Há alguns anos, as câmeras dos smartphones eram diferentes. Em 2017, o Google Pixel 2, o Samsung Galaxy Note 8 e o Apple iPhone 8 tinham sensores de 12 (ish) megapixels alimentando suas câmeras traseiras. Avançando para hoje, a maioria dos telefones, do Google Pixel 7 Pro ao Samsung Galaxy S23 e Galaxy 23+, possui sensores primários de 50 megapixels, e o Samsung Galaxy S23 Ultra possui um sensor de 200 megapixels. A Apple até ficou sábia, colocando uma câmera principal de 48 megapixels em seu mais novo iPhone 14 Pro.
A contagem de megapixels em câmeras de telefones Android aumentou para centenas. Se você já usou alguma dessas câmeras de alto megapixel, deve ter notado que elas não exibem imagens de 50 ou 200 megapixels por padrão. A série Pixel 7 nem tem a opção de salvar fotos em resolução total. Então, para onde estão indo todos esses pixels?
O que é binning de pixel?
Binning de pixel é o processo de combinar vários pixels adjacentes para criar um superpixel. No processamento de dados, binning é um processo que classifica pontos de dados em grupos (ou compartimentos). Na fotografia digital, os pontos de dados agrupados são pixels individuais, às vezes chamados de photosites.
Dependendo da resolução total do sensor de imagem na câmera do telefone, os pixels são agrupados em grupos de quatro ou nove (você pode ver isso descrito como “tetra-binning” ou “nona-binning”, respectivamente). O Galaxy S23 Ultra usa binning de pixel para combinar grupos de 16 pixels adjacentes, usando seu sensor de imagem de 200 megapixels para capturar fotos de 12,5 megapixels (a matemática verifica: 200 ÷ 16 = 12,5). No Pixel 7 e Pixel 7 Pro, conjuntos de quatro pixels se combinam para criar fotos de 12,5 megapixels (50 ÷ 4 = 12,5).
O que o binning de pixel realiza?
Mas por que fazer isso? Colocamos a questão a Judd Heape, vice-presidente de gerenciamento de produto da Qualcomm para câmera, visão computacional e vídeo. A resposta se resume à sensibilidade à luz e às restrições de espaço.
Em suas superfícies, os sensores das câmeras possuem milhares de pixels, que são unidades discretas que detectam a luz. À medida que a resolução das câmeras dos smartphones aumenta, também aumenta o número de pixels nas superfícies desses sensores. Embora amontoar mais pixels na mesma área física torne a câmera do seu telefone mais capaz de ver detalhes finos, isso limita o desempenho da câmera com pouca luz e cria uma faixa dinâmica inferior nas fotos.
“Pequenos pixels não podem capturar tanta luz”, explica Heape. “É física básica.” E os pixels dos smartphones modernos são pequenos. É comum ver tamanhos de pixel em torno de 1 μm (um único micrômetro ou mícron). Para colocar isso em contexto, um fio médio de cabelo humano tem cerca de 80 μm de espessura.
Pixels maiores geralmente significam melhor qualidade de imagem, especialmente com pouca luz. O tamanho do pixel é importante porque quanto menor for um pixel, menos área de superfície ele terá para coletar a luz recebida. Tudo o mais sendo igual, um sensor com pixels de 0,8 μm tira uma foto mais escura do que um sensor com pixels de 1,2 μm.
Os fabricantes podem fazer algumas coisas para combater isso. As câmeras dos smartphones normalmente combinam informações de vários quadros em uma técnica chamada fotografia computacional, usando um software para criar uma única imagem que contém dados de várias fotos. Há também a opção de usar um sensor fisicamente maior, permitindo que cada pixel tenha mais área de superfície para coletar luz.
O Google usou um sensor comparativamente grande de 1/1,31 polegadas para a câmera principal da série Pixel 7, o que proporcionou um tamanho de pixel relativamente grande e uma alta contagem de megapixels. No entanto, essa abordagem requer dedicar mais espaço interno ao hardware da câmera, o que significa menos espaço para outras partes, como a bateria, ou uma colisão única da câmera, como a vista nos telefones Pixel recentes do Google.
Como funciona o binning de pixels?
O binning de pixel combina pixels adjacentes para criar “superpixels” artificialmente grandes que têm maior sensibilidade à luz do que seus photosites constituintes por conta própria. Na maioria das câmeras digitais, cada pixel em um sensor de imagem filtra a luz para coletar apenas determinados comprimentos de onda. De um modo geral, 25% dos pixels são sintonizados para a luz vermelha, 25% são sintonizados para a luz azul e 50% são sintonizados para a luz verde (o verde recebe representação extra porque o olho humano é mais sensível à luz verde do que a outras cores ).
Quando um telefone usa pixel binning, seu processador de sinal de imagem (ISP) calcula a média da entrada de conjuntos de quatro (ou nove ou 16) pixels vizinhos de cores semelhantes em superpixels para gerar dados de imagem. O resultado, diz Heape, é uma troca: “A resolução diminui, a sensibilidade à luz aumenta”.
Você não pode replicar o desempenho com pouca luz de pixels fisicamente grandes combinando pixels menores. Como disse Heape, “a distância entre eles não é infinitamente pequena”, então o binning de pixels pode causar artefatos adicionais. Lembre-se, estamos lidando com frações da largura de um fio de cabelo literal. As distâncias entre os pixels são microscópicas e o software tornou-se bom em preencher pequenas lacunas de dados introduzidas por técnicas como pixel binning.
Nona-binning.
Como o binning de pixels pode compensar as deficiências de pouca luz inerentes aos sensores de câmera com pixels pequenos, isso também significa que os recursos que dependem de altas resoluções de megapixels não precisam ser exclusivos de telefones com sensores de câmera fisicamente enormes. Por exemplo, muitos telefones emblemáticos mais recentes suportam gravação de vídeo 8K, o que é impossível com um sensor de câmera de 12 megapixels mais tradicional.
Todos esses megapixels também são ótimos para perfurar sem usar uma lente telefoto dedicada. Como explica Heape, “Em condições de iluminação adequadas, os recursos de alta resolução do sensor podem ser aproveitados para obter um zoom digital de excelente qualidade.” Mas parcialmente porque o S23 Ultra pode agrupar grupos de 16 pixels para tirar fotos de 12,5 megapixels, seu desempenho com pouca luz é melhor do que o que você veria em uma câmera de resolução mais baixa com pixels do mesmo tamanho de 0,6 μm.
Binning de pixel: Mágico, basicamente
O binning de pixel é uma solução criativa para as limitações físicas impostas pela contagem cada vez maior de megapixels em sensores de imagem que devem permanecer minúsculos para caber dentro de nossos telefones. Tornou-se rapidamente o padrão da indústria e não é difícil perceber porquê. Ele fornece fotos visualmente precisas em iluminação que, de outra forma, exigiriam alto ISO indutor de ruído ou longos tempos de exposição propensos a desfoque. Não é exatamente mágica, mas é uma engenharia inteligente. E realmente, eles não são praticamente a mesma coisa?
Tire fotos como um profissional
Você está se sentindo fotográfico? Confira nossa comparação das câmeras nos telefones Google Pixel 7 e Google Pixel 7 Pro. Também temos dicas sobre como editar suas fotos no Google Fotos e como tirar e editar fotos RAW no Android.
