A regular tech blogger who have passions for cats.

Pixel Binning, Faedahnya, Dan 48MP

Mutakhir ini, syarikat telefon pintar sudah mula berada dalam bandwagon kamera beresolusi maksima 48MP. Ini dijayakan oleh sensor Sony IMX586 dan juga sensor Samsung ISOCELL GM1.

Percayalah, ’48MP’ ini tidak akan berhenti dan kebanyakan syarikat sudah pun menggunakan kedua sensor dalam peranti terbaru mereka, termasuklah Xiaomi, OnePlus, Honor, Vivo, Oppo, dan Nokia.

Cuma disebabkan terlalu ramai vlogger dan blogger yang menggunakan perkataan ‘palsu’ untuk menggambarkan resolusi yang terhasil oleh sensor Samsung itu, maka artikel ini hadir bagi menjawab persepsi ‘buta’ tersebut. Semuanya hanya kerana mereka tidak faham apa yang dimaksudkan oleh spesifikasi dari gambar ini:

Apa Itu Pixel Binning?

Kamera beresolusi besar, iaitu 48MP yang dimuatkan ke dalam telefon pintar kebiasaannya akan membawa beberapa ‘masalah’. Pertambahan resolusi sepatutnya seiring dengan pertambahan saiz sensor untuk mengekalkan prestasi tangkapan pada keadaan cahaya malap. Tetapi sensor yang besar akan menyebabkan kamera terjojol keluar dan saiz telefon juga akan menjadi lebih tebal.

Bagi mengelakkan masalah ini, saiz sensor perlu dikekalkan. Namun timbul pula masalah yang lain, iaitu apabila kita memampatkan keseluruhan pixel ke dalam satu sensor yang kecil, ini bermakna saiz pixel secara individual akan berkurangan dan menjadi semakin kecil untuk ‘memuatkan’ dirinya.

Metaforanya begini, ambil contoh bas. Ia dapat memuatkan 12 orang penumpang. Tetapi apabila hendak membawa penumpang tambahan seramai 36 orang di dalam bas yang sama, penumpang terpaksa berhimpit-himpit dan bersesak-sesak kerana ruang telah menjadi sempit. Keseluruhan penumpang sudah menjadi 48 orang, ini bererti jumlah kutipan bayaran tiket bas juga sudah bertambah.

Begitulah jua halnya dengan sensor. Kita hendak tambahkan data ke dalam sensor sama, yang menyebabkan pixel semakin mengecil. Akibat saiz pixel individual semakin kecil, ia sudah tidak mampu untuk menyerap cahaya secukupnya bagi tangkapan gambar pada waktu malam. Contoh pada penumpang bas itu tadi, apabila ruang dalam sudah semakin sempit, peluang cahaya untuk menembusi hingga ke lantai bas adalah sangat tipis.

Di sinilah hadirnya Pixel Binning, bagi membolehkan sensor menyerap lebih cahaya agar tangkapan yang dibuat pada waktu malam menjadi lebih jelas, terang, dan terperinci.

Gambar dari Mi Community.

Saiz bagi pixel individual untuk sensor 48MP dari Samsung adalah 0.8-μm. Saiz ini amatlah kecil, oleh itu sensor ISOCELL GM1 yang menyokong teknologi ‘2×2 Pixel-Binning Tetracell’ menggabungkan/mencantum/mengkombinasi empat pixel kepada satu untuk menjadikan gambar 12MP (mengikut standard industri semasa) yang lebih terang.

Pixel bersaiz 1.6-μm terhasil dari pixel binning tersebut, yang nyatanya lebih BESAR membolehkan jumlah cahaya memasuki ke dalam sensor kamera menjadi lebih BANYAK.

Itulah dia ‘kegunaan’ sebenar resolusi 48MP pada sensor ini.

Teknologi Pixel Binning Pada Sensor Samsung ISOCELL GM1.

Samsung dan Sony tidak mengeluarkan sensor 48MP untuk mereka berbangga dengan hasil tangkapan pada waktu siang. Tidak. Mungkin mereka ada menyatakan hasil gambar pada cuaca yang baik dan cahaya yang terang akan menjadi lebih cantik dan jelas, secara teorinya. Akan tetapi disebalik itu matlamat sebenar adalah menghasilkan kualiti gambar yang lebih mantap untuk mode malam.

Mereka ingin memanfaatkan teknologi pixel binning, kerana ia pernah digunakan oleh peranti seperti LG G7 dan Huawei P20 Pro, Huawei Mate 20, Redmi Note 6 Pro, Poco F1, dan beberapa lagi peranti lain. Ia bukan benda baru, bahkan telah lama diaplikasikan pada telefon Nokia 808 PureView. Cuma disebabkan rilisnya kamera 48MP yang mencetus perdebatan, ia menjadi topik hangat walaupun suatu masa dahulu tiada yang sibuk untuk ambil peduli.

Disebabkan teknologi ini menggabung 4 pixel berjiranan untuk menjadikan satu ‘super’ pixel, output kamera Huawei Mate 20 dari 40MP menjadi 10MP, manakala LG G7 pula mengecil dari 16MP kepada hanya 4MP sahaja.

4MP adalah resolusi yang teramat kecil, tidak memenuhi kehendak industri semasa meskipun hasil gambar yang dikeluarkan adalah jelas dan terang. Masih ingat HTC One?

Oleh itu, bagaimanakah caranya untuk mengatasi ‘kekurangan’ kaedah ini? Bagaimana kita masih boleh mendapat resolusi yang memuaskan, dan dalam masa yang sama kualitinya juga bertambah?

  1. YA, dengan membesarkan resolusi kamera, dan seperti yang telah diterangkan di atas, bagi membesarkan resolusi – sensor kamera perlu dinaikkan saiznya.
  2. Tetapi apabila saiz hendak dikekalkan, pixel akan menjadi kecil lantas menyebabkan kemampuannya untuk menyerap cahaya berkurangan.
  3. Untuk mengatasi ‘masalah’ pixel mengecil pula, kaedah atau teknologi Pixel Binning digunakan agar tangkapan pada cahaya yang malap menjadi lebih mantap.

Sekarang adakah anda sudah nampak ‘perjalanannya’?

48MP dibahagikan dengan 4 = 12MP = Hasilnya gambar pada mode malam yang lebih cantik dengan jumlah megapixel yang masih memenuhi standard industri.

Bagaimana pula resolusi dinaikkan saiznya, sedangkan output asli adalah pada 12MP?

Di sini sensor Samsung tersebut menyokong satu teknologi yang dipanggil sebagai Algoritma Re-mosaic (Re-mosaic Algorithm) untuk menghasilkan gambar beresolusi penuh 48MP pada keadaan bercahaya terang. Ini dapat dilaksanakan kerana masih terdapat banyak data pada sensor yang boleh digunapakai bagi melakukan pendaraban warna atau menurut istilah dari Samsung sendiri – ‘pemetaan semula pixel’ ke dalam pola RGB konvensional agar foto beresolusi tinggi dapat dihasilkan.

Beza antara sensor Samsung tersebut dengan Sony ialah pada sensor Sony, ia mempunyai 48 juta pixel efektif secara perkakasannya, iaitu sensor itu sendiri. Manakala pada sensor Samsung ia dijana dengan bantuan Algoritma Re-mosaic.

Jadi adakah imej yang dihasilkan oleh sensor Samsung itu beresolusi ‘palsu’?

Tidak, kerana sensor ini bersesaran asal memang disasar kepada 48 juta pixel, yang mana output ‘native’ atau aslinya sahaja dikeluarkan pada 12MP, dan output yang sama terhasil bagi keadaan bercahaya malap/gelap disebabkan oleh Pixel Binning.

Manakala pertambahan bagi output 48MP adalah tetap 48MP (8000×6000), kerana resolusinya masih berjumlah 48 juta pixel, tidak kiralah jika ia terhasil kerana ‘algoritma’. Soal kualiti berbanding sensor Sony IMX586 adalah dua perkara berbeza. Anda boleh tonton sendiri video-video perbandingan yang telah dibuat. Cuma disebabkan ia terhasil dek bantuan perisian dan bukan ‘asli’ dari perkakasan, maka persepsi ‘palsu’ telah tercipta, meskipun outputnya tetap sama.

Jika anda ‘tidak berpuas hati’ dengan jawapan ini, maka jawablah soalan saya,

Adakah output High Dynamic Range (HDR) oleh kamera Pixel yang dinamakan sebagai HDR+ merupakan ‘native’ atau asli mengikut kaedah tradisional fotografi HDR? Tidak bukan?

Ianya juga adalah terhasil dari algoritma – kaedah pengiraan matematik dan pengkomputeran oleh Google yang diterjemahkan ke dalam bentuk fotografi (computational photography).

Nota: Fotografi komputasi merujuk kepada teknik penangkapan imej dan pemprosesan digital yang menggunakan pengiraan digital dan bukannya melalui proses optik.

*Kaedah tradisional HDR memerlukan jurugambar untuk mengambil gambar beberapa keping yang berbeza exposure, iaitu tetapan bagi aperture, shutter speed, ISO dan tetapan-tetapan lain. Kemudian ia akan digabungkan semula ke dalam satu keping gambar menggunakan perisian seperti Photoshop.

Nampak bukan, HDR ‘tradisional’ ini sangat berbeza dengan kaedah ‘HDR+’ oleh Google?

Jadi, adakah ‘HDR’ Google ini merupakan HDR palsu kerana ia dihasilkan oleh perisian?

Tepuk dahi dan tanya minda (buang nafsu).

Gambarajah penerangan mudah antara teknologi Re-mosaic Algorithm dan Pixel Binning.

Bagi menutup artikel, saya lampirkan sekeping gambar yang saya dapat dari sebuah group di Facebook. Terima kasih Ricky kerana membenarkan saya kongsikan ia untuk tatapan semua.

Kredit: Ricky El Ghozale‎.

**Redmi Note 7 menggunakan sensor Samsung ISOCELL GM1.