Η βελτιωμένη χωρητικότητα κορεσμένου σήματος επιτρέπει σε κάθε pixel να φιλοξενεί περισσότερα φωτοηλεκτρόνια, καταγράφοντας έτσι ένα ευρύτερο φάσμα φωτεινών πληροφοριών σε μία έκθεση.
ΙΙ. Επεξεργασία AI στο τσιπ: Τεχνολογία επαναδιοργάνωσης συστοιχίας
Η συστοιχία QQBC απαιτεί μετατροπή πίσω σε μια τυποποιημένη συστοιχία Bayer για την έκδοση συμβατικών εικόνων RGB, μια διαδικασία που παραδοσιακά χειρίζεται ο επεξεργαστής εφαρμογών κινητής τηλεφωνίας (AP).Η καινοτομία του LYTIA 901 έγκειται στο:
Πύργο επαναδιατάξεως συστοιχίας μάθησης AI
Η Sony έχει ενσωματώσει απευθείας κυκλώματα επεξεργασίας τεχνητής νοημοσύνης βελτιστοποιημένα για τη διάταξη QQBC μέσα στον ίδιο τον αισθητήρα.
Ενισχυμένη αποκατάσταση λεπτομερειών: Οι συμβατικοί αλγόριθμοι συχνά παράγουν τεχνητά αντικείμενα ή απώλεια λεπτομερειών κατά την επεξεργασία συστατικών υψηλής συχνότητας (π.χ. περίπλοκα μοτίβα, άκρες κειμένου).Μαθαίνοντας από εκτεταμένα δείγματα, το μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης αποκαθιστά με μεγαλύτερη ακρίβεια τις πληροφορίες χρώματος από τα συγχωνευμένα pixels.
Βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας επεξεργασίας: Η ενσωμάτωση στο τσιπ εξαλείφει την καθυστέρηση μεταφοράς δεδομένων μεταξύ του αισθητήρα και του AP, επιτρέποντας την επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο.υποστηρίζει ηχογράφηση βίντεο 30fps σε ανάλυση 4K με μέγιστη ζουμ 4x.
Σύμφωνα με την έρευνα της Sony, αυτό σηματοδοτεί την πρώτη εφαρμογή της αναδιάταξης συστοιχίας AI ενσωματωμένης σε τσιπ σε κινητό αισθητήρα εικόνας CMOS.
ΙΙΙ. Τεχνολογική δέσμη HDR: Πολυεπίπεδη βελτίωση δυναμικής εμβέλειας
Το LYTIA 901 ενσωματώνει τρεις τεχνολογίες που σχετίζονται με την HDR και καλύπτουν διάφορα σενάρια χρήσης:
1. DCG-HDR (διπλό κέρδος μετατροπής)
Με τη συλλογή σημάτων από δύο διαφορετικά επίπεδα αύξησης των pixel κατά τη διάρκεια μίας έκθεσης και στη συνέχεια τη σύνθεσή τους, η τεχνολογία αυτή επιτρέπει την εικόνα HDR σε μέγεθος έως 4x ζουμ.Το πλεονέκτημα της έγκειται στη σύνθεση ενός καρέ, καθιστώντας το ιδανικό για την αποφυγή θολού κίνησης κατά την λήψη κινούμενων υποκειμένων.
2Ωραίο 12bit ADC.
Η αναβάθμιση από την παραδοσιακή 10-bit αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή σε 12-bit επεκτείνει τη βαθμίδα χρώματος από 1024 επίπεδα σε 4096 επίπεδα.Αυτό μειώνει σημαντικά τις διακοπές ποιότητας εικόνας στις ζώνες μετάβασης μεταξύ φωτός και σκιάς, όπως οι ουρανοί του σούρουπο ή το φωτισμό με κλίση.
3. HF-HDR (Hybrid Frame HDR)
Με τη σύνθεση δεδομένων DCG με πρόσθετο πλαίσιο μικρής έκθεσης, το δυναμικό εύρος υπερβαίνει τα 100 dB (απαιτεί ενεργοποίηση σε κατάσταση συσσώρευσης 16 pixel).Η τιμή αυτή υπερβαίνει τις προδιαγραφές δυναμικής εμβέλειας των περισσότερων αισθητήρων smartphone, καθιστώντας το ιδανικό για σενάρια υψηλής αντίθεσης όπως η ανατολή / η δύση του ήλιου και τα πορτρέτα με πίσω φωτισμό.
IV. Ικανότητα ζουμ: Τεχνική υποστήριξη λύσεων με μία κάμερα
Η τεχνολογία του LYTIA 901 στοχεύει σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή: την επίτευξη υψηλής ποιότητας ζουμ μέσω μιας ενιαίας κύριας κάμερας.
Στις παραδοσιακές ρυθμίσεις πολλαπλών φωτογραφικών μηχανών, η εστιακή περιοχή 2x-3x χειρίζεται συνήθως ένας ειδικός τηλεφωτοφακός, ο οποίος υποφέρει από υψηλά κόστη, μεγάλες απαιτήσεις χώρου,και ασυνεπής ποιότητα εικόνας κατά τη μετάβαση πολλαπλών φωτογραφικών μηχανώνΤο LYTIA 901 αντιμετωπίζει αυτές τις προκλήσεις μέσω:
- 200MP ανάλυση παρέχοντας άφθονο κλαδί κλαδί
- QQBC συστοιχία δυναμική αναδιάταξη των pixel κατά τη διάρκεια της εμβέλειας για την αποκατάσταση των λεπτομερειών
- Η επεξεργασία AI στο τσιπ που εξασφαλίζει την απόδοση σε πραγματικό χρόνο
Η τεχνολογία HDR διατηρεί τις επιδόσεις σε όλη την περιοχή ζουμ
Το αν αυτή η λύση μπορεί να αντικαταστήσει τους φυσικούς φακούς τηλεφωτογραφίας στην πραγματική λήψη εξαρτάται από την ωριμότητα του αλγόριθμου αναδιάταξης συστοιχίας AI.Διαθέτει πλεονεκτήματα στο φάσμα μεσαίας εμβέλειας ζουμ (2x-4x), αλλά το ψηφιακό ζουμ πέρα από το 4x εξακολουθεί να βασίζεται σε παραδοσιακούς αλγόριθμους παρεμβολής.
V. Επισκόπηση των τεχνικών προδιαγραφών
Προδιαγραφή του στοιχείου
Πρότυπο LYTIA 901
Μέγεθος αισθητήρα 1/1.12 ίντσες
Πιξέλες περίπου 200 εκατομμύρια.
Μέγεθος pixel 0,7μm
Pixel Array Quad-Quad Bayer κωδικοποίηση (16-pixel binning)
Επεξεργασία σε τσιπ AI-learning κυκλώματα αναδιοργάνωσης συστοιχίας
Τεχνολογία HDR DCG-HDR, Fine12bit ADC, HF-HDR (100dB+)
Δυναμίες βίντεο 4K 30fps HDR καταγραφή σε 4x ζουμ
Σύμβαση ονοματοδότησης Ενιαία υιοθέτηση του μορφότυπου "ΛΥΤΙΑ (αριθμός προϊόντος) "
VI. Επιπτώσεις και προοπτικές για την βιομηχανία
Το λανσάρισμα του LYTIA 901 αντανακλά δύο τάσεις στην ανάπτυξη αισθητήρων εικόνας smartphone:
Τάση 1: Μετανάστευση της επεξεργασίας τεχνητής νοημοσύνης στο sensor front-end
Η ενσωμάτωση αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης μέσα στον ίδιο τον αισθητήρα, αντί να βασίζεται αποκλειστικά στον ISP του κύριου τσιπ, βοηθά στη μείωση της καθυστέρησης και στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης.Η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να προκαλέσει αναδιάρθρωση των ρόλων μεταξύ των κατασκευαστών αισθητήρων και τσιπ.
Τρένδης 2: Η δυνατότητα λύσεων με μία κάμερα να αντικαταστήσουν ρυθμίσεις με πολλές κάμερες
Όταν μια ενιαία κύρια κάμερα μπορεί να καλύψει κοινές εστιακές αποστάσεις από ευρυγώνιο έως μεσαίο τηλεφωτογραφικό, οι κατασκευαστές smartphones αποκτούν μεγαλύτερη ευελιξία σχεδιασμού.Αυτό τους επιτρέπει να μειώσουν τον αριθμό των καμερών και να μειώσουν το κόστος, χρησιμοποιώντας παράλληλα τον ελεύθερο χώρο για μεγαλύτερες μπαταρίες ή λεπτότερα σώματα.
Φυσικά, η πραγματική απόδοση του LYTIA 901 εξακολουθεί να απαιτεί δοκιμές στον πραγματικό κόσμο μόλις οι συσκευές που το διαθέτουν βγουν στην αγορά.Οι βασικοί τομείς παρακολούθησης περιλαμβάνουν την αποτελεσματικότητα των αλγορίθμων αναδιάταξης συστοιχιών που βασίζονται στην ΤΝ, σταθερότητα HDR σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού και σταθερότητα ποιότητας εικόνας ζουμ.
Για τους καταναλωτές, η άφιξη του LYTIA 901 σηματοδοτεί ένα μέλλον όπου η φωτογραφία μέσω smartphone μπορεί να μην βασίζεται πλέον σε μετρητές κάμερες για να κρίνει τις δυνατότητες απεικόνισης.
