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技术博客

[CES 2023 创新奖获奖产品]ISOCELL HP3——塑造惊艳细节的 2 亿像素图像传感器

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▲ 从左边开始Sungsoo Choi, Juhyun Ko, eung-Chul Shin, 和 Myoungoh Ki
2 亿像素图像传感器是三星在 ISOCELL HP3 中的最新设计创新,能够拍摄出令人惊叹的细腻画面。该传感器所具备的出色功能特性,使其斩获了 2023 年消费电子展 (CES) 数字成像和摄影类创新奖。三星坚持直面挑战,开发了能够提升移动摄影体验的行业新锐技术。 助力更多消费者体验超高分辨率影像 先进传感器开发团队的 Seung-Chul Shin 称:“三星在 2019 年开发了 0.7μm 像素,在 2021 年开发了 0.64μm 像素。凭借其在微像素技术的先进地位,三星的首个 0.56μm 尺寸像素,并以 1/1.4”优化格式提供 2 亿像素的图像传感器,促使超高清摄影变得更加普及。” ISOCELL HP3 借助更加完善的像素技术,充分发挥了其 0.56μm 像素的力量。新 DTI (弥散张量成像)技术消除了四个同色像素中光电二极管之间的壁垒。这种结构能够让 ISOCELL HP3 捕捉更多的光线信息,并大幅增加了可存储的光。超高分辨率与超细像素的优势,不仅在于照片的细节得到了改善,而且变焦范围也更大。
Enhanced Samsung ISOCELL HP3 pixel technology delivers more detailed photos.
Enhanced Samsung ISOCELL HP3 pixel technology delivers more detailed photos.
传感器架构团队负责人兼副总裁 Juhyun Ko 称:“与单反相机不同,智能手机相机的光学变焦只对单一焦距起作用。虽然数字变焦具有更宽的变焦范围,但图像质量必然会下降,除非有超高分辨率支持。三星在 2019 年推出了用于 3 倍无损变焦的 1.08 亿像素,然后在 2022 年推出了用于 4 倍无损变焦的 2 亿像素,实现了更宽的变焦范围,且不影响画质。” 加速超细像素自动对焦的 Super QPD 让像素本身变小已然是一个很大的挑战,但真正的问题在于,为这些微小的像素实现出色的自动对焦。
Samsung's Super QPD for faster autofocus in ultra-fine pixels
Samsung's Super QPD for faster autofocus in ultra-fine pixels
Ko 解释称:“在不损失图像质量的情况下放大图像,需要优秀的自动对焦能力。以前采用的是具有 2PD (双核对焦)结构的双像素技术。由于双像素技术不适用于尺寸低于 1.0μm 的微像素,因此引入了 Super QPD(超级自动对焦) 技术。” 采用 Super QPD 技术的 ISOCELL HP3 使用传感器上的每一个像素来检测相位。Super QPD 可通过一个镜头覆盖四个相邻的像素,来检测水平和垂直方向的相位差。这实现了快速而准确的自动对焦能力。 超细像素有助于实现更佳的夜景摄影
Samsung's Tetrapixel for any lighting conditions
Samsung's Tetrapixel for any lighting conditions
众所周知,较小的像素尺寸对于弱光拍摄是不利的。为了实现更佳的夜景拍摄,ISOCELL HP3 采用了称为 Tetra2pixel(十六像素合一) 的先进像素合并技术,该技术可在弱光条件下以一个类似大像素的结构运行。借助这项技术,ISOCELL HP3 提供三种不同的工作模式,可根据不同的光照条件进行优化。其中包括适合明亮光照环境的 0.56μm 2 亿像素模式,适合较暗光照环境的 1.12μm 5000 万像素模式,以及适合更暗光照环境的 2.24μm 1250 万像素模式。 Shin 描述道:“为了在 Tetra2pixel 结构中实现 Super QPD 技术,我们开发了一种新的算法。我们的研发重点是,确保将此类高水平的技术可靠地部署到业界先进的 0.56μm 像素中。我们进行了无数次模拟和实验,对噪点进行优化,以便提高弱光条件下的图像质量。” 打造更生动的智能手机图像 来自高级传感器开发团队的 Myoungoh Ki 分享称:“我们也集成了各种高动态范围 (HDR) 技术,因而即使在复杂的光线条件下,也能获得生动的照片质量。” ISOCELL HP3 通过单帧逐行高动态范围 (HDR) 功能放大了 HDR 的特性,可将三张以不同曝光时长拍摄的图像合并,从而形成一张最终图像。此外,Smart-ISO Pro (iDCG) 技术,可将来自两个不同电荷电压转换增益(即将像素中累积的电子转换为电压)的图像信息进行合并,以增加动态范围。
Trillions of color combinations with Samsung's smart-ISO Pro,  Samsung's Staggered HDR for a wider dynamic range
Trillions of color combinations with Samsung's smart-ISO Pro,  Samsung's Staggered HDR for a wider dynamic range
Ki 称:“Smart-ISO Pro 会使用像素响应光刺激而产生的电子,因此没有合并图像时常见的弊端,可令客户非常满意。” CES 创新奖获奖理由 消费者要求图像传感器保持初衷,关注基本功能,进而支持快速自动对焦和出色的弱光性能。 CIS TD 团队的 Sungsoo Choi 描述称:“ISOCELL HP3 凭借 Super QPD 技术提供可利用全像素的自动对焦功能,并通过 Tetra2pixel 技术提供出色的弱光性能,从而满足了消费者的需求。值得注意的是,0.56μm 微像素带来了相对较小的外形尺寸,从而将技术先进性提高到了一个新的水平。最为重要的是,能够以具有成本效益的方式,让更多用户使用到微像素技术,才是至关重要的。” Shin 称:“随着业界较小的 0.56μm 像素的开发,使得图像传感器能够提供 2 亿像素图像。我相信,这会被认为是半导体类人机器人在超越人类视觉的道路上跨出的一步。” 三星未来传感器创新计划 Ko 分享道:“三星计划通过采用 ISOCELL HP3 作为 2 亿像素的标准形式,进一步扩大技术部署,甚至开发适用于高端细分领域以外的 0.5μm 及以下像素。此外,三星还计划通过提高像素性能和优化算法,进一步实现升级。” 我们充分发挥团队的专业知识,才实现了 ISOCELL HP3 的功能,并随着传感器的每次迭代开发,不断推出新的创新成果。三星一直是采用 Super QPD 自动对焦技术进行像素微型化开发的积极参与者,同时也意在部署基于 2PD 结构的微像素技术。开发 ISOCELL HP3 是一项颇具挑战性的任务,需要大量的新技术支撑。三星致力于持续创新移动和传感器能力,从而帮助为消费者提供更佳的全新体验。 Ko 表示:“提升消费者体验,对保持贴近移动和传感器市场而言,至关重要。ISOCELL HP3 标志着我们在正确的方向上迈出了一步,且有助于为消费者提供更佳的全新体验,我相信整个团队都对此感到自豪。” *本文中的产品图片以及型号、数据、功能、性能、规格参数等仅供参考,三星电子有可能对上述内容进行改进,具体信息请参照产品实物、产品说明书或三星半导体官网 (https://semiconductor.samsung.com/cn/)。除非经特殊说明,本网站中所涉及的数据均为三星内部测试结果,涉及的对比均为与三星产品相比较。
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