新しいテクノロジーからは程遠いですが、 Samsung Galaxy S21 Ultraなど、最近発表された多くのスマートフォンに関連して「ピクセル ビニング」という用語が頻繁に登場するのを聞いて、それが何を意味するのか疑問に思ったことがあるかもしれません。特にスマートフォンの画像の品質にどのような影響があるのかが気になるかもしれません。
まず、そもそもピクセルとは何なのかを正確に覚えておく必要があるでしょう。簡単に言うと、「ピクセル」の略であるピクセルはデジタル画像の最小単位であり、画面をよく見ると見える小さな点として見られることがよくあります。
「ピクセル」という言葉は、カメラ センサー上にある個々の光を取り込む空洞を表すのにもよく使用されますが、これらは専門的には「フォトサイト」と呼ばれます。ただし、この「ピクセル ビニング」の説明では簡単にするために、これらも「ピクセル」を使用して説明します。
センサーのピクセル (またはフォトサイト) が大きいほど、光を集める能力も大きくなります。ただし、細部を細かくレンダリングしたい場合は、多くのピクセルも必要になります。すべてのピクセルが均等に作成されるわけではないことも言っておかなければなりません。フォトサイトのサイズは「ピクセル ピッチ」と呼ばれ、これはミクロン単位で測定されます。数字が大きいほど大きくなります。
スマートフォンのカメラのピクセルは、非常に小さい (0.8 ミクロン) からかなり大きい (1.8 ミクロン) まで変化する傾向があります。しかし、それでもミラーレスカメラやデジタル一眼レフカメラに比べれば見劣りします。フルフレーム カメラのセンサーのピクセルは 8.4 ミクロンにも達するため、特に画像を詳しく調べる場合、スマートフォンで撮影できるよりも低照度での撮影にはるかに優れています。
スマートフォンが抱えている問題は、比較的小さなデバイスにセンサーを搭載する必要があるため、センサーの物理的なサイズが必然的に小さいことです。長年にわたって、スマートフォン内のセンサーのサイズは多少大きくなってきましたが、スリムなスマートフォンに DSLR サイズのセンサーを詰め込むことはできません。
つまり、小さな領域に多くのピクセルを詰め込もうとするという問題が発生します。ピクセルが小さいことは、暗い場所での撮影には悪い知らせですが、同様に、ピクセル数を減らすと、光が明るいときに美しく鮮明な画像が得られなくなることを意味します。ハードウェアの観点からこれを回避する方法は多数ありますが、それらにはすべてトレードオフがあります。
センサー上のピクセル数を減らして、各ピクセルをできるだけ大きくすることができます。しかし、そうするとかなり低解像度の画像になってしまいます。ピクセル数を増やすだけでなく、センサーのサイズも大きくすることができます。それはスマートフォンをさらに大きく、または幅広にしなければ物理的に不可能です。
現在のスマートフォンの中にはかなり巨大なものもありますが、厚みも増し始めれば、そこまで普及する可能性は低いと思われます。最後に、ほとんどのユーザーが主に明るい場所で撮影することを期待して、小さなセンサーで多数のピクセルを使用することもできます。
あるいは、すべての利点を最大限に活用しようとする妥協案は、ピクセル ビニングとして知られるプロセスです。しかし、それはどのように機能するのでしょうか?
ピクセルビニングとは何ですか?
このテーマを Google で検索すると、ピクセル ビニングがどのように機能するかを正確に説明するさまざまな (そして過度に複雑な) 説明や、その利点などについての多くの議論が見つかります。
単純または直接的な説明は、少なくとも 4 つのピクセルからのデータが 1 つに結合されるということです。これには、シーン内の光をより適切に収集して処理できる「スーパー ピクセル」を作成する効果があります。欠点は、ショットの出力時に実効解像度が 4 分の 1 になることです。したがって、ピクセル ビニングを使用する 12MP センサーを使用している場合は、3MP ショットが残ることになります。
最近、いくつかの高解像度センサーが市場に投入されているのはこのためです。Samsung Galaxy S21 Ultra のように、ピクセル ビニングを使用して 9 つのピクセルを 1 つに結合する 108MP センサーでは、より使いやすい 12MP の最終ショットが得られます。
結合されるピクセルの数は技術の実装によって異なりますが、一般にセンサーのメガピクセル数が高くなるほど、ピクセル ビニング中に結合される個々のピクセルの数が多くなります。
場合によっては、電話機でさまざまな設定を選択できる場合や、環境に基づいて決定する場合もあります。たとえば、Samsung はChameleonCell と呼ぶものを搭載した200MP センサーを発表しました。この技術により、4 つのピクセルを組み合わせて 50MP ショット (1.28 ミクロン ピクセル サイズ) を作成することも、16 ピクセルを組み合わせて 12.5MP ショット (2.56 ミクロン ピクセル サイズで) を作成することもできます。または、200 メガピクセルをすべて使用することもできるため、多用途性が高まります。
あなたはこう考えているかもしれませんが、誰もあなたを責めることはありませんが、ピクセルが大きい方が優れているのに、なぜわざわざ 108 メガピクセルや 200 メガピクセルのピクセル ビニングを行う必要があるのでしょう。12MP センサーにはより大きなピクセルを使用しないのはなぜでしょうか。さて、ここで答えは 2 つあります。1 つ目は基本的にマーケティングであり、最初に携帯電話を購入してもらうことです。人間の性質上、たとえ解像度が低い方が良い結果が得られたとしても、12MP センサーよりも 108MP センサーに感銘を受ける傾向があります。
しかし、108MP で撮影し、より明るい光が許せばその詳細をすべて活用できるオプションを提供していることについても言うべきことがあります。結局のところ、私たちの多くが屋外のシナリオでたくさんの写真を撮るのはおそらく本当でしょう (たとえば、休暇中のように）。
ピクセルビニングが唯一の解決策でしょうか?
ピクセル ビニングはすべてのメーカーで使用されているわけではありません。たとえば、Apple と Google は自社のデバイスで比較的「控えめな」12MP センサーを使用しており (ただし、Pixel 6では変わる可能性があります)、低照度でのパフォーマンスを向上させるためにコンピュテーショナル フォトグラフィーに依存する傾向があります。
また、画像を見る唯一の場所が携帯電話の画面である場合、膨大な量の詳細情報を持つことはおそらく完全に不要です。
ピクセル ビニングが提供するハードウェア ソリューションではなく、スマートフォンのカメラとそのソフトウェアの使い方によって、低照度の問題を回避する方法もあります。いくつかの携帯電話には、一連の短時間露出を撮影し、それらを組み合わせてより多くの光を取り込んでいるように見せる「夜間モード」が搭載されています。三脚や安定した台が手元にある限り、実際の長時間露出を使用することもできます。 。
では、ここでの結論は何でしょうか。ピクセル ビニングは、写真の質を向上させると約束される、ピカピカの新しい携帯電話に投資させるために設計されたマーケティングの仕掛けにすぎないのでしょうか?
残念ながら、これらのことにはよくあることですが、答えは両方の要素を兼ね備えています。ピクセル ビニングは、良好な照明条件で最高のディテールを提供しながら、高品質の低照度ショットを作成したい場合に適したソリューションです。これは、スマートフォンが遭遇する可能性のあるさまざまな撮影状況を活用できるようにするための良い妥協点です。
とはいえ、低解像度のセンサーを搭載したスマートフォンをすぐに敬遠する必要はありません。人工知能やソフトウェアの調整など、さまざまな方法を使用して優れた画像を生成することもできるからです。